高淑蓉，趙宏強(qiáng)，2，何清華，2

(1.湖南山河智能機(jī)械股份有限公司技術(shù)中心，湖南長(zhǎng)沙410100；2.中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410083)

1 概述

鉆孔立桿機(jī)廣泛應(yīng)用于立電桿、路牌、廣告牌和植樹等土壤的鉆孔和起重吊物作業(yè)。為了到達(dá)施工地點(diǎn)，需要運(yùn)輸鉆孔立桿機(jī)。在鉆孔立桿機(jī)鉆孔和起重吊物的施工過(guò)程中，需要鉆孔定位，移動(dòng)鉆機(jī)。為了達(dá)到鉆孔所需要的直徑大小和深度的要求，需要更換合適的鉆具。正常順利鉆孔，需要把粘在鉆桿上的泥土清除下來(lái)，而這些工序非常繁雜。以前有些鉆機(jī)安裝在推土機(jī)底盤上，整機(jī)高度比較高，運(yùn)輸時(shí)超高，過(guò)限高的橋洞或隧道時(shí)，需要把鉆機(jī)開下運(yùn)輸車輛，自行行走通過(guò)限高區(qū)域，然后再開上運(yùn)輸車輛，為了避免鋼制履帶損壞路面，需要在路面鋪墊木板，這樣很麻煩、費(fèi)時(shí)。推土機(jī)底盤重，行走速度慢，靈活機(jī)動(dòng)性不足。有些鉆機(jī)只能鉆孔，沒有配置起重機(jī)，需要起吊電桿、路牌、廣告牌和樹木時(shí)，必須配備另外的汽車起重機(jī)，它價(jià)格高，而且還需另外配備專門的操作人員。有些鉆機(jī)鉆孔旋轉(zhuǎn)裝置采用機(jī)械傳動(dòng)，螺旋鉆桿采用鍵和鍵槽與馬達(dá)連接，調(diào)速不方便，磨損大、噪聲大，使用壽命短，大大降低了鉆機(jī)的工作效率和施工的安全性。

鉆孔立桿機(jī)是一種既能鉆孔又能起吊重物的施工機(jī)械。

鉆孔立桿機(jī)采用挖掘機(jī)底盤，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)行走，速度快，機(jī)動(dòng)靈活，鉆孔定位準(zhǔn)確快速；隨車起重機(jī)直接安裝在機(jī)架上，控制整機(jī)的高度，采用平板拖車運(yùn)輸時(shí)不會(huì)超高，轉(zhuǎn)運(yùn)方便、快捷；采用液壓馬達(dá)與減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的鉆具回轉(zhuǎn)裝置，驅(qū)動(dòng)扭矩大、回轉(zhuǎn)速度可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；采用液壓馬達(dá)與減速機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪鏈條實(shí)現(xiàn)鉆具推進(jìn)和提升，推進(jìn)力可調(diào)，提升速度快；可更換大小適度的鉆桿和導(dǎo)向器，鉆孔大小可根據(jù)具體情況選擇，導(dǎo)向性好，成孔規(guī)則；采用液壓驅(qū)動(dòng)的刷土裝置，能自動(dòng)清除粘在螺旋鉆桿上的泥土，減少了輔助作業(yè)時(shí)間、降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率和施工安全性。

機(jī)器標(biāo)準(zhǔn)配置的額定參數(shù)

整機(jī)參數(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)功率東風(fēng)康明斯6BT5.9 97 kW

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速800～2200 r/min

整機(jī)質(zhì)量16500 kg

液壓系統(tǒng)油泵日本KPM（川崎精機(jī)）雙聯(lián)柱塞泵

液壓系統(tǒng)壓力25MPa

接地比壓0.36bar

運(yùn)輸狀態(tài)尺寸6500×2800×3500 mm

行走馬達(dá)GM18VL

行走速度0～4.5 km/h

爬坡能力30°

鉆孔部分性能參數(shù)

鉆孔直徑300～600mm

鉆孔深度3500mm

單孔成孔時(shí)間3～6min

工作狀態(tài)尺寸6350×2800×13500mm

螺旋最高轉(zhuǎn)速40 r/min

動(dòng)力頭扭矩18000Nm

推進(jìn)提升力75000N

推進(jìn)提升速度25m/min

起重部分性能參數(shù)

最大起升質(zhì)量5000 kg

最大起重力矩1.25×104N·m

工作臂節(jié)數(shù)4

變幅角度0-75°

最大工作半徑11m

最大起吊高度12.5m

回轉(zhuǎn)角度360°

回轉(zhuǎn)速度0～3 r/min

空載起升速度10m/min

額定載荷起升速度5m/min

空載下落速度10m/min

額定載荷下落速度8m/min

全程伸臂時(shí)間14 s

全程縮臂時(shí)間13 s

全程起臂變幅時(shí)間8 s

全程落臂變幅時(shí)間8 s

2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）鉆機(jī)、起重機(jī)、柴油機(jī)液壓泵組三位一體。做到機(jī)動(dòng)性好，作業(yè)方便，節(jié)能高效。

