本文以國內外旋挖鉆機現有的底盤機構、鉆桅、自行起落架、主副卷揚、動力頭、鉆桿、發動機系統等機構為背景，分析了國內外旋挖鉆機常見的結構特點，為國內企業開發起到一定的借鑒作用。作者介紹，徐工研究院在調查研究的基礎上已開發出RD15，RD18，RD22旋挖鉆機，RD系列產品的旋挖鉆機的整機主要由底盤、動力頭、鉆架、發動機系統、鉆桿自動存取裝置、鉆桿自動潤滑裝置、虎鉗、錨固裝置、鉆具、液壓系統、電氣系統及泥漿系統等部件組成。主要結構特點：1、底盤結構。旋挖鉆機的底盤一般為液壓驅動，軌距可調，剛性焊接式車架，履帶自行式的結構。底盤主要包括車架及行走裝置，行走裝置主要包括履帶張緊裝置、履帶總成、驅動輪、承重輪托鏈輪及行走減速機等組成。目前國內旋挖鉆機的底盤結構大小不一樣，履帶板寬度為800~1200mm。如意大利SOILMEC

R622HD旋挖鉆機的底盤采用的是擺動伸縮式底盤，尺寸相對較小，驅動輪節距為216，單邊10個支重輪2個托鏈輪，底盤高度相對較低。底盤伸縮采用的是擺動式，在行走過程中實現底盤的伸縮；行走減速機采用意大利BONFIGLIOLI公司產品。意大利的CMV公司的旋挖鉆機采用228.6節距的驅動輪，支重輪、托鏈輪及鏈軌、履帶板擬全部采用柏殼優士吉公司的進口件。單邊11個支重輪2個托鏈輪，底盤伸縮仍采用通過油缸伸縮來實現，底架采用框架結構。CMV

TH22的車架為箱形主體結構，上部布置有回轉支承支座，中心回轉體支座，車架的前、后部設置有履帶伸縮箱形框架機構，車架主體兩邊上部固定托鏈輪，下部補丁支重輪，前部設置了導向輪及其張緊裝置，后部設置了驅動輪及其傳動裝置。MAIT公司采用自行設計的多功能底盤，穩定性好，重量輕，可配預留裝置實現多功能，并具有上下車水平調整系統可進行傾斜調節。意馬公司采用卡特彼勒履帶底盤。意大利、德國制造的各類旋挖鉆機的履帶底盤均可以伸縮。國內的三一SYR220型旋挖鉆機選用卡特彼勒330C底盤、C-9電噴發動機、內藏式液壓可伸縮履帶結構，寬履帶提供較低的接地比壓，提高施工時整機的穩定性和舒適性，且便于施工和運輸?？傊瑖鴥韧馍a的旋挖鉆機大多數應用的是專用底盤，軌距可調，能根據施工情況對底盤進行寬度調整，以增加鉆機的整體穩定性，駕駛室前窗配有防墜物保護；也有少數廠家應用的是起重機底盤或挖掘機底盤。發動機系統：旋挖鉆機的發動機系統一般包括發動機、散熱器、空濾器、消音器、燃油箱等。一般旋挖鉆機設計時發動機選用國外的增壓中冷式樣水冷發動機，選用進口CUMMMINS發動機，為了適應不同用戶代序求，也可選裝國內二汽東風康明斯發動機。其水散熱器、空濾器等附件選用國產配套件，燃油箱自制。變幅機構及鉆桅的結構：目前國內旋挖鉆機的變幅機構一般采用兩級變幅油缸，平行四邊形連桿機構，上端一級變幅油缸兩端具有萬向節頭便于調整，鉆桅截面形式為梯形截面，鉆桅下端有液壓垂直支腿，上端有兩套滑輪機構，上下兩端均可折疊，鉆桅左右可調整角度為±50前傾可調整角度為50，后傾可調整角度為150。三一SYR220型旋挖鉆機的桅桿采用大箱形截面，為動力頭和鉆桿提供導向作用，具有良好的剛性和穩定性，抗沖擊、耐振動、無需拆卸的可折疊式結構能減少整機長度和高度，便于運輸。采用流行的平行四邊形結構，通過其上油缸的作用，可使桅桿遠離機體或靠近機體。通過桅桿角度的調整，可實現桅桿工作幅度或運輸狀態為團高度、桅桿相對地面角度的調節，使其動作機動靈活，時光能夠效率高。意大利、德國制造的各類旋挖鉆機可自行移動，自立桅桿，整個工作機構可在履帶底盤上做±3600回轉。因而現場轉移、對孔位靈活方便，輔助時間少；鉆架采用"平行四邊形連桿機構+三角形"的支撐結構，非常適合城市狹窄場地的施工；鉆架上轉有垂直度檢測儀，可以檢測和顯示鉆架的偏斜度，并可通過鉆機的"微動"系統調整鉆架的垂直度；國外的SOILMEC公司的旋挖鉆機產品品種有5-210，R-312，R-416，R-516HD，R-620，R-622，R-625，R-725，R-825，R-930，R-940，R-1240等，其中SOILMEC

