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第1章 绪论 1

1.1 国外旋挖钻机的发展概况 1

1.2 国内旋挖钻机的发展概况 3

1.3 旋挖钻机的基本类型及特点 4

第2章 旋挖钻机的总体设计 7

2.1 旋挖钻机的作业流程和工作原理 7

2.2 旋挖钻机作业的标准工况 9

2.3 旋挖钻机钻进进尺阻力和回转阻力矩的计算 9

2.3.1 旋挖切削阻力理论 10

2.3.2 旋挖钻机钻进阻力矩分析 14

2.3.3 进尺阻力计算 25

2.4 旋挖钻机主卷扬提升力及主卷扬提升、下放速度 26

2.4.1 主卷扬提升力分析与计算 27

2.4.2 主卷扬提升速度分析与计算 28

2.5 旋挖钻机的稳定性 35

2.5.1 提钻工况下的稳定性计算 35

2.5.2 回转卸渣工况下的稳定性计算 37

2.5.3 运输状态稳定性计算 42

第3章 旋挖钻机的工作装置 44

3.1 旋挖钻机工作装置的力学建模与特性分析 44

3.1.1 变幅工况下工作装置的力学建模与特性分析 45

3.1.2 钻进工况下工作装置的力学建模与特性分析 65

3.1.3 提钻工况下工作装置的力学建模与特性分析 80

3.2 旋挖钻机变幅机构优化设计 88

3.3 旋挖钻机工作装置主要结构件的设计 97

3.3.1 动力头 97

3.3.2 钻桅 98

3.3.3 动臂 101

第4章 底盘 105

4.1 回转平台布置 105

4.1.1 旋挖钻机上车布置特点分析 105

4.1.2 液压油箱的布置 106

4.1.3 柴油机的布置 107

4.1.4 主卷扬的布置 107

4.1.5 司机室的布置 107

4.1.6 回转机构的布置 107

4.2 行走底架的结构 108

4.3 回转支承的选型计算 110

4.3.1 回转支承零件结构形式 112

4.3.2 连接螺栓计算 114

4.3.3 回转小齿轮参数确定 116

4.4 回转机构的参数选择 117

4.4.1 回转阻力矩计算 117

4.4.2 回转启动力矩和制动力矩 120

4.5 行走装置参数计算 121

4.5.1 承载能力计算 121

4.5.2 行走装置的牵引力计算 126

第5章 旋挖钻机液压系统 137

5.1 旋挖钻机工况特点对液压系统的要求 137

5.1.1 旋挖钻机的工况特点 137

5.1.2 旋挖钻机对液压系统的要求 138

5.2 旋挖钻机液压系统的主要组成回路 139

5.2.1 泵控回路 140

5.2.2 主、副卷扬回路 148

5.2.3 变幅回路 158

5.2.4 行走回路 160

5.2.5 回转液压回路 163

5.2.6 动力头回转回路 165

5.2.7 加压回路 170

5.2.8 先导操纵回路 173

5.2.9 履展回路 176

5.3 旋挖钻机液压系统分析 177

5.3.1 山河智能SWDM20型旋挖钻机液压系统 177

5.3.2 CASAGRANDE B125型旋挖钻机液压系统分析 189

5.3.3 BAUER BG-22型旋挖钻机液压系统回路分析 195

5.4 液压系统的设计和计算 202

5.4.1 明确系统设计要求及负载计算 203

5.4.2 系统主要技术参数的确定 203

5.4.3 液压系统方案的拟订 205

5.4.4 拟定液压系统工作原理图 207

5.4.5 系统的初步计算和液压元件的选择 207

5.4.6 液压系统的验算 212

5.4.7 编写技术文件 218

5.4.8 某型旋挖钻机液压系统（变量泵驱动系统）的初步计算 219

第6章 旋挖钻机的机电液一体化控制技术 235

6.1 电液控制系统的总体功能 235

6.2 电液控制系统的组成 238

6.2.1 电源 238

6.2.2 发电机 238

6.2.3 蓄电池 238

6.2.4 控制器 239

6.2.5 显示器 239

6.2.6 传感器 239

6.2.7 远程监控GPS 241

6.2.8 开关与电手柄 242

6.3 机电液一体化控制原理 243

6.3.1 旋挖钻机工作过程 243

6.3.2 运动控制原理 244

6.3.3 远程监控工作原理 246

6.3.4 发动机功率控制原理 248

6.4 旋挖钻机的运动控制技术 249

6.4.1 旋挖钻机钻桅垂直度的控制 249

6.4.2 回转自动定位控制 259

6.5 旋挖钻机节能控制技术 264

6.5.1 国内外旋挖钻机节能控制技术的研究与应用现状 265

6.5.2 钻孔作业系统能量损失分析 266

6.5.3 钻孔作业节能控制策略 282

6.5.4 钻孔作业系统发动机-变量泵功率匹配的研究 287

6.5.5 钻孔作业系统变量泵-负载功率匹配的研究 296

6.5.6 节能控制系统的建立 304

6.6 控制系统软件开发 306

6.6.1 远程监控与故障诊断系统 306

6.6.2 车载控制系统 312

第7章 旋挖钻机混合动力技术研究——主卷扬下放的能量回收 328

7.1 混合动力技术概述 328

7.1.1 混合动力三种形式 329

7.1.2 混合动力在国内外工程机械中的应用 330

7.1.3 能量回收系统的研究和应用 331

7.2 旋挖钻液压系统典型工况的能耗分析 334

7.2.1 主卷扬下放过程分析 334

7.2.2 主卷扬下放过程中释放势能的计算 336

7.2.3 钻杆钻斗下放过程受力分析 340

7.3 主卷扬系统的能量回放方案设计 344

7.3.1 主卷扬的能量回收方案分析 344

7.3.2 势能回收系统方案与原理分析 346

7.3.3 势能回收系统控制策略 348

7.4 主卷扬节能系统的建模和分析 351

7.4.1 液压仿真介绍 351

7.4.2 主卷扬液压系统的简化仿真 353

7.4.3 仿真结果分析 357

7.4.4 混合动力方案的建模与仿真 361

第8章 旋挖钻机研究与设计专题（地质适应性） 368

8.1 提高旋挖钻机效率的策略及高效施工研究 368

8.1.1 提高作业效率的控制策略 368

8.1.2 旋挖钻机施工效率数学模型 370

8.1.3 案例分析 374

8.2 模块化设计 382

8.2.1 模块与模块化概念 382

8.2.2 桩工机械小批量多品种特点——工法分析 383

8.2.3 旋挖钻机的聚类模块化分析 383

8.2.4 旋挖钻机模块化实例 397

参考文献 403