PRD120旋挖钻机设计

PRD120旋挖钻机设计

1.旋挖钻机概况

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。随着市场经济发展的需求，使得铁路、公路、城市公共设施和工业民用建筑、水利电力设施、港口、码头、机场的建设全面飞速发展，环保型桩基础施工机械潜在的巨大市场已经出现。旋挖钻机因其效率高、污染少、功能多的特点，适应上述综合发展的需求，在国内外的现浇混凝土灌注桩施工中得到了广泛应用。在国外尤其在欧洲，旋挖钻机的市场占有量非常大，在中国的大城市市政建设中也日渐增多，旋挖钻机全面取代传统的正反循环钻机以及冲击钻机是基础施工发展的趋势和客观要求。

2. 设计总体要求

设计过程中充分把握该产品的最新国内、外技术发展方向，借鉴国内、外一流产品的样式，进行消化、吸收、改进和提高，使产品具有前瞻性和良好的市场采用率。运用三维造型、有限元分析等设计手段，对产品进行系统优化。各关键部件均采用国内外著名企业的优质部品，零部件设计中推行标准化，通用化、系列化，并充分借用公司现有其它成熟的产品部件。具体指标为：

1）底盘采用具有可扩履功能的旋挖钻机专用底盘。

2）整机结构、性能（包括节能、环保）应符合GB/T21682-2008 《旋挖钻机》等有关国家标准规定。

3）发动机采用进口柴油发动机，排放满足NRMM(欧洲非公路用机动设备)排放法规Stage II和U.S.EPA（美国环境保护局）Tier 2排放法规。

4）液压系统采用开式变量系统，负载敏感控制、液压先导操纵，各液压元件采用国际知名品牌。

5）电控系统采用目前国内旋挖钻机控制先进厂商产品。具有良好的操纵性和可靠性。

6）具有完善齐全的安全保护装置和操作指示，在各重要部位加以醒目的警告标志。

7）整机外观造型美观、大方，协调、充分展现彭浦产品特色。

8）驾驶室和覆盖件应采用流线型选型与设计，驾驶室应安全舒适，视野开阔，座椅设计符合人机工效学，内饰美观大方，设有冷暖空调系统。覆盖件应便于操作，具有防风雨、散热功能。

9）完善的照明与采光系统。

10）整机结构性能优异，可满足多种桩基础施工要求。

11）新型PLC控制系统，可以实现多种工作模式下精确的操作控制，操作系统的精确性、舒适性、方便性应有较大的提高。

3. 系统组成

PRD12 0旋挖钻机由主机和工作装置组成，其中主机又分成上车总成、下车总成。见图1。

行走底盘采用可伸缩H型架结构；履带板采用具有良好耐磨性和接地性，硬度高，使用寿命长的高强度三筋履带板，并采用涨紧油缸涨紧。导向轮、支重轮、托链轮均采用浮动油封密封。

图1 PRD12 0旋挖钻机总体示意图

发动机动力装置、上车液压系统、回转机构、司机室及冷却系统、空调系统、电气控制系统和集中润滑系统等均布置在回转平台上。

为了提升产品的档次，PRD120旋挖钻机的驾驶室采用国内高档正压设计的驾驶室及其配置，美观大方、视野良好。

整机覆盖件外观造型新颖美观、协调大方，LOGO醒目，体现彭浦特色。动力装置、液压泵和主阀等重要件都封闭在机罩内受到较好的防护，同时减少了噪音的扩散。覆盖件两侧门开启方便，以利于观察泵、柴油机等部件的工作情况和维护保养。整机在转场时，外形尺寸经调整后（缩履、折臂等）满足公路交通的相关规定。在作业时具有良好的稳定性。工作装置作业就位时具有快速调整功能。钻具能按岩土层的变化随时更换。整机具有完整的警示、

警报以及防护装置。

3.1独立动力系统

PRD120旋挖钻机动力系统的选择在考虑到发动机的性能先进性和低成本价格的基础上，同时考虑到履带式旋挖钻机系列化生产时的统一性，例如在开发更大吨位和稍小吨位时柴油机的可更换性和通用件的通用率。

根据市场调研情况，我们分别对国外生产的120t.m位级的履带式旋挖钻机情况进行了比较分析，主要参数见下表：

机型YTR120ⅡMBG120 CD1255 HR120

主机厂商宇通BAUER 川岛MAIT

机重kg 53000 34500 41000 28000 柴油发动机型号QSB6.7-173CAT3056E 6bt5.9-C CA T3056E 功率kW 129 129 130 130

转速rpm 1800 2000 1800 1800

生产厂家康明斯CAT 康明斯CAT 由于目前国内外厂家在120t.m旋挖钻机应用较多的是康明斯柴油机和CAT柴油机。康明斯公司的柴油机无论在市场占有量还是在市场服务体系及配件供应方面都占有绝对的优势，见图2。而CAT柴油机虽然在国外有成功的应用，但在国产机市场上使用较少，一般都是随底盘进口的。

图3 CUMMINS柴油发动机

鉴于从柴油机的技术指标、价格、应用情况、配件供应、售后服务及技术支持等方面综合考虑，PRD12 0履带式旋挖钻机样机试制选用CUMMINS的柴油发动机,如图3:

发动机型号：B5.9-C TAA

额定功率：178HP/2000rpm

功率133kW，以保证产品研发的速度和技术性能指标，在批量生产时再考虑其它柴油发动机，以降低生产风险。

3.2液压传动系统

根据对PRD12 0履带式旋挖钻机功能动作和国内外同类产品液压原理的对比分析，确定以下方案：

（1）系统：采用目前履带式旋挖钻机最普遍采用的全功率变量开式液压系统。一个泵为左行走、主卷扬、变幅、滑轮架、刮土提供压力油；一个泵为右行走、回转、起架调整、加压、辅卷扬、动力头提供压力油。作业时可实现合流。

（2）泵组：泵组由两个变量泵组成，具备负载反馈功率电比例变功率控制功能，以充分利用发动机功率，提高作业效率。在功能上要便于计算机对泵组及发动机的综合控制。

（3）主阀：主阀采用多路液控换向阀，由先导阀控制其开度及通流方向，以控制执行机构的动作方向及速度。合流也是通过主阀内的通路实现的。

（4）控制系统：控制系统由一个定量泵供油，同时在控制油路上设有蓄能器，稳定控制压力。

（5）执行机构：

行走马达通过减速机驱动驱动轮行走，其上装有有制动器、过载保护阀、制动阀。

回转马达为定量马达，内置制动器、安全阀、补偿阀等。

液压缸采用无锡恒立公司的产品，变幅和起架油缸的两腔均设置平衡阀，以保证变幅和起架油缸在任意位置可靠保持。

3.3行走机构

行走机构在方案设计时的总原则是尽量与标杆产品相同，为此我们向能提供这些产品的供应商进行了方案认证，最终倾向于以下方案：

图3 MBG120底盘

驱动轮、导向轮、支重轮、托链轮、涨紧机构、履带总成，均采用山推的履带总成

中央回转接头：采用江阴长龄的产品

3.4工作装置

1）立柱

a、滑轮架