旋挖钻机是一种用于桩基础工程现场灌注桩钻孔施工的桩工机械，其功能多，适用于以下范围。
（1）配置不同的钻具如短螺旋钻头、螺旋回转斗、岩心螺旋钻头等，采用相应的钻进工艺，可适用于各种粘性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、碎石土、中等硬度风化岩层的干式(短螺旋)或湿式(回转斗)、岩层（岩心钻）的成孔作业。
（2）配置液压打桩锤，可用于建筑基础预制混凝土桩或钢桩施工。
（3）配置长螺旋钻头、液压抓斗，可分别进行长螺旋钻孔和地下连续墙施工。这种设备由于具有上述特点，加之其施工安全、文明、质量好、公害低、效率高而广泛应用于道路、桥梁、码头、高层建筑等大型重点工程的基础施工，目前已成为发达国家钻孔灌注桩施工的主要成孔设备。
1 国内外概况和发展趋势
旋挖钻机的制造和施工应用是上个世纪初从国外开始的，至今国外生产旋挖钻机的主要厂家有德国的BAUER（宝峨）公司、Liebherr（利勃海尔）、意大利的Soilmec（土力）、MAIT（迈特）、CMV（神威）、CASAGRANDE（卡萨格兰地）、IMT（意马）、天锐、美国的卡特彼勒、新加坡的TWINWOOD、日本的日本车辆、日立建机和住友等。
国内的旋挖钻机起步较晚，发展也比较慢，从20个世纪80年代开始引进，直到20世纪末，我国的旋挖钻机还主要依赖进口。目前国内现有十几家单位对旋挖钻机进行了开发，主要的生产厂家有湖南山河智能、三一重机、徐州徐工、徐州东明、北京经纬巨力、内蒙古北方重汽、石家庄煤机、哈尔滨四海、郑州宇通、中联重科等。但真正进入市场销售并经受住施工考验的产品也只有包括湖南山河智能在内的少数几家。SWDM-20型旋挖钻机就是湖南山河智能机械股份有限公司最新开发的一种经受了工程考验的新型多功能液压旋挖钻机。
综合国内外旋挖钻机的结构形式，其区别主要是由底盘结构的不同而引起的，目前旋挖钻机的底盘结构大致可分为以下两大类：
（1）专用底盘结构。这种底盘结构所形成的产品特点是：主、副卷扬安装在回转平台上，整机结构布置更加合理；整机工作稳定性好。
（2）选用已有相近的挖掘机或履带吊底盘结构。这种底盘为了适应旋挖钻机的施工要求，其结构必须进行相应的改造，且主、副卷扬机构只能安装在钻桅下部或动臂三角架上，使整机工作重心前移，稳定性较差。
从旋挖钻机的发展历程来看，今后旋挖钻机将在结构和控制系统方面体现如下发展趋势。（1）底盘结构采用专用化设计，以加强整机的结构刚性和工作稳定性；（2）功能实现和操作系统及界面设计更趋人性化；（3）控制系统向管理信息化、操作自动化、监控智能化方向发展。
2 SWDM-20型旋挖钻机主要结构原理
2.1 型号组成及意义：
2.2 结构特征与工作原理
（1）底盘。
该机底盘采用专用的履带可伸缩式底盘结构，由山河智能公司自主设计制造，四轮一带采用进口件，具有结构可靠，刚性好，承载力大，稳定性好的特点。其行走装置如图3所示。
（2）转台。
转台主要包括回转减速机、回转支承、转台主体、钻桅支承等组成。其作用是承载上部重量，并使之作回转运动。该机转台与专用底盘结构相适应，可内置安装主、副卷扬，并确保主、副卷扬足够的安装空间。既确保了整机结构及重心布置合理，工作稳定性好，又使主、副卷扬滚筒采用大直径结构，以减少钢丝绳在滚筒上的缠绕层数，从结构设计上减少钢丝绳的相互挤压摩擦，提高钢丝绳的使用寿命成为可能。
（3）钻桅及变幅机构。
钻桅采用箱形截面，共有三节，上部鹅头和下部一节钻桅与主钻桅之间采用折叠式结构。变幅机构如图4所示，由动臂4、三角架1、连杆5及变幅油缸2、6组成。该钻桅及变幅机构具有如下结构特点：
a. 钻桅变幅油缸下铰座与动臂的上铰轴同轴，结构简单，拆装方便，便于维修；
b. 钻机运输或转场组装时，利用自身的动力和结构，不需要吊车辅助即可在主钻桅小于90°倾角（钻桅处于后倾状态）时实现下钻桅与主钻桅的自装自卸功能（已申报专利），降低了客户的使用成本，并提高了设备装卸时的稳定性。
c. 通过钻桅、动臂、三角架、各变幅油缸及连杆各铰接点的优化设计，增大了钻桅的驱动力，确保了动力头处于任意钻桅位置都能实现钻桅的平举和变幅（已申报专利）。确保该机工作半径大，适应能力强。
（4）主、副卷扬。
主卷扬采用大直径卷筒结构，60米钻孔深度的钢丝绳在卷筒上为单层缠绕，有效地解决了多层缠绕结构钢丝绳之间的相互挤压磨损，确保了钢丝绳的使用寿命。卷扬减速机为力士乐公司的GFT系列。主卷扬可实现双速控制，且有自由下放功能，以适应钻进的需要。控制方式为液压先导控制，主副卷扬配有压绳器。
