【摘要】：全套管回轉(zhuǎn)鉆機(jī)是一種可對套管施加垂向載荷,并驅(qū)動(dòng)套管實(shí)現(xiàn)360°回轉(zhuǎn)的大型工程機(jī)械。隨著城市地下基礎(chǔ)建設(shè)不斷發(fā)展,豎井施工項(xiàng)目隨之增加。亟待研究用于綜合管廊豎井、隧道始發(fā)井、地鐵站及地鐵隧道搶險(xiǎn)豎井等工程的大直徑全套管回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。本文主要研究Φ4 m全套管回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)與液壓系統(tǒng)。分析不同地層土體對套管所受阻力和阻力矩的影響,求得管側(cè)阻力、套管靴端部阻力、套管內(nèi)、外側(cè)摩阻力矩、刀具所受抗力扭矩及摩阻力矩,得到鉆機(jī)的套管起拔力、下壓力和回轉(zhuǎn)扭矩等設(shè)計(jì)參數(shù),為設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。對主夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),得到夾持力與扭矩的關(guān)系、卡瓦數(shù)量等。進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支撐的選型,齒輪和鍵的設(shè)計(jì)、選型與校核,軸承的選型與校核,并利用SolidWorks軟件進(jìn)行主要結(jié)構(gòu)建模,避免零部件之間出現(xiàn)干涉。運(yùn)用ANSYS軟件對楔形卡瓦進(jìn)行靜力學(xué)分析,對比起拔和壓入兩種工況仿真結(jié)果,檢驗(yàn)楔形卡瓦是否滿足材料的強(qiáng)度要求�；陧憫�(yīng)面法對楔形卡瓦進(jìn)行質(zhì)量、等效應(yīng)力及變形的多目標(biāo)優(yōu)化,使優(yōu)化后的最大等效應(yīng)力減小了13.7%,最大變形減小了13.17%,得到更優(yōu)的結(jié)構(gòu)尺寸。對壓拔機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)、計(jì)算和選型。
【圖文】：

設(shè)計(jì)十分重要，對于套管鉆井技術(shù)的發(fā)展具有重要意義套管回轉(zhuǎn)鉆機(jī)簡介套管回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的施工過程管回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工具有安全、高效、成孔精度高、設(shè)備造價(jià)點(diǎn)，在基礎(chǔ)建設(shè)施工中得到越來越多的使用。全套管回轉(zhuǎn)機(jī)或旋挖鉆機(jī)、液壓站配套工作，施工使用時(shí)，先進(jìn)行位給夾持機(jī)構(gòu)動(dòng)力夾緊套管，夾緊后驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開始工作提供輔助夾持機(jī)構(gòu)在套管連接、拆卸時(shí)暫時(shí)夾持套管，套管旋機(jī)釋放沖抓斗取土或旋挖鉆機(jī)取土[21]，，遇到孤石時(shí)套管靴效果不好時(shí)可以采用吊機(jī)釋放沖錘將管內(nèi)孤石擊碎或擠入下放偏心楔，轉(zhuǎn)動(dòng)套管絞斷殘樁后利用沖抓斗取出，成孔進(jìn)行灌注管壁支護(hù)或進(jìn)行與管廊連接部分的鋪設(shè)，最后，工[22]。施工中的全套管回轉(zhuǎn)鉆機(jī)如圖 2-1 所示。

黃土狀粉質(zhì)黏土 19.0 17.7 29.8 0.43 7.5黃土狀粉土 19.0 22.0 18.8 0.33 9.2粉質(zhì)黏土 19.8 20.5 32.0 0.43 9.6粉土 20.0 25.2 14.0 0.33 16粉質(zhì)黏土 20.5 26.7 13.0 0.33 19.7細(xì)砂 20.3 38.0 — 0.33 35中砂 21.5 40.0 — 0.29 552 套管及刀具參數(shù)設(shè)計(jì)套管柱設(shè)計(jì)參數(shù)：施工深度為 30 m，套管外徑為 3 980 mm，內(nèi)徑為 3 8套管壁材料為 Q345 鋼板卷制，內(nèi)壁厚 36 mm，筋網(wǎng)規(guī)格為 A8，即厚mm，外壁厚 36 mm，每節(jié)長度為 5 440 mm，套管接頭處均部 18 個(gè)錐銷固，如圖 2-3 所示[24]。
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U455.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2643136