一、设计原理     目前市场上使用的钻机从钻进方式可分为回转和冲击两种，从传动方式有机械的液压两类，通过综合分析后我们认为，对大口径钻进来说，回转钻进要优于冲击钻进；在传动方式上，我们认为液压传动要比机械传动更平稳，并可实现无级调速，更适合于钻进工艺要求。因此我们设计制造的工程钻机为全液压转盘式钻机。Φ1250回转支承实现回转并传递扭矩，该装置由模数为12mm的内齿圈、Φ45mm钢球和外圈构成，具有结构紧凑，承载能力大的特点，配置双变量液压马达和一级减速的传动方式，通过与液压泵匹配，使转速可在设计的范围内任意调整，{zd0}扭矩可达50KN· m。转盘底座采用ZG35铸造，转盘盖采用结构钢板组焊，这就使转盘具有足够的传递扭矩能力。

转盘采用两个二级变量马达，可实现转速范围换档。

    在卷扬控制回路设置平衡阀，以确保起吊重物的可靠悬停，并在油路通断和换向动作时起缓冲作用。

    在滑台移动控制回路设置双向液压锁，确保滑台/井口/板底座三者间不因外界影响发生位置变化。

    油箱吸油、回油口分别设置滤油器，防止油污染损伤液压件。

    选用的A8V液压泵为恒功率变量泵，并设手动变量装置，使转盘在钻进过程中具有根据负载大小自动变速的功能，避免憋车，保护电动机不过载，同时，通过手动变量装置可任意设定泵{zd0}排量，从而设定转盘{zd0}转速，其在恒功率下的压力/流量曲线图及转盘的输出扭矩-转数-系统压力关系图如下所示。

压力/流量曲线图

转盘的输出扭矩-转数-系统压力关系图

   SCY14 -1B泵为手动变量泵，可以调整钻机起塔和加压的速度。

    通过这种变量泵 - 变量马达的选配方式，可以使用户在使用中把转盘转速、加压、提升、移动速度按钻进工艺要求调整到最理想状态。

二、钻机主要技术参数的选择及选择依据

    国内工程施工钻孔灌注桩桩径设计一般为 1.0-2.0米,孔深50米以内,个别桥梁设计桩径已采用2.2米。对于嵌岩桩，由于我国地域广大，各地嵌岩桩遇到的岩石硬度较大，但一般岩石硬度单轴抗压强度在98N/mm²以下。因此，确定钻机以下参数：钻孔径1.0-2.0m米,孔深80米,满足岩石单轴抗压强度98N/mm²的嵌岩桩施工要求。

1. 转盘扭矩的计算

   按下列石油钻探中采用的公式：T=0.946×10^-2×K×D^2..5×Wd^1..5 N· m     式中： K 地质补正系数 D 钻孔直径 cm   Wd 钻头单位直径上的压力 N/m式中：

   T 扭矩 N·m

   由计算知, 满足φ2.0m嵌岩桩钻孔转盘扭矩需48.67KN·m

2. 钻头转速的计算

2.1国外推荐按下列经验公式确定钻头的经济转速：n=36575/D r / m i n

       D 钻头直径 ：mm

取D=2000 mm时， n=18.3 r / m i n ；

D=1000mm时， n=36.6 r / m i n

2. 对牙轮 / 滚刀钻头, 有下列{zg}转速公式 ：

n _max = (100 - 120) d / D r / m i n

式中：    d 钻头外侧牙轮 / 滚刀直径；    D 钻头直径

      取：D=1000， d=7″时     n _max = 17.8 ~21.3 r / m i n

     综合2.1、2.2 所述，孔径 1.0-2.0m的钻进需钻头转速范围为10-36.6 r / m i n。

    为确保钻机设计参数满足施工要求，我们还结合国内其他类似钻机的技术参数进行类比法确认，如下表示：