桥隧机械＆施工技术 Ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄ Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 一种新型旋挖钻机回转定位系统的设计 志 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｎｅｗ Ｔｙｐｅ ｏｆ Ｒｏｔａｒｙ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｒｏｔａｒｙ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｒｉｇ 陈ＣＨＥＮ Ｚｈ 徐工集团徐州重型机械有限公司，江苏徐州２２１００４ Ｘｕｚｈｏｕ Ｈｅａｖｙ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，ｏｆ ＸＣＭＧ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１ ００４，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ 【摘要】介绍了一种新型回转定位系统在旋挖钻机上的应用。通过接近开关传感器、指示灯、磁铁等相关元件，设计 了一种新型的回转定位方式，该方式不但满足了对旋挖钻机回转定位的要求，满足了实际施工的需要，而且成本低 廉、维护保养简单方便。 【Ａｂｓｔｒａｃｔ ｌ Ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｒｏｔａｒｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｒｏｔａｒｙ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｒｉｇｓ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｐａｔ— ｔｅｒｎ ｏｆ ｒｏｔａｒｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａｐｐｒｏａｃｈ ｓｗｉｔｃｈ，ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔ． Ｔｈｅ ｎｅｗ ｓｙｓｔｅｍ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｒｏｔａ ｒｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ ｒｏｔａｒｙ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｒｉｇｓ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｉｓ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｅａｓｙ ｔｏ ｍａｉｎｔａｉｎ． 【关键词】旋挖钻机；接近开关；回转定位；编码器 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ｒｏｔａｒｙ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｒｉｇ；ａｐｐｒｏａｃｈ ｓｗｉｔｃｈ；ｒｏｔａｒｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ；ｅｎｃｏｄｅｒ 中图分类号：Ｕ４４５．３１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１０００－０３３Ｘ（２０１３）０１—００７６－０２ ０引言 旋挖钻机因其施工效率高、施工能力强、环保性能好． 钻杆钻斗回转到位的位置有偏差，就有可能导致成孔位 置发生偏移，从而造成斜孔、钻杆变形、卡钻甚至塌孔等 严重施工事故［一］。目前，同类产品实现上车平台（旋挖钻 成为目前桩基础施工机械中应用最广的产品。国内旋挖钻 机总体布置见图１）回转到位主要有两种方法。