DY-1000巖心鉆機(jī)液壓動(dòng)力頭設(shè)計(jì)(有cad圖)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘要全液壓巖心鉆機(jī)是一種新型鉆機(jī)，是在吸取了立軸式巖心和轉(zhuǎn)盤式巖心鉆機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。目前已生產(chǎn)出的全液壓巖心鉆機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：給進(jìn)行程長(zhǎng)，可縮短鉆進(jìn)過(guò)程的輔助時(shí)間，有利于減少孔內(nèi)事故；動(dòng)力頭上下移動(dòng)是沿剛性較大的滑道進(jìn)行的，所以導(dǎo)向、定向性好，旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)；鉆機(jī)升降機(jī)構(gòu)與給進(jìn)機(jī)構(gòu)合一，動(dòng)力頭與孔口夾持器配合可實(shí)現(xiàn)擰卸鉆具，此種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)及配套裝置。全液壓巖心鉆機(jī)還具有無(wú)極調(diào)速、調(diào)速范圍大、過(guò)載保護(hù)性能好，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。但全液壓巖心鉆機(jī)消耗功率較大，傳動(dòng)效率低，可拆性差，液壓元件要求精度高，保養(yǎng)維修方便。本鉆機(jī)準(zhǔn)備在鉆進(jìn)時(shí)，通過(guò)

2、底座上活塞桿將平放于底座上的工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)90°，撐開液壓支腿，并將其調(diào)整平穩(wěn)可靠，此時(shí)可鉆垂直孔。鉆頭安裝等工作完成后，接通電源。此時(shí)，將卡盤夾緊鉆桿，夾持器處于松開狀態(tài)。動(dòng)力頭將動(dòng)力輸出，經(jīng)液壓系統(tǒng)帶動(dòng)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)輸出軸于變速箱齒輪軸聯(lián)接，將動(dòng)力傳到空心輸出軸?？招妮S帶動(dòng)聯(lián)接的卡盤同速旋轉(zhuǎn)，從而鉆桿回轉(zhuǎn)。加之液壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)適當(dāng)壓力使鉆頭完成鉆進(jìn)工作。關(guān)鍵詞：全液壓 巖心鉆機(jī) 動(dòng)力頭AbstractHydraulic core drilling rig is a new rig, absorb the vertical shaft in the core and rotary

3、 core drilling rig structure developed on the basis of merit. Has produced a hydraulic core drill main advantages are: to be a long process, can reduce the auxiliary time during drilling, the hole will help to reduce accidents; power head to move along the slide to the more rigid, so oriented, good

4、orientation, rotation, smooth; drill down into the agencies and institutions to one, the power head and the orifice holder can be achieved with the drilling screw unloading, this structure simplifies the structure of the rig and ancillary equipment. Hydraulic core drill also has a step less, speed r

5、ange, overload performance, can be automated, remote automatic control and so on. However, hydraulic core drill a larger power consumption, transmission efficiency is low, removable poor, the high accuracy of hydraulic components, easy maintenance.The drilling rig ready when the piston rod through t

6、he base will be flat on the base of the working bodies of rotation 90 °, softened hydraulic legs, and adjust the smooth and reliable, then you can drill vertical holes. Drill installation is completed, power. At this point, the drill chuck clamping, gripping is in release state. Power output of

7、 the power head, the hydraulic system driven by hydraulic motor rotates the motor output shaft in the gear shaft, the gearbox, the power to the hollow output shaft. Hollow shaft connected to drive rotation of the chuck at the same speed, thus rotating drill pipe. Coupled into the body adjust to the

8、appropriate hydraulic pressure to complete drilling work drillKeywords: hydraulic core drill the power head目錄第1章 緒論·······························

9、;···········································11.1 鉆機(jī)發(fā)展的一般情況····

10、83;·················································

11、83;···1 1.2 鉆機(jī)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求············································

12、··············1 1.3 鉆機(jī)的“三化”原則·································

13、83;·························3第2章 總體設(shè)計(jì)·······················

14、············································5 2.1 概述····

15、3;·················································

16、3;·····················5 2.2 總體參數(shù)···························

17、············································5 2.3 工作原理及主要部···

18、3;·················································

19、3;······6第3章 卡盤設(shè)計(jì)··········································&

20、#183;························9 3.1 卡盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介·······················&

21、#183;·········································9 3.2 基本參數(shù)的確定······

22、··················································

23、·····10第4章 動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)計(jì)算··········································

24、3;···········12 4.1 概述·····································&

25、#183;·····································12 4.2 變速箱的總體設(shè)計(jì)·········

26、3;·················································13 4

27、.3 變速箱傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算···············································

28、83;154.4 變速箱傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算··············································

