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工程机械实习报告

一． 前言

实习的目的和意义

机械设计制造及自动化专业的前身是勘探机械专业。改为现在的专业后，教学计划进行了较大的调整。其专业模式为以机为主、以电为副、机电一体、通特结合。机械设计制造及自动化专业是实践性很强的工科专业。根据国家教委对21世纪新型高级人才培养的要求，高等学校，不仅要重视对学生进行理论知识的教育，更要重视学生各方面素质和实际能力的培养。因此，必需加强实践性教学环节。
工程机械施工技术教学实习是安排在《工程机械设计》课程之前的实践性教学环节。目的是让学生在学习《工程机械设计》课程之前，对岩土工程机械有一个较全面、深刻的感性认识；初步掌握工程机械的使用环境、应用条件、施工方法、施工工艺、施工队伍的组织和管理等方面的基本知识，弥补在该专业取消了有关岩土工程机械机械施工技术的课程后，学生缺少岩土工程机械施工技术知识的不足；培养学生的实际工作能力；使学生掌握课堂上不易讲授的教学内容；为后续课程的学习、毕业设计和以后的工作打下一定的基础。
2.校外参观
选择3个不同类型的工程机械施工工地，组织学生到现场参观，请施工单位的技术人员或带队教师讲解。让学生了解不同类型的工程机械及其施工方法和工艺。

