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旋挖钻机司机室设计方案
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旋挖钻机司机室设计方案


  旋挖钻机具有钻进、回转、卷扬提升、加压、履带行走、伸缩履带、桅杆定位等多种动作,集合了多种工程机械的功能。由于旋挖钻机作业时重心高,且需钻杆前伸作业,加之复合及连续动作较多,操作难度较大,通常需要经过培训的专业机手操作。而对于设计者,司机室的设计就显得非常重要。本文旨在探讨根据人机工程学如何使机手操作更加便捷,同时有效避免误操作。

  关键词:旋挖钻机;旋挖钻机驾驶室;旋挖钻机工程;旋挖钻机租赁,旋挖钻机施工

  1.引言

  旋挖钻机主要用于基础桩施工中的钻孔作业。在市政建设、桥梁、高铁和高速公路建设中应用广泛。相比于其他钻机,旋挖钻机成孔质量高,钻进工艺无环境污染,整机机动性好,效率高,功能集中,所需辅助设备少,属于先进的桩工机械。

  

  旋挖钻机,整机包括履带行走下车体,带可回转动力平台的上底盘,用于调整桅杆位置及垂直度的变幅油缸、扶正油缸和四连杆机构,桅杆,驱动钻杆回转的动力头,为加压钻进的加压油缸,主卷扬、辅卷扬机构等,加压油缸给钻杆加压进行加压钻进。旋挖钻机基本操作和作业过程为:整机以运输状态(参见图2)运输至工作场地,自行开下平板车,并在钻场内自行行走,至各孔位作业地点;作业前起升桅杆至一定倾角,将两侧履带伸出至最大宽度;起升桅杆,安装钻杆;调整桅杆角度至垂直于地面;动力头驱动钻杆回转钻进,钻杆的提升下降由主卷扬完成;一次钻进完成钻具钻满后由主卷扬提出钻筒或钻头,提至一定高度;上底盘回转,整个上车包括桅杆、钻杆、钻具跨越履带回转到车的一侧,将钻具内的岩土倒卸在一旁,再回转到孔位继续钻进。完成一个孔位钻进后,钻机行走至其他孔位,完成钻场各孔的钻进成孔。辅卷扬可进行辅助起重作业,如起吊钻具、钢筋笼及辅助设备等。

  

  2.旋挖钻机司机室布置

  2.1旋挖钻机总体布置

  根据人机工程学原理,参照成熟挖掘机的司机室设计,对旋挖钻司机室进行总体布置,参见图3,设计如下:

  履带行走操纵装置设置在司机座椅前方,并设有手操纵杆和脚踏板两种操纵方式,非工作状态时,各控制手柄都处在中间位置,安全锁处于锁定位置。

  综合显示屏位于司机右前方视角范围内,便于随时观察各种运行参数和调整操作。

  三个操纵箱分别位于司机座椅的右前、左侧和右侧,布置各种电器原件及开关和按钮、旋钮。左右操作手柄为钻进作业时的主要操作手柄,需布置在司机左右手操作舒适的位置,可分别与左右控制箱布置为一体,既节省空间又布置美观。

  由于旋挖钻施工处于整个工程项目的前期,环境比较恶劣,工地设施也比较简陋、空旷,往往冬季十分寒冷,而夏季又酷热难耐,驾驶室内温度更是如此,故驾驶室应考虑设置空调及音响装置,改善操作环境。空调及音响装置拟布置于司机座椅后面空间,但空调出风口需由风管引至司机前方不同部位,并设可调导风口,满足冷暖风的不同吹风部位要求。空调制冷压缩机由发动机皮带轮组之一驱动,而制热热源可直接取自发动机带有压力的循环水,温度可达80摄氏度。由于冷热媒不同,一为烷烃类制冷剂,一为发动机循环水,设计司机室内散热器时,应分开冷热媒散热管路。

