200米液壓鉆機變速箱設計【含CAD圖紙、說明書】

200 米液壓鉆機變速箱設計本科畢業(yè)設計（論文）題 目_ 200 米液壓鉆機變速箱姓 名 專 業(yè) 學 號 指導教師 鄭州科技學院電氣工程學院二○一 年 月200 米液壓鉆機變速箱設計1200 米液壓鉆機變速箱設計摘 要隨著我國農(nóng)業(yè)土地的地質(zhì)勘探，工程和節(jié)水的發(fā)展，對各種鉆井設備提出了越來越多的要求。鉆井設備的重要工具之一，鉆井平臺在這些項目中發(fā)揮著重要作用。為了滿足淺層鉆井平臺對各種勘探和技術施工工作的要求，該設計任務在普通鉆機和液壓鉆機的基礎上得到了改進。進而開發(fā)與設計出來了 200米的深度設計鉆機。根據(jù)設備中使用的環(huán)境和場合，設計和參考方法用于依賴相同類型鉆機的設計參數(shù)。通過對比分析，博重新繪制并計算速度階段。在此基礎上，生態(tài)設計的概念被用于優(yōu)化不影響平臺性能的方面。最后，200 米設計的鉆機理論上滿足 200 米鉆孔深度的設計要求。鉆機齒輪總成圖的計算與分析完成主要部件的繪制，以及鉆機總體結構的繪制。同時，盡可能節(jié)省制造成本和生產(chǎn)時間。關鍵字 地質(zhì)勘探；鉆機；變速箱；改進設計； 200 米液壓鉆機變速箱設計2Design of gearbox for 200 m hydraulic drilling rigAbstractWith the development of geological exploration, engineering and water saving of agricultural land in China, more and more requirements are put forward for various drilling equipment. The drilling platform plays an important role in these projects. In order to meet the requirements of exploration and technical construction of shallow drilling platform, the design task is improved on the basis of common drilling rig and hydraulic drilling rig. Then developed and designed a 200 - meter depth design rig. Design and reference methods are used to rely on the same type of rig design parameters depending on the environment and occasion used in the equipment. By contrastive analysis, bo redraws and computes the velocity phase. On this basis, the concept of ecological design is used to optimize aspects that do not affect platform performance. Finally, the 200 - meter drill theoretically meets the 200 - meter drilling depth design requirements. Calculation and analysis of the gear assembly diagram of the drilling rig complete the drawing of the main components, as well as the drawing of the overall structure of the drilling rig. At the same time, as far as possible to 200 米液壓鉆機變速箱設計3save manufacturing costs and production time.Key words geology explore drill machine gear-box200 米液壓鉆機變速箱設計4目 錄摘 要 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1Abstract????