目录摘要................................................................................................................ 第一章绪论.....................................................................................................1.1旋挖钻机简介..............................................................................................1.2旋挖钻机平台设计....................................................................................... 1.3车架的发展及几种典型车架的设计............................................................... 1.4本课题研究的重点和意义............................................................................第二章平台设计过程.....................................................................................2.1总体方案的制定...........................................................................................2.2平台布置......................................................................................................2.3车架及支承板的初步设计..............................................................................2.4对初步设计的结果进行校核............................................................................2.5车架设计的改进及布置的最终结果..................................................................第三章平台连接...............................................................................................3.1梁构件之间以及梁与支承板的连接.................................................................3.2大梁连接件以及液压缸和支撑杆连接件的设计.................................................第四章总结...................................................................................................... 参考文献..........................................................................................................45吨旋挖钻机平台设计摘要:本文结合传统设计和计算机辅助工程技术,先参考了各种其他相关机械的设计,模仿了其他旋挖钻机的平台设计,选择了车架的类型以及车架梁的截面;确定平台上各部分尺寸,画出了平台布置图,根据受力情况完成了车架设计。
然后根据《金属结构》等书选择了车架使用的材料,对连接部分进行了设计。
然后工程力学相关知识进行了校核,根据校核的结果对车架进行改进得到最终的结果。
关键词:旋挖钻机,平台设计,车架,工程力学,校核Design, Simulation and Finite Element Analysis for The Slewing Mechanism of 45 Tons Hydraulic HammerAbstract:In this thesis, by the use of traditional design and computer-aided engineering(CAE), firstly based on the experience of the formula to determined the rotary transmission organizations of hydraulic hammer , design model parameters of bearings and the rotary motor, check the matching bolt, complete the Design and Calculation of Gear.Then by the use of Pro / Engineer CAD platform, completed the three-dimensional modeling of all parts of the slewing mechanism,assembly and interference detection.Through Mechanism modules, made sports simulation and dynamic analysis of the slewing mechanism. By the use of Pro / MECHANICA modules and ANSYS finite element analysis,finded out the largest force and failure-prone parts of gear, support beams and support plate.The analysis data verificated the previous design, at the same time ,applied references for further Optimal Design and Series Design. Key Words:the slewing mechanism,Pro/E,Pro/MECHANICA,simulation,ANSYS第一章简介1.1旋挖钻机简介图1.1 旋挖钻机外观图旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。
主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工,在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用,旋挖钻机的额定功率一般为125~450kW,动力输出扭矩为120~400kN·m,最大成孔直径可达1.5~4m,最大成孔深度为60~90m,可以满足各类大型基础施工的要求。
该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等,整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感,具有操作轻便、舒适等特点。
主、副两个卷扬可适用于工地多种情况的需要。
该类钻机配合不同钻具,适用于干式(短螺旋)或湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业,还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等,实现多种功能,主要用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑、地下连续墙、水利、防渗护坡等基础施工。
国内的专家认为:旋挖钻机在国内今后几年仍有很大的市场。
故对旋挖钻机现状与结构特点分析有着十分重要的意义!旋挖钻机有三种类型,其中小型机扭矩100kN·m,钻孔直径0.5~1m,钻孔深度40m左右,钻机整机质量40t左右。
小型机的应用市场定位:(1)各种楼座的护坡桩;(2)楼的部分承重结构桩;(3)城市改造市政项目的各种小于1m的桩;(4)适用于其他用途的桩。
小型机的市场工作量覆盖比例达到30%以上。
旋挖钻机在二战以前首先在美国卡尔维尔特公司问世,二战之后在欧洲得到发展,1948年意大利迈特公司首先开始研制,接着意大利、德国开始发展,到了70~80年代在日本得到快速发展,当时日本称之为回转斗成桩,也叫阿司特利工法(EarthDriII),在德国、日本这类工法相当普遍。
我国在80年代初从日本引进过工作装置,配装在KH-125型履带起重机上。
最近几年我国旋挖钻机取得了快速发展。
各厂商纷纷涉足旋挖钻机的生产,目前国内外生产旋挖钻孔机厂商有近二十家。
目前国外产品最大扭矩可达360kN·m,发动机功率达448kW,钻孔直径4m,钻深90余米等,品牌主要集中于土力、宝峨、意马、麦特、卡萨格兰第、巨力、日本产小扭矩旋挖钻机。
目前国外的旋挖钻机一般都设有摇管装置、由两个或三个液压马达驱动的大扭矩动力头(可配套管连结器)、液压系统采用恒功率变量自动控制、自锁互扣钻杆、先进的监控仪表(如发动机和液压系统自动监测和报警系统、钻孔深度显示、钻桅自动测斜纠偏装置),同时配有各种保险装置(如防止带负载起动,卷扬机超高限位等),但各家公司的旋挖钻机都有自己的技术特点。
1.2旋挖钻机平台设计平台的主体部分是车架,另外加上用以加强的支承板以及一些主要的连接件和固定装置。
所以车架的设计是主要部分。
评价车架设计的好坏,应该清楚的知道旋挖钻机在行进和工作的过程中车架所承受的各种不同的力。
车架在实际环境下要面对的4种压力1.负载弯曲(Vertical bending)从字面上就可以十分容易的理解这个压力,部分汽车的非悬挂重量(unsprung mass),是由车架承受的,通过轮轴传到地面。
而这个压力,主要会集中在轴距的中心点。
因此车架底部的纵梁和横梁(member),一般都要求较强的刚度。
2.非水平扭动(longitudinal torsion)当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动,车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力(longltudinal torsion),情况就好像要你将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。
3.横向弯曲(lateral bending)所谓横向弯曲,就是汽车在入弯时重量的惯性(即离心力)会使车身产生向弯外甩的倾向,而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力,两股相对的压力将车架横向扭曲。