工业设计论文JUS120螺杆桩机10吨卷扬机的设计分析

　　形成螺杆桩需要很强的回转力矩（250kN·m动力头提供），又需要很大的向下压力和向上提升力（10T卷扬机提供），还需要保证动力头每回转一圈，钻具向下或向上移动一个螺距，使其形成螺纹牙型孔。同时，在挤土桩、大孔径CFG桩等领域中，钻机可以提供很大的向下加压力，恒定的出绳速度和较大的出绳拉力，它们直接影响着成桩质量，是该钻机不可缺少的一部分。

　　2卷扬机结构、特点及性能参数

　　2.1卷扬机结构

　　该卷扬机结构如图1所示，它主要由①37kW直流电机；②电液制动器；③减速器；④提升卷筒部装；⑤离合器部装；⑥油缸；⑦加压卷筒部装；⑧加压卷筒缠绳部装；⑨底架组成。

　　图1卷扬机结构图

　　2.2特点

　　该卷扬机具有10吨出绳拉力，是一种具有自动变频调速双卷筒双出绳的卷扬机。通过变频器调节直流电机速度，由PLC控制变频器间接控制卷扬机出绳速度，卷筒出绳端具有速度反馈信号，并经过PLC数据处理，从而自动调节卷扬机的出绳速度。手动控制离合器，分别控制两个卷筒的出绳和收绳，当提升卷筒工作时，加压卷筒自由；当加压卷筒工作时，提升卷筒自由。该卷扬机具有出绳速度恒定不变，提供较大的提升和加压力，能实现自动控制，操作方便，低噪音，安全可靠，省时省力等特点。

　　2.3性能参数

　　1）出绳拉力10t。

　　2）主电机采用Z4-180-31型直流电机37kW，转速1000r/min。

　　3）总减速比i=112。

　　4）提升卷筒直径φ500，容绳量为325m。

　　5）加压卷筒直径φ500，容绳量为160m。

　　6）牙嵌式电磁离合器型号：DLY5（EZE）-16A。

　　3操作过程和工作原理

　　1）如图1所示，序号1电机通过联轴器与序号2减速器输入端相连，序号2减速器输出端联接一小齿轮，与序号5中的大齿轮啮合，并通过序号6油缸的伸缩，将序号5中的大齿轮向上下分别移动至两个极限位置，在此过程中序号2输出端小齿轮与序号5中大齿轮始终处于啮合状态，当力传递至序号4时为图1中状态，图中力的传递是通过牙嵌式离合器将序号5中的大齿轮和序号4中提升卷筒联接在一起的，加压卷筒处于自由状态，直接将力传递至提升卷筒上；当力传递至序号7时，图中牙嵌式离合器完全分开，使提升卷筒处于自由状态，序号7中的一大齿轮与序号5中大齿轮完全啮合，从而将力传递至加压卷筒上。

　　2）钻机在向下钻进前应保证序号7中大齿轮与序号5中大齿轮完全啮合状态，使加压卷筒处于工作状态，手动调节提升卷筒上的电液制动器，使提升卷筒处于半抱紧状态，然后启动形成螺杆桩的向下钻进程序，此过程中，卷扬机在输出钢丝绳中间某处装有一测量绳速装置，通过编码器将信号反馈到PLC系统中，经过计算调节电机转速，从而使加压绳速恒定。这样才可以形成螺纹桩。当钻进至指定孔深时，停止钻进，启动序号6油缸使其变成图1所示状态，使提升卷筒处于工作状态，同时启动混凝土泵，使混凝土经过钻具中空管进入孔底，同时启动形成螺杆桩的向上提升程序，此过程中，提升速度始终恒定，并与下降时速度一致，混凝土会随着钻具提升，逐渐上升至桩顶，然后将钢筋笼下入孔内，完成一次钻孔成桩作业。

　　3）在落塔前序号7卷筒中钢丝绳并未完全缠在上面，可以启动序号8中小电机，同时启动序号8中的电磁离合器，使序号8中电机带动减速器输入端，输出端联接电磁离合器和其上的小齿轮，从而使序号8中的小齿轮带动序号7中的大齿轮旋转，进而带动加压卷筒将剩余钢丝绳缠绕在其上，序号8中牙嵌式电磁离合器在正常钻进工作时是分离的，不影响正常钻进。

　　4）在起落塔前，启动序号6油缸使其变成图1所示状态，使提升卷筒处于工作状态，并将钢丝绳按要求穿好，然后把起落塔的准备工作准备完毕，启动起落塔程序，使主塔平稳的立直（落下）。

　　4结束语

　　大量的现场实据证明，该卷扬机在实际工作过程中，操作方便灵活，故障率低，而且降低了生产成本和维修成本。是JUS120螺杆桩机在建筑施工中使用性能明显改善，提高了施工效率和成桩质量，拥有很好的发展前景和应用空间，是基础施工的理想设备，同时也得到了用户的好评。

　　参考文献

　　[1]孙志礼，冷兴聚，魏延刚，曾海泉主编.机械设计[M].北京：科学出版社，2008.

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　　[3]成大先.机械设计手册（第五版）第4卷[M].北京：化学工业出版社，2007.

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