R622HD鉆孔機的鉆桅部分與國內的鉆機產品相比，主要有以下幾點不同：（1）動力頭滑軌的形式，SOILMEC

R622HD鉆孔機的滑軌采用板式滑軌，但目前許多新型的鉆機采用的是方形鋼管式滑軌，這種新型的滑軌在強度上容易保證。（2）變幅機構與鉆桅之間的十字軸結構，SOILMEC

R22HD鉆孔機的十字軸采用的是轉盤式結構；國內鉆機的十字軸結構采用的是柱式結構。（3）加壓油缸的固定形式，SOILMEC

R622HD鉆孔機的加壓油缸采用的是2個絞點固定的方式，絞點所需的立板通過2~3個絞點固定在鉆桅上；國內的鉆機是將絞點所需的立板通過螺栓間接地焊在鉆桅上。（4）加壓油缸的防掉，SOILMEC

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HD鉆孔機的加壓油缸在加壓油缸的末端另有保護裝置；國內的鉆機則是利用上鉸點來防掉的。（5）動力頭的下限塊，SOILMEC

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HD鉆孔機的下限位塊是在限位塊與動力頭只加一橡膠塊，并在橡膠塊的動力頭端加一金屬擋板；國內鉆機的下限位塊是金屬的，沒有緩沖。（6）背輪的結構，SOILMEC

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HD鉆孔機背輪上的2個滑輪是共面布置，主、副卷揚機的鋼絲繩，在前后方向上錯開；國內的鉆機背輪上的2個滑輪市同心布置，主、副卷揚機的鋼絲繩在左右方向上錯開。（7）背輪的位置及收放，SOELMEC

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HD鉆孔機背輪在云素狀態下，位于發動機與副卷揚機之間，并在用手動棘輪的機構使之水平；國內的鉆機背輪在運輸狀態下位于配重后面，呈豎立狀態。（8）由于SOELMEC

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HD鉆孔機采用的是擺動伸縮式底盤，其鉆桅沒有在鉆桅底部的支腿機構。寶峨公司的產品系列為BD12H，BG15H，BG18H，BG24H，BG40H，BG24，BG25，BG36，BG40，BG48等，該公司最新組裝生產的BG20旋挖鉆孔機，其二級變幅的結構形式較為特別，在轉臺上升起一橫向支柱，變幅油缸安裝在上面。這一設計可以加大變幅油缸安裝距，增大鉆桅的穩定性；但他也使轉臺的設計變得復雜，且升高了運輸時的整車高度。國外車型中也僅有Bauer公司一家使用此結構。另一個特點是主、副卷揚機都安裝在鉆桅上，節省了回轉平臺上的安裝空間，便于轉臺的布置。動力頭的結構：動力頭是螺旋鉆孔機的關鍵工作部件，其性能好壞直接影響鉆孔機整機性能的發揮。動力頭的功能：動力頭是鉆孔機工作的動力源，他驅動鉆桿、鉆頭回轉，并能提供鉆孔所需的加壓力、提升力，能滿足高速甩土和低速鉆進2中工況。動力頭驅動鉆桿、鉆頭回轉時應能根據不同的土壤地質條件自動調整轉速與扭矩，以滿足不斷變化的工況。國內的動力頭為液壓驅動，齒輪減速，可實現雙向鉆進和拋土作業，主要包括回轉機構、動力驅動機構及支撐機構?；剞D機構主要有齒輪與鉆桿互鎖的套管，兩端支撐采用回轉支承、密封等組成。動力驅動機構采用雙變量馬達帶動減速機及小馬達小減速機同時驅動鉆進。拋土作業時，大減速機脫離，小馬達小減速機工作，實現高速拋土。另外，支撐機構與滑槽、支座上蓋與油缸連接件等組成，均為焊接結構件，應充分考慮其內部潤滑，應有潤滑油高度顯示，加油口、放油口等，易于保養、維修。國內三一集團的動力頭采用雙變量液壓馬達驅動小齒輪，由小齒輪嚙合大齒輪帶動鍵套與鉆桿配套，可根據不同地質條件自動無級改變旋轉速度和輸出扭矩。高品雙速減速機還可實現高速甩土功能。動力頭有獨立的潤滑、冷卻和換速液壓系統，確保動力頭可靠高效地工作。OILMEC

