PRD旋挖鉆機設(shè)計

1、PRD120旋挖鉆機設(shè)計1. 旋挖鉆機概況旋挖鉆機是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機械。隨著市場經(jīng)濟發(fā)展的需求，使得鐵路、公路、城市公共設(shè)施和工業(yè)民用建筑、水利電力設(shè)施、港口、碼頭、機場的建設(shè)全面飛速發(fā)展，環(huán)保型樁基礎(chǔ)施工機械潛在的巨大市場已經(jīng)出現(xiàn)。旋挖鉆機因其效率高、污染少、功能多的特點，適應(yīng)上述綜合發(fā)展的需求，在國內(nèi)外的現(xiàn)澆混凝土灌注樁施工中得到了廣泛應(yīng)用。在國外尤其在歐洲，旋挖鉆機的市場占有量非常大，在中國的大城市市政建設(shè)中也日漸增多，旋挖鉆機全面取代傳統(tǒng)的正反循環(huán)鉆機以及沖擊鉆機是基礎(chǔ)施工發(fā)展的趨勢和客觀要求。2. 設(shè)計總體要求設(shè)計過程中充分把握該產(chǎn)品的最新國內(nèi)、外技術(shù)發(fā)展方向，

2、借鑒國內(nèi)、外一流產(chǎn)品的樣式，進(jìn)行消化、吸收、改進(jìn)和提高，使產(chǎn)品具有前瞻性和良好的市場采用率。運用三維造型、有限元分析等設(shè)計手段，對產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。各關(guān)鍵部件均采用國內(nèi)外著名企業(yè)的優(yōu)質(zhì)部品，零部件設(shè)計中推行標(biāo)準(zhǔn)化，通用化、系列化，并充分借用公司現(xiàn)有其它成熟的產(chǎn)品部件。具體指標(biāo)為：1）底盤采用具有可擴履功能的旋挖鉆機專用底盤。2）整機結(jié)構(gòu)、性能（包括節(jié)能、環(huán)保）應(yīng)符合GB/T21682-2008 旋挖鉆機等有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。3）發(fā)動機采用進(jìn)口柴油發(fā)動機，排放滿足NRMM(歐洲非公路用機動設(shè)備)排放法規(guī)Stage II和（美國環(huán)境保護(hù)局）Tier 2排放法規(guī)。4）液壓系統(tǒng)采用開式變量系統(tǒng)，負(fù)載敏感

3、控制、液壓先導(dǎo)操縱，各液壓元件采用國際知名品牌。5）電控系統(tǒng)采用目前國內(nèi)旋挖鉆機控制先進(jìn)廠商產(chǎn)品。具有良好的操縱性和可靠性。6）具有完善齊全的安全保護(hù)裝置和操作指示，在各重要部位加以醒目的警告標(biāo)志。7）整機外觀造型美觀、大方，協(xié)調(diào)、充分展現(xiàn)彭浦產(chǎn)品特色。8）駕駛室和覆蓋件應(yīng)采用流線型選型與設(shè)計，駕駛室應(yīng)安全舒適，視野開闊，座椅設(shè)計符合人機工效學(xué)，內(nèi)飾美觀大方，設(shè)有冷暖空調(diào)系統(tǒng)。覆蓋件應(yīng)便于操作，具有防風(fēng)雨、散熱功能。9）完善的照明與采光系統(tǒng)。10）整機結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異，可滿足多種樁基礎(chǔ)施工要求。 11）新型PLC控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)多種工作模式下精確的操作控制，操作系統(tǒng)的精確性、舒適性、方便性應(yīng)有較

4、大的提高。3. 系統(tǒng)組成PRD12 0旋挖鉆機由主機和工作裝置組成，其中主機又分成上車總成、下車總成。見圖1。行走底盤采用可伸縮H型架結(jié)構(gòu)；履帶板采用具有良好耐磨性和接地性，硬度高，使用壽命長的高強度三筋履帶板，并采用漲緊油缸漲緊。導(dǎo)向輪、支重輪、托鏈輪均采用浮動油封密封。圖1 PRD12 0旋挖鉆機總體示意圖發(fā)動機動力裝置、上車液壓系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、司機室及冷卻系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和集中潤滑系統(tǒng)等均布置在回轉(zhuǎn)平臺上。為了提升產(chǎn)品的檔次，PRD120旋挖鉆機的駕駛室采用國內(nèi)高檔正壓設(shè)計的駕駛室及其配置，美觀大方、視野良好。整機覆蓋件外觀造型新穎美觀、協(xié)調(diào)大方，LOGO醒目，體現(xiàn)彭浦特色。