  2.2操作手柄的功能

  除开关、按钮及履带行走外,钻进操作时司机主要使用左右手柄完成作业。根据设备功能及操作习惯,设计左右手柄功能。

  普通直动式液压换向阀在工程机械工作的压力下,操纵力均在25N以上,长期操作或持握,易使操作手产生疲劳,且影响操纵精准度,从而影响施工进度甚至工程质量。本次设计拟采用先导操纵手柄,可理想地减小操纵力,使操纵力在5N以下,可以大大增加操纵灵活度,减缓操作手的疲劳,从而使操作手精力更加集中[25]。具体设计如图5所示,原则为尽量使右手柄完成需频繁、长时间或精准的操作功能,左手柄完成短时、间歇的操作功能。如图4所示,左手柄实现(1)钻进前的桅杆倾角的调整,即扶正油缸的调整;(2)一次钻进完成后底盘需回转到车体一侧,将钻筒或螺旋钻头内的土渣倒掉,左手柄完成底盘的回转操作;(3)右手柄操纵动力头回转钻进时,左手柄可操纵加压油缸进行加压,增加钻压力。右手柄完成主要钻进作业,即(1)一次钻进前后主卷扬的提绳和放绳,实现钻杆及钻具的快速稳定的提升和下放,这直接决定着钻进作业进展的速度和钢丝绳的使用寿命;(2)钻进时动力头的回转操纵,控制着钻进速度和钻进力;(3)右手柄以上两项操作为钻机的主要操作项目,此外,通过切换先导油路,主卷扬和动力头回转操作在钻孔完成后,可分别切换为辅卷扬和变幅油缸的操作。钻孔完成后,右手柄可操作变幅油缸,使钻杆、钻具收回,离开孔位,再操作辅卷扬进行钢筋笼和辅具或混凝土管等的吊装,完成灌桩作业。

  右前箱仪表盘有触摸开关分别控制电油门电源、雨刮器电机、喷水电机、消警。为能适应夜晚工作,系统在司机室、底盘上设置照明灯,可根据需要由司机操作左操纵箱面板上的翘板开关来控制。分别为前大灯开关和工作灯开关,司机室顶灯开关在顶灯上。司机室内设置有冷暖空调,接通右前箱的空调电源开关 ,由左操作箱的空调制冷开关和风量开关控制室内温度(冬季打开柴油机后侧热水阀,制冷开关旋至最小,调节风量开关室内制热)。司机室内还设置收放机,收放机开关在收放机上。点动左手柄左按钮控制喇叭,提醒周围人员注意安全。

  系统工作前,按下左操纵箱侧面的安全开关,先导油电磁阀接通,左右操作手柄方可进行操作,否则操作无效。

  当翘板开关扳至位置时,开关指示灯亮,同时电磁阀得电,辅卷扬工作;扳至 位置时,电磁阀失电,主卷扬工作。

  当翘板开关扳至位置时,开关指示灯亮,同时电磁阀得电,桅杆变幅油缸工作;扳至 位置时,电磁阀失电,动力头工作。

  当翘板开关扳至 位置时,开关指示灯亮,同时电磁阀得电,履带伸缩变幅;搬至 位置时,电磁阀失电,履带行走。

  柴油机仪表实时显示柴油机冷却水温度、燃油油位、柴油机转速、工作计时、蓄电池充电指示,当有冷却水温超限、机油压力低、燃油油位低、回油过滤堵、液压油温高、电池电压低于22V等故障出现时,与之相应的指示会显示,同时报警蜂鸣器响,用静音键可关闭报警音。

  设综合显示屏,能实时显示桅杆倾斜角度、钻杆深度、动力头转速、泵压力。当桅杆前、后、左、右倾斜及桅杆前移限位闭合、动力头油温高、过滤器堵塞时,声音报警提示司机。


  3.旋挖钻机驾驶室布置

  通过综合人机工程学及操作习惯,设计科学合理的驾驶室布置,有助于操作者操作设备时减缓疲劳,集中精力,科学的设计还可避免误操作,对于保护设备和人员安全都起到重要作用。


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