29、3;····264.5 動(dòng)力頭的泵及電機(jī)的選擇···········································

30、;········44第5章 給進(jìn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算·······································&#

31、183;··········465.1 液壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)的分析、選擇····································&#

32、183;············465.2 給進(jìn)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算的選擇··································&

33、#183;··········48第6 鉆塔的設(shè)計(jì)及校核·····································

34、····················556.1 鉆塔及升降工具····························

35、;·································556.2 塔身的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及剛度驗(yàn)算·············

36、83;······························62第7章 畢業(yè)設(shè)計(jì)小節(jié)·················

37、83;··········································65參考文獻(xiàn)······

38、83;·················································

39、83;···················66設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算與說(shuō)明結(jié)果緒論總體設(shè)計(jì)概述總體參數(shù)工作原理及主要部件卡盤夾緊力的計(jì)算卡盤結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)介基本參數(shù)的確定動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)計(jì)算概述變速箱的總體設(shè)計(jì)變速箱傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)校核一齒輪類型精度等級(jí)材料及齒數(shù)1） 傳動(dòng)方案2） 精度等級(jí)3） 材料4）齒數(shù)二按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)1確定式中各值1）載荷系數(shù)2）轉(zhuǎn)矩3）齒寬系數(shù)4）接觸疲勞極限5）材料彈性影

40、響系數(shù)6）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7）接觸疲勞壽命系數(shù)8）接觸疲勞許用應(yīng)力2計(jì)算1）小齒輪分度圓直徑2）圓周速度3）齒寬b4）齒寬與齒高之比模數(shù)齒高h(yuǎn)5）載荷系數(shù)使用系數(shù)動(dòng)載系數(shù)齒間載荷分布系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)載荷分布系數(shù)K6）分度圓直徑7）模數(shù)m三按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1確定式中各值1)彎曲疲勞強(qiáng)度極限2）彎曲疲勞壽命系數(shù)3）彎曲疲勞許用應(yīng)力4）載荷系數(shù)K5）齒形系數(shù)及應(yīng)力修正系數(shù)6）2計(jì)算齒數(shù)z四幾何尺寸計(jì)算1分度圓直徑d2中心距3齒寬低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)校核一 選材及精度等級(jí)1選材2精度等級(jí)二 確定設(shè)計(jì)原則三 設(shè)計(jì)公式1初選齒數(shù)2 齒寬系數(shù)3 初估齒輪直徑d4齒寬b5齒輪圓周速度V6循環(huán)次數(shù)7壽命系

41、數(shù)8彎曲疲勞強(qiáng)度極限9安全系數(shù)10許用應(yīng)力11轉(zhuǎn)矩T12載荷系數(shù)K使用系數(shù)動(dòng)載系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)載荷系數(shù)K13齒形系數(shù)及應(yīng)力修正系數(shù)14齒輪模數(shù)m15預(yù)算中心距a四具體參數(shù)確定1確定各輪模數(shù)m2齒數(shù)z3分度圓直徑d3齒寬b五 齒面疲勞強(qiáng)度校核1安全系數(shù)2壽命系數(shù)3接觸疲勞極限4許用接觸應(yīng)力5材料彈性系數(shù)6校核變速箱傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)算一.結(jié)構(gòu)二.受力分析三 校核四 軸一兩端的軸承一結(jié)構(gòu)二受力分析三校核四 軸承校核五.鍵的選擇及校核:1.花鍵的選擇及校核（1）花鍵的選擇（2）校核2.平鍵的選擇校核（1）平鍵的選擇（2）確定尺寸（3）驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度一.結(jié)構(gòu)二.受力分析三校核四.軸承五平鍵

42、的選擇校核1右鍵平鍵的選擇確定尺寸驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度:2左鍵鍵的選擇確定尺寸。驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度動(dòng)力頭的泵及其馬達(dá)的選擇1.馬達(dá)的選取2.液壓油泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇給進(jìn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)的分析、選擇給進(jìn)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算的選擇鉆塔的設(shè)計(jì)及校核塔身強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算第1章 緒論巖心鉆機(jī)主要用于固體礦床的勘探，也用于工程勘探，水文地質(zhì)勘探和其它用途的巖心鉆探。巖心鉆探的孔深變化較大，一般從幾米到幾千米之間，鉆孔口徑較小，一般鉆孔口徑在幾毫米到一百多毫米。鉆進(jìn)底層以基巖為主，鉆孔過(guò)程中要求取出能夠滿足分析和化驗(yàn)要求的一定數(shù)量和質(zhì)量的巖心。1.1鉆機(jī)發(fā)展的一般情況早期的鉆機(jī)是由人力驅(qū)動(dòng)的簡(jiǎn)單沖擊式機(jī)械，經(jīng)常長(zhǎng)期不

