回旋沖擊鉆鉆具星型運動結(jié)構設計開題報告.doc

本科生畢業(yè)設計開題報告書題目回旋沖擊鉆鉆具星型運動結(jié)構設計學生姓名學號專業(yè)班級指導老師2006年3月20日論文（設計）題目回旋沖擊鉆具星形運動結(jié)構設計課題目的、意義及相關研究動態(tài)：1課題目的、意義：目前，大口徑鉆孔灌注樁在重大基礎工程中得到了廣泛的應用。在現(xiàn)實生活中橋梁、港口、碼頭、水工和工民建筑物的建筑工程中，在0.8米以上2.0米以下常規(guī)直徑樁基礎成孔施工中，廣泛使用沖擊鉆和回旋鉆兩種基本鉆型。但是這兩種鉆具存在以下缺點，主要是：1、普通回旋成孔鉆，成孔穩(wěn)定，但成渣能力低，對不同工程地質(zhì)條件適應性差，特別不適應膠結(jié)礫石地質(zhì)和破巖成孔，地質(zhì)適應范圍受限。2、一般沖擊鉆雖然地質(zhì)適應性好，破巖能力強，但大直徑成孔施工進度慢，震動大易致孔壁坍塌，同時大直徑的重型沖擊錘自旋性差，還易使成孔失圓。3、大直徑的成孔設備研發(fā)需要創(chuàng)新思路，以及泥漿護壁正循環(huán)排渣方法施工。在鉆具方面還需要對刃具切削運動和機構繼續(xù)進行創(chuàng)新探索，因為使用常規(guī)鉆頭解決大直徑成孔需要，一般采取了開發(fā)大功率鉆機，尋求超硬刃具材料等辦法，而有逼向大功率配置和設備笨重的方向發(fā)展趨勢。這樣不僅固有的問題沒有解決，而且又更加大了施工設備投資，影響了工程建設效益。4、沉井護壁非排水施工的設備缺乏。非排水沉井護壁施工可避免發(fā)生沉井偏位、滯留和井口沉陷以及下沉緩慢等諸多問題，還可解決如污水處理需要的大直徑曝氣井的同步施工問題。鑒于以上情況，為適應各類建筑工程鉆孔灌注樁基礎設計和施工的發(fā)展需要，通過探索一種能建立起成孔刃具群進行復星形運動的機構，使鉆具兼有沖擊鉆和回旋鉆兩種基本鉆型成孔原理的優(yōu)點，創(chuàng)新開發(fā)出一種新型成孔鉆具是發(fā)展的需要，這樣可以滿足樁基工程施工要求快速高效、穩(wěn)定可靠、廣泛適用的要求以及超大直徑方向發(fā)展。2研究動向：隨著國內(nèi)外樁基礎工程機械的研究開發(fā)，為了適應各種工程地質(zhì)條件施工，提高成孔施工效率，降低設備投入量和適應大直徑樁基成孔需要，目前在傳統(tǒng)的沖擊鉆和回旋鉆的基礎上，已生產(chǎn)出了如：重型沖擊鉆、連桿沖擊反循環(huán)鉆、套管鉆機、潛孔沖擊錘、潛水回旋鉆、回轉(zhuǎn)斗鉆、短螺旋鉆和擴底鉆頭等施工機械設備，大部分產(chǎn)品實現(xiàn)了反循環(huán)排渣，明顯地提高了成孔施工效率，一般巖層成孔直徑可達到2.5米左右，進口設備成孔直徑已可達6米。其中結(jié)構簡單的國產(chǎn)重型沖擊鉆成孔直徑也可達3.0米。但是仍然避免不了上文提及的一些實際問題，如鉆具的使用壽命短，鉆具的成本高；有的只是提高了成孔的效率，沒有結(jié)合工程實際解決鉆具實用性的要求。最近，日本利根公司生產(chǎn)的RRC型潛水鉆機，通過理論分析鉆機能綜合實現(xiàn)回旋鉆具和沖擊鉆具的優(yōu)點，但實踐表明：這種鉆機在實際運用過程中只具回旋鉆的工作特點，不能實現(xiàn)沖擊鉆的沖擊功能，只能實現(xiàn)回旋鉆的基本功能；而且其工作范圍也因它的工作原理受到一定的局限，比如在地質(zhì)條件較差的工地上施工，其工作效率低，消耗的能量也比較多。課題的主要內(nèi)容（觀點）、創(chuàng)新之處：1課題的主要內(nèi)容（觀點）：本課題的主要任務是設計出一種新型的樁基成孔鉆具的運動結(jié)構以及鉆具整個整體機構，它要綜合實現(xiàn)回旋鉆和沖擊鉆的各自優(yōu)點，同時還具有一個顯著特點：采用星型運動原理，用點切削代替面切削，提高鉆具的工作效率和使用壽命。在設計中，在充分考慮在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，重點研究如下問題：整體結(jié)構設計、傳動方案設計、氣舉升渣方案以及方案的具體實施、沖擊錘的具體實施方案、材料選擇及熱處理，同時論證分析新型鉆具的可行性、實用性以及它的經(jīng)濟性。