第一次实习：1.全液压旋挖钻机；2机械动力头钻机 ；3连续墙抓斗

全液压旋挖钻机用于桩基础工程现场灌注桩钻孔施工的桩工机械，其功能多，适用于以下范围。
(1)配置不同的钻具如短螺旋钻头、螺旋回转斗、岩心螺旋钻头等，采用相应的钻进工艺，可适用于各种粘性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、碎石土、中等硬度风化岩层的干式(短螺旋)或湿式(回转斗)、岩层(岩心钻)的成孔作业。
　　(2)配置液压打桩锤，可用于建筑基础预制混凝土桩或钢桩施工。
(3)配置长螺旋钻头、液压抓斗，可分别进行长螺旋钻孔和地下连续墙施工。这种设备由于具有上述特点，加之其施工安全、文明、质量好、公害低、效率高而广泛应用于道路、桥梁、码头、高层建筑等大型重点工程的基础施工，目前已成为发达国家钻孔灌注桩施工的主要成孔设备。
SWDM-20型旋挖钻机主要结构原理
　　(1)底盘。
　　该机底盘采用专用的履带可伸缩式底盘结构，由山河智能公司自主设计制造，四轮一带采用进口件，具有结构可靠，刚性好，承载力大，稳定性好的特点。
　　(2)转台。
　　转台主要包括回转减速机、回转支承、转台主体、钻桅支承等组成。其作用是承载上部重量，并使之作回转运动。该机转台与专用底盘结构相适应，可内置安装主、副卷扬，并确保主、副卷扬足够的安装空间。既确保了整机结构及重心布置合理，工作稳定性好，又使主、副卷扬滚筒采用大直径结构，以减少钢丝绳在滚筒上的缠绕层数，从结构设计上减少钢丝绳的相互挤压摩擦，提高钢丝绳的使用寿命成为可能。
　　(3)钻桅及变幅机构。
　　钻桅采用箱形截面，共有三节，上部鹅头和下部一节钻桅与主钻桅之间采用折叠式结构。变幅机构如图4所示，由动臂4、三角架1、连杆5及变幅油缸2、6组成。该钻桅及变幅机构具有如下结构特点：
　　a.钻桅变幅油缸下铰座与动臂的上铰轴同轴，结构简单，拆装方便，便于维修；
　　b.钻机运输或转场组装时，利用自身的动力和结构，不需要吊车辅助即可在主钻桅小于90°倾角(钻桅处于后倾状态)时实现下钻桅与主钻桅的自装自卸功能，降低了客户的使用成本，并提高了设备装卸时的稳定性。
　　c.通过钻桅、动臂、三角架、各变幅油缸及连杆各铰接点的优化设计，增大了钻桅的驱动力，确保了动力头处于任意钻桅位置都能实现钻桅的平举和变幅。确保该机工作半径大，适应能力强。
　　(4)主、副卷扬。
　　主卷扬采用大直径卷筒结构，60米钻孔深度的钢丝绳在卷筒上为单层缠绕，有效地解决了多层缠绕结构钢丝绳之间的相互挤压磨损，确保了钢丝绳的使用寿命。卷扬减速机为力士乐公司的GFT系列。主卷扬可实现双速控制，且有自由下放功能，以适应钻进的需要。控制方式为液压先导控制，主副卷扬配有压绳器。
　　(5)动力头。
　　动力头主要包括托架和驱动器。如图5所示，由液压泵供油带动液压马达，经减速机和驱动齿轮后，以低速大扭矩的形式通过套管式驱动轴传递给钻杆。对机锁和摩阻两种钻杆均适用。
　　(6)钻杆。
　　一般选用国内质量可靠的配套。可根据用户需要选用机锁和摩阻两种结构形式的钻杆。也可根据用户要求配套选用进口钻杆。
　　(7)钻头。
　　钻头的结构形式很复杂，种类很多。根据施工地质不同，适用的钻头结构也千差万别，因此，旋挖钻头一般应根据工程的地质情况进行选用。该机可配用短螺旋钻头、回转斗钻头，岩心钻头，岩心回转斗等各种规格的钻头。
(8)发动机系统。
　　发动机系统为整个机器提供动力。该钻机发动机选用国际知名品牌，原装进口美国CUMMINS C330型，246kW/2100rpm。
　　(9)液压系统。
　　该旋挖钻机所有功能均由液压驱动。液压系统包括三个部分：
　　a.下车部分：主要包括中心回转体及其以下部分，可实现行走及履带伸缩；
　　b.上车部分。可实现桅杆变幅、桅杆角度调整、钻进加压、主、副卷扬、上车回转以及动力头的旋转等功能；
　　c.先导控制系统：对上述两个系统的主阀进行先导操纵，使操纵轻便、灵活、平稳。液压泵、液压马达和液压阀等主要液压元件采用国际知名品牌厂家生产的进口产品，确保产品性能可靠。
　　SWDM-20型旋挖钻机主要性能参数如下表所示。性能参数如下：
　　(1)进口康明斯M11-C330电喷涡轮增压中冷发动机，具有超凡的动力性和燃油的经济性，为整机提供了强大的动力之源。
　　(2)采用国际品牌力士乐液压元件，系统采用液压泵适应发动机的功率极限调节控制，最大限度降低系统能耗，减小系统发热，为系统可靠工作提供了保障。
　　(3)采用为旋挖工法而专门设计的液压油缸内藏履带可伸缩式专用底盘；高性能内置式的主、副卷扬，减轻了回转支承承受的倾翻力矩和回转惯性力，提高了施工的稳定性，保证了整机的可靠性。
　　(4)动力头为双马达、双速减速传动，既能大扭矩钻进，又能快速抛土，工作效率高。采用2源4级多点循环强制式润滑冷却系统，杜绝了串油现象，润滑及散热效果更好，保证了重要部件的长期可靠工作。
　　(5)经过计算机优化设计，简化了由动臂和三角架组成的变幅机构结构，并增大了钻桅的驱动力。无论动力头处于钻桅任何位置都能实现钻桅的平举和变幅。确保该机工作半径大，适应能力强。
　　(6)利用自身的动力和结构，不用吊机，在钻桅处于后倾状态时即可实现自装自卸，便于整机转场和运输，与其他机型钻桅处于前倾状态时才能实现自装卸相比，其装卸过程更加安全稳定。
　　(7)带有垂直度自动调整和深度自动检测及其他作业和故障记录功能。设有钻孔深度、钻桅垂直度监测，自动手动两种垂直度调整方式及钻杆高度限位，副卷扬高度限位，工作幅度限位等多种限位方式。
　　(8)自主开发的旋挖钻机电子控制系统SUNWARD DESARSR，采用二级分布式控制结构，应用先进的智能控制技术、CAN BUS技术和虚拟仪表技术，可实现全范围图形自适应导引的立桅手动控制，钻孔过程的动作互锁，以及抛土后钻桅手动或自动准确复位功能，系统集成度和自动化程度高。采用性能可靠的真彩LCD屏显示监控，人机界面友好、操作简便、安全可靠。
　　(9)机棚侧门均可上翻，散热效果好，并可扩大操作者视野，提高安全性，使维护、保养更加方便。
　　(10)驾驶室的人性化设计，每一个环节都在考虑司机的舒适性和安全性。
　　(11)可实现双速控制的加压油缸，加压和提升力足够大且无级可调。
　　(12)钢丝绳使用寿命长，每根钢丝绳平均寿命3000米以上。
　　(13)摩阻式和机锁式钻杆可互换使用，钻孔深度最深达60米，并可配多种钻具，钻孔直径范围大，最大直径2米。
国内的旋挖钻机起步较晚，发展也比较慢，从20个世纪80年代开始引进，直到20世纪末，我国的旋挖钻机还主要依赖进口。目前国内现有十几家单位对旋挖钻机进行了开发，主要的生产厂家有湖南山河智能、三一重机、徐州徐工、徐州东明、北京经纬巨力、内蒙古北方重汽、石家庄煤机、哈尔滨四海、郑州宇通、中联重科等。但真正进入市场销售并经受住施工考验的产品也只有包括湖南山河智能在内的少数几家。SWDM-20型旋挖钻机就是湖南山河智能机械股份有限公司最新开发的一种经受了工程考验的新型多功能液压旋挖钻机。
　　综合国内外旋挖钻机的结构形式，其区别主要是由底盘结构的不同而引起的，目前旋挖钻机的底盘结构大致可分为以下两大类：
　　(1)专用底盘结构。这种底盘结构所形成的产品特点是：主、副卷扬安装在回转平台上，整机结构布置更加合理；整机工作稳定性好。
　　(2)选用已有相近的挖掘机或履带吊底盘结构。这种底盘为了适应旋挖钻机的施工要求，其结构必须进行相应的改造，且主、副卷扬机构只能安装在钻桅下部或动臂三角架上，使整机工作重心前移，稳定性较差。
从旋挖钻机的发展历程来看，今后旋挖钻机将在结构和控制系统方面体现如下发展趋势。(1)底盘结构采用专用化设计，以加强整机的结构刚性和工作稳定性；(2)功能实现和操作系统及界面设计更趋人性化；(3)控制系统向管理信息化、操作自动化、监控智能化方向发展。