43、斷演變、發(fā)展，成為現(xiàn)代具有機(jī)動(dòng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的各種沖擊式鉆機(jī)。沖擊式鉆機(jī)作為唯一的鉆探機(jī)械，在世界上一直沿用了相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期。這種鉆機(jī)鉆孔有如下缺點(diǎn)：效率低，無(wú)法取出巖心；只能鉆垂直孔；鉆孔過(guò)程中不能及時(shí)排出巖屑等。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，這種鉆機(jī)已逐漸不能適應(yīng)要求。19世紀(jì)中期以后，出現(xiàn)了回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)?；剞D(zhuǎn)式鉆機(jī)具有鉆進(jìn)效率高；可取出完整的巖心；能鉆進(jìn)各種傾角的鉆孔；有利于多種鉆探工藝和方法的使用等優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)展很快，并迅速在鉆探領(lǐng)域中占據(jù)了主導(dǎo)地位?，F(xiàn)在，我國(guó)不僅可以成套生產(chǎn)各種鉆探機(jī)械，而且有許多產(chǎn)品已形成具有我國(guó)特點(diǎn)的系列。產(chǎn)品的品種逐漸齊全、質(zhì)量不斷提高、性能更加完善。某些產(chǎn)品已進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。

44、1.2鉆機(jī)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求鉆機(jī)與其它機(jī)械有某些共同之處，但鉆機(jī)具有獨(dú)特的生產(chǎn)對(duì)象和使用條件，巖心鉆機(jī)是主要用于固體礦床的普查與勘探，也用于工程勘察、水文地質(zhì)勘探和其他用途的巖心鉆探。巖心鉆探的孔深度變化較大，鉆孔口徑較小，鉆進(jìn)地層以基巖為主。由于各種礦體在地下的產(chǎn)狀不同，為求得傾斜礦體的真實(shí)厚度，便于精確計(jì)算儲(chǔ)量，常常需要鉆進(jìn)不同傾角的鉆孔。因而形成了自身的一些特點(diǎn)：（1）鉆進(jìn)方法和鉆進(jìn)工藝的多樣性鉆探生產(chǎn)采用的鉆探方法和鉆進(jìn)工藝是多種多樣的。就鉆進(jìn)方法而言，按破碎巖石的方法可分為沖擊、回轉(zhuǎn)、震動(dòng)、復(fù)合式等幾種；按采用的破巖材料分為：鉆粒鉆進(jìn)、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)、金剛石鉆進(jìn)、超硬材料鉆進(jìn)；按是否取芯

45、分為取芯鉆進(jìn)和全面鉆進(jìn)就鉆進(jìn)工藝而言可分為正循環(huán)鉆進(jìn)，局部反循環(huán)鉆進(jìn)和全面鉆進(jìn)。而且隨著鉆探生產(chǎn)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，會(huì)出現(xiàn)更多的鉆探方法和鉆探工藝，這就產(chǎn)生了能實(shí)現(xiàn)不同鉆進(jìn)方法和鉆進(jìn)工藝的各種類型的鉆機(jī)。（2）使用條件的復(fù)雜性鉆機(jī)工作的區(qū)域廣泛，從平原到海洋、從地面到地下、從熱帶到寒帶，幾乎地球的每個(gè)地方都可能成為鉆機(jī)工作的地方。不同地區(qū)有不同的環(huán)境氣候條件這就帶來(lái)鉆機(jī)使用條件的復(fù)雜性。加之露天作業(yè)機(jī)械，作業(yè)對(duì)象為巖石，一般用以產(chǎn)生污染的泥漿做沖洗液，這一進(jìn)步造成鉆機(jī)工作條件的惡化，為適應(yīng)這些條件，鉆機(jī)必須滿足一些特殊要求。（3）類型與結(jié)構(gòu)的多樣性由于鉆機(jī)需要完成不同類型、不同目的的鉆孔加之鉆

46、進(jìn)方法和鉆進(jìn)工藝的多樣性，使用條件的復(fù)雜性要求鉆機(jī)有多種類型和不同結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界上各種類型的鉆機(jī)達(dá)上千種之多，而且很多類型差異很大。（4）生產(chǎn)小批量性鉆機(jī)相對(duì)交通運(yùn)輸、建筑、輕工業(yè)等機(jī)械的生產(chǎn)批量小，特別是一些特殊用途的生產(chǎn)數(shù)量更小。如深井鉆機(jī)、特大井口鉆機(jī)、水平孔鉆機(jī)等。由于批量小，不便于組織批量化生產(chǎn)，產(chǎn)品成本相對(duì)較高；另一方面產(chǎn)品更新?lián)Q代周期長(zhǎng)，不利于及時(shí)應(yīng)用新技術(shù)。鉆機(jī)的設(shè)計(jì)要求：鉆機(jī)是直接用于鉆孔的機(jī)械，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)直接保證設(shè)計(jì)的鉆機(jī)能高效、優(yōu)質(zhì)、安全、低耗完成鉆孔為前提。使設(shè)計(jì)的鉆機(jī)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，具有良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。其依據(jù)如下：（1）鉆機(jī)的性能及參數(shù)應(yīng)具有