5、動力裝置、液壓泵和主閥等重要件都封閉在機罩內(nèi)受到較好的防護(hù)，同時減少了噪音的擴散。覆蓋件兩側(cè)門開啟方便，以利于觀察泵、柴油機等部件的工作情況和維護(hù)保養(yǎng)。整機在轉(zhuǎn)場時，外形尺寸經(jīng)調(diào)整后（縮履、折臂等）滿足公路交通的相關(guān)規(guī)定。在作業(yè)時具有良好的穩(wěn)定性。工作裝置作業(yè)就位時具有快速調(diào)整功能。鉆具能按巖土層的變化隨時更換。整機具有完整的警示、警報以及防護(hù)裝置。3.1獨立動力系統(tǒng)PRD120旋挖鉆機動力系統(tǒng)的選擇在考慮到發(fā)動機的性能先進(jìn)性和低成本價格的基礎(chǔ)上，同時考慮到履帶式旋挖鉆機系列化生產(chǎn)時的統(tǒng)一性，例如在開發(fā)更大噸位和稍小噸位時柴油機的可更換性和通用件的通用率。根據(jù)市場調(diào)研情況，我們分別對國外生產(chǎn)的

6、120t.m位級的履帶式旋挖鉆機情況進(jìn)行了比較分析，主要參數(shù)見下表：機型重工YTR120MBG120CD1255HR120主機廠商宇通BAUER川島MAIT機重kg53000345004100028000柴油發(fā)動機型號QSB6.7-173CAT3056E6bt5.9-C CAT3056E功率kW129129130130轉(zhuǎn)速rpm1800200018001800生產(chǎn)廠家康明斯CAT康明斯CAT由于目前國內(nèi)外廠家在120t.m旋挖鉆機應(yīng)用較多的是康明斯柴油機和CAT柴油機?？得魉构镜牟裼蜋C無論在市場占有量還是在市場服務(wù)體系及配件供應(yīng)方面都占有絕對的優(yōu)勢，見圖2。而CAT柴油機雖然在國外有成功的應(yīng)

7、用，但在國產(chǎn)機市場上使用較少，一般都是隨底盤進(jìn)口的。 圖3 CUMMINS柴油發(fā)動機鑒于從柴油機的技術(shù)指標(biāo)、價格、應(yīng)用情況、配件供應(yīng)、售后服務(wù)及技術(shù)支持等方面綜合考慮，PRD12 0履帶式旋挖鉆機樣機試制選用CUMMINS的柴油發(fā)動機,如圖3:發(fā)動機型號：B5.9-C TAA額定功率：178HP/2000rpm功率133kW，以保證產(chǎn)品研發(fā)的速度和技術(shù)性能指標(biāo)，在批量生產(chǎn)時再考慮其它柴油發(fā)動機，以降低生產(chǎn)風(fēng)險。3.2液壓傳動系統(tǒng)根據(jù)對PRD12 0履帶式旋挖鉆機功能動作和國內(nèi)外同類產(chǎn)品液壓原理的對比分析，確定以下方案：（1）系統(tǒng)：采用目前履帶式旋挖鉆機最普遍采用的全功率變量開式液壓系統(tǒng)。一個泵

8、為左行走、主卷揚、變幅、滑輪架、刮土提供壓力油；一個泵為右行走、回轉(zhuǎn)、起架調(diào)整、加壓、輔卷揚、動力頭提供壓力油。作業(yè)時可實現(xiàn)合流。（2）泵組：泵組由兩個變量泵組成，具備負(fù)載反饋功率電比例變功率控制功能，以充分利用發(fā)動機功率，提高作業(yè)效率。在功能上要便于計算機對泵組及發(fā)動機的綜合控制。（3）主閥：主閥采用多路液控?fù)Q向閥，由先導(dǎo)閥控制其開度及通流方向，以控制執(zhí)行機構(gòu)的動作方向及速度。合流也是通過主閥內(nèi)的通路實現(xiàn)的。（4）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)由一個定量泵供油，同時在控制油路上設(shè)有蓄能器，穩(wěn)定控制壓力。（5）執(zhí)行機構(gòu)：行走馬達(dá)通過減速機驅(qū)動驅(qū)動輪行走，其上裝有有制動器、過載保護(hù)閥、制動閥。回轉(zhuǎn)馬達(dá)為定量

