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道川旋挖钻机培训知识讲堂(五)——旋挖钻机护筒直径的确定

作者:道川旋挖培训 浏览:78 发表时间:2020-07-01 10:41:22 来源:道川旋挖培训

旋挖钻机护筒直径的确定

近年来旋挖钻机的踪迹几乎已遍布各种规模建筑工地的每一个角落,其发展速度之快出常人所料。无论号称“绿色奥运,人文奥运”的2008北京奥运主会场馆建设工地,还是祖国西部高寒地区环保要求特殊的青藏铁路施工线,均有旋挖钻机的身影出现。由于该设备集环保、节能、高效、智能控制以及各种不同地质条件的广普适用能力于一身,已成为诸多地面施工工程建设的首选设备。对于成孔较差的流沙地质条件,施工工艺往往采用护筒与作业钻头同步施工,避免旋挖钻机的工作前功尽弃。

对于任何一种旋挖钻机,在一定的地质条件下其最大旋挖孔径、深度参数也是一定的。当使用护筒施工时,旋挖钻杆所克服的阻力来自两个方面:一,钻头所要克服的旋挖阻力矩;二,护筒与附其外表介质的摩擦阻力矩,而这种摩擦阻力矩随着旋挖深度的增加,护简单位长度的阻力矩呈线性关系上升。此时所能旋挖的孔径,比标定的尺寸(最大直径)要小得多。就旋挖钻机所输出的扭矩与护筒直径、旋挖深度间的关系国内还未见介绍,护筒的释放也有多种不同的方法,本文就护筒、钻头同步释放(护筒向流沙层下延伸)相关参数之间的关系,作一些阐述。

旋挖钻机护简与流沙层之间单位长度的摩擦阻力矩,随着旋挖深度的增加而增加。因为流沙层对护筒外壁的压力是旋挖深度h的函数,作业过程中某一位置单位长度的摩擦阻力,等于护筒外表面正压力与摩擦系数的乘积。设旋挖护product.21-sun.com/brand/xcmg筒外径为D,流沙层容重为p(约2g/mm),摩擦系数为ξ(湿0.32,一般0.39),如果取旋挖作业深度h处dh长度为研究对象,则受压面积等于dh×D×π,此处流沙层的压力应为h×p,所以摩擦力为dh、D、π、h、p、ξ之间的乘积,dh高度的摩擦阻力矩m=dh×D×π×h×p×ξ×D/2。旋挖深度为h时,其摩擦阻力矩为(0到h范围的积分)M=∫mndn=D×h×π×p×ξ/4。

如果把施工过程中钻头旋挖的阻力矩设为Mz,忽略机械效率的影响,旋挖钻机动力头输出扭矩=M+M。因为使用护筒作业且到达一定深度时,动力头的主要阻力来自护筒与流沙层之间的摩擦阻力矩,而钻头旋挖的阻力矩www.xzsaiyu.com相对已显得很小,计算护筒极限作业深度时,甚至可以将其忽略不计。

假设旋挖钻机动力头输出的扭矩为M,在护筒直径D一定的条件下,最大钻深h=2(M-Mz)/(D×π×p×ξ)(取其正值)。同样,在己知护筒作业长度h参数的情况下,可求得护筒可达到的极限作业直径D=2(M-Mz)/(h×π×p×ξ)。如果护筒为多节伸缩式结构,仍然可以使用相同的方法,采取分段积分累加,利用∑Mi=0的条件约束,同样可以确定相关参数。


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