47、廣泛的適用性，能根據(jù)不同的底層不同的鉆進(jìn)方法及不同的鉆頭類型和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)合理鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)。（2）要配備必要的的檢測(cè)及指示儀器以便于及時(shí)掌握和控制鉆機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和孔內(nèi)的鉆進(jìn)情況。（3）鉆機(jī)應(yīng)能傳遞足夠用的動(dòng)力，保證各工作機(jī)構(gòu)的正常工作及短時(shí)間過(guò)載。（4）應(yīng)具有較強(qiáng)的處理孔內(nèi)事故的能力和完成特種工作的性能。（5）運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)小,鉆進(jìn)時(shí)鉆桿的對(duì)向性好。（6）自動(dòng)化，機(jī)械化程度高；鉆進(jìn)過(guò)程中最理想的是鉆機(jī)能根據(jù)孔內(nèi)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制鉆進(jìn)參數(shù)；及時(shí)選擇調(diào)整和保持最有效的鉆進(jìn)規(guī)程。（7）為提高鉆機(jī)生產(chǎn)可靠性，應(yīng)設(shè)置必要的過(guò)載保護(hù)裝置和互鎖裝置；重要機(jī)構(gòu)要配備重復(fù)裝置。(8)滿足機(jī)械設(shè)備一般要求。1.3.鉆機(jī)的

48、“三化”原則工業(yè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段，是科學(xué)管理的重要組成部分；是溝通科研、生產(chǎn)和使用三者之間的橋梁。標(biāo)準(zhǔn)化已發(fā)展成一門綜合性學(xué)科。標(biāo)準(zhǔn)化包括標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，又稱之為“三化”。標(biāo)準(zhǔn)是徑有關(guān)上級(jí)主管部門批準(zhǔn)，在一定的范圍內(nèi)必須執(zhí)行的有文字技術(shù)資料的統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定。系列化是把同類型的產(chǎn)品按技術(shù)參數(shù)規(guī)劃出一定時(shí)期內(nèi)社會(huì)發(fā)展需要的一組產(chǎn)品的型式尺寸。這組型式尺寸確定了該類產(chǎn)品的最大最小范圍及各尺寸的合理間隔。系列化可以合理簡(jiǎn)化產(chǎn)品的規(guī)格，提高零部件的通用化程度，用最小的品種規(guī)格有效地滿足各方面的要求。通用化是指最大限度的擴(kuò)大同一類型或不同類型的各種規(guī)格產(chǎn)品中通用件的使用范圍，增

49、大通用件的比例。通用件就是不同類型或不同規(guī)格產(chǎn)品中彼此可以互換通用的相同的零部件。產(chǎn)品中通用件的比例越高，通用件適用范圍越大，則產(chǎn)品的通用化程度越高。第2章 總體設(shè)計(jì)2.1 概述全液壓巖心鉆機(jī)是一種新型鉆機(jī)，是在吸取了立軸式巖心和轉(zhuǎn)盤式巖心鉆機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。目前已生產(chǎn)出的全液壓巖心鉆機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：給進(jìn)行程長(zhǎng)，可縮短鉆進(jìn)過(guò)程的輔助時(shí)間，有利于減少孔內(nèi)事故；動(dòng)力頭上下移動(dòng)是沿剛性較大的滑道進(jìn)行的，所以導(dǎo)向、定向性好，回轉(zhuǎn)平穩(wěn)；鉆機(jī)升降機(jī)構(gòu)與給進(jìn)機(jī)構(gòu)合一，動(dòng)力頭與孔口夾持器配合可實(shí)現(xiàn)擰卸鉆具，此種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)及配套裝置。全液壓巖心鉆機(jī)還具有無(wú)極調(diào)速、調(diào)速范圍大、過(guò)載保護(hù)性能好