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2第 1 章 緒 論 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.1 鉆機概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.1.1 鉆機的主要功用 .41.1.2 鉆機的設計要求 .41.2 選題的目的與意義 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????51.3 鉆機的國內(nèi)外發(fā)展趨勢 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????51.4 鉆機的組成 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????61.5 鉆機的分類 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????71.6 研究的方法及技術路線 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????91.6.1 研究方法 91.6.2 研究技術路線 91.7 本設計主要內(nèi)容 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10第 2 章 鉆機的總體設計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????112.1 鉆機的用途 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????112.2 確定總體設計方案 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????112.2.1 鉆機的特點 .112.2.2 總體設計方案的確定 .13200 米液壓鉆機變速箱設計52.3 設計的技術參數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13第 3 章 鉆機的總體設計計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????153.1 輸出功率的計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????153.2 回轉功率計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????153.3 工作油缸功率的計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????173.3.1 給進油缸的基本參數(shù) .173.3.2 油缸工作壓力的計算 .173.3.3 最大工作流量計算 .183.3.4 給進油缸功率計算 .183.3.5 負載功率計算 .183.4 輸入功率的計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????19第 4 章 鉆機傳動系統(tǒng)的設計與計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????214.1 主要參數(shù)的選擇 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????214.1.1 回轉器設計 .214.1.2 絞車的計算 .214.1.3 變速箱的選擇 .214.2 機械傳動系統(tǒng)初步計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????214.2.1 軸的轉速 .214.2.2 絞車的速度 .23第 5 章 鉆機變速箱的設計與計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????245.1 變速箱的設計要求 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24200 米液壓鉆機變速箱設計65.1.1 結構分析 .245.1.2 總體設計要求 .245.2 齒輪的計算與校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????255.2.1 齒輪主要參數(shù)確定 .255.2.2齒輪副的強度設計計算與校核 .255.3 軸的強度計算與校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????315.3.1 軸的強度計算 .325.3.2 軸的強度驗算校核 .36第 6 章 旋轉器的設計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????386.1 