（5）动力头。
动力头主要包括托架和驱动器。如图5所示，由液压泵供油带动液压马达，经减速机和驱动齿轮后，以低速大扭矩的形式通过套管式驱动轴传递给钻杆。 对机锁和摩阻两种钻杆均适用。
（6）钻杆。
一般选用国内质量可靠的配套。可根据用户需要选用机锁和摩阻两种结构形式的钻杆。也可根据用户要求配套选用进口钻杆。
（7）钻头。
钻头的结构形式很复杂，种类很多。根据施工地质不同，适用的钻头结构也千差万别，因此，旋挖钻头一般应根据工程的地质情况进行选用。该机可配用短螺旋钻头、回转斗钻头，岩心钻头，岩心回转斗等各种规格的钻头。
（8）发动机系统。
发动机系统为整个机器提供动力。该钻机发动机选用国际知名品牌，原装进口美国CUMMINS C330型，246kW/2100rpm。
（9）液压系统。
该旋挖钻机所有功能均由液压驱动。液压系统包括三个部分：
a. 下车部分：主要包括中心回转体及其以下部分，可实现行走及履带伸缩；
b. 上车部分。可实现桅杆变幅、桅杆角度调整、钻进加压、主、副卷扬、上车回转以及动力头的旋转等功能；
c. 先导控制系统：对上述两个系统的主阀进行先导操纵，使操纵轻便、灵活、平稳。液压泵、液压马达和液压阀等主要液压元件采用国际知名品牌厂家生产的进口产品，确保产品性能可靠。
3 SWDM-20型旋挖钻机主要性能参数与性能特点
SWDM-20型旋挖钻机主要性能参数如下表1所示。性能参数如下：
（1）进口康明斯M11-C330电喷涡轮增压中冷发动机，具有超凡的动力性和燃油的经济性，为整机提供了强大的动力之源。
（2）采用国际品牌力士乐液压元件，系统采用液压泵适应发动机的功率极限调节控制，最大限度降低系统能耗，减小系统发热，为系统可靠工作提供了保障。
（3）采用为旋挖工法而专门设计的液压油缸内藏履带可伸缩式专用底盘；高性能内置式的主、副卷扬，减轻了回转支承承受的倾翻力矩和回转惯性力，提高了施工的稳定性，保证了整机的可靠性。
（4）动力头为双马达、双速减速传动，既能大扭矩钻进，又能快速抛土，工作效率高。采用2源4级多点循环强制式润滑冷却系统，杜绝了串油现象，润滑及散热效果更好，保证了重要部件的长期可靠工作。
（5）经过计算机优化设计，简化了由动臂和三角架组成的变幅机构结构，并增大了钻桅的驱动力。无论动力头处于钻桅任何位置都能实现钻桅的平举和变幅。确保该机工作半径大，适应能力强。
（6）利用自身的动力和结构，不用吊机，在钻桅处于后倾状态时即可实现自装自卸，便于整机转场和运输，与其他机型钻桅处于前倾状态时才能实现自装卸相比，其装卸过程更加安全稳定。
（7）带有垂直度自动调整和深度自动检测及其他作业和故障记录功能。设有钻孔深度、钻桅垂直度监测，自动手动两种垂直度调整方式及钻杆高度限位，副卷扬高度限位，工作幅度限位等多种限位方式。
（8）自主开发的旋挖钻机电子控制系统SUNWARD DESARSR，采用二级分布式控制结构，应用先进的智能控制技术、CAN BUS技术和虚拟仪表技术，可实现全范围图形自适应导引的立桅手动控制，钻孔过程的动作互锁，以及抛土后钻桅手动或自动准确复位功能，系统集成度和自动化程度高。采用性能可靠的真彩LCD屏显示监控，人机界面友好、操作简便、安全可靠。
（9）机棚侧门均可上翻，散热效果好，并可扩大操作者视野，提高安全性，使维护、保养更加方便。
（10）驾驶室的人性化设计，每一个环节都在考虑司机的舒适性和安全性。
（11）可实现双速控制的加压油缸，加压和提升力足够大且无级可调。
（12）钢丝绳使用寿命长，每根钢丝绳平均寿命3000米以上。
（13）摩阻式和机锁式钻杆可互换使用，钻孔深度最深达60米，并可配多种钻具，钻孔直径范围大，最大直径2米。
4 SWDM-20型旋挖钻机在工程上的应用
SWDM-20型旋挖钻机自投放市场以来，完成了大量的工程施工，整机性能经受了各种地质条件的严峻考验，并获得很好的使用效果。主要重点工程及其地质情况如表2所示。
综上所述，SWDM-20型多功能全液压旋挖钻机是一种符合旋挖钻机发展趋势，工作稳定性好，性能可靠，使用成本较低，功能全并经受了工程考验的具有显著高技术特点的新型成孔灌注桩施工设备。
10/11/2005
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