毕业论文终稿-200米液压钻机变速箱的设计（送全套CAD图纸 答辩通过）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111选题的意义112钻机概述1121钻机的功用1122对钻机的要求1123钻机的组成2124钻机的分类和名称213本设计主要内容4第2章钻机的总体设计521本设计钻机的应用场合522设计方案的确定5221本设计钻机的特点5222总体设计方案的确定623钻机的技术特性和要求6第3章动力机的确定831输出功率计算832回转钻进及破碎岩石、土层所需功率833给进油缸所需功率的计算10331给进油缸的基本参数10332油缸工作压力的计算10333油泵最大工作流量计算11334给进油缸功率计算11335油泵满负荷工作时所需要的功率1134动力机功率的确定12第4章机械传动系统设计1441主要参数的选择14下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763411回转器14412绞车14413变速箱1442机械传动系统初步计算14421立轴的转速14422绞车的缠绳速度16第5章变速箱的设计与计算1751变速箱的结构特点及设计要求17511结构特点17512设计要求1752齿轮副的强度计算与校核18521变速箱内各齿轮主要参数确定18522主要齿轮副的强度设计计算与校核1853轴的强度计算与校核24531轴的强度计算25532轴的强度验算校核29第6章回转器3161回转器的机构特点3162零部件的强度与寿命计算31621弧齿锥齿轮副的参数设计31622计算齿面接触疲劳强度32第7章绞车3671绞车的结构特点3672主要参数的选择36721绞车性能参数36722绞车卷筒转速和提升速度计算3773绞车所需功率3874绞车齿轮副强度简单校核39741按接触疲劳强度校核39742按弯曲疲劳强度校核40第8章液压系统的设计与计算42下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976381液压卡盘的设计与计算4282给进油缸的设计45821钻杆摩擦力的计算45822油缸直径的计算45第9章使用说明4691概述4692钻机分组情况4693结构特征与工作原理46931钻机结构46932钻机的工作原理4894操作程序5095机器的保养与维护5196故障原因及排除方法5397钻机的安全注意事项54第10章经济可行性分析55101市场前景分析55102经济效益分析56结论57致谢58参考文献59专题60附录169附录278附录389附录490附录591下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763摘要随着我国地质勘探、工程建设和农田水利等事业的发展，对各种钻探设备提出了更多的要求。钻机作为钻探设备的重要工具之一，在这些工程中起了举足轻重的作用。为了适应当前各种勘探工作和工程建设项目对浅孔钻机的要求，本设计任务在TXU150型钻机的基础之上进行了一些改进，设计出了钻探深度为200米的液压钻机。设计中根据钻机使用的环境和场合，运用比较和参照的方法，借鉴同类型钻机的设计参数，通过比较分析，重点对变速箱重新进行设计计算。在此基础之上运用绿色设计的理念，对不影响钻机性能的环节进行了优化。最后，设计出的200米钻机理论上满足钻探深度为200米的设计要求，同时尽量节省了制造成本和生产时间。关键字地质勘探钻机变速箱下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763ABSTRACTWITHTHEHIGHDEVELOPMENTOFGEOLOGYEXPLORE,ENGINEERINGCONSTRUCTIONS,ANDFARMLANDIRRIGATIONINOURCOUNTRY,VARIOUSDRILLINGEQUIPMENTSAREPUTFORWARDMOREREQUESTSASONEOFTHEMOSTIMPORTANTTOOLSINEXPLOREMANCHINES,DRILLMACHINEHAVINGTHEPROMINENTFUNCTIONINTHESEENGINEERINGCONSTRUCTIONSFORADAPTINGTOVARIOUSCURRENTEXPLOREWORKSANDENGINEERINGCONSTRUCTIONS,WHICHGIVESDRILLMANCHINESMORENEWREQUESTSTHISDESIGNMISSIONSTARTEDONTHEFOUNDATIONOFTXU150DRILLMACHINE,ANDTHANCARRIEDONSOMEIMPROVEMENTSASARESULT,ANEWLIQUIDPRESSUREDRILLMANCHINEWHICHCANDRILLHOLESASDEEPAS200METRESWASDESIGNEDACCORDINGTOTHEDRILLENVIRONMENTANDSITUATIONSOFTHEMACHINEUSAGE,THISDESIGNMISSIONUSEDOFTHECOMPARISONMETHOD,TAKEDDESIGNPARAMETERFROMTHESAMEKINDTYPEDRILLMACHINESPASSEDMOREANALYTICAL,IREDESIGNEDTHEGEARBOXOFTHE200METREDRILLMACHINEASMYKEYWORKATTHISFOUNDATIONONMAKEUSEOFTHEPRINCIPLEOFGREENDESIGN,TONOTAFFECTEDTHEFUNCTIONOFTHEMACHINE,ITCARRYONOPTIMALDESIGNATTHEENDOFTHEWORK,THEDESIGNEDMACHINESATISFYTODRILLHOLESOFDEPTHAS200METERSINTHEORETYATTHESAMETIME,ITSAVETHEMANUFACTURINGCOSTSANDPRODUCINGTIMEASCOULDASPOSSIBLEKEYWORDSGEOLOGYEXPLOREDRILLMACHINEGEARBOX下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第1章绪论11选题的意义本设计选择了200米钻机的变速箱设计，主要原因是当前我国地质勘探、工程建设和农田水利等事业正在逐渐完善，对各种钻探设备尤其是钻机提出了更多的要求。现在市场上流行的钻机中以钻探深度为百米左右的液压钻机为主，这些钻机在承担各种生产建设项目中起到了至关重要的作用。但是，我们通过调查和了解发现，随着生产建设项目的扩大，市场对上钻探深度为几百米的液压钻机的需求量正在逐步上涨，尤其是钻探深度为200左右的钻机，市场前景更加乐观。变速箱是钻机中最重要的部分之一，通过对钻机变速箱的设计改进，就解决了钻机设计制造中的关键环节。所以，选择200米液压钻机变速箱的设计不仅对钻机这个生产行业有着重要的经济意义，同时间接推动了我国国民经下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763济的发展，意义十分重大。12钻机概述121钻机的功用钻探是地质勘探工作的重要手段之一。钻机是实现该手段的主要设备。其基本功用是以机械动力带动钻头向地壳钻孔并采取岩矿心。钻机同时还是进行石油、天然气勘探及开采、水文水井钻探、工程地质钻探等工程的重要设备。122对钻机的要求钻机的技术性能要保证在施工中能满足合理的工艺要求，以最优规程，达到预计的质量要求；维护保养简单容易；安装拆卸搬迁方便；利于快速钻进；钻进辅助时间短；钻孔施工周期短；体力劳动强度低等。概括起来说，是钻机要为多、快、好、省地完成钻探生产任务创造有利条件。根据钻机的基本功用，对钻机具体要求如下1通过回转钻具等钻进方式将动力传给钻头，使钻头具有适合钻进规程需要的转速及调节范围，以便有效地破碎岩石；2能通过钻具向钻头传递足够的轴心压力，并有相当的调整范围，使钻头有效地切入或压碎岩石；3能调整和控制钻头给进速度，保证连续钻进；4能完成升降钻具的工作，并能随着钻具重量的变化而改变提升速度，以充分利用动力机的功率和缩短辅助时间；5能变换钻进角度和按一定技术经济指标旧响应深度的直径的钻孔，以满足钻孔设计的要求和提高钻进效率。123钻机的组成目前常用的钻机由如下各部分组成1机械传动系统将输入的动力变速并分配到回转、升降机构。对与液压钻机还要有驱动油泵，以使液压系统工作的装置。2液压传动系统下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763利用油泵输出的压力油驱动马达、油缸等液动机，以使立轴回转和控制给进机构、移动钻机、松紧卡盘等；3回转机构回转钻具，以带动钻头破碎孔底岩石。4给进机构调整破碎岩石所需要的轴心压力和控制给进速度。在出现孔内事故时，可以进行强力拔出。5升降机构用于升降钻具（提取岩心和更换钻头）和进行起下套管等作业。6机架支承上述各机构及系统，使之组装成一个整体，成为完整的机器。124钻机的分类和名称随着钻探工程在国民经济各部门中的广泛应用，钻机类别和型号也在增多。为此将钻机实行科学分类和确定名称，对识别、评价和选择钻机是很有意义的。1分类按用途分类按用途不同，可将现行广泛使用的钻机分为三大类，即地质勘探用岩心钻机；石油钻探用钻机；专用钻机（水文水井钻机、物探钻机、工程钻机等）；按钻机标准钻进孔深分类根据不同孔深范围，将各种不同钻进孔深的钻机分成三类或四类。按三类分见表11。表11M）类别浅孔钻机中深孔钻机深孔钻机1030010300300800300800800120010002000按四类分类见表12。