Φ4m全套管回转钻机关键技术研究

发布时间：2020-04-28 05:47

【摘要】：全套管回转钻机是一种可对套管施加垂向载荷,并驱动套管实现360°回转的大型工程机械。随着城市地下基础建设不断发展,竖井施工项目随之增加。亟待研究用于综合管廊竖井、隧道始发井、地铁站及地铁隧道抢险竖井等工程的大直径全套管回转钻机。本文主要研究Φ4 m全套管回转钻机的关键结构与液压系统。分析不同地层土体对套管所受阻力和阻力矩的影响,求得管侧阻力、套管靴端部阻力、套管内、外侧摩阻力矩、刀具所受抗力扭矩及摩阻力矩,得到钻机的套管起拔力、下压力和回转扭矩等设计参数,为设计奠定了基础。对主夹紧机构进行力学分析和结构设计,得到夹持力与扭矩的关系、卡瓦数量等。进行了驱动回转支撑的选型,齿轮和键的设计、选型与校核,轴承的选型与校核,并利用SolidWorks软件进行主要结构建模,避免零部件之间出现干涉。运用ANSYS软件对楔形卡瓦进行静力学分析,对比起拔和压入两种工况仿真结果,检验楔形卡瓦是否满足材料的强度要求。基于响应面法对楔形卡瓦进行质量、等效应力及变形的多目标优化,使优化后的最大等效应力减小了13.7%,最大变形减小了13.17%,得到更优的结构尺寸。对压拔机构和夹紧机构的液压系统进行了设计、计算和选型。
【图文】：

回转钻机

设计十分重要，对于套管钻井技术的发展具有重要意义套管回转钻机简介套管回转钻机的施工过程管回转钻机施工具有安全、高效、成孔精度高、设备造价点，在基础建设施工中得到越来越多的使用。全套管回转机或旋挖钻机、液压站配套工作，施工使用时，先进行位给夹持机构动力夹紧套管，夹紧后驱动系统开始工作提供辅助夹持机构在套管连接、拆卸时暂时夹持套管，套管旋机释放冲抓斗取土或旋挖钻机取土[21]，，遇到孤石时套管靴效果不好时可以采用吊机释放冲锤将管内孤石击碎或挤入下放偏心楔，转动套管绞断残桩后利用冲抓斗取出，成孔进行灌注管壁支护或进行与管廊连接部分的铺设，最后，工[22]。施工中的全套管回转钻机如图 2-1 所示。

立体模型,套管,粉质,黏土

黄土状粉质黏土 19.0 17.7 29.8 0.43 7.5黄土状粉土 19.0 22.0 18.8 0.33 9.2粉质黏土 19.8 20.5 32.0 0.43 9.6粉土 20.0 25.2 14.0 0.33 16粉质黏土 20.5 26.7 13.0 0.33 19.7细砂 20.3 38.0 — 0.33 35中砂 21.5 40.0 — 0.29 552 套管及刀具参数设计套管柱设计参数：施工深度为 30 m，套管外径为 3 980 mm，内径为 3 8套管壁材料为 Q345 钢板卷制，内壁厚 36 mm，筋网规格为 A8，即厚mm，外壁厚 36 mm，每节长度为 5 440 mm，套管接头处均部 18 个锥销固，如图 2-3 所示[24]。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.3

【参考文献】