9、馬達(dá)，內(nèi)置制動器、安全閥、補償閥等。液壓缸采用無錫恒立公司的產(chǎn)品，變幅和起架油缸的兩腔均設(shè)置平衡閥，以保證變幅和起架油缸在任意位置可靠保持。3.3行走機構(gòu)行走機構(gòu)在方案設(shè)計時的總原則是盡量與標(biāo)桿產(chǎn)品相同，為此我們向能提供這些產(chǎn)品的供應(yīng)商進(jìn)行了方案認(rèn)證，最終傾向于以下方案：圖3 MBG120底盤驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托鏈輪、漲緊機構(gòu)、履帶總成，均采用山推的履帶總成中央回轉(zhuǎn)接頭：采用江陰長齡的產(chǎn)品3.4工作裝置1）立柱 a、滑輪架a、HR120 b、MBG12 c、 SOILMEC291d、CMV TH14 e、BAUER BG15 f、WIRTH ECO40圖4滑輪架方案采用MBG12形式，不

10、僅調(diào)節(jié)方便，而且加長立柱高度。b、立柱結(jié)構(gòu)與截面形式 立柱應(yīng)做成可調(diào)高度的，適應(yīng)市政建設(shè)需要，見圖5。其截面設(shè)計成c型最好，兩個彎板對焊，截面面積小，抗彎、扭能力強；b型次之；d型再次，焊縫多，抗扭能力差；a型最差，雖然可收藏加壓油缸，但截面尺寸大，自重大。根據(jù)上述比較，立柱采用起架油缸上部分節(jié)（滑輪架上節(jié)中節(jié)尾節(jié)）方案，截面選b方案，見圖6：圖5 考慮不同需求的立柱分節(jié) 圖6 各種截面立柱比較2）變幅機構(gòu)a、bauer b、CMV c、DELMAGd、LIEBHERR e、MAIT f、SOILMEC圖7變幅機構(gòu)方案采用SOILMEC形式。3）動力頭a、Bauer方案 b、上海方案圖7動力頭

11、方案 5）鉆桿生產(chǎn)廠家型號外徑尺寸(mm)層數(shù)(Z)可鉆深度（m）重量（kg）鴻翔科技HXM16/377/4/44377444徐州匯達(dá)機械355545徐州神力機械355545北京神威基業(yè)機械4554/53660a、 機鎖鉆桿 b、 摩阻鉆桿 c、 復(fù)合鉆桿圖8常用鉆桿形式6）鉆具a、短螺旋鉆具 b、回轉(zhuǎn)斗鉆具圖9常用鉆具7）刮土器a、渦輪刮土器 b、抱夾刮土器圖10刮土器方案3.5電器系統(tǒng)電控系統(tǒng)方案選用上海派芬的電氣系統(tǒng)。上海派芬的電氣系統(tǒng)控制方案：電控系統(tǒng)主要是實現(xiàn)旋挖鉆機的桅桿垂直度自動檢測調(diào)整、回轉(zhuǎn)定位控制、履帶伸縮控制、油散控制、發(fā)動機控制及液壓系統(tǒng)與其功率匹配控制、孔深顯示、液壓系