钢丝绳悬吊液压抓斗
原理:
抓斗的悬挂,升降仍用吊车的钢丝绳,但抓斗的闭合通过抓斗上部的1～4个油缸组成的夹紧机构来完成.抓斗的闭合力可达800～1800kN.
对采用通用吊车配合液压抓斗使用时,均需在原吊车配重处新增设液压动力站,以驱动抓斗起闭油缸,驱动保证与悬吊钢丝绳同步的高压胶管卷筒.并要对原吊车驾驶室的操作手柄与仪表进行增设,改装.如德国LEFFER公司的HSWG600液压抓斗配用的日本神钢(KOBELCo.)的7005吊车,德国BAUER公司的DHG60液压抓斗配用的日本石川岛CCH500吊车,以及日本真砂工业株式会社的MHL及MEL系列液压抓斗配用的LS系列吊车均属此类.
而德国BAUER公司的DHG系列钢丝绳悬吊液压抓斗配用的BS640或BS655吊车,由于该类吊车为基础工程专用的,故不必另配液压动力站或进行驾驶室改装.
主要优点:
(1)由于抓斗切割岩土是由1～4个油缸供给的冲力,抓斗的闭合力可达800～1800kN,且该类抓斗一般均可在抓斗张开时的中部配置凿齿以增加冲碎岩土的能力,故生产效率高.
(2) 由于影响施工深度的因素仍较少,最大挖掘深度与钢丝绳悬吊的机械抓斗接近.
(3)这类液压抓斗有的上部的吊钩有销子,可使抓斗产生角度变位,以适应平面为锐角式槽沟的施工要求,如德国BAUER公司的DHG系列液压抓斗与BS640或BS665吊车配套时即如此.
(4)这类液压抓斗的基础工程专用吊车,有的配置2个卷筒(其拉力一致,并有同步机构相联),由于没有全导杆或半导杆,当用抓斗挖掘时,2个卷筒的钢丝绳供抓斗用.需要冲击较硬的岩土时,可将液压抓斗暂时放置在一边,用一个卷筒吊上冲锤,在软硬地层交替作业时,使用方便.如德国BAUER公司的DHG60型钢丝绳悬吊液压抓斗配用的BS655吊车,就有2个拉力各为160kN的卷筒.当需要冲击作业时,就可按上所述,用1个卷筒带动100kN冲锤作业.
(5)这类液压抓斗有的在液压系统出现故障时,可将原抓斗由液压启闭改变为钢丝绳启闭.如德国BAUER公司的DHG60液压抓斗及BS655吊车,在6~8h内可由液压启闭抓斗改为钢丝绳启闭抓斗,这在配件供应比较困难,维修力量薄弱的地区,可作为一种应急手段.
主要缺点:
(1)为了提高抓斗工作时的稳定性,这类抓斗有的上下,前后,左右装有8块可供调整的导向板,抓斗上还装有控制前后左右倾斜的电子装置(XY-InclinationSensor),根据倾斜程度通过电子装置对导向板予以调整,其代表产品为日本真砂工业株式会社的MHL,MEL系列钢丝绳悬吊的液压抓斗.据厂方介绍,在调整的好的情况下,抓斗的垂直施工精度高,实际使用中调整较费事.
这类抓斗,有的为了减少作业时的摆动,增大抓斗的自重,加长抓斗的导向板,以增强作业时保证垂直的稳定性,例如德国BAUER公司的DHG系列抓斗,导向板长达6m,自身重量增加到12.7~13.9t,但抓斗容积仅0.9~1.2m3.为了改善这个情况,有的又将导向板分为上下左右各2块,在保证导向性的前提下减少自重,而这4块导向板均可调整,用以控制垂直度.如意大利CASAGRANDE公司的KL系列液压抓斗就是这样设计的.