旋轉器的機構特點 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????386.2 旋轉器的強度與壽命計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????386.2.1 齒輪副的參數(shù)設計 .386.2.2 齒面接觸疲勞強度的計算 .39第 7 章 絞車的設計與計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????437.1 鉆機絞車的結構 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????437.2 主要參數(shù)的選擇 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????437.2.1 性能參數(shù) .437.2.2 提升速度計算 .447.3 工作功率計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????457.4 齒輪副強度的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????467.4.1 按接觸疲勞強度校核 .46200 米液壓鉆機變速箱設計77.4.2 按彎曲疲勞強度校核 .48第 8 章 液壓系統(tǒng)的設計與計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????498.1 卡盤的設計與計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????498.2 油缸的設計與計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????528.2.1 摩擦力的計算 .528.2.2 油缸直徑的計算 .53第 9 章 鉆機的工況設計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????539.1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????539.2 鉆機工作情況 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????539.3 工作原理 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????549.3.1 鉆機結構 549.3.2 鉆機的工作原理 .569.4 操作手冊 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????579.5 鉆機的維護與保養(yǎng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????599.6 常見問題分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????609.7 鉆機的安全注意事項 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62第 10 章 經(jīng)濟可行性分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6310.1 鉆機的市場研究 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6310.2 經(jīng)濟效益分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????64結 論 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????66致 謝 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????67200 米液壓鉆機變速箱設計8參考文獻 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????69200 米液壓鉆機變速箱設計9第 1 章 緒 論1.1 鉆機概述1.1.1 鉆機的主要功用鉆探是重要的勘探手段之一。鉆機是實現(xiàn)這一目標的主要設備。它的主要功能是將鉆頭帶到地殼并取出巖石的核心。該鉆機還是油氣勘探開發(fā)，水文鉆井和工程地質(zhì)鉆探的重要設備。1.1.2 鉆機的設計要求鉆機的技術性能必須確保在施工期間能夠滿足合理的技術要求，并且可以通過最佳程序滿足預期的質(zhì)量要求，維護簡單方便，安裝，拆卸和搬遷是實用的，便于快速鉆井，短的鉆井輔助時間施工期短，體力勞動強度低?？