12、統(tǒng)的壓力檢測、GPS遠(yuǎn)程監(jiān)測及對機器遠(yuǎn)程鎖機及密碼鎖機、發(fā)動機檢測等功能。圖11派芬電氣系統(tǒng)控制原理圖1）系統(tǒng)功能 系統(tǒng)借鑒國內(nèi)外旋挖鉆的應(yīng)用經(jīng)驗，結(jié)合鉆機的自身特點，采用電液比例控制技術(shù)和CAN總線分散控制技術(shù)設(shè)計本系統(tǒng)。2）桅桿姿態(tài)檢測及桅桿控制（兩油缸調(diào)平） 手動：當(dāng)進(jìn)入顯示器的桅桿操作頁面時，通過手柄控制桅桿動作速度及方向； 點動：通過顯示器按鍵控制桅桿左右油缸的伸縮； 自動糾偏：通過顯示器按鍵選擇進(jìn)入自動糾偏模式，通過手柄控制立/倒桅速度，控制器自動調(diào)節(jié)保證左右油缸的同步； 自動立桅：通過顯示器按鍵選擇進(jìn)入自動立桅模式，控制器自動立桅（通過顯示器可以設(shè)定立桅速度），當(dāng)調(diào)平OK后延時5

13、秒退出自動立桅模式。 自動倒桅：通過顯示器按鍵選擇進(jìn)入自動倒桅模式，控制器自動倒桅（通過顯示器可以設(shè)定立桅速度），當(dāng) 桅桿Y軸角度在5秒鐘沒有變化時， 停止自動倒桅。 自動調(diào)垂：當(dāng)桅桿前后角度和左右角度都小于3度（可通過顯示器重新設(shè)定，但要小于限位角度）時，通過 顯示器按鍵選擇進(jìn)入自動調(diào)垂模式，當(dāng)調(diào)平OK后延時5秒退出自動調(diào)垂模式?？刂破髯詣诱{(diào)節(jié)桅桿垂直度，調(diào)垂精度0.15度；在閥和機械機構(gòu)都很匹配的情況下5秒內(nèi)完成自動調(diào)垂！ 3）深度測量 在額頭滑輪測深方式：通過編碼器計數(shù)，通過精密計算最后以深度在顯器上顯示；此方法對器件來說安裝簡單，但精度不高（鋼絲繩的跳繩、滑輪磨損、軸承的磨損等因素）；

14、 在卷揚測深方式：通過編碼器計數(shù)，通過精密計算最后以深度在顯示器上顯示；此方法要求每次換鋼絲繩時參數(shù)都要重新標(biāo)定（鋼絲繩的層數(shù)及最外層鋼絲繩股數(shù)不同），但精度高；推薦用此方式測深； 深度的顯示方式：在顯示器上顯示成孔深度（已經(jīng)成孔的深度），鉆頭位置（鉆頭所在的位置），單次進(jìn)尺（每斗所挖度）,精 度0.2m(不含累計誤差)；4）回轉(zhuǎn)定位 通過顯示器設(shè)置自動回轉(zhuǎn)定位開（開機時默認(rèn)關(guān)），且鉆頭要高于地面30cm（可通過顯示器重新設(shè)定，但不要小于此值），通過按下手柄上自動回轉(zhuǎn)定位按鈕，控制器自動控制車體與原來相反的方向回轉(zhuǎn)到定位位置（定位位置可以通過顯示器設(shè)定）精度0.3度（在機械結(jié)構(gòu)、液壓都很匹配的

15、情況下）；5）履帶伸縮控制 通過顯示器按鍵控制履帶的伸縮，如按下履帶伸按鍵，履帶伸電磁閥得電，松開失電；同理按下履帶縮按鍵，履帶縮電磁閥得電，松開失電； 6）主卷浮動控制 按下主卷浮動按鈕，主卷制動閥與浮動閥打開，主卷靠鉆桿及鉆頭的自重自動跟進(jìn)； 7）觸地及防埋鉆提示 觸地提示：當(dāng)鉆頭位置等于成孔深度時顯示器彈出觸地提示；（在主卷可以電控停止的情況下可以做觸地防護(hù)，需增加銷軸傳感器，根據(jù)當(dāng)前的重量來判斷鉆頭是否到底，到底后停止主卷下放，3秒后解除，防止鋼絲繩亂繩） 防埋鉆提示：當(dāng)單次進(jìn)尺大于設(shè)定的桶高時顯示器彈出防埋鉆提示；8）發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制 發(fā)動機的怠速啟動：不管油門電位計停在什么位置，發(fā)動