（2）鉆機(jī)所有的操縱、姿態(tài)調(diào)整、鉆孔位置選定都由先導(dǎo)操縱手柄集中控制，帶冷暖空調(diào)的人機(jī)工程設(shè)計(jì)司機(jī)室，大大改善了勞動(dòng)條件，所有的指示燈、報(bào)警燈、安裝于同一面板，司機(jī)對(duì)作業(yè)情況一目了然。

（3）采用高可靠性履帶行走機(jī)構(gòu)，鉆架起落采用液壓缸支撐。最大限度地提高了工作效率及鉆機(jī)的工作面適應(yīng)能力。

（4）底盤采用通用挖掘機(jī)底盤，加寬履帶板，接地比壓小，可靠性高，特別設(shè)計(jì)的機(jī)架控制了鉆機(jī)的高度，不需要拆機(jī)就能運(yùn)輸，轉(zhuǎn)場(chǎng)方便。

（5）鉆具回轉(zhuǎn)采用液壓馬達(dá)，回轉(zhuǎn)扭矩大，轉(zhuǎn)速可調(diào)，控制方便。

（6）推進(jìn)與提升采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鏈輪鏈條，速度可控，操作方便。

（7）裝有自動(dòng)刷土裝置，工作效率高，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

（8）根據(jù)需要可更換合適大小的螺旋鉆桿和導(dǎo)向器，鉆不同直徑大小的孔，一機(jī)多用。

（9）配有截齒、斗齒鉆頭，以適應(yīng)不同的地層鉆進(jìn)。鉆桿與鉆頭做成分體式，用六方接頭連接，當(dāng)鉆頭磨損時(shí)只需更換鉆頭即可，降低成本。

機(jī)器可選制的額定參數(shù)

機(jī)器出廠時(shí)配置直徑580 mm，長(zhǎng)4000 mm的螺旋鉆桿，可鉆直徑600 mm，深度3500mm的孔。根據(jù)需要可選配不同直徑的螺旋鉆桿，可鉆直徑范圍為300～600 mm，最大深度為3500mm的孔。

圖1為鉆孔立桿機(jī)的外形。

圖1 鉆孔立桿機(jī)的外形

3 機(jī)器功能說(shuō)明

結(jié)合圖1對(duì)機(jī)器進(jìn)行說(shuō)明。

鉆孔立桿機(jī)主要由液壓馬達(dá)行走裝置1、配重2、液壓起重機(jī)3、液壓油箱4、柴油箱5、柴油機(jī)泵組6、底架7、鉆架支座8、舉升油缸9、鉆架10、推進(jìn)裝置11、鏈輪12、回轉(zhuǎn)裝置13、鏈條14、螺旋鉆桿15、刷土裝置16、導(dǎo)向器17、駕駛室18、閥組19、機(jī)架20等組成。

圖2 機(jī)器結(jié)構(gòu)圖

在機(jī)架20上通過(guò)鉆架支座8安裝有鉆架10，鉆架10上安裝有推進(jìn)裝置11、鏈輪12、回轉(zhuǎn)裝置13、鏈條14、螺旋鉆桿15、刷土裝置16、導(dǎo)向器17。在機(jī)架20上安裝有配重2、液壓起重機(jī)3、液壓油箱4、柴油箱5、柴油機(jī)泵組6、駕駛室18和閥組19。鉆架10與機(jī)架20之間安裝有舉升油缸10，在機(jī)架20底部設(shè)有底架7、底架7上安裝有液壓馬達(dá)行走裝置1。