傊?，它是為更多，更快，更高效和省范圍的鉆井生產(chǎn)點創(chuàng)造條件的設備。我們依據(jù)不同的使用要求，對鉆機的設計要求也不同，有以下幾方面：1.使用鉆孔工具（例如旋轉鉆孔工具）將動力傳遞到鉆頭，使得鉆頭具有適合于鉆孔過程的旋轉速度和調(diào)節(jié)范圍，以有效地破碎巖石.2．軸可以被供給足夠的軸向壓力通過演習。并且它具有顯著的調(diào)節(jié)范圍，使鉆頭能夠有效地切割或壓碎巖石，3．它可以調(diào)節(jié)和控制鉆頭的進給速度，以確保連續(xù)鉆孔; 4．可以完成升降鉆的工作，可以在改變鉆具重量時改變提升速度，充分利用動力機的動力，減少輔助時間;5.鉆孔可以改變鉆孔角度和舊深200 米液壓鉆機變速箱設計10度響應的某些技術經(jīng)濟指標，滿足鉆井設計要求，提高鉆井效率。1.2 選題的目的與意義隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國力的不斷自強，人們的生活，工作中的要求逐漸的提高，我們國家的設備行業(yè)，機械行業(yè)隨著需求的不斷增加，技術也在不斷地發(fā)展我國的國力也在快速加大的更新，各個領域提供廣泛的產(chǎn)品和廣泛的業(yè)務，從住房改革和中國經(jīng)濟的快速發(fā)展開始。該設計選擇了 200 米鉆機鉆機的設計，主要是由于當前地質(zhì)勘探，建設和節(jié)水工程的逐步完善。中國，對包括鉆機在內(nèi)的各種鉆井設備提出了越來越多的要求。今天流行的鉆機主要集中在深度約 100 米的液壓鉆機上，這在各種生產(chǎn)和建筑項目中起著至關重要的作用。然而，經(jīng)過調(diào)查和了解，我們發(fā)現(xiàn)隨著生產(chǎn)和建設項目的擴大，對數(shù)百米深度的液壓鉆機的需求逐漸增加，特別是鉆探深度約 200.市場更樂觀。 。變速箱是該平臺最重要的部分之一。通過改進齒輪箱的設計，它解決了平臺設計和制造的基本方面。因此，200 米液壓裝置的變速箱設計不僅對裝置具有重要的經(jīng)濟意義，而且間接促進了中國國民經(jīng)濟的發(fā)展。1.3 鉆機的國內(nèi)外發(fā)展趨勢與國外相比，國家液壓鉆機的發(fā)展相對較晚，與國際先進水平存在較大差距，特別是在監(jiān)測方面。自 20 世紀 90 年代中期以來，原位礦山部，建設部，冶金部等相關單位在獨立小型研發(fā)方面取得了突破性和令人遺憾的成果。液壓鉆機。主要產(chǎn)品包括中國地質(zhì)科學院勘探院生產(chǎn)的 GBS 系列定向鉆機和連云港黃海機械廠開發(fā)的 FDP 系列定向鉆機。在第十個五年計劃期間？國內(nèi)液壓200 米液壓鉆機變速箱設計11鉆機的產(chǎn)品開發(fā)取得了重大成功。例如，中聯(lián)重科，深圳鉆探，徐工，北京圖興孫，南京迪龍等公司都開發(fā)了自己的產(chǎn)品。生產(chǎn)力得到了很大提高，許多產(chǎn)品技術水平較高，達到了國際先進水平。例如，基于類似國外型號的 ZD 徐工集團系列鉆機，采用機電液體集成 PLC 控制系統(tǒng)和比例控制電液技術，具有較高的技術水平和市場競爭力。然而，總的來說，中國和國外的液壓鉆井平臺之間仍然存在相當大的差距。我們將共同努力，使我們的鉆井行業(yè)迎頭趕上并超越國際先進水平，還有待觀察。1.4 鉆機的組成現(xiàn)在一般的鉆機都由 6 個機構組成，具體包含以下六方面：1.機械傳動系統(tǒng)：輸入動力轉移并分配到擺動和提升機構。還有一種用于利用液壓鉆機驅動油泵來操作液壓系統(tǒng)的裝置。 2.液壓傳動系統(tǒng)：利用油泵壓力油輸出驅動電機，油缸等液體圖案，使垂直軸旋轉和控制進給機構，移動鉆孔機，彈性夾具等.3.擺動機構：旋轉鉆具驅動鉆孔破碎底部巖石。 4.進給機構：調(diào)整軸向壓力，調(diào)整破碎巖石所需的進給速度。如果在洞中發(fā)生事故，可以產(chǎn)生強烈的吸引力。5.提升機構：用于提升鉆（取芯和更換鉆頭）和提升蓋。 6.支架：支持上述各種機構和系統(tǒng)，將它們組合在一起，成為一臺整機。1.5 鉆機的分類近幾年來，人們的需求不斷的增加，鉆井設備也在越來的越趨于智能化和200 米液壓鉆機變速箱設計12先進行。由于鉆井設備廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域，鉆機的類型和型號也在不斷增加。為此，鉆機的科學分類和識別對于鉆機的識別，評估和選擇非常重要。 1.分類⑴以使用的方式不同進行區(qū)分出于各種目的，目前廣泛使用的鉆井平臺可以細分為三類，即用于地質(zhì)勘探的鉆井平臺，用于石油鉆井的鉆井平臺，特殊鉆井平臺（用于井的水文井，地球物理鉆井平臺，用于工程的鉆井平臺等）;⑵按鉆機標準鉆進孔深分類根據(jù)孔深的不同范圍，不同深度的各種鉆機分為三種或四種類型。