旋挖鉆機最大作業(yè)跨度參數(shù)的確定

旋挖鉆機是近年來發(fā)展特快的建筑工程機械之一。由于該設(shè)備集環(huán)保、節(jié)能、高效及智能控制于一身，德國的寶峨、英國的ＢＳＰ、意大利的邁特、ＣＭＶ、ＮＣＢ等世界知名公司，均有各自特長的產(chǎn)品問世。國內(nèi)實力雄厚的企業(yè)也不甘示弱，紛紛進行該類產(chǎn)品的開發(fā)、制造。
正是由于以上原因，近年來國產(chǎn)旋挖鉆機無論是結(jié)構(gòu)設(shè)計，還是基礎(chǔ)零部件的選型，與國外洋產(chǎn)品相比已經(jīng)十分接近，具備與外來產(chǎn)品相抗衡的能力。迫使許多世界知名企業(yè)不得不改變原始高昂的價格策略，國人揚眉吐氣，華夏用戶大得實惠，為祖國的基礎(chǔ)建設(shè)做出了極大的貢獻。
從外觀上看，國產(chǎn)的旋挖鉆機設(shè)備可與國外洋貨相比美，但是其性能的差距不容樂觀，用貌似神離形容之，雖說欠妥但并不過分，旋挖鉆機的最大作業(yè)跨度參數(shù)就是其中之一。具體說來旋挖鉆機的動力頭輸出的扭矩（表現(xiàn)為最大成孔直徑），由于國產(chǎn)設(shè)備所選用關(guān)鍵零部件與洋貨無大的差別，此項參數(shù)也就基本一致。但在實際使用過程中還有兩項技術(shù)指標(biāo)，就是鉆桿旋挖鉆進過程中，安裝在鉆桅中上部并直接作用在動力頭部件的加壓油缸對鉆桿的最大加壓力和提升鉆桿的最大拔起力。該類產(chǎn)品作業(yè)跨度的大小，實質(zhì)上就是整機及各部件質(zhì)心位置優(yōu)化設(shè)計的結(jié)晶，直接表現(xiàn)在這些設(shè)備工作的穩(wěn)定性上，這確實是國產(chǎn)設(shè)備的氣短之處。據(jù)可靠消息：在去年上海工程機械寶馬博覽會上，國內(nèi)一家實力不菲的企業(yè)在進行１５００鉆機布展的過程中，差一點出事（傾覆），就更加證明了國產(chǎn)旋挖鉆機質(zhì)心優(yōu)化設(shè)計欠佳缺陷的存在。又由于該類產(chǎn)品成孔直徑的大小，是直觀可見的指標(biāo)，一旦新產(chǎn)品最大旋挖的孔徑達到最大設(shè)計值，產(chǎn)品開發(fā)就算大功告成。其它各項性能，如鉆桿最大加壓力及最大提起力、作業(yè)穩(wěn)定性、最大作業(yè)跨度等參數(shù)的好壞也就無人問津了，這就是造成大多數(shù)國產(chǎn)設(shè)備先天不足且無法根治的主要原因。
對于任何規(guī)格的旋挖鉆機，如果給定了兩輪（驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪）縱向跨度Ｌ，整機質(zhì)量Ｍ，動力頭油缸對鉆桿最大加壓力Ｆ和最大的提起力Ｐｃ，最大作業(yè)跨度ａ（從轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心到鉆桿中心距離）就是一定的，整機質(zhì)心的位置（對旋挖鉆機驅(qū)動輪中心而言，可設(shè)為Ｘ）也能隨之確定。反過來，對于確定了的最大作業(yè)跨度ａ、兩輪縱向跨度Ｌ、滿足油缸對鉆桿最大加壓力Ｆ和最大的提起力Ｐｃ條件的整車質(zhì)量Ｍ也是唯一的，決不會因任何原因有所改變。圖１是旋挖鉆機受力分析示意圖。

新產(chǎn)品ＲＤｌ０旋挖鉆機開發(fā)過程，在即無樣機可測繪，又無資料可查的情況下，從僅有一份類似規(guī)格產(chǎn)品的樣本上查得：該型號產(chǎn)品兩輪縱向跨度Ｌ，油缸對鉆桿最大加壓力Ｆ和最大的提起力Ｐｃ，整車質(zhì)量Ｍ，但是該產(chǎn)品最大作業(yè)跨度ａ無處尋找（這也很可能是廠家出于技術(shù)保密考慮，特意隱區(qū)）。為了保證新產(chǎn)品開發(fā)進度，根據(jù)該類產(chǎn)品其它型號的參數(shù)，設(shè)定其最大作業(yè)跨度為ａ進行相關(guān)參數(shù)的計算。
圖１可以看出，從滿足對鉆桿最大拔起力Ｐｃ的角度出發(fā)，整車質(zhì)心的位置應(yīng)遠(yuǎn)離漲緊輪中心（向驅(qū)動輪中心靠近），當(dāng)油缸向鉆桿加壓時（Ｆ作用力方向與Ｐｃ相反），其質(zhì)心的位置應(yīng)遠(yuǎn)離驅(qū)動輪中心（向漲緊輪中心靠近）。以ａ為依據(jù)計算整車質(zhì)心位置時出現(xiàn)了圖２的結(jié)果。
經(jīng)分析認(rèn)為，導(dǎo)致整車質(zhì)心位置無解的直接原因，就是所選的作業(yè)跨度ａ值過大造成的。從而也就進一步證明：旋挖鉆機各參數(shù)之間所存在的關(guān)系及其唯一性（Ｌ、Ｍ、Ｆ、Ｐｃ、ａ等參數(shù)，只要確定其中四個，另一參數(shù)也是唯一的，不能隨意變更）。
在新產(chǎn)品ＲＤｌ０旋挖鉆機開發(fā)的進一步細(xì)化過程中還發(fā)現(xiàn)，不但旋挖鉆機最大作業(yè)跨度ａ，與驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪縱向跨度Ｌ，整機質(zhì)量Ｍ，油缸對鉆桿最大加壓力Ｆ和最大提升力Ｐｃ有關(guān)，還與整機的底盤質(zhì)量（設(shè)為Ｍ１）、上車質(zhì)量（設(shè)為Ｍ２，Ｍ２＝Ｍ２１＋Ｍ２２）的分配，以及上車可動部件質(zhì)量（變幅機構(gòu)以上部件，設(shè)為Ｍ２１）與固定部件質(zhì)量（設(shè)為Ｍ２２）的相對數(shù)值密不可分（如圖３）。
按照上述方法，依據(jù)Ｌ、Ｍ、Ｆ、Ｐｃ得到的ａ值，對該旋挖鉆機來說是一個最大值，更確切的說就是其極限參數(shù)。新開發(fā)產(chǎn)品作業(yè)跨度所能達到的實際值，可以無限趨近于它，其接近的程度完全取決于Ｍ１、Ｍ２、Ｍ２１、Ｍ２２之間優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果。只有在零部件質(zhì)量優(yōu)化工作上付出必要的勞動，新產(chǎn)品的性能才能達到預(yù)想的效果。
經(jīng)過分析研究，旋挖鉆機最大作業(yè)跨度（極限值），可用下述公式計算：ａｍａｘ＝Ｌ×Ｍ＋ＰＣ－Ｆ×２－２×ＭＦ／ＣＰＣ＋Ｆ，Ｍ為風(fēng)力影響參數(shù)。