全导杆式液压抓斗
原理:
整个施工深度中由可伸缩方钻杆作为抓斗升降的导向杆(整体式方钻杆已趋淘汰).以意大利CASAGRANDE公司的KRC系列可伸缩方钻杆加K系列液压抓斗(由2个油缸来启闭)为代表,配备该公司生产的C系列基础工程专用吊车.
主要优点:
(1) 方钻杆伸缩采用快速自动接头,运输时不必拆卸,而施工时能用于高度受限制的场所.
(2) 钻杆不需辅助吊车安装,整套机械安装就位仅需2h.
(3) 吊杆上部有转盘,可使方钻杆及抓斗作±45°旋转,能应用于较窄场地及开挖平面为锐角的槽段.
(4)由于有伸缩方钻杆的导向,能保证对软,中软及较硬的岩土垂直挖掘,每小时成墙面积可达25m2,生产效率高.
(5) 定点卸料或抓斗重新进入槽段时无钢丝绳摆动问题,最初开挖时的垂直度也由方钻杆予以保证,成槽质量好.

主要缺点:
(1)可伸缩钻杆自重大,以挖深为45m的KRC2伸缩钻杆为例,自身质量为5650kg,此时配置的抓斗(张开时断面为2500mm×800mm)的质量仅为4.2～4.6t,容积仅0.68～0.94m3,装于C60专用基础吊车上作业.
即在绞车提升能力一定的条件下,由于伸缩方钻杆的自身质量,影响了抓斗的经济施工深度,一般施工深度为40～45m.常用30m以内.
(2) 由于伸缩导杆间总有间隙,长时间使用后,间隙加大,影响施工质量,特别时抓斗质量大时,这个问题更显突出.
(3) 必须精心操作,防止导向杆变形,对操作者的要求比较高.
(4)由于抓斗的斗齿左右两边分别为4～3齿或3～2齿,齿多的一边的抓斗挖去的土总多于齿少的一边,槽段容易向抓斗齿多的一侧偏斜.
采用伸缩方钻杆后由于其自身质量大,抓斗侧面的导向块不能做得很长,深槽中抓斗下落时,整个重心偏于抓斗上部,也会影响槽段施工的垂直度.