按三類分見表 1—1。表 1—1 (m）類別 淺孔鉆機 中深孔鉆機 深孔鉆機ⅠⅡ10—30010—300300—800300—800800—12001000—2000按四類分類見表 1—2。表 1—2 （m）淺孔鉆機 次深孔鉆機 中深孔鉆機 深空鉆機10—150 200—400 500—800 900 以上⑶按設備管理類型進行區(qū)別200 米液壓鉆機變速箱設計13井架可以細分為六類，即淺孔鉆井平臺，鉆井平臺，鉆井平臺，帶水井的水文鉆井平臺，汽車鉆井平臺和采砂機;（4）通過下載方法分類可分為雪橇式，卡車式，拖車式;（5）破碎巖石分類?？煞譃樾D式，沖擊式和減震式;（6）按轉動機構的類型分類可分為垂直軸，旋轉型，動力頭型;（7）飼料分類它可分為飛輪（握把） ，液壓式，螺旋差速器，長缸，油機 - 鏈輪等類型。2.名稱鉆機的名稱以鉆機的完整特征和主要性能表示，它們以字母和中文字母數(shù)字組織。此代碼通常稱為型號，并在帶有銘牌的設備上標記。國內(nèi)鉆機的名稱通常由三部分組成：第一部分是使用類別和結構特征代碼，用拼音中文字母表示。例如， “X”是中文“心臟”字符的拼音首字母，表示該設備用于鉆孔。 “U”是漢字“油”的首字母，表示進給機構的類型是液壓的。200 米液壓鉆機變速箱設計14中心部分是主要性能參數(shù)代碼，由鉆孔深度標準表示。例如，標準鉆孔深度為200 米，中間代碼為 200。尾部是變體代碼，可以用拼音字母表的字母或數(shù)字編碼。沒有尾部的是第一個產(chǎn)品。對于第二個修改的產(chǎn)品，結束代碼是 2。1.6 研究的方法及技術路線1.6.1 研究方法（1）參考相關數(shù)據(jù)，檢查鉆床的基本參數(shù)。（2）充分考慮現(xiàn)有鉆機的優(yōu)缺點，確定鉆機的整體設計，分析現(xiàn)有設備的不足。（3）修改和優(yōu)化工程鉆床，最后設計出符合要求的鉆床1.6.2 研究技術路線（1）根據(jù)標題和原始數(shù)據(jù)查看相關數(shù)據(jù)，了解國內(nèi)外鉆機的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景，并撰寫文獻綜述和報告。開幕。（2）根據(jù)產(chǎn)品功能和技術要求，提供各種設計方案，詳盡評估，選擇更好的原理圖，然后修改或進一步優(yōu)化選定的原理圖，然后確定整體設計方案。（3）具體設計鉆頭的訓練裝置和工作裝置。4）檢查和計算設計的機械結構中的重要部件，如齒輪，軸，軸承等，以確保設計的合理性和可行性。 ;（5）繪制部分圖紙和裝配圖，以完成所需的圖紙數(shù)量;（6）組織各種設計資料和撰寫論文。200 米液壓鉆機變速箱設計151.7 本設計主要內(nèi)容1.設計題目：200 米液壓鉆機變速箱的設計主要技術參數(shù)：見表 1—1表 1—1鉆探深度 200m立軸轉速 120、240、350、600r/min開孔直徑 89mm終孔直徑 60mm鉆機角度 0—360o200 米液壓鉆機變速箱設計16第 2 章 鉆機的總體設計2.1 鉆機的用途200 米鉆機主要用于 200 米深度不同角度的鉆井水井，地質(zhì)孔，滅火孔，氣體和鐵路孔，公路，橋梁，隧道，國防建設，工業(yè)土木工程，農(nóng)業(yè)用地鉆井和各種工程井，用于勘探，工程爆破等用途。本機可用于在不同硬度的巖石的任何角度鉆孔，在鉆煤層、軟巖、電視等方面最為有效。整個機組由兩個部分組成：一個 200 米的鉆機和一個 TBW-150/3.0 型泵。在地面鉆井時不需要鉆柱，但為了提升和使用，需要有足夠的高度棱鏡。一個 200 米的鉆機，配備了電鉆。3.三極管或柴油發(fā)動機的設計是在沒有電的礦場、礦場或野外條件下工作。2.2 確定總體設計方案2.2.1 鉆機的特點通過市場調(diào)查，現(xiàn)在的挖掘工程對挖掘深度 200 米左右鉆頭的需求量日益增加，但目前 200 米鉆頭的勞動強度大，適應性差等缺點。由于以上的原因，決定改良 200 米的鉆頭。研究了幾項方案后，挖掘機應具有以下特點。1.經(jīng)濟結實，品質(zhì)優(yōu)良，價格低廉。2.便于拆卸搬運。3.體積小，重量輕。4.操作簡單，修理方便。5.Φ42、Φ50 mm2 種鉆頭適用。 6.應用于合金鉆頭或鉆石鉆頭。7.潛入速度快，效率高。8.動力是馬達或柴油機。200 米液壓鉆機變速箱設計172.2.2 總體設計方案的確定6.在審查了若干備選辦法并提出了理由之后，根據(jù)當?shù)氐木唧w情況，從實際角度確定了下列備選辦法：1.考慮到地下作業(yè)、井下作業(yè)和野外作業(yè)，并考慮到軟巖石和硬巖石的存在，替代性或柴油發(fā)動機 1.將鉆探速度增加到正常的 600 R/min；2.除了電動絞車外，還增加了液壓夾頭，降低了勞動強度，節(jié)省了時間，提高了有效鉆速?？