表12（M）浅孔钻机次深孔钻机中深孔钻机深空钻机下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976310150200400500800900以上按原来地质总局设备管理分类钻机可分为六类，即浅孔钻机、岩心钻机、石油钻机、水文水井钻机、汽车钻机和砂矿钻机；按装载方式分类可以分为滑橇式、卡车式、拖车式；按破碎岩石方式分类可分为回转式、冲击式和冲击回转式；按回转机构型式分类可分为立轴式、转盘式、动力头式；按进给机构分类可以分为手轮（把）式、油压式、螺旋差动式、长油缸式、油马达链轮式。2名称钻机的名称是按照钻机综合特征及主要性能，以汉字拼音字母及数字编排成的代号来表示的。通常把这种代号称为型号，并以铭牌指示在钻机上。国产钻机名称一般有三部分组成首部为用途类别和结构特征代号，用汉语拼音中的一个字母表示。如“X”是汉字“心”的拼音首字母，表示钻机用于岩心钻进。“U”是汉字“油”的首字母，表示给进机构类型属于油压式。中部为主要性能参数代号，用钻机标准钻进深度数字表示。如标准钻进深度为200米的钻机，中部代号为200。尾部为变型代号，可用汉语拼音字母中的一个字母或数字为代号。无尾部的是指首次产品。如是第二次修改后的产品，尾部代号为2。13本设计主要内容1设计题目200米液压钻机变速箱的设计主要技术参数见表11表11钻探深度200M下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763立轴转速120、240、350、600R/MIN开孔直径89MM终孔直径60MM钻机角度0360下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第2章钻机的总体设计21本设计钻机的应用场合200米型钻机主要用于钻探深度为200米的各种角度的放水孔、地质构造孔、灭火孔、抽放瓦斯孔及铁路、公路、桥梁、隧道、国防建设、工业民用建设、农田打井及地质勘探、工程爆破以及其它用途的各种工程孔。该机可用于不同硬度的岩石中钻探任何角度的钻孔，而在煤层、软岩层、硬岩层中钻孔和农田打井时效率为最高。整个机组由两部分组成，即200米钻机、TBW150/30泥浆泵。钻机冲洗液为泥浆或清水。在地面钻探不需要使用钻塔，只要有一定高度的三角架可供提升使用就可以。本200米钻机配备动力为电动或柴油机，适用于井上、井下或野外没有电源的场地作业。22设计方案的确定221本设计钻机的特点通过市场调研了解到，目前钻探工程对钻孔深度200米左右的钻机需求量日趋增加，而当前的200米钻机，存在着劳动强度大、适应性差等缺点。鉴于以上原因，我们决定改进200米钻机。经几次方案讨论决定，钻机应具有以下特点1经济耐用可靠、质优价廉；2便于解体搬运；3体积小，重量轻；4操作简单，维修方便；5适用于42、50MM两种钻杆；6适用于合金钻头或金刚石钻头钻进；7钻进速度快，效率高；8动力为电机或柴油机。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763222总体设计方案的确定经过调研和几次方案论证，考虑到现场特点，从实用角度出发，确定方案如下1考虑到井下、井上和野外作业，动力可选电机或柴油机；2考虑到有软岩石、硬岩石的钻进，除了正常的钻进速度外，增加高速600R/MIN；3钻机除配机动绞车外，增加了液压卡盘减轻劳动强度，节约时间，提高有效钻进速度；4考虑到高转速时，绞车速度不能太快，所以增加了互锁装置，安全可靠；5由于本机动力较大，动力由V型带传动到变速箱的传动轴上易使传动轴弯曲，所以增加了卸荷装置；6采用二级回归式变速箱，减少变速箱体积，根据不同的地质条件，选用不同的钻进速度；7在满足上述要求的同时，尽量结构简单，操作方便，适于整体或解体搬运。尽量做到标准化,通用化，系列化。23钻机的技术特性和要求考虑到钻机的实际工作情况，根据我国当前生产技术和工艺水平，本TXU200型钻机的技术特性为1钻进深度使用42或50钻杆200M2钻孔直径开孔直径89M终孔直径60MM3钻孔倾斜角度03604立轴转速120、240、350、600R/MM5立轴行程500MM6最大液压给进压力4MPA7卡盘最大工作压力（弹簧常闭式液压卡盘）6MPA8立轴内孔直径52MM下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605缸最大起拔力285KN10油缸最大给进力20KN11绞车提升速度026、061、070M/S12绞车转速33、79、91R/MIN13绞车提升负荷070M/S335KN061M/S600KN026M/S12KN14卷筒直径140MM宽度100M钢丝绳直径88MM容绳长度328M15配备动力电动机型号YB160L4电压380/660V功率15KW转速1460R/MIN下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第3章动力机的确定31输出功率计算根据现场需要，动力机的选择偏大些，加大储备系数，这样可以提高钻进效率。