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HD鉆孔機的動力頭部分與國內鉆機的產品相比，主要有以下幾點不大相同：SOILMEC

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HD鉆孔機的動力頭有三液壓馬達驅動，其中有一對馬達同軸驅動一齒輪，在反向拋土時，只依靠小馬達提供動力。國內的鉆機只是由兩液壓馬達提供動力，在反向拋土作業是，兩發達均提供動力輸出。SOILMEC

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HD鉆孔機的動力頭反向旋轉由一單獨機構實現，依靠此機構實現驅動齒輪與回轉支承外齒輪的離合。國內的鉆機是通過對減速器的更改來實現這一切的；國內的鉆機與SOELMEC

R622HD鉆孔機與CMV鉆孔機的動力頭部分就結構上來講，大體上是相似的，但SOELMEC

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HD鉆孔機與CMV鉆孔機的動力頭更為相似。他們均為三液壓馬達驅動，減速器與液壓馬達之間有一拋土換向機構。由于采用的三馬達正常驅動以一馬達反向拋土驅動。CMV公司的鉆機采用平行連桿機構家三角形支撐型式，動力頭可按土層自動調整扭矩和轉速。意馬公司采用動力頭裝有油浴式潤滑。邁特公司系列旋挖鉆機的動力頭配有套管鉆進增扭裝置，鉆機的摩擦鉆桿驅動鍵的寬度和厚度大，可鎖式鉆桿為短鍵嵌入式可保證快速加鎖和解鎖。從國際知名大公司的鉆孔機產品我們可以看出帶有離合機構的鉆孔機是比較普遍的機型。采用恒動率泵與變量液壓馬達配合，使動力頭可根據地質條件自動改變其排量和壓力，從而改變了輸出扭矩及轉速，即使動力頭具有土壤自適應特性；采用帶三擋或離合器的減速機，用遠程液壓操縱換擋來實現鉆孔機的低速鉆進和高速拋土；液壓換擋，操作簡單方便，提高了機器的作業效率。采用2個小齒輪同時驅動1個大齒輪且3個齒輪處于同一水平面，有利于倍增大齒輪所能傳遞的扭矩；齒輪中心連線為銳角三角形，使動力頭結構緊湊。大齒輪與空心軸被聯接為一體；空心軸內壁上均布有3條牙嵌板，其牙嵌鉆進時與鉆桿上的外牙嵌嵌合，可有效地傳遞扭矩和加壓力；空心軸反轉時，壓嵌即可分離。次結構不僅實現了軸的功能，也加強了軸的強度和剛度。動力頭上、下箱體均為焊接結構，外姓輪廓為一條包括幾條圓弧及幾條切線的封閉曲線；此結構不僅具有足夠的強度和剛度，而且具有良好的工藝性。轉臺的結構：目前國內旋挖鉆機的轉臺為整體焊接式結構，主縱梁為"工字量"形截面，主要包括回轉支承、轉臺主體、鉆桅后支撐、配重組成，鉆桅后支撐位于配重前與轉臺主體用螺栓固定，便于拆卸，配重采用分體鑄造大圓弧結構，運輸時可拆卸。國外旋挖鉆機轉臺的結構不太一樣，如R622-HD旋挖鉆機回轉平臺整體上采用了高鉸點、大截面結構，這也是由轉臺受力大、應力高的特點決定的。轉臺主梁為變截面工字梁結構，采用的是等強度設計，這種設計較矩形梁設計具有重量輕、省材等優點。