紤]到高速，卷揚機速度不能太快，增加了聯(lián)鎖裝置，安全可靠。3. 由于本機功率大，采用 V 帶傳動時，傳動箱傳動軸容易彎曲，故增設了卸料裝置。采用兩級回歸變速箱，減小變速箱體積，根據(jù)不同地質(zhì)條件選擇不同的鉆進速度。在滿足上述要求的同時，結構簡單，操作方便，適合整體或解體搬運。盡可能實現(xiàn)標準化、泛化、系列化。2.3 設計的技術參數(shù)考慮到鉆機的實際工作情況，根據(jù)我國當前生產(chǎn)技術和工藝水平，本TXU—200 型鉆機的技術特性為：1.鉆進深度(使用 Φ42 或 Φ50 鉆桿) 200m 2.鉆孔直徑 ⑴ 開孔直徑 89m ⑵ 終孔直徑 ≥60mm3.鉆孔傾斜角度 0～360°4.立軸轉速 120、240、350、600r/mm5.立軸行程 500mm6.最大液壓給進壓力 4 MPa7.卡盤最大工作壓力（彈簧常閉式液壓卡盤） 6 MPa8.立軸內(nèi)孔直徑 52mm9.油缸最大起拔力 28.5KN10.油缸最大給進力 20KN11.絞車提升速度 0.26、0.61、0.70m/s12.絞車轉速 33、79、91r/min13.絞車提升負荷200 米液壓鉆機變速箱設計18⑴0.70m/s 3.35KN⑵0.61m/s 6.00KN⑶0.26m/s 12KN14.卷筒⑴ 直徑 140mm⑵ 寬度 100m⑶ 鋼絲繩直徑 8.8mm⑷ 容繩長度 32.8m15.配備動力 ⑴電動機 ①型號 YB160L－4② 電壓 380/660V③ 功率 15KW④ 轉速 1460r/min200 米液壓鉆機變速箱設計19第 3 章 鉆機的總體設計計算3.1 輸出功率的計算根據(jù)現(xiàn)場需要，動力機的選擇偏大些，加大儲備系數(shù)，這樣可以提高鉆進效率。輸出功率為 0N（3—1）01.jN?式中： —鉆機所需功率(KW)j hyj??式中: —回轉鉆及破壞巖石、土層所需功率(KW) hN— 效率 =0.9?—油泵所需功率(KW)y3.2 回轉功率計算回轉鉆進及破碎巖石、土層所需功率計算公式如下：= （3—2）hN123?式中: —井底破碎巖石、土層所需功率(KW)1N1= 406Amn??式中: m—鉆頭切削刃數(shù) 取 m=6n—立軸轉速（r/min） r/minh—鉆進速度(cm/min) 當轉速 130r/min、250r/min 時,h=5cm/min當轉速 350r/min、600r/min 時,h=1.5cm/minδ—巖石抗壓強度,其值見表 3-1—井底環(huán)狀面積，取鉆頭直徑 D=7.7cm,內(nèi)孔直徑 d=5.9cmA200 米液壓鉆機變速箱設計2022()(7.59)1.344DdA?????cm2—鉆頭與孔底摩擦所需功率(KW)2N（3—3）2()19480fenNRr???式中: δ—孔底壓力或巖石抗壓強度；—鉆具與巖石直接的摩擦系數(shù) f=0.5fe—側摩擦系數(shù) e=1.1—立軸轉速(r/min)nR—鉆頭外圓半徑(cm) R=3.85cmr—鉆頭內(nèi)孔半徑(cm) r=2.95cm將立軸不同轉速和不同孔底壓力代入式（3—3）中,所得相應數(shù)值見表 3—1?！剞D鉆桿所需功率(KW)3N當 200r/min 時121.33.9Nr??式中： —孔深(mm) ， 硬質(zhì)合金鉆進時，取 ＝200000mmLL金剛石鉆進時，取 ＝75000mm—鉆桿直徑(mm) 取 =50mmd d—立軸轉速(r/min)n—沖洗液比重, =1.15r r將上述參數(shù)及立軸不同轉速代入上式，所得值列表 3—2 中。200 米液壓鉆機變速箱設計213.3 工作油缸功率的計算3.3.1 給進油缸的基本參數(shù)1. 給進油缸的基本參數(shù)⑴給進油缸的數(shù)量 ＝2n⑵油缸直徑 ＝55mmD⑶活塞桿直徑 ＝30mmd⑷活塞桿有效行程 ＝500mmL⑸油缸面積 ＝23.75cm 21A⑹活塞桿面積 ＝7cm 22⑺有效面積 ＝16.76cm 2??3.3.2 油缸工作壓力的計算⑴鉆機大水平孔時，油缸的最大推力為： mWCF??式中： —油缸最大推力(N)W—孔底最大壓力(N) C＝13345NC—鉆桿與孔壁間的摩擦力(N)mFmFqLf??式中： —鉆桿單位長度重量(N/m) ＝55.46N/mq q—鉆桿長度(m) ＝200mL L—摩擦系數(shù) ＝0.35f fN5.4620.3582.mF???故 N13817W?⑵油泵的工作壓力 P200 米液壓鉆機變速箱設計22MPa172.0.86WPA??3.3.3 最大工作流量計算⑴油缸回程時的最大容油量: 123.7501.87VL???L⑵油缸送進時的最大容油量: 263AL⑶當選用立軸的鉆進速度 =0.05m/min=0.5dm/min 時,立軸送進時每分鐘v所需的油量為: 0.17.5016Q???L/min⑷令活塞回程時間為 0.3min,則回程所需油量為:1.82.93L/min3.3.4 給進油缸功率計算根據(jù)以上的計算，可以得到給進油缸的功率： 1027.860.286gyPQN????KW3.3.5 負載功率計算根據(jù)上面的計算,選用 YBC—12/80 型齒輪油泵(排油量 12L/min,額定壓力8MPa,最大壓力 12MPa)。