16、機啟動的時候以怠速啟動，啟動后只要不動油門電位計，發(fā)動機會一直處于怠速狀態(tài)，只要動油門電位計（做防抖動處理），發(fā)動機會以一定斜坡自動跟隨油門電位計所設(shè)定的轉(zhuǎn)速； 發(fā)動機的自動怠速：通過顯示器設(shè)置自動怠速允許（開機默認(rèn)允許自動怠速），當(dāng)10秒鐘（通過顯示器可以設(shè)定）壓力沒有達(dá)到設(shè)定的自動怠速壓力值后（通過顯示器可以設(shè)定），發(fā)動機會以一定斜坡自動減速到怠速速度（通過顯示器可以設(shè)定）；當(dāng)壓力大于設(shè)定的自動怠速壓力值后，發(fā)動機會以一定斜坡自動加速到油門電位計所設(shè)定的轉(zhuǎn)速； 9）極限載荷控制 通過對液壓主泵的開度的控制保證發(fā)動機不會因為過載而熄火或很嚴(yán)重的失速；10）存儲a) 當(dāng)發(fā)動機有轉(zhuǎn)速的時候且主泵

17、壓力大于300BAR(可以通過顯示器設(shè)定)時記錄數(shù)據(jù)；b) 有故障的時候記錄；11)發(fā)動機工作數(shù)據(jù)及故障報警監(jiān)測發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測； 發(fā)動機水溫檢測； 發(fā)動機機油壓力檢測；發(fā)動機工作時間檢測； 發(fā)動機燃油油位檢測； 發(fā)動機水溫高報警；發(fā)動機機油壓力低報警； 燃油油位低報警； 12)工作數(shù)據(jù)及故障報警監(jiān)測桅桿角度檢測； 回轉(zhuǎn)角度檢測； 液壓油溫檢測；電瓶電壓檢測； 主泵壓力檢測； 副泵壓力檢測；先導(dǎo)泵壓力檢測； 桅桿限位報警； 液壓油溫高報警；電瓶電壓低報警； 手柄故障； 傾角傳感器故障；壓力傳感器故障； 液壓油溫傳感器故障； 發(fā)動機通訊故障；GPS通訊故障； 回轉(zhuǎn)編碼器故障； 存儲打印塊通訊故障；

18、控制器通訊故障14)控制器件清單序號名稱型號數(shù)量單位備注1控制器總成TTC601個含安裝支架及線束2顯示器總成HD104MK1個含線束和安裝支架3傾角傳感器ANN-2-90/HS0011個測桅桿垂直度4桅桿操作手柄JC2000-T-XY-PPPP0-40-S2-R-P-S1個帶接插件及線速5測深編碼器RI41-0/300ES.22VA1個帶6米皮帶6角度傳感器530700-C20BX-20-11個測桅桿與底盤的相對角度7回轉(zhuǎn)編碼器RSA5971個8銷軸傳感器待定1個9系統(tǒng)壓力傳感器WIKA MH-2 (0600BAR)4個主泵1壓力、主泵2壓力、副泵壓力、先導(dǎo)泵壓力4-20mA10液壓油溫傳感

19、器STT-T-A1-B3-C30-D1-M14*1.5-E2-F1-G1-H1-L1-PA-T3-W0S01個(北京賽億凌) -50-200°11燃油油位傳感器STLP-R02-0A-TM3-P5-L(1米)-S31個(北京賽億凌) 4-20mA12存儲模塊HR0011個PAL-FIN4.設(shè)計計算4.1.工作載荷計算鉆孔載荷鉆孔載荷包括最大扭矩和最大加壓力，是在成孔至軟巖層或遇到硬土層時出現(xiàn)的。因為液壓系統(tǒng)設(shè)置了溢流閥的系統(tǒng)安全壓力，當(dāng)超出此值時，系統(tǒng)自動卸荷，這里按設(shè)定的最大扭矩和最大加壓力計算。提鉆載荷提鉆載荷包括了伸縮鉆桿、鉆具、動力頭（當(dāng)其被鉆桿卡住時）、鉆具上的巖土、鉆具與