邊梁設計與徐工集團RD18大致相同，采用大圓弧造型設計。轉臺上不止與國內的具有較大區別，在布置上顯得更為緊湊些，主要區別是回轉減速機前置，充分利用了前面的空間，主泵和液壓油箱均放在轉臺左邊，燃油箱放在發動機前端，吸油阻力較小，發動機水散和液壓由散熱放在轉臺右邊，主閥等液壓元件放在轉臺右邊油散熱之前，這樣管路布置不會太亂。后面配重也采用大圓弧設計，與邊梁和機棚造型相適應。鉆桿的結構：決定設備地層適應能力的主要因素在于旋挖鉆機所使用的鉆桿形式、鉆頭類型以及與之相適應的設備本身的結構，其中采用什么樣的凱式伸縮鉆桿是最重要的因素。這是因為鉆桿要將動力頭的全部扭矩一直傳遞到孔底的鉆頭上，并且還要將加液壓壓缸的壓力、動力頭自重和鉆桿自重等鉆壓穩定地傳遞到幾十米以下的鉆頭上，因此當鉆進較堅硬的地層時，鉆桿可能要同時承受大扭矩和大鉆壓，還要克服很大的彎矩，這樣使得鉆桿的受力條件變得非常復雜，如果鉆桿本身的能力達不到要求，則很容易損壞。凱式鉆桿可以分為摩擦鉆桿和鎖緊鉆桿2大類。摩擦鉆桿是指鉆桿上的鍵只能傳遞扭矩而不能傳遞鉆壓的鉆桿，而鎖緊鉆桿是指鉆桿之間通過加壓平臺可以鎖成一個剛性體對地層加壓鉆進的鉆桿。摩擦鉆桿在提鉆時不需要解鎖，操作簡單，但由于加壓能力有限無法鉆進較硬地層。鎖緊鉆桿的地層適應能力強，但需要解決提鉆時可能對鉆桿造成強烈沖擊的問題。鎖緊鉆桿又可分為簡單的加壓式鉆桿和六鍵式嵌巖鉆桿。簡單加壓式鉆桿可以實現加壓，因此不能真正適應堅硬地層的施工。而六鍵式嵌巖鉆桿的加壓平臺寬大，可以穩定地傳遞大鉆壓，又因為是六鍵結構，鉆桿本身內抗失穩的能力很強，可以有效地克服鉆桿的細長桿效應。國內外的六鍵式嵌巖鉆桿和簡單鎖緊式鉆桿都可以實現加壓，但是這類鉆桿也有不足，就是在提鉆時必須先反轉解鎖，然后再卸土。正常的提鉆順序應該是鉆桿由內向外依次上升，但是如果反轉解鎖不完全，就會造成某相鄰兩節鉆桿尚未解鎖就一起縮進外層鉆桿，一般稱為掛鉆。而這兩節鉆桿繼續往上運動時，受到輕微的擾動就會自動解鎖，這樣外面的鉆桿就會懸空，對鉆桿和動力頭會形成強大的沖擊。通常單節鉆桿的質量為2t，假如鉆桿從3m甚至8m高度自由落體沖擊下來，沖擊能量將非常大，如果沒有保護裝置，很容易造成動力頭和鉆桿的嚴重破壞。因此使用六鍵式或其他鎖緊式加壓鉆桿必須配置動力頭減振器。減振器包括彈簧裝置和液壓減振裝置，能有效緩沖并吸收鉆桿對動力頭的沖擊以及鉆桿之間的沖擊，保證鎖緊式鉆桿的安全使用。木國內外旋挖鉆機的鉆桿采用4節或5節伸縮內鎖式鉆桿，每節長度大約為13m，裝配后總長不小于48m，采用高強度合金鋼管，鉆桿與動力頭采用長壓嵌內鎖式連接方式。頂端與上滑動板用010系列無齒回轉支承相連，下端帶有彈簧緩沖，第4節上端用可滑轉萬向節與主卷鋼絲繩相連，下端采用方形截面桿通過銷軸與鉆頭相連，每只鉆頭應與方形截面桿相配，具有互換性。鉆頭的結構：鉆頭是決定旋挖鉆機能否較好適應復雜地層、提高工效的重要部件，目前Φ國內外旋挖鉆機的鉆頭共分3種常用的結構：短螺旋鉆頭（Φ600~Φ2