油泵滿負荷時所需功率是：(3—4)1260yPQN???式中: —額定壓力(N/cm 2) =800N/cm2P P—額定流量(L/min) =12L/minQ Q—機械效率 =0.91? 1?—容積效率 =0.712 2將上述參數(shù)代入式（3—4）中可以得到：200 米液壓鉆機變速箱設計238012.456.97yNKW???上式油泵排量在額定轉速 1460r/min 時是 12L,在 995r/min 時是 8L。3.4 輸入功率的計算通過上述的計算說明，立軸鉆進時給進所需功率很小，而且油泵滿負荷工作時一般是立軸停止轉動狀態(tài)，液壓卡盤松開時，必須停止鉆進。所以參考表3—1，本機選用 15 電機或柴油機，基本能滿足表 3—1 中粗線以上各種工KW作狀態(tài)。表 3—1 各種類型巖層的抗壓強度 （N/cm 2）巖 石 名 稱 抗 壓 強 度 ?粘土、頁巖、片狀砂巖 4000石灰?guī)r、砂巖 8000大理石、石灰?guī)r 10000堅硬的石灰?guī)r、頁巖 12000黃鐵況、磁鐵礦 14000煤 2000表 3—2 電機功率選擇計算功率N（KW）轉速 r/min抗壓強度 δ(N/cm2)120 240 350 6002000 0.21768 0.25887 0.11532 0.131954000 0.43537 0.51775 0.23064 0.263918000 0.87075 1.03550 0.46128 0.5278210000 1.08844 1.29438 0.57660 0.6597812000 1.30613 1.55326 0.69192 0.79173N114000 1.52382 1.81214 0.80724 0.923692000 0.46153 0.92307 1.34615 2.30769200 米液壓鉆機變速箱設計244000 0.92307 1.84615 2.69230 4.615388000 1.84615 3.69230 5.38461 9.2307610000 2.30769 4.61538 6.73076 11.538412000 2.76923 5.53846 8.07692 13.8461N214000 3.23076 6.46153 9.42307 16.1538N3 2.67 7.75 4.8 9.832000 3.34922 8.93195 6.26147 12.26964000 4.02845 10.1139 7.72295 14.70938000 5.38691 12.4778 10.6459 19.588510000 6.06613 13.6597 12.1073 22.028212000 6.745364 14.84172 13.56885 24.46789N 回轉器(N1+N2+N3)14000 7.424592 16.02368 15.03033 26.90754N 油泵 0.028 0.028 0.028 0.0282000 3.377227 8.959954 6.289475 12.297654000 4.056455 10.14191 7.75095 14.73738000 5.41491 12.50582 10.6739 19.6165910000 6.094137 13.68777 12.13538 22.0562412000 6.773364 14.86972 13.59685 24.49589N(N 油+N 回）14000 7.452592 16.05168 15.05833 26.93554=N/0.9j 8.280658 11.26879 13.4838 13.6640=1.10Nj 9.108724 12.39567 14.8321 15.0304200 米液壓鉆機變速箱設計25第 4 章 鉆機傳動系統(tǒng)的設計與計算4.1 主要參數(shù)的選擇4.1.1 回轉器設計主要取決于地質(zhì)條件、鉆頭直徑和鉆探方法的軸轉速，是以使用硬合金和直徑75 毫米的鉆顆粒為基礎，并以國家和國際經(jīng)驗為基礎，N=90 ~ 400R/min 更為合適；P 采掘法（ o）N 軸＝400 ~ 100 000 R/min 對鉆鉆石更為合適，可選擇120 至 600 R/min 用于鉆合金和鉆鉆石，因此本機選用 120～600r/min 。4.1.2 絞車的計算為了減輕挖掘機的重量，不要把動力機放得太大。英寸的鏈接速度不應該太高，基本上采用低速。本機的升降速度是 0.26～0.7 m/s。