输出功率为0N（31）01JN式中钻机所需功率KWJHYJ式中回转钻及破坏岩石、土层所需功率KWHN效率09油泵所需功率KWY32回转钻进及破碎岩石、土层所需功率回转钻进及破碎岩石、土层所需功率计算公式如下（32）HN123式中井底破碎岩石、土层所需功率KW1N1406AMN式中M钻头切削刃数取M6N立轴转速（R/MIN）R/MINH钻进速度CM/MIN当转速130R/MIN、250R/MIN时,H5CM/MIN当转速350R/MIN、600R/MIN时,H15CM/MIN岩石抗压强度,其值见表31井底环状面积，取钻头直径D77CM,内孔直径D59CMA下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763CM2227591344DDA钻头与孔底摩擦所需功率KW2N（33）219480FENNRR式中孔底压力或岩石抗压强度；钻具与岩石直接的摩擦系数F05FE侧摩擦系数E11立轴转速R/MINNR钻头外圆半径CMR385CMR钻头内孔半径CMR295CM将立轴不同转速和不同孔底压力代入式（33）中,所得相应数值见表31。回转钻杆所需功率KW3N当200R/MIN时121339NR式中孔深MM，硬质合金钻进时，取200000MMLL金刚石钻进时，取75000MM钻杆直径MM取50MMDD立轴转速R/MINN冲洗液比重,115RR下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763将上述参数及立轴不同转速代入上式，所得值列表32中。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976333给进油缸所需功率的计算331给进油缸的基本参数1给进油缸的基本参数给进油缸的数量2N油缸直径55MMD活塞杆直径30MMD活塞杆有效行程500MML油缸面积2375CM21A活塞杆面积7CM22有效面积1676CM2332油缸工作压力的计算钻机大水平孔时，油缸的最大推力为MWCF式中油缸最大推力NW孔底最大压力NC13345NC钻杆与孔壁间的摩擦力NMFMFQLF式中钻杆单位长度重量N/M5546N/MQQ钻杆长度M200MLL摩擦系数035FFN546203582MF故N13817W下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763油泵的工作压力PMPA172086WA333油泵最大工作流量计算油缸回程时的最大容油量L123750187VL油缸送进时的最大容油量L263A当选用立轴的钻进速度005M/MIN05DM/MIN时,立轴送进时每分钟V所需的油量为L/MIN0175016Q令活塞回程时间为03MIN,则回程所需油量为L/MIN18293334给进油缸功率计算根据以上的计算，可以得到给进油缸的功率KW1027860286GYPQN335油泵满负荷工作时所需要的功率根据上面的计算,选用YBC12/80型齿轮油泵排油量12L/MIN,额定压力8MPA,最大压力12MPA。油泵满负荷时所需功率是341260YPN式中额定压力N/CM2800N/CM2PP额定流量L/MIN12L/MINQQ下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763机械效率0911容积效率07122将上述参数代入式（34）中可以得到801245697YNKW上式油泵排量在额定转速1460R/MIN时是12L,在995R/MIN时是8L。34动力机功率的确定通过上述的计算说明，立轴钻进时给进所需功率很小，而且油泵满负荷工作时一般是立轴停止转动状态，液压卡盘松开时，必须停止钻进。所以参考表31，本机选用15电机或柴油机，基本能满足表31中粗线以上各种工KW作状态。表31各种类型岩层的抗压强度（N/CM2）岩石名称抗压强度粘土、页岩、片状砂岩4000石灰岩、砂岩8000大理石、石灰岩10000坚硬的石灰岩、页岩12000黄铁况、磁铁矿14000煤2000表32电机功率选择计算功率N（KW）转速R/MIN抗压强度N/CM2120240350600200002176802588701153201319540000435370517750230640263918000087075103550046128052782N110000108844129438057660065978下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976312000130613155326069192079173140001523821812140807240923692000046153092307134615230769400009230718461526923046153880001846153692305384619230761000023076946153867307611538412000276923553