一种是全 机研发与生产起步比较晚．而且受技术、配套件的制约及国 凭设备操作者的操作经验，操作液压回转手柄，同时目测 内市场因素的影响，未能实现批量产业化，从而长期依赖进 口。直到２ｌ世纪初，国产旋挖钻机的研发和产业化才逐步走 上快速发展的道路，主要生产厂家有徐工集团、三一重工、 钻杆对孔是否准确。这种方案对孔的精度全凭操作者的 经验和感觉，对操作者的要求较高，准确度较低．同时施 工效率也较低．而且不同的操作手或者同一个操作手在 中联重科、山河智能、上海金泰等企业。目前，虽然一些高端 不同的时期都有可能导致不一样的结果。另一种是在上 国产产品性能参数也逐步达到了国外同类型产品的水平。 车平台的上、下回转支承或回转马达上安装旋转编码器， 但在安全性、效率、节能环保（包括动力配置、省油、降噪）、 人性化操作等方面与国外产品相比尚有较大差ＢＥ＇－ 。 １回转技术现状 旋挖钻机在钻进成孔的过程中，需要下放钻杆、钻 进、提升钻杆、回转卸土、回转对孔，然后再次下放钻杆， 如此多次循环往复。因此，如何安全、快速、；隹确地进行各 转支承 个环节的操作是提高施工效率和施工质量的关键。在回 转对孔的这一环节中，成孔的准确性是施工的关键，如果 闺１旋挖钻机总体布置 桥ｔｉｏｎＴｅｃｈｎＢｒｉｄｇｅ ａｎｄＴｕｎｎｅｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｏｌｏｇｙ 机械＆＆施工技术ＲＭＩ■１■■■ ■ＩｌＩ－Ｉ－Ｍ ■● 用于检测上、下车平台的相对运动距离或相对转动角度 ＶＣＣ＋ （图２）。需事先设置好零点位置，再把这一移动距离或转 动角度通过ＰＬＣ控制器编入程序，将相对于零点位置的 移动角度显示在驾驶室内的仪表上．机手根据仪表的显 示控制液压手柄回转到钻孔的位置。这种方案回转精度 较高．但编码器安装结构比较复杂，机械安装同轴度要求 较高，编码器容易出现故障，对机手及服务人员的技术要 指示灯 接近开关 求较高．而且成本昂贵 图２回转支承上装编码器检测回转角度方式 ２新型回转方案 ２．１系统方案及组成 为了使驾驶室内的操作者能及时了解旋挖钻机平台 回转到位时的情况，本文介绍了一种新的技术方案。系统 由接近开关、指示灯、铁板感应面、磁铁以及连接电缆等 组成。即在旋挖钻机回转平台上安装１个接近开关，平台 下部安装１个可以移动的铁板作为接近开关的感应面，调 整好位置。当装置于平台上的接近开关随着钻斗卸完土 后．上车平台正好移动到成孔位置时，接近开关会感应到 装置与平台下部的金属铁板。此时接近开关开始感应，并 输出控制信号给装置于驾驶室内操作面板上的指示灯。 指示灯点亮，表明钻杆已经对孔，移动到位，此时操作者 便可以停止操作回转手柄，使上车平台回转停止。设计方 案中，为了便于设置回转起始点（零点位置），便于铁板移 动，故设计了一块磁铁．铁板放在磁铁上，磁铁可方便地 移动和固定在回转支承附近。 图３为该新型回转定位系统电气控制原理图。图４为 该新型回转定位系统元件安装位置示意图。 其中．指示灯安装于驾驶室内部的操作面板上，设备 的操作者可以随时看到指示灯的工作状态；接近开关安 装于上车回转平台上。传感器感应面朝下；感应铁板放于 磁铁上．磁铁又放置于下车上．磁铁可方便地移动，以便 设置回转的起点。 ２．２ ７ｂ－案实现的原理 该设计方案选择一个接近开关，利用回转到位时接 图３新型回转定位系统电气控制原理 上车平台 接近开关 感应铁板 ：，一 ＼ 磁铁 ‘ 下主 ｌ圭ｌ４新型回转足位系统了ｃ１牛妥装位Ｉ 近开关感应到感应面铁板的距离变化．了解旋挖钻机上 车平台是否回转到位．驾驶员可以通过指示灯的明暗了 解是否回转到位。这种方式不但满足了对旋挖钻机回转 定位的要求，也满足了实际施工的需要，而且成本低廉， 维护、保养简单方便。 ２．３元件选型 该方案中选择的核心元器件是接近开关，该接近开 关是额定直流电压为＋２４ Ｖ的ＮＰＮ常开型传感器，该传感 器带ＬＥＤ灯电源指示．工作频率达到１５０ Ｈｚ，电压范围为 １２～３０ Ｖ．带有短路保护和极性接反保护，防护等级达到 了ＩＰ６８。采用三线制接线。其中棕色线为传感器电源线， 蓝色线为传感器接地线，黑色线为传感器信号线。传感器 内部原理如图５所示。 ＋棕色 Ｄ Ａ黑色 Ｓ 蓝色 图５ ＮＰＮ常开型接近开关内部原理 当接近开关接通电源后，其信号端（即Ａ端）是低电平 输出，探头感应到金属铁板时（即接通时）黑色线输出低电 平（通常为０ Ｖ）。中间电阻代表负载，此负载可以是继电 （下转第８１页） Ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄＴｕｎｎｅｌ Ｍａｃｈｉｎｅ ｒｙ ＣｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏ ｇ￣＇机械＆＆施工技ＲＭＣＭ ■１■■■●＿■■■ 量减小，直至稳定的变化历程。 （３）导梁前端最大挠度达到０．４９８ ＩＴＩ．可见导梁上临 时墩前，需在各临时墩上设置竖向千斤顶将导梁顶起．使 其Ｊ顷利上『Ｉ缶时墩 （４）整个顶推过程中钢箱梁应力较小．安全系数足 够高，而钢导梁则需进行局部应力分析 ８７８Ｅ＋０８ —３７４Ｅ＋０８ Ｉ２６Ｅ＋０８ ６２７Ｅ—田８ ｌ３Ｅ＋０９ ６２４Ｅ＋０８ 一ｌ２４Ｅ＋０８ ３７６Ｅ＋０８ ８７７Ｅ＋０８ ．１３８Ｅ＋０９ 参考文献： ［１］狄谨，周绪红，孔祥福，等．波形钢腹板预应力混凝土组合箱粱 单位图ｌＯ钢箱梁最大应力工况时梁底的最大应力 ｍ 试验［Ｊ］．长安大学学报：自然科学版，２００９，２９（５）：６４—７（）． ［２］金雷．武西高速桃花峪黄河大桥主桥施工方案ＥＪ］桥梁建设， ２０１１（１）：７５—７８． ［３］王同民桃花峪黄河大桥主桥工程上部结构施工关键技术［Ｊ］．施 工技术，２０１２，４１（３）：７３—７７． ［４］李二伟，杨 威桃花峪黄河大桥钢箱梁顶推施工钢导梁设计 １３８Ｅ＋０９ —９２３Ｅ＋０８—４６８Ｅ＋０８ —１３７Ｅ＋Ｏ７ ４４ｌＥ－－ｏ８ Ｉ Ｉ５Ｅ＋０９ —６９６Ｅ＋０８—２４ｌＥ ８ ２１４Ｅ＋０８ ６６８Ｅ十０８ Ｕ］．现代交通技术，２０１１，８（３）：３０—３２． ［５］蒋 雄．大跨度自锚式悬索桥钢箱梁顶推施工局部稳定性分析 ［Ｄ］长沙：长沙理工大学，２０１２． 收稿日期：２０１２－０９－１７ 单位图１１钢箱粱最大应力＂１－况时梁顶的最大应力 ｍ ２ 临时墩上．达到２ ３８９．３ ｔ。须对该工况进行局部稳定分 析，以检验是否安全。 （２）对于各临时墩，其反力均经历由小到大，然后少 ［责任编辑：谭忠华］ （上接第７７页） 口位置，使钻斗处于孔口的正中间。确认位置无误后．将 磁铁放置于此处对应平台的相应位置．此时放置其上的 感应铁板应恰好可以被接近开关感应．则零点位置设置 完成。开始工作后．只要平台回转到该位置．接近开关就 会与铁板感应。 器、电磁阀、ＰＬＣ或灯泡等，在本设计方案中此负载选择的 是灯泡。其中棕线要接正极，蓝线要接负极，黑色为信号线。 该接近开关为常开开关．当该开关动作时．黑色和蓝色两线 接通，这时黑色线输出电压与蓝线电压相同（通常为０ Ｖ）。 ２．４注意事项 本技术方案需要注意的地方包括：指示灯的选择、传 ３结语 本方案的实施．顺利地解决了目前同类产品存在的 感器的感应距离以及磁铁的安装位置。 ２．４．１指示灯的选择 指示灯最好选用传统的电阻型灯泡．因为ＬＥＤ指示 此类问题，同时这种新型回转定位系统因为成本低、效果 好、简单可靠、操作方便，已很快在中联重科的旋挖钻机 上得到了推广应用，并得到了广大一线施工用户的好评。 参考文献： ［１］宋和平，赵丽．公路施工机械的选择及配置［Ｊ］．筑路机械与施 灯虽然寿命长、能耗低。但由于接近开关存在一定的漏电 流，需要４ ｍＡ以上的电流才能点亮发光．所以ＬＥＤ指示灯 不适合用在这里 ２．４．２传感器感应距离 传感器都有一定的感应距离．本技术方案选用的接 近开关感应距离为０～８ Ｉｌｌｌｌ１．最佳距离在５ ｍｍ．这样就要 工机械化，２００９，２６（１１）：７４—７５． ［２］陈 志，王玉成．ＴＲＭ２８【）Ｂ全液压旋挖钻机［Ｊ］．建筑机械，２０１０， １２（１）：１３１—１３２ 求放在磁铁上的感应铁板的位置要事先精心调整好。应 保证传感器感应工作时传感器探头与感应铁板的距离在 ５ ｍｍ左右。 ２．４．３磁铁安装位置的确定 ［３］张世平，高崇平浅析旋挖钻机的工作性能［Ｊ］筑路机械与施工 机械化，２０１１，２８（３）：２６—３２ 收稿日期：２０１２－０８－０２ 安放磁铁时．应先将旋挖钻机的上车平台回转到孔 ［责任编辑：杜卫华］