20、孔壁之間摩擦阻力、提鉆時產(chǎn)生的瞬態(tài)負(fù)壓等。因為液壓系統(tǒng)設(shè)置了溢流閥的系統(tǒng)安全壓力，當(dāng)超出此值時，系統(tǒng)自動卸荷，這里按主卷揚設(shè)定的最大提升計算。輔卷揚載荷輔卷揚載荷是在其起吊鋼筋籠或輔助主卷揚作業(yè)時，這時除了輔卷揚的作業(yè)載荷，還有鉆桿、鉆具、動力頭安裝在立柱上，對立柱的影響較大。起架載荷起架載荷是旋挖鉆機場內(nèi)移位后，立柱帶有全部鉆具并處于接近水平狀態(tài)時起架所產(chǎn)生的載荷。4.2工作機構(gòu)分析立柱滑輪架分析1）主卷揚工況圖12滑輪架收回狀態(tài) 圖滑輪架工作狀態(tài)主卷揚單繩拉力FD=12.5t對C點取矩 FAB*547=FD*580 FAB=13.3t滑輪架油缸F=3.14*(125*125-90*90)/

21、4 *25=14.8t 行程276 固定長度L=430mm276+430=706mm 706+276=982mm型號HA 320 125/90 × 276 - A 1 1 H12）輔卷揚工況輔卷揚工況相對主卷揚工況受力較小，故省略。立柱分析1）鉆孔工況主要外載荷是扭矩和加壓力，相對提鉆工況較小，故省略。2）提鉆工況G臂架+G動力頭=4t主卷揚單繩拉力=12.5tFAC=(12.5t*1505mm+4t*515)/847=24.7t液壓缸受壓FAB=（12.5*2504+4*1514）/980=38.1t對E點取矩FDx*552+FDy*552+FAC*878+FAB*303=0 對D

22、點取矩FAB*886+FAC*174+FEx*552FEy*553=0 FDx+FEx-FAC*sin19°+FAB*sin3°=0 FDy+FEy+FAC*cos19°-FAB*cos3°=0 圖13提鉆工況（73°）受力圖 圖14提鉆工況（10°）受力圖FDF*sin89°-FDG*sin73°-FDy=0 FDF*cos89°+FDx-FDG*cos73°=0 FEx=6.069t FEy=74.873tFDx=-0.0217t FDy=-60.179tFDG=-3.889tFDF=-63

23、.908tG臂架=3301.31kg主卷揚單繩拉力=12.5tG臂架+G動力頭=4t主卷揚單繩拉力=12.5tFAC=(12.5t*1505mm+4t*515)/847=24.7t液壓缸受壓FAB=（12.5*2504+4*1514）/980=38.1t對E點取矩FDx*552+FDy*552+FAC*878+FAB*303=0 對D點取矩FAB*886+FAC*174+FEx*552FEy*553=0 FDx+FEx-FAC*sin19+FAB*sin3=0 FDy+FEy+FAC*cos19-FAB*cos3=0FDF*sin32°-FDG*sin10°-FDy=0 F

24、DF*cos32°+FDx-FDG*cos10°=0 FEx=6.069t FEy=74.873tFDx=-0.0217t FDy=-60.179tFDF=-158.21593tFDG=-136.2666t平行四邊形變幅油缸 型號HA 320 140/100 × 1021 - A 1 1 H1140-100 固定長度L=480 行程S=2522.04-1501.18=1020.86=1021mmF=3.14*140*140/4 *32=49.24tF=3.14*(140*140-100*100)/4 *32=24.12t圖15起架工況受力圖3）起架工況G=G動力頭

25、+G鉆桿+G桅桿+G鉆具=9.5tG*4924=F*495F=94.5t 單油缸F=47.3/cos3.535°=47.4t 桅桿起架油缸 型號HA 320 140/100 × 1630 B 1 1 H1140-100 固定長度L=480F=3.14*140*140/4 *32=49.24tF=3.14*(140*140-100*100)/4 *32=24.12t行程S=3739.98-2109.51=1630.48=16304）輔卷揚工況因力較小，故省略。底盤分析圖16履帶底盤轉(zhuǎn)場（收縮）狀態(tài)整機G=40t 摩擦系數(shù)f=0.6單側(cè)擴履力F=40*0.75*0.6=18t擴