846807692138461N214000323076646153942307161538N32677754898320003349228931956261471226964000402845101139772295147093800053869112477810645919588510000606613136597121073220282120006745364148417213568852446789N回转器N1N2N3140007424592160236815030332690754N油泵002800280028002820003377227895995462894751229765400040564551014191775095147373800054149112505821067391961659100006094137136877712135382205624120006773364148697213596852449589NN油N回）140007452592160516815058332693554N/09J82806581126879134838136640110NJ91087241239567148321150304下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第4章机械传动系统设计41主要参数的选择411回转器立轴的转速，主要取决于地质条件、钻头直径及钻进方式，当使用直径为75MM钻头时，采用硬质合金和钻粒，根据国内外的经验，立轴转速取N90400R/MIN比较适宜；采用金刚石钻头钻进时，立轴转速取N4001000R/MIN比较适宜。本机选用120600R/MIN，即适合合金钻头钻进，由适合金刚石钻头钻进。412绞车为了减轻钻机重量，不使动力机过大，绞车的缠绳速度不宜过高，基本上采用低速，本机升降机速度为026070M/S。卷筒缠绳速度为三种，见表41表41绞车卷筒缠绳速度413变速箱参考国内外现有小型钻机的转速系列，本机采用了不规则排列的中间转速系列。立轴有四种转速，120、240、350R/MIN转速适合合金钻头钻进，600R/MIN转速适合金刚石钻头钻进。42机械传动系统初步计算421立轴的转速根据机械传动路线，立轴的转速计算如下档档档档立轴转速R/MIN120240350600缠绳速度M/S026061070下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763310124ZDN式中立轴的第一档转速R/MINN电机转速R/MINN1460R/MIN主动皮带轮直径MMD1160MM1D大皮带轮直径MMD2355MM2Z1Z11传动链中各齿轮的齿数,Z125,Z231,Z319,Z440Z1020,Z1139故R/MIN6059014561034N第二档、第三档和第四档转速分别计算如下第二档510126ZD式中Z528,Z631故R/MINN60814245035139第三档1024ZD内式中Z4内24故3515350R/MINN1605439第四档7810126ZD内式中Z746,Z821,Z6内21故N054214091/MIN313R考虑到皮带传动、齿轮传动、轴承等的效率，所以各档转速确定为下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763120、240、350、600R/MIN。422绞车的缠绳速度第一档速度M/S391311242460ZDN式中MM048DD式中140MM为卷筒直径,88MM为钢丝绳直径。D故0281160258318460354/MS同样方法可以得到M/SM/S计算从略2837考虑到皮带、轴承、齿轮等的效率，确定绞车提升速度分别为026MS061M/S070M/S。1U23U下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第5章变速箱的设计与计算51变速箱的结构特点及设计要求511结构特点变速箱的结构有变速部分、分动部分、操纵部分和箱体组成。本设计中变速部分和分动部分合为一整体，缩小了箱体的结构尺寸。其具体特点是1采用了回归式的传动形式，箱体呈扁平状，有利于降低钻机的高度，齿轮Z4即使移动齿轮又是结合子，因此结构紧凑；2变速、分动相结合，减少了零件的数目，有效利用变速箱内的空间；3操纵机构采用了齿轮齿条拨叉机构，操纵灵活可靠，每个移动齿轮单独控制，并有互锁装置，这种互锁装置安全可靠，结构简单；4增加了卸荷装置，减少了齿轮的受力。512设计要求1在校核零件强度时，假设电机的功率全部输入变速箱，然后再输入绞车和回转器；2变速箱在不更换齿轮的情况下，可连续工作10000小时，纯机动时间每班16小时，可连续工作20个月。每种速度的工作时间分配情况见表61。表51变速箱四种速度工作时间分配情况转速（R/MIN）占总工作时间百分率工作时间H12030300024030300