50、，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。但全液壓巖心鉆機(jī)消耗功率較大，傳動(dòng)效率低，可拆性差，液壓元件要求精度高，保養(yǎng)維修方便。2.2總體參數(shù)基本參數(shù)：鉆深 1000鉆孔傾角 7590度給進(jìn)力 45起拔力 125鉆桿低檔轉(zhuǎn)速 0388低檔鉆桿轉(zhuǎn)矩 36001800 鉆桿高檔轉(zhuǎn)速 01240高檔鉆桿轉(zhuǎn)矩 1100 5502.3工作原理及主要部件(圖2-1)圖2-1 總體布置簡(jiǎn)圖2.3.1 工作原理本鉆機(jī)準(zhǔn)備在鉆進(jìn)時(shí)，通過(guò)底座上活塞桿機(jī)構(gòu)將平放于底座上的工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)90°，撐開液壓支腿，并將其調(diào)整平穩(wěn)可靠，此時(shí)可鉆垂直孔。鉆頭安裝等工作完成后，接通電源。此時(shí)，將卡盤夾緊鉆桿，夾持器處于松開狀

51、態(tài)。動(dòng)力機(jī)將動(dòng)力輸出，經(jīng)液壓系統(tǒng)帶動(dòng)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)輸出軸于變速箱齒輪軸聯(lián)接，將動(dòng)力傳到空心輸出軸?？招妮S帶動(dòng)聯(lián)接的卡盤同速旋轉(zhuǎn)，從而鉆桿回轉(zhuǎn)。加之液壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)適當(dāng)壓力使鉆頭完成鉆進(jìn)工作。本機(jī)采用鉆桿長(zhǎng)度為3米，即鉆進(jìn)行程為3米，提升動(dòng)力頭一次和換鉆、擰鉆等。首先應(yīng)通過(guò)夾持器將鉆桿夾緊，然后松開卡盤卡瓦，之后可完成提升、移動(dòng)動(dòng)力頭、換鉆、擰鉆。如此循環(huán)，進(jìn)行下一次鉆進(jìn)工作。鉆孔最初，進(jìn)行開口鉆探時(shí)，需給進(jìn)機(jī)構(gòu)為動(dòng)力頭提供一定的沿鉆桿軸向向下的力以達(dá)到鉆探所需的合適的鉆壓。隨著鉆桿數(shù)目的增加，鉆具重量和鉆探阻力逐漸增加。當(dāng)鉆孔達(dá)到一定深度時(shí)，鉆桿總軸向力近似等于正常鉆進(jìn)所需壓力，給進(jìn)機(jī)構(gòu)加

52、壓為零；隨著鉆桿數(shù)目的繼續(xù)增加，鉆具重量和鉆探阻力合力大于正常鉆進(jìn)所需壓力。給進(jìn)機(jī)構(gòu)為動(dòng)力頭提供一定的沿鉆桿軸向向上的推力，保證正常鉆進(jìn)。這就是通常所說(shuō)的減壓鉆進(jìn)。當(dāng)鉆探工作完成時(shí)，收起液壓支腿和其他支撐，通過(guò)活塞桿將工反機(jī)構(gòu)向旋90°，平放在底座上，斷掉電源，可進(jìn)行場(chǎng)地轉(zhuǎn)移或整體搬運(yùn)。2.3.2.主要部件的功用圖2-2 動(dòng)力頭變速裝置簡(jiǎn)圖動(dòng)力頭（見圖2-2）是整臺(tái)鉆機(jī)的最核心部分，由液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)齒輪變速裝置直接輸入到卡盤及鉆桿。液壓馬達(dá)可進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，加上給進(jìn)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)壓力，可帶動(dòng)鉆頭進(jìn)行回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。其中齒輪變速裝置可實(shí)現(xiàn)兩檔變速，配合液壓馬達(dá)的無(wú)級(jí)變速，使得鉆探工作不同階段鉆桿轉(zhuǎn)

53、速能夠順利進(jìn)行過(guò)渡轉(zhuǎn)換。從而減少了沖擊和振動(dòng)并提高了工作的效率和安全性?？ūP是一種液壓松開、彈簧夾緊的常閉裝置，正常鉆進(jìn)前卡盤通過(guò)彈簧拉動(dòng)上蓋，帶動(dòng)錐環(huán)斜面下移，壓緊卡瓦，夾緊鉆桿。當(dāng)需下鉆、換鉆時(shí)環(huán)形液壓缸上腔通油，外缸體在液壓油作用下頂起上蓋帶動(dòng)斜面上移，松開卡瓦，從而松開鉆桿。夾持器固定在軌道上，結(jié)構(gòu)與常見的卡盤相似，但無(wú)需提供回轉(zhuǎn)力矩。當(dāng)擰卸鉆桿、提鉆時(shí)，夾持器用來(lái)固定夾緊鉆桿；正常鉆進(jìn)時(shí)，松開鉆桿。第3章 卡盤設(shè)計(jì)3.1 卡盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介(圖3-1)圖3-1 卡盤結(jié)構(gòu)圖1.彈簧卡盤采用的是彈簧夾緊液壓松開的常閉式，鉆進(jìn)時(shí)通過(guò)支持彈簧的預(yù)緊力使卡盤的錐形上蓋相對(duì)卡盤心軸向下壓緊卡瓦，使卡瓦