26、履油缸：活塞直徑110-80，行程500mm 固定長度L=387+18=405型號HA 320 110/80 × 500 - A 1 1 H1收履F=2*3.14*(110*110-80*80)/4 *30=26.8t擴履F=2*3.14*110*110/4 *30=251200N=57t圖17履帶底盤作業(yè)（擴張）狀態(tài)4.2液壓系統(tǒng)計算爬坡功率計算整機重量40000kg爬坡角度30°主動輪直徑644.7mm當(dāng)行走速度VA2000m/h爬坡速度VB1000m/h時1、牽引力計算（1）牽引力平衡按最大滾動阻力系數(shù)計算：Pf=Gf=40*0.15=6t Pw=0.065*3.83

27、5*18*2*2/(3.6*3.6)*=1.38kgPk=6t爬坡30°時的牽引力Pf=Gfcos30=40*0.15cos30=6tcos30=5.2tPa=40t*sin30°=20tPk=5.2t+20t=25.2t A爬坡輸入扭矩計算：總扭矩：q0牽引力F×主動輪半徑R260000×0.6447/283811N-m單邊輪扭矩：q總扭矩q0/283811/241905.5N-m行走減速機輸出扭矩： 50000 N-m（力士樂減速機型號） B主動輪轉(zhuǎn)速計算：1行走速度2km/h2000/3600=0.56mps1行走速度/主動輪周長0.56/0.64

28、470.26rps16.6rpm2爬坡速度1km/h1000/3600=0.28mps2行走速度/主動輪周長0.28/0.64470.13rps8.3rpmC實際爬坡牽引功率計算： N牽引力F×爬坡速度V N260000×0.28 72.8kW行走減速機型號GFT 50 T3 3000傳動比=125.7行走馬達(dá)計算A減速機爬坡所需最大輸出扭矩：qA42000N-m減速機速比：i125.7當(dāng)行走速度VA2000m/h；爬坡速度VB1000m/h時，減速機的輸出轉(zhuǎn)速分別為：116.6轉(zhuǎn)/分；28.3轉(zhuǎn)/分1減速機的爬坡輸入（液壓馬達(dá)的輸出）扭矩為： qj1qA/ i/j 420

29、00N-m/125.7/0.96 348.1N-m2液壓馬達(dá)的爬坡輸入扭矩為： qm1qj1/m 348.1N-m/0.95 366.4N-m3當(dāng)額定工作壓力為30MPa時，液壓馬達(dá)的爬坡排量為： qp1qm1/P0 366.4N-m×2/30MPa 76.7cm3/r4液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速為：m11×i8.3轉(zhuǎn)/分×125.7 1043.31轉(zhuǎn)/分爬坡輸出轉(zhuǎn)速： 1043.31轉(zhuǎn)/分 5液壓馬達(dá)的輸入流量為：Qm1q0×m / 76.7cm3/r×1043.31轉(zhuǎn)/分/0.9 88.9L/分回轉(zhuǎn)計算1.回轉(zhuǎn)減速機型號： GFB36T3B80-回

30、轉(zhuǎn)減速機速比：i180回轉(zhuǎn)支撐減速比：i25.4回轉(zhuǎn)減速機輸出扭矩：17500N-m回轉(zhuǎn)支撐輸出扭矩：94500N-m2回轉(zhuǎn)減速機輸入扭矩：qjqA/ i/j17500N-m/80/0.96227.8N-m3液壓馬達(dá)的輸入扭矩為： qmqj/m 227.8N-m/0.95 239.8N-m4當(dāng)額定工作壓力為28MPa時，液壓馬達(dá)的排量為： qpqm/P0 239.8N-m×2/28MPa 53.8cm3/r 5.回轉(zhuǎn)阻力矩：TTmTpTwTg=1875022975.5178026630.5(N.m)Tm回轉(zhuǎn)支撐裝置的摩擦阻力矩Tm=1/2(DN)=0.5×0.01×

31、;1.25×300000=1875(N.m)回轉(zhuǎn)阻力系數(shù)，取0.01；D滾道直徑（m）,取1.25m；N總壓力,取30t。Tp因場地需平整，可忽略。Tw風(fēng)阻力矩TwFzR+Fsl=3423×6+975×2.5=22975.5(N.m)Fz=C1K1q1A1=1.6×1.23×150×11.6=3423.32(N)Fz旋挖執(zhí)行機構(gòu)所受風(fēng)力；C1風(fēng)力系數(shù)，取1.6；K1風(fēng)力高度變化系數(shù)，取1.23q1計算風(fēng)壓，取150N/m2A1迎風(fēng)面積，11.6 m2R立柱裝置幅度,取6m；Fs=C2K2q2A2=1.3×1×150