卷筒纏繩速度為三種，見表 4—1 表 4—1 絞車卷筒纏繩速度4.1.3 變速箱的選擇考慮到國內(nèi)外小型鉆機的一系列轉數(shù)，該機使用了一系列不規(guī)則的中間轉數(shù)。垂直軸的速度為 4 米旋轉速度，120，240，350r/min 適用于鉆合金鉆頭，600r/min 旋轉速度適用于鉆金剛石鉆頭。4.2 機械傳動系統(tǒng)初步計算4.2.1 軸的轉速根據(jù)機械傳動路線，立軸的轉速計算如下： 310124ZDn????式中: —立軸的第一檔轉速(r/min) n? Ⅰ檔 Ⅱ檔 Ⅲ檔 Ⅳ檔立軸轉速 r/min 120 240 350 600纏繩速度 m/s 0.26 0.61 0.70 —200 米液壓鉆機變速箱設計26—電機轉速(r/min) n=1460r/minn—主動皮帶輪直徑(mm) D1=160mm1D—大皮帶輪直徑(mm) D2=355mm2Z1—Z11 傳動鏈中各齒輪的齒數(shù),Z 1=25,Z2=31,Z3=19,Z4=40Z10=20,Z11=39故 r/min60590145.61034n??????第二檔、第三檔和第四檔轉速分別計算如下：第二檔： Ⅱ = 510126ZD式中:Z 5=28,Z6=31故 Ⅱ = r/minn60814245.035139????第三檔： Ⅲ = 1024ZD內(nèi)式中: Z 4 內(nèi) =24故 Ⅲ = =351.5≈350r/minn1605439?第四檔： Ⅳ = 7810126ZD?內(nèi)式中: Z 7=46,Z8=21,Z6 內(nèi) =21故 Ⅳ =n05421409.1/min313r???考慮到皮帶傳動、齒輪傳動、軸承等的效率，所以各檔轉速確定為120、240、350、600r/min。4.2.2 絞車的速度第一檔速度: 3913112424( )60ZDn?????m/s200 米液壓鉆機變速箱設計27式中: mm0148Dd???式中: =140mm 為卷筒直徑 , =8.8mm 為鋼絲繩直徑。d故 =0.281.160258318(4)60354?????/ms同樣方法可以得到:m/s m/s (計算從略)2.8?3.7??考慮到皮帶、軸承、齒輪等的效率，確定絞車提升速度分別為：＝0.26ms =0.61m/s =0.70m/s。1U23U200 米液壓鉆機變速箱設計28第 5 章 鉆機變速箱的設計與計算5.1 變速箱的設計要求5.1.1 結構分析變速箱的結構由傳動部分、傳動部分、控制部分和箱體組成。在本設計中，變速部分和差速器部分集成在一起，減小了箱體的結構尺寸。其特點是：1．采用回歸傳動。箱體平整，有助于降低鉆機的高度。Z4 齒輪結構緊湊，即使其運動齒輪為合路器。2.變速箱與變速箱的結合減少了零件數(shù)量，有效地利用了變速箱中的空間。 3. 操縱機制使用靈活可靠的齒輪轉移機制，對每一個機動齒輪實行單獨控制，并采用結構簡單、安全的相互鎖機制。安裝了裝填裝置，齒輪的強度降低了。5.1.2 總體設計要求1。在檢查零件的強度時，假定發(fā)動機的功率是全進變速箱，然后是絞車和旋轉裝置的引入；不更換齒輪變速箱可連續(xù)工作 10 000 小時，一天凈工作 16小時，連續(xù)工作 20 個月。每種速度的工作時間分配情況見表 6—1。表 5—1 變速箱四種速度工作時間分配情況轉速（r/min） 占總工作時間百分率 工作時間(h)120 30% 3000240 30% 3000350 20% 2000600 20% 20003.本設計零件的強度和壽命計算方法和數(shù)據(jù)是按《機械設計手冊》 （化學工業(yè)出版社）計算的。200 米液壓鉆機變速箱設計295.2 齒輪的計算與校核5.2.1 齒輪主要參數(shù)確定根據(jù)主軸轉速要求，前選擇每齒輪的齒數(shù)是根據(jù)鉆機的實際位置，主控軸變速箱中每六個齒輪的設計參數(shù)見表 6-2。表 5—2 變速箱內(nèi)齒輪的主要設計參數(shù)齒輪編號 齒數(shù) Z 模數(shù) m 齒寬 b變 位系數(shù)Xn材料 硬度 RC 應力角 備注Z1 25 4 40 1.0 40Cr 40—50 20oZ2 31 4 30 0.76 40Cr 40—50 20oZ3 19 4 30 0 20CrMnTi 57—62 20oZ4 40 4 30 0 40Cr 40—50 20oZ5 28 4 25 0 40Cr 40—50 20oZ6 31 4 25 0 40Cr 40—50 20oZ7 47 3.5 25 -1.03 40Cr 40—50 20oZ8 21 3.5 35 0.04 40Cr 40—50 20o5.2.2齒輪副的強度設計計算與校核現(xiàn)選擇變速箱中重要傳動軸Ⅲ軸上的 Z3、Z 4齒輪副為例進行齒輪副的強度設計計算和校核。1.按照齒面接觸疲勞強度計算⑴初步計算①計算轉矩 3TN?mm663313.989.5109.50256.7Pn?????