第二次实习：静压桩机
在土木工程施工过程中，首先要进行的是基础施工。桩基础是建筑施工特别是高层建筑施工中最为常见的基础形式。桩的种类及其施工方法因上部建筑物或载荷情况不同而多种多样。其中，将预制桩完全依靠静载平稳、安静地压入软弱地基，是一种新型的桩基础施工方法--静压桩工法。与锤击式打桩相比，静压桩工法由于具有非常明显的环保性，十几年来从广东珠江三角洲开始由南向北得到了迅速推广。液压静力压桩机就是实施静压桩工法的关键施工设备。与锤击式打桩机相比，这种设备施工时具有无震动、无噪声、无油污飞溅等环境污染的特点，施工质量好、使用费用低，同时，静力压桩机也是具有中国特色的环保型桩工机械。

液压静力压桩机分为"抱压式液压静力压桩机"和"顶压式液压静力压桩机"(对桩顶部施压进行压桩)两种。抱压式液压静力压桩机压桩过程是通过夹持机构"抱"住桩身侧面，由此产生摩擦传力来实现的；而顶压式液压静力压桩机则是从预制桩的顶端施压，将其压入地基的。由于施压传力方式不同，这两种桩机结构形式、性能特点、适用范围也有显著不同。其核心是液压系统的设计方法及其配置，它直接影响整机的技术性能及节能效果。而压桩机构是桩机的主要工作装置，是这种压桩机的关键技术，直接影响桩机的压桩能力和成桩质量。其中，抱压式桩机主要由压桩系统和夹桩机构组成，而顶压式桩机主要由压桩系统和桩帽组成。顶压式桩机除压桩机构中没有夹桩机构外，一般不带起重机，但增加了一套卷扬吊桩系统。
常规的顶压式压桩机由于其结构及工作特点，使其工作重心较高、安全性较差，并且存在压桩力较小、压入桩的垂直度保障能力差等问题，因而其应用受到限制；而抱压式压桩机结构紧凑、操作简便、工作重心低、移动平稳、转场方便、施工效率高，因此，抱压式压桩机已经占绝对主导地位。本文所述液压静力压桩机主要是指抱压式液压静力压桩机。
纵观液压静力压桩机的发展过程，大致可将其分为两个阶段：第一阶段，从20世纪70年代后期到90年代中期，国内先后研制了几种压桩机，并逐步形成系列产品进入市场。其中具有代表性的两个系列产品是武汉市建筑工程机械厂生产的YZY系列液压静力压桩机和利用中南大学(原中南工业大学)智能机械研究所的专利技术生产的ZYJ系列液压静力压桩机。在这个阶段主要解决了这种桩机的设计理论基础、动力配置和系统设计问题，满足了静压桩的基本功能。但就整体来说，其主要特征是桩机压桩力不大，实际使用的最大压桩力不足4000kN，绝大部分的压桩力为1 600~2400kN；功能单一，主要应用于施工现场预制的截面尺寸为(300 mm X 300 mm)~(400mm X 400mm)的钢筋混凝土方桩(实心件)的正常中位压桩，单桩设计承载力标准值在1400kN以下。而预应力管桩和高强度预应力管桩主要是通过锤击设备如柴油锤等进行打入施工。
进入20世纪90年代中期以后，液压静力压桩机进入第二发展阶段。由于1994年底在珠海利用液压静力压桩机将直径500 mm的预应力管桩压入强风化岩获得成功，实现了静压桩施工技术的历史性突破，从此拓宽了静压桩的应用范围，也使预应力管桩在城市和居民住宅区内的应用找到了一条新路子。一方面，实现了静压桩的单桩承载力向大吨位方向的快速发展，与此同时，市场对大吨位桩机的需求不断增大，而且要求越来越强烈；另一方面，由于施工范围的不断扩大，对桩机功能的要求也日益增多，出现了工程施工中许多必须解决的实际问题。这个阶段的桩机品种显著增加，系列化不断完善，生产厂家也急剧增多，至今在全国约有30个制造厂。其中湖南山河智能机械股份有限公司的生产能力最大，2003年共生产125台，占全国年总产量的30%~40%。目前的生产能力达到每月15台，年生产能力在180台左右，已形成压桩力为800~10000kN的完整的产品系列，生产的最大吨位机型为ZYJl000
利用静压力将桩压入地层的桩工机械。用于软土层压桩，如地下铁道、海港、桥梁、水库电站、海上采油平台和国防工程等的桩工施工。
液压静力压桩机是一种新颖的环保型建筑基础施工设备, 具有无污染、无噪声、无振动、压桩速度快、成桩质量高等显著特点, 代表未来桩工机械的发展方向。该产品拥有7项国家专利，技术水平国际领先。有ZYJ(抱压式)和ZYDJ (顶压式)两大系列，20多个品种， 压桩力从 60 吨～1200吨。 目前，该产品的市场占有率在国内遥遥领先。
（1）高效节能的准恒功率压桩系统
　　两对先后参与压桩的液压缸和与之匹配的液压系统形成的准恒功率压桩系统是本桩机核心专利技术之一，在高效节能方面取得突破性进展。同时，根据地基压桩阻力变化，实施多档压桩速度，有效地克服了国内其它桩机能耗高的弊病。本公司桩机产品在较小功率配置条件下，大幅度提高了压桩速度和压桩力，系列产品中最大压桩速度可达 5m/min，最大压桩力可达1200吨。
（2）旧城改造、临近其它障碍物进行桩基础施工或者基坑开挖后进行静力预制桩处理时，边桩、角桩较多，常需锤击桩机才能完成。本机将新型的边桩、角桩机构布置在压桩机比较细长方向的一端，在结构上解决了使用同一套装置，在最小的尺寸范围内同时解决处理了边桩和角桩的问题。另一方面，利用杠杆原理最大限度地将设备自重用于边桩和角桩处理时所需的静载。本桩机即可压“中桩”，又可压“边桩”、“角桩”，将桩机的功能进行了革命性的拓展，它的应用使静力压桩力能独立完成一项工程的全部预置桩任务。
（3）由具有自动复位、回转补偿功能和均载联动功能两项创新技术组成的新型液压步履式行走底盘，与已有产品的三层式结构且无自动复位、无回转补偿、无均载联动功能的液压步履式行走底盘相比，大幅度提高了部件的可靠性和机构的灵活性，有效地降低了劳动强度，并且结构更加简单可靠，拆装转场极为简便，最大吨位压桩机的最大件用40吨平板车即可轻松运输。