32、×5=975(N)Fs上車回轉(zhuǎn)部分所受風(fēng)力；C1風(fēng)力系數(shù)，取1.3；K2風(fēng)力高度變化系數(shù)，取1； q2計算風(fēng)壓，取150N/m2；A2迎風(fēng)面積，5 m2； l-上車回轉(zhuǎn)部分幅度,2.5m。Tg慣性阻力矩TgTzTs=1775+5=1780(N.m)Tz=nJz/9.55t=3×34286/9.55×6=1775(N.m)n回轉(zhuǎn)速度，取2rpm；Jz旋挖裝置繞回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動慣量，由計算得：Jz=G1(l32-l31)/3g(l2-l1)=16000×(63-33)/3×9.8×(6-3) =16000×189/88.2=3428

33、6(kg.m2)G1旋挖工作裝置，取16t；t起、制動時間，取6s； Ts= nJs/9.55t=3×255/9.55×6=5(N.m)Js上車?yán)@回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動慣量，由計算得：JsG2l2/3g=30000×0.52/3×9.8=255(kg.m2)Tz立柱慣性阻力矩；Ts-上車回轉(zhuǎn)部分慣性阻力矩。i qm >T=26630.5 (N.m)6流量計算 上車的轉(zhuǎn)速為n=2rpm,回轉(zhuǎn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速n1=n×i1×i2=2×5.4×80=860rpm 流量Qqp×n153.8×86046268（cm

34、3/min） 46.3L/min主卷揚馬達(dá)、減速機法蘭連接方式，放置在回轉(zhuǎn)平臺上。減速機型號： GFT60W3B86 - 06安裝的液壓馬達(dá)：A2FE107/61W-VZL181裝于馬達(dá)的平衡閥: 弾簧閉鎖，停車用片式制動靜態(tài)駐車扭矩： 728 Nm最小釋放壓力： 1.8 MPa最大釋放壓力： 5.0 MPa第一層單繩最大拉力/速度：125kN / 60M/min鋼絲繩直徑/總長： 24 mm/ 80M帶軸端支承軸承工作級別按M6計算卷筒名義直徑D=24*20=480mm標(biāo)準(zhǔn)槽h=7.5D0=480+12*2=504mm輸出扭矩：T=125kN*504/2=31500N.m主卷揚最大速度：60

35、m/min排量計算：N=60000/(3.14*504)=37.9r/min總效率nT=0.82輔卷揚馬達(dá)、減速機法蘭連接方式，放置在三角架中間。卷筒名義直徑D=18*20=360mm標(biāo)準(zhǔn)槽h=5.5D0=360+18=378mm輸出扭矩：T=40kN*378/2=7560N.m主卷揚最大速度：45m/min排量計算：N=45000/(3.14*378)=37.9r/min總效率：nT=0.82起架油缸流量計算 起架油缸速度為V0.2m/s，變幅油缸行程為S1630mm 工作面積為A0.0154m2變幅油缸流量為QA×V0.0154×0.20.00308（m3/s） 184

36、.8L/min履帶伸展油缸流量計算 缸徑D/d110/80，工作面積A0.0095m2 伸展速度為V0.1m/s，油缸行程為S500mm； 流量Q4A×V4×0.0098×0.1 0.00392m3/s235.2L/min平行四邊形變幅流量計算起架油缸速度為V0.1m/s，變幅油缸行程為S1020mm 工作面積為A0.0154m2變幅油缸流量為QA×V0.0154×0.10.00154（m3/s） 92.4L/min滑輪架油缸流量計算起架油缸速度為V0.1m/s，變幅油缸行程為S276mm 工作面積為A0.0123m2變幅油缸流量為QA×V0.0123×0.10.00123（m3/s） 73.8L/min加壓油缸流量計算起架油缸速度為V0.1m/s，變幅油缸行程為S4000mm 工作面積為A0.00785m2變幅油缸流量為QA×V0.00785×0.10.00123（m3/s） 73.8L/min泵的選擇主泵 （注意發(fā)動機與泵的旋向）水平行走時兩個馬