2創(chuàng)新之處：1、星形運動機構使鉆具兼有沖擊鉆和回旋鉆兩種成孔原理的優(yōu)點；2、小直徑鉆具的刃具群既可單獨徑向轉(zhuǎn)動，以旋削軟散小顆粒巖土，又可軸向沖擊運動，強化了對嵌巖和膠結(jié)礫石的破碎能力，所以適應各種地質(zhì)條件施工。而且鉆具相對質(zhì)量輕，對鉆壓無特別要求。刃具工作斷面小，鉆入力強，而摩阻力小，無效功耗小，功率因數(shù)高。與同直徑常規(guī)鉆具相比，配套鉆機功率較小，能耗低；3、特別適合氣舉反循環(huán)排渣施工，由于鉆具刃具的運動空間，同時也是一穩(wěn)定的成渣自由空間，有利于實現(xiàn)對成渣的實時攏耙和泥漿流集渣功能，所以對于小于排渣管入口直徑的成渣顆粒，可直接及時地氣舉排渣，大大減少磨削耗能和耗時。研究方法、設計方案或論文撰寫提綱：1分析沖擊鉆和回旋鉆的工作原理和各自的優(yōu)點，建立星形運動結(jié)構的運動原理，并分析論證星型運動原理的可行性；2論證鉆頭運動軌跡與空間位置的內(nèi)在關系，選擇鉆具合理的空間位置；3研究沖擊錘實施的方案（包括沖擊動力來源、沖擊力的大小、沖擊錘的功能作用）以及工作鉆頭的受力情況；4計算出各零件在施工過程中的受力以及整個鉆具的受力平衡問題；5設計氣舉升渣的工作原理并進行具體結(jié)構設計；完成期限和預期進度：1.2006.02.06-2006.03.24實地見習、查看相關資料和編寫開題報告。2.2006.03.27-2006.04.20完成整體方案、傳動方案、氣舉升渣方案設計及整個鉆具的裝配草圖。3.2006.04.21-2006.05.15完成整體裝配尺寸計算及所有圖紙，并對鉆具局部結(jié)構進行優(yōu)化。4.2006.05.16-2006.05.30完成說明書的編寫和收尾工作。主要參考資料：1.孫恒，陳作模主編機械原理北京:高等教育出版社，20012.王伯惠,上官興著中國鉆孔灌注樁新發(fā)展北京:人民交通出版社19993.濮良貴，紀名剛主編機械設計北京:高等教育出版社,19964.吳宗澤，羅圣國主編機械設計課程設計北京:高等教育出版,19995.鄒慧君主編機械原理課程設計手冊北京:高等教育出版社,19986.劉鴻文主編材料力學北京:高等教育出版社,1992.97.史美堂主編金屬材料及熱處理知識北京:機械工業(yè)出版社,2005.38.哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室編.6版理論力學北京:高等教育出版社，2002.89.劉古岷，王渝，胡國慶等編著樁工機械北京：機械工業(yè)出版社，2001.410.謝家瀛主編機械制造技術概論北京:機械工業(yè)出版社，2001.711.朱學敏編著樁工、水工機械北京：機械工業(yè)出版社，2003，812.孟憲源，姜琪編著機構構型與應用北京:機械工業(yè)出版社，2004.113.陳漢超,盛永才氣壓傳動與控制北京:北京工業(yè)學院出版社,198714.東北重型機械學院等.機床夾具設計手冊,第二版M.上?？萍汲霭嫔?199815.成大仙機械設計手冊（第1、2、3卷）M.北京：化學工業(yè)出版社,200216.章宏甲液壓與氣動傳動北京：機械工業(yè)出版社,2004.217.GROUNDENGINEERING2003.JULY.P6P818.RongYiming,LiJie,etal.FixturingSurfaceAccessibilityAnalysisforAutomatedFixtureDesignJ.JournalHarbinUvin.&Tesh.，2000.5(4):114.19.韓文,孔達等.滾子加工工藝分析及改進.軸承-2006年1期20.張崇才，王龍等.時效工藝對新型鋁基滑動軸承合金組織與性能的影響.金屬熱處理-2005年12期21.王塘,孫芃.防腐蝕施工技術問答.腐蝕與防護-2005年9期22.王塘,孫芃.防腐蝕施工技術問答.腐蝕與防護-2005年11期23.羅俊.撥叉淬火工藝改進.機械工程師-2005年第9期24.李偉陽.非圓截面長套筒內(nèi)孔鍛造.鍛壓裝備與制造技術-2005年5期25.解麗靜,劉志兵等.硬質(zhì)合金刀具銑削高強度鋼的磨損機理研究.兵工學報（北京）-2005年4期25.賈道河,李長軍等.一種增加鎖緊螺母鎖緊力的結(jié)構.機械工程師-2005年7期27.孫君