实习心得
工程机械实习不仅是对课本知识的更加直观地认知，更是地大机械传承的一种精神。众所周知，地大机械以前专门在钻探机械方面有深刻的研究，在全国各高校中，在这方面也是处于领先的地位。因此学习钻探工程机械也是地大机械学子在未来竞争工作中的一大优势。因此我很珍惜这样难得的机会！
在实习的过程中，我们在三个施工地点进行了实地参观。我知道，每一次实习都是老师不辞劳苦地跑去联系施工单位，就是希望让我们学生能够获得更多的学习机会。在这里我代表所有学生感谢我们亲爱的老师——刘银老师。无论是在学校课堂上，还是在现场参观实习中，他都孜孜不倦的给我们讲解，传道授业解惑。这是一种师德，也是地大教师的一种精神。在施工现场，我看到了很多现实中比较少见的钻探施工设备，有旋转式钻机、冲击式钻机、抓斗机等等，这些都代表了一个现阶段的钻探水平，是多少前辈们在不断的实践中得出的智慧结晶。科学无止尽，作为新一代的国家建设者，我们有义务从前辈们手中接过火炬，继续向前迈进。
前方路漫漫，一代学子要敢于承担责任，在钻探机械方面，地大学子更是要敢于面对挑战，虽然我们国家在这方面要落后欧美这些国家，但我们坚信，这只是时间上的问题。只要我们大家不断的努力，中国这头雄狮终会雄起，苍龙亦会升天。