54、向中心移動(dòng)加緊鉆桿。彈簧的剛性直接關(guān)系到夾緊力與壓縮量的相對(duì)關(guān)系。2卡瓦選用帶齒的卡瓦，其齒面噴鍍上硬質(zhì)合金顆粒，硬質(zhì)合金塊可以用中頻感應(yīng)加熱的方法焊到卡瓦上。帶齒的卡瓦依靠尖銳的齒壓入鉆桿表面，摩擦系數(shù)高。3液壓油缸根據(jù)卡盤的結(jié)構(gòu)和工作特性，設(shè)計(jì)液壓缸為環(huán)形缸體、環(huán)形活塞桿，以便于鉆桿的夾緊和松開，并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。3.2基本參數(shù)的確定1.卡瓦及彈簧數(shù)目初選斜面增力液壓松緊型常閉式卡盤，傳遞的扭矩不小于3600。其中卡瓦數(shù)目3塊，彈簧6組。2.鉆桿外徑鉆桿直徑直接影響回轉(zhuǎn)其余升降機(jī)的工作能力和尺寸，以及回轉(zhuǎn)鉆具所需功率。根據(jù)鉆速、孔深及工況選擇鉆桿直徑。查參考資料【1】P28表1-7選取鉆桿外

55、徑d=71mm，公稱直徑 D=75mm。3.最大載荷強(qiáng)力起拔工況下卡盤的負(fù)荷：4.夾緊力 齒瓦與鉆桿間的摩擦系數(shù)，取=0.45.為保證卡盤安全工作還引入安全系數(shù)n，使卡盤的計(jì)算夾緊力大于等效夾緊力，取安全系數(shù)n=1.0236.增力比確定總軸向力即復(fù)位彈簧的力F與 計(jì)算夾緊力之間的關(guān)系，引用增了力比來(lái)表式增力機(jī)構(gòu)的増力效果，取卡瓦斜面角度。查參考資料【2】P693表10-75得同時(shí)查的行程比則總軸向力7.每塊卡瓦所受徑向力8.每根彈簧所受軸向力第4章 動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1概述齒輪變速箱和液壓馬達(dá)是動(dòng)力頭的兩個(gè)最重要部分。其中齒輪變速箱為兩檔變速箱，輸入軸是一空心齒輪軸，中間傳動(dòng)軸裝有各檔變速齒

56、輪，輸出軸為一中空軸，可輸出不同轉(zhuǎn)矩。 圖4-1齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖工作原理(圖4-1)：動(dòng)力由馬達(dá)輸入一軸，一軸齒輪1與二軸齒輪2嚙合將扭矩傳至二軸，二軸上的齒輪與三軸上齒輪嚙合將轉(zhuǎn)矩傳出。齒輪3與齒輪5為雙聯(lián)齒輪。齒輪3與齒輪4嚙合為低速檔，齒輪5與齒輪6嚙合為高速檔。雙聯(lián)齒輪3-5之間為花鍵聯(lián)接，雙聯(lián)齒輪3-5可在撥叉的控制下軸向移動(dòng)以與相應(yīng)齒輪嚙合，達(dá)到換擋的目的。4.2變速箱的總體設(shè)計(jì)1.總體參數(shù)鉆桿低檔轉(zhuǎn)速 388低檔鉆桿轉(zhuǎn)矩 36001800 鉆桿高檔轉(zhuǎn)速 1240高檔鉆桿轉(zhuǎn)矩 11005502.馬達(dá)的選取(1)各擋的輸出功率(2)傳遞效率的確定各齒輪間為外嚙合其效率三根軸都選用圓錐滾子

57、軸承 總機(jī)械效率：根據(jù)功率初選馬達(dá);(3)查參考資料【4】表42.393選取A2F200型斜軸式定量馬達(dá)，其參數(shù)如下:排量 200ml/r最高轉(zhuǎn)速 1800額定轉(zhuǎn)矩 1114驅(qū)動(dòng)功率 210KW3各擋傳動(dòng)比傳動(dòng)比分配：初取第一級(jí)傳動(dòng)比則各檔二級(jí)傳動(dòng)比根據(jù)公式速度及各已知參數(shù)填寫表4-1表4-1各軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩低速檔高速檔n ()18001800n ()12001200n ()3881240T ()913.67892.38T ()1263.611234.16T ()360011004.3 變速箱傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算鉆機(jī)用于野外作業(yè),環(huán)境惡劣,有一定沖擊載荷,設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必保證其安全可靠,并保證一定壽命,