500mm）、回轉斗鉆頭（Φ800~Φ2

500mm）和巖心鉆鉆頭（Φ800~Φ2

500mm）,如R622-HD旋挖鉆機的鉆頭有：短螺旋鉆頭、單層底旋挖鉆頭、雙層底旋挖鉆頭工4個（Φ900、Φ1

000、Φ800、Φ1

500）。目前國內外旋挖鉆機鉆頭的3種常用的進土結構如下：（1）短螺旋鉆頭

。旋挖鉆頭主要以短螺旋鉆頭為主，他主要靠螺旋葉片之間的間隙來容納從孔底切削下來的土、沙礫等，這種鉆頭結構簡單、造價低。地層較好時，使用他也可達到好的效果，如果低沙礫石較多或含水較多時，在提鉆時很容易掉塊，鉆進效率低，甚至于不能成孔。（2）單層底旋挖鉆頭。在地下水位較高，或含沙礫較多的地層，木多數旋挖鉆機均采用鉆頭鉆進，用靜壓泥漿護壁，這種鉆孔工藝已明顯優于短螺旋鉆頭鉆孔。最早的旋挖鉆頭是單層底，在底下方有對稱的2擅僅可向頭內方向打開的合頁門。當鉆頭鉆進時，孔底切削下來的土、砂經合頁門壓入頭內；在提鉆時，在頭內土砂的重力作用下，兩扇門向下關閉，以阻止砂土漏回孔內。由于這種重力作用不是十分可靠，時常發生合頁門關閉不嚴，造成砂土漏回孔內，降低了鉆進效率，還會影響孔底清潔度。（3）雙層底旋挖鉆頭。自20世紀90年代以來，國外的一些鉆機制造公司，在原單層底鉆頭的基礎上，開發出雙層底的旋挖鉆頭。其特點是2層底可以相對回轉一個角度，以實現頭底進土口的打開與關閉。即在順時針旋轉切削時，底部的進土口為開放狀態，當鉆完一個回次后，將鉆頭逆時針旋轉一個角度，致使進土口強行關閉，從而使切削物完整地保存在頭內。實踐表明，才復雜地層中，雙層底鉆頭的鉆進效率及孔底清潔度明顯優于單層底鉆頭。卷揚的結構：國內外旋挖鉆機的卷揚有主副卷揚2種，卷揚的結構采用卷揚減速機，具有卷揚、下放、制動功能，卷筒自行設計，主卷揚應具有自由下放功能，且實現快、慢雙速控制。主、副卷揚應配有壓繩器。液壓電器系統：意大利、德國制造的各類旋挖鉆機的機、電、液一體化高度集中，結構緊湊，操縱靈活方便，自動化程度高。他采用伸縮式鉆桿，節省了人力和加接鉆桿的時間，施工中只需一人即可操縱整臺鉆機，工人勞動強度低。鉆架上裝有垂直度檢測儀，可以檢測和顯示鉆架的偏斜度，并可通過鉆機的"微動"系統調整鉆架的垂直度。駕駛室控制面板上裝有孔深和鉆架垂直度顯示儀以及反映發動機、液壓系統工作狀態的儀表、顯示屏及報警裝置，有的還裝有全電腦操作系統，使操作手能實時掌握鉆進深度、鉆架垂直度，保證鉆孔準確到達設計深度和良好的垂直度。旋挖鉆機的電液比例伺服控制系統：國內外旋挖鉆機采用電液比例伺服控制系統、PLC、CAN總線控制等，提高了定位鉆孔精度，具有鉆孔深度的自動化檢測，熒光屏顯示功能等，當鉆桅發生傾斜時，鉆機