文档介绍：多及2索以t
XI*AN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY
继续教育学院毕业设计（论文）
题目：钻机自动送钻结构设计
院、系（站）：
机电工
程系
学科专业：_
机电一
体化
学 生：
薛明
波
学随着我国基本建设的不断加速，反循环钻机由于其成本低廉、市场 需求旺盛、盈利能力强而受到很多企业追捧。
正反循环桩孔钻机是在传统无循环成孔钻机的基础上发展起来的新机型。该 机将传统的无循环钻进工艺改成先进的反循环钻进工艺，克服了无循环钻进造成 的孔底重复破碎的致命弱点，使钻效提高数倍之多，给成孔钻机注入了新的活力。
该类钻机主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩基础加固等 多种地基基础施工中得到广泛应用。
总之，我国基础建设特别是高铁建设为桩工机械行业提供了巨大的发展空 间，也对桩工机械企业及其产品提出了更高的要求。对于旋挖钻机的研究能够促 进桩工机械行业的发展，为我国未来几年的基础建设提供了物质保障。
1. 3国内外研究现状及存在的问题
意大利马塞伦蒂公司生产的机械式MR-2型反循环钻机是一种拖车装钻机。 采用卷扬冲击方式，冲击钻进时由两台同步卷扬机提落钻头来完成。为确保两台 卷扬机同步，配有补偿机构，采用泵吸反循环方式。
日本神户制钢生产的KPC-1200型冲击反循环钻机采用液压驱动方式，由液 压马达通过传动装置分别带动提排渣管的卷筒卷扬机和冲击钻进用的双筒同步 卷扬机，用离合器的离合进行冲击，通过自动控制装置可自动调节冲击行程和次 数。排渣方式以气举反循环为主。冲击钻进时用套管跟进护壁。
国内技术现状：目前国内生产循环钻机厂商主要有上海探矿机械厂、山东探 矿机械厂、黄海机械厂。
上海探矿机械厂GPS系列产品以机械传动、重锤加压、砂石泵反循环排渣为 主要特点占据半壁江山，曾研发冲击与回转一体化钻机未果。
国产循环钻机存在的主要问题如下：
⑴现有回转式反循环钻机成孔直径小，一般都在1米以下。由于铁路、公路、 桥梁建设要求的桩孔直径大都在1米以上，这极大的限制了正反循环钻机的使用 范围。现有回转式反循环钻机多采用重锤加压，只适用于较软的土层，无法适用 于岩层较复杂的地形。
⑵ 产品模仿甚至抄袭现象严重，创新不足，缺少自己的特点，销售上只能拼价 格。旋挖钻机对资金和技术的要求都非常高，有的企业不愿意在技术上投入，只 看到眼前利益，这样的企业也许在市场高峰时能赚到钱，但不可能长久。
⑶国产配套件的质量应进一步提高，如钻杆、钻具。遇到坚硬地层施工困难， 像郑西线的某些地层有大量卵石，国产钻机与国外钻机相比差距很明显，钻具问 题需要主机厂与配套件厂联合攻关。
⑷ 施工配套工艺工法研究不够。我国地域辽阔，在南方较软地区或在含有大量 卵石地层，单一旋挖钻机成孔困难，需要一些其他设备配合才能施工。国外广泛
2正反循环钻机总体设计
1总体功能原理设计
表2-1设计题目分析与分析结果一览表
分类层次
目标系统类属
基本功能
基本约束
基本难点
一级分类 二级分类
桩机
回转成孔桩机
打桩
回转成孔 起升 变幅
打入或钻进性能
钻进性能
起重性能
钻杆垂直度
回转扭矩
1钻进性能
2钻杆垂直度 的调节
3钻进深度、 稳定性与行 驶轮廓尺寸 的矛盾
三级分类
正反循环钻机
泥浆护壁
钻杆、动力头密封
四级分类
流动式正反循 环钻机
底盘
支腿
行驶性能 行驶轮廓尺寸
表2-2难点分析与对策一览表
难点
钻进性能
钻杆垂直度调节
钻进深度与行驶轮廓 尺寸的矛盾
明确
问题
地质情况复杂；不 同的建筑工程对 桩孔深、孔径有着 不同的要求。
成孔的垂直度是影响成 孔质量好坏的重要因 素；如今，建筑工程对 桩基质量要求越来越高
XZ15钻机钻进最大深 度为60m,要求钻架高 度12m,影响车辆行驶 长度；支腿宽度影响 车辆行驶宽度。
寻找 线索
增大动力头的扭 矩；提局钻具的切 削性能；电液比例 伺服控制系统。
自动垂直调平系统
拆装式结构
折叠式结构
伸缩式结构
对策
提高动力头扭矩， 加压进给
自动垂直调平系统
拆装式、伸缩式结构
2. 1. 2功能模块分析
表2-3功能模块划分与可能形态阵行向量缩减一览表
行号
功能模块
行向量元素
取舍
说明
1
回转
V
振动
X
优点：口径大
to lit
冲击
X
缺点：无法钻进较硬的岩层
纵向加压
X
2
起升
绳轮+绳筒
V
行号
功能模块
行向量元素
取舍
说明
3
变幅
伸缩
摆臂（挠）