58、所以齒輪使用硬齒面?zhèn)鲃?dòng),設(shè)計(jì)原則按硬齒面?zhèn)鲃?dòng)的抗彎疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì),再以齒面疲勞強(qiáng)度校核。所有計(jì)算過(guò)程依據(jù)參考資料【5】第十章的內(nèi)容1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)校核直齒圓柱齒輪傳動(dòng)七級(jí)小齒輪 40Cr調(diào)質(zhì)處理 250HBS大齒輪20CrMnTi 滲碳淬火60HRC初選，試取查資料【5】P205 表10-7查資料【5】P209 圖10-21查資料【5】P201表10-6查資料【5】P207 圖10-19查資料【5】P193表10-2查資料【5】P194 圖10-8查資料【5】P195 表10-3查資料【5】P196,P198表10-4和圖10-13(資料【5】P204 式10-10a)(資料【5】P201

59、 式10-5)查資料【5】P207 圖10-20查資料【5】P206 圖10-18（資料【5】P205 式10-12）查資料【5】P200 表10-52低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)校核由于軸二與軸三上的齒輪受載較大選用硬齒面?zhèn)鲃?dòng)。輪35為兩雙聯(lián)齒輪，且兩軸中心距一定，所以次級(jí)兩對(duì)對(duì)齒輪同時(shí)設(shè)計(jì)校核。兩對(duì)齒輪都選用20CrMnTi滲碳淬火 60HRC精度等級(jí)為八級(jí)硬齒面齒輪傳動(dòng)，輪齒抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)，齒面疲勞強(qiáng)度校核。（資料【5】P201 式10-5）硬齒面齒輪傳動(dòng)，=0.30.6d=100150mm齒輪長(zhǎng)期工作時(shí)間為查資料【5】P206 圖10-18查資料【5】P207 圖10-20（資料【5】P205

60、式10-12）T取低速檔的二軸扭矩,因?yàn)槠渑ぞ刈畲笙鄳?yīng)得到中心距就大，應(yīng)選擇滿足所有檔位的中心距查資料【5】P193 表10-2查資料【5】P194 圖10-8查資料【5】P198表10-4和圖10-13查資料【5】P195 表10-3查資料【5】P200 表10-5 得 兩軸間距一定取最大值即a=270mm小齒輪齒寬略大于大齒輪齒寬查資料【5】P207 圖10-19查資料【5】P209 圖10-21（資料【5】P205 式10-12）查資料【5】P201 表10-6 （資料【5】P203 式10-8a）得出所以各齒輪設(shè)計(jì)合格。將所設(shè)計(jì)各齒輪基本參數(shù)填入表4-2表4-2各齒輪基本參數(shù)(除z外單

61、位為mm)齒數(shù)z齒數(shù)z模數(shù)m分度圓直徑d齒寬b齒頂高h(yuǎn)a齒根高齒輪120816092810齒輪230824087810齒輪32261327167.5齒輪46864086667.5齒輪546627611067.5齒輪644626411567.54.4變速箱傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1輸入軸的設(shè)計(jì)校核軸一為輸入軸，轉(zhuǎn)動(dòng)速度高，磨損強(qiáng)度大，采用40Cr與齒輪1做成空心齒輪軸其結(jié)構(gòu)與受力分析如下：圖4-2齒輪軸一 圖4-3受力簡(jiǎn)圖1.齒輪1的分度圓直徑取分度圓壓力角（資料【5】P198 式10-3）2.兩端軸承所受徑向載荷圖4-4受力分析圖得出：表4-3截面a-a處的彎矩扭矩載荷垂直面V水平面H支反力F彎矩M總

62、彎矩扭矩T圖4-5軸一扭矩彎矩圖從圖中可知齒輪中心a-a截面為最危險(xiǎn)截面。校核公式：（資料【5】P373 式15-5）由于是脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力取0.6W軸的抗彎截面系數(shù)。（資料【7】P143 式5.5）許用彎曲應(yīng)力，軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)處理，查參考資料【5】P362 表13-1得軸的計(jì)算應(yīng)力：=1.兩軸承所受徑向力：輸入軸兩端選擇軸承為30219。30219軸承的基本額定負(fù)荷基本參數(shù)（資料【6】P130表15-3）由表12-9取沖擊載荷系數(shù)（資料【5】P321 表13-6）因?yàn)樗匀‘?dāng)量動(dòng)載荷 指數(shù)（見參考書【5】P319）軸承轉(zhuǎn)速r/min軸承壽命 （資料【5】P319 式13-5）故軸承壽命足