鉆孔立桿機(jī)行走、鉆桿回轉(zhuǎn)和推進(jìn)、鉆架舉升、起重、刷土裝置擺動(dòng)等都采用液壓驅(qū)動(dòng)。鉆孔立桿機(jī)采用挖掘機(jī)液壓馬達(dá)行走裝置1使鉆機(jī)自行行走，速度快，機(jī)動(dòng)靈活，便于方便準(zhǔn)確地鉆孔定位和移動(dòng)機(jī)器。采用舉升油缸9舉升鉆架10，舉升油缸9活塞桿伸出時(shí)可把鉆架10由水平位置舉升到垂直的工作位置，舉升油缸9活塞桿縮回時(shí)可把鉆架10由垂直的工作位置縮回至水平位置，便于維護(hù)和轉(zhuǎn)換工作場(chǎng)地。專門設(shè)計(jì)的底架7和機(jī)架20控制整機(jī)的高度，采用1米高平板拖車運(yùn)輸鉆機(jī)時(shí)不會(huì)超高，轉(zhuǎn)運(yùn)方便、快捷。回轉(zhuǎn)裝置13采用液壓馬達(dá)與減速機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋鉆桿15回轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)力矩大，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方便，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，節(jié)省能量，克服了機(jī)械式鍵和鍵槽驅(qū)動(dòng)，調(diào)速不方便，磨損大、噪聲大，使用壽命短的缺點(diǎn)。推進(jìn)裝置11采用液壓馬達(dá)與減速機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪12、鏈條14使螺旋鉆桿15推進(jìn)和提升，推進(jìn)力可調(diào)，運(yùn)行速度快。采用可更換的合適大小的螺旋鉆桿15和導(dǎo)向器17，鉆孔大小可根據(jù)具體情況選擇，導(dǎo)向性好，成孔規(guī)則。采用液壓驅(qū)動(dòng)的刷土裝置16，通過(guò)油缸的伸縮偏擺，可把刷土裝置16送到螺旋鉆桿15的螺旋槽中，通過(guò)回轉(zhuǎn)裝置13的正反轉(zhuǎn)，以及推進(jìn)裝置11的提升和推進(jìn)，可把粘在螺旋鉆桿15上的泥土自動(dòng)清除下來(lái)，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率和安全性。在機(jī)架20上安裝有配重2，使用隨車液壓起重機(jī)3時(shí)鉆機(jī)穩(wěn)定性、平衡性好，可以方便快捷起吊電桿、路牌、廣告牌和樹木及鉆桿等，有效地減少了鉆孔立桿機(jī)鉆孔的輔助作業(yè)時(shí)間，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

4 鉆孔作業(yè)操作步驟

（1）啟動(dòng)液壓泵組的柴油機(jī)，空載運(yùn)行3～5分鐘。

（2）將先導(dǎo)油源置于“開”位，接通先導(dǎo)系統(tǒng)油壓源。

（3）如果鉆架處于水平位置，由先導(dǎo)閥操縱手柄將鉆架緩慢平穩(wěn)地升起。如果是僅在作業(yè)面變更鉆孔位置，則直接到下一步。

（4）將鉆機(jī)移至鉆孔位置，由行走操縱手柄將鉆機(jī)行走或轉(zhuǎn)彎調(diào)平。

（5）由先導(dǎo)閥操縱手柄控制推進(jìn)馬達(dá)，使鉆具緩慢下降，當(dāng)鉆頭接觸地面時(shí)停止。

（6）將回轉(zhuǎn)馬達(dá)先導(dǎo)閥操縱控制手柄推到正轉(zhuǎn)位置，即回轉(zhuǎn)馬達(dá)正轉(zhuǎn)運(yùn)行。

（7）由先導(dǎo)閥操縱手柄控制推進(jìn)馬達(dá)適度加壓。

（8）把推進(jìn)馬達(dá)先導(dǎo)閥操縱控制手柄推到“鉆具推進(jìn)”位置，鉆機(jī)便開始正常的鉆孔作業(yè)。

正常鉆孔注意事項(xiàng)：

根據(jù)巖土情況利用操作臺(tái)上的調(diào)壓旋鈕調(diào)節(jié)軸壓（一般情況下可不調(diào)節(jié)軸壓）。

隨時(shí)觀察“回轉(zhuǎn)”壓力表（指示回轉(zhuǎn)馬達(dá)）壓力，正轉(zhuǎn)側(cè)不應(yīng)超過(guò)18MPa，反轉(zhuǎn)側(cè)不應(yīng)超過(guò)16MPa，鉆桿卡住時(shí)應(yīng)停機(jī)檢查。

定期調(diào)整推進(jìn)機(jī)構(gòu)鏈條的松緊程度。

注意鉆孔、排渣等情況，如不進(jìn)尺，鉆桿劇烈擺動(dòng)，有不正常的聲響和沖擊器不工作等，應(yīng)立即停機(jī)檢查原因，排除故障。

（9）停鉆

鉆孔達(dá)到所要求的深度，將推進(jìn)馬達(dá)先導(dǎo)閥操縱控制手柄復(fù)位，停止推進(jìn)。操縱推進(jìn)控制手柄提升螺旋鉆桿，提升過(guò)程中可緩慢回轉(zhuǎn)鉆桿，然后再將鉆桿提到地面，停止回轉(zhuǎn)鉆桿。

（10）排土

如果螺旋鉆桿上粘有泥土，需把粘在上面的泥土清除下來(lái)，以利于鉆下一個(gè)孔。操縱螺旋鉆刷的擺動(dòng)油缸的控制手柄，使油缸活塞桿伸出，把刷子伸入到螺旋鉆桿的葉片中，一邊回轉(zhuǎn)鉆桿，一邊推進(jìn)或提升鉆桿，把粘在上面的泥土清除下來(lái)。注意刷土?xí)r螺旋鉆桿順時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，有利于往外排土，防止土進(jìn)入鉆架帶入鏈條中。清除完畢后，可操縱螺旋鉆刷的擺動(dòng)油缸的控制手柄，使油缸活塞桿縮回，把刷子抽出螺旋鉆桿的葉片。