63、夠。2軸二的設(shè)計(jì)校核軸二為中間傳動(dòng)軸，受扭矩與彎矩大，齒輪2、3、5都安裝在軸二上，其中雙聯(lián)齒輪3-5與軸二用花鍵聯(lián)接，軸采用40Cr調(diào)質(zhì)處理做成實(shí)心軸。圖4-6齒輪軸二圖4-7軸二受力簡(jiǎn)圖1.齒輪2的分度圓直徑齒輪3的分度圓直徑取分度圓壓力角（資料【5】P198 式10-3）2.兩端軸承所受徑向載荷 圖4-8軸二受力分析圖 表6-4截面a-a處的彎矩扭矩載荷垂直面V水平面H支反力F彎矩總彎矩扭矩T圖4-9軸二扭矩彎矩圖從圖中可知齒輪中心a-a截面為最危險(xiǎn)截面。校核公式： （資料【5】P373 式15-5）由于是脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力取0.6W軸的抗彎截面系數(shù)。（資料【7】P143 式5.5）許用彎曲應(yīng)

64、力，軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)處理，查參考資料【5】P362 表15-1得軸的計(jì)算應(yīng)力：軸承所受徑向力;兩端軸段選用軸承32312和32318。1. 32312軸承的基本額定負(fù)荷，基本參數(shù) （資料【6】P127表15-1）取, 載荷系數(shù)（資料【5】P321 表13-6）軸承的徑向載荷6.80KN 當(dāng)量動(dòng)載荷指數(shù)（資料【5】P319）軸承轉(zhuǎn)速r/min軸承壽命（資料【5】P319 式13-5）故軸承32312壽命足夠。2. 32318軸承的基本額定負(fù)荷，基本參數(shù) （資料【6】P127表15-1）取, 載荷系數(shù)（資料【5】P321 表13-6）軸承的徑向載荷 當(dāng)量動(dòng)載荷 指數(shù)（資料【5】P319）軸承

65、轉(zhuǎn)速r/min軸承壽命（資料【5】P319 式13-5）故軸承32318壽命足夠校核公式（資料【5】P110 表6-6）軸二所選花鍵基本參數(shù)類型：矩形花鍵設(shè)計(jì)合格規(guī)格由于工作時(shí)對(duì)中軸要求較高，軸二與齒輪2之間選用 A型平鍵聯(lián)接軸徑d=90mm查參考資料【5】表6-1取：齒寬鍵高根據(jù)輪轂取鍵長(zhǎng)鍵的工作長(zhǎng)度擠壓面高度軸段轉(zhuǎn)矩查參考資料【5】P106 表6-2取許用擠壓應(yīng)力校核擠壓應(yīng)力（資料【5】P106 表6-1）安全合格。鍵標(biāo)記為3軸三的設(shè)計(jì)校核軸三為輸出軸，軸所受扭矩大，通過(guò)平鍵裝有齒輪6和齒輪4，采用40Cr空心齒輪軸其結(jié)構(gòu)與受力分析如下：圖4-10軸三 圖4-11受力簡(jiǎn)圖1.齒輪1的分度圓

66、直徑取分度圓壓力角（資料【5】P198 表10-3）2.兩端軸承所受徑向載荷圖4-12軸二受力分析圖表6-5截面a-a處的彎矩扭矩載荷垂直面V水平面H支反力F彎矩M總彎矩扭矩T T=3600Nm圖4-13軸一扭矩彎矩圖 從圖中可知齒輪中心a-a截面為最危險(xiǎn)截面。校核公式： （資料【5】P373 表15-5）由于是脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力取0.6W軸的抗彎截面系數(shù)。軸三為空心軸且a-a截面處有一個(gè)平鍵（資料【7】P143 式5.5）許用彎曲應(yīng)力，軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)處理，查參考資料【5】P362 表13-1得軸的計(jì)算應(yīng)力：軸承所受徑向力;輸出軸兩端軸段選用軸承32030和32926。32330軸承的基本額定負(fù)荷，基本參數(shù)：（見參考資料【7】P697）取, 載荷系數(shù)（見參考資料【5】P321 表13-6）軸承的徑向載荷6.714KN當(dāng)量動(dòng)載荷指數(shù)（見參考資料【5】P319）軸承轉(zhuǎn)速r/min軸承壽命 （資料【5】P319 式13-5）故軸承32030壽命足夠。32926軸承的基本額定負(fù)荷基本參數(shù) （見參考資料【7】P696表15-1）取, 載荷系數(shù)（見參考資料【5】P321 表13-6）軸承的徑向載荷 當(dāng)量動(dòng)載荷 指數(shù)（資料【5】P319）軸承轉(zhuǎn)速r/min軸承壽命（資料【5】P319 式13-5）故軸承32926壽命足夠由于工作時(shí)對(duì)軸要求較高，軸三與齒輪4之間選用A型平鍵聯(lián)接軸徑d=130