200米液压钻机变速箱的设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 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 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 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 of in of in in to on on a a as 00 to of of of 00as my At on of of to of it on of to of 00 in it as as 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 目录 摘要 I 1 章 绪论 6 选题的意义 6 钻机概述 6 钻机的功用 6 对钻机的要求 6 钻机的组成 2 钻机的分类和名称 2 设计主要内容 4 第 2 章 钻机的总体设计 5 本设计钻机的应用场合 5 计方案的确定 5 本设计钻机的特点 5 总体设计方案的确定 6 钻机的技术特性和要求 6 第 3 章 动力机的确定 8 输出功率计算 8 回转钻进及破碎岩石、土层所需功率 8 给进油缸所需功率的计算 10 给进 油缸的基本参数 10 油缸工作压力的计算 10 油泵最大工作流量计算 11 给进油缸功 率计算 11 油泵满负荷工作时所需要的功率 11 动力机功率的确定 12 第 4 章 机械传动系统设计 14 主要参数的选择 14 回转器 14 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 绞车 14 变速箱 14 机械传动系统初步计算 14 立轴的转速 14 绞车的缠绳速度 16 第 5 章 变速箱的设计与计算 17 变速箱的结构特点及设计要求 17 结构特点 17 设计要求 17 齿轮副的强度计算与校核 18 变速箱内各齿轮主要参数确定 18 主要齿轮副的强度设计计算与校核 18 轴的强度计算与校核 24 轴的强度计算 25 轴的强度验算校核 29 第 6 章 回转器 31 回转器的机构特点 31 零部件的强度与寿命计算 31 弧齿锥齿轮副的参数设计 31 计算齿面接触疲劳强度 32 第 7 章 绞车 36 绞车的结构特点 36 主要参数的选择 36 绞车性能参数 36 绞车卷筒转速和提升速度计算 37 绞车所需功率 38 绞车齿轮副强度简单校核 39 按接触疲劳强度校核 39 按弯曲疲劳强度校核 40 第 8 章 液压系统的设计与计算 42 液压卡盘的设计与计算 42 给进油缸的设计 45 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 钻杆摩擦力的计算 45 油缸直径的计算 45 第 9 章 使用说明 46 述 46 机分组情况 46 构特征与工作原理 46 机结构 46 机的工作原理 48 作程序 50 器的保养与维护 51 障原因及排除方法 53 机的安全注意事项 54 第 10 章 经济可行性分析 55 场前景分析 55 济效益分析 56 结论 57 致谢 58 参考文献 59 专题 60 附录 1 错误 !未定义书签。 附录 2 错误 !未定义书签。 附录 3 69 附录 4 70 附录 5 71 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第 1 章 绪 论 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济的发展，意义十分重大。 钻机概述 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。 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；利于快速钻买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 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： 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； 有相当 的调整范围，使钻头有效地切入或压碎岩石； 证连续钻进； 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； 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。 钻机的组成 目前常用的钻机由如下各部分组成： 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。 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； 回转钻具，以带动钻头破碎孔底岩石。 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。 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。 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。 钻机的分类和名 称 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 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。 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 1 1。 表 1 1 (m） 类别 浅孔钻机 中深孔钻机 深孔钻机 10 300 10 300 300 800 300 800 800 1200 1000 2000 按四类分类见表 1 2。 表 1 2 （ m） 浅孔钻机 次深孔钻机 中深孔钻机 深空钻机 10 150 200 400 500 800 900 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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 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。 设计主要 内容 目： 200 米液压钻机变速箱的设计 主要技术参数：见表 1 1 表 1 1 钻探深度 200m 立轴转速 120、 240、 350、 600r/孔直径 89孔直径 60机角度 0 360 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第 2 章 钻机的总体设计 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、 150/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。 计方案的确定 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、 50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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 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： 上和野外作业，动力可选电机或柴油机 ； 岩石的钻进，除了正常的钻进速度外，增加高速600r/ 加了液压卡盘减轻劳动强度，节约时间，提高有效钻进速度 ； 车速度不能太快，所以增加了互锁 装置，安 全可靠； 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； 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； 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。 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200 型钻机的技术特性为： 使用 42 或 50 钻杆 ) 200m 开孔直径 89m 终孔直径 60 0 360 120、 240、 350、 600r/ 500 4 簧常闭式液压卡盘） 6 52 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 20 s 33、 79、 91r/ s s s 12直径 140宽度 100m 钢丝绳直径 容绳长度 电动机 型号 4 电压 380/660V 功率 15转速 1460r/文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第 3 章 动力机的确定 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0.1 3 1） 式中： 钻机所需功率 ( 式中 : 回转钻 及破坏岩石、土层 所需功率 ( 效率 =0.9 油泵所需功率 (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： 2 3N N N（ 3 2） 式中 : 1N 井底破碎岩石、土层所需功率 (1N= 343060000Am n h 式中 : m 钻头切削刃数 取 m=6 n 立轴转速 （ r/ r/h 钻进速度 (cm/ 当转速 130r/250r/ ,h=5cm/转速 350r/600r/ ,h= 岩石抗压强度 ,其值见表 3 井底环状面积，取钻头直径 D=孔直径 d= 2 2 2( ) ( 7 . 7 5 . 9 ) 1 9 . 344 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 2N 钻头与孔底摩擦所需功率 (2 ()1944800f e r （ 3 3） 式中 : 孔底压力或岩石抗压强度 ； f 钻具与岩石直接的摩擦系数 f=0.5 e 侧摩擦系数 e=1.1 n 立轴转速 (r/R 钻头外圆半径 ( R=r 钻头内孔半径 ( r=立轴不同转速和不同孔底压力代入式 （ 3 3） 中 ,所得相应数值见 表 3 1。 3N 回转钻杆所需功率 (当 n 200r/ 1 1 2 1 . 3 33 0 . 9 2 1 0N d r L n 式中： L 孔深 (， 硬质合金钻进时，取 L 200000刚石钻进时，取 L 75000mm d 钻杆直径 ( 取 d =50mm n 立轴转速 (r/r 冲洗液比重 , r =上述参数及立轴不同转速代入上式，所得值列表 3 2 中。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 给进油缸所需功率的计算 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 n 2 油缸直径 D 55活塞杆直径 d 30活塞杆有效行程 L 500油缸面积 1A 活塞杆面积 2A 7有效面积 12A A A 油缸工作压力的计算 钻机大水平孔时，油缸的最大推力为： F式中： W 油缸最大推力 (N) C 孔底最大压力 (N) C 13345N 钻杆与孔壁间的摩擦力 (N) mF q L f 式中： q 钻杆单位长度重量 (N/m) q m L 钻杆长度 (m) L 200m f 摩擦系数 f 5 . 4 6 2 0 0 0 . 3 5 3 8 8 2 . 2 N 故 1 3 3 4 5 3 8 8 2 . 2 1 7 2 2 7 . 2W N 油泵的工作压力 P 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 1 7 2 2 7 . 2 1 0 . 2 81 6 . 7 6 油泵最大工作流量计算 油缸回程时的最大容油量 : 11 2 3 . 7 5 5 0 1 . 1 8 7V A L L 油缸送进时的最大容油量 : 2 1 6 . 7 6 5 0 0 . 8 3 8V A L L 当选用立轴的钻进速度 v = ,立轴送进时每分钟所需的油量为 : 2 2 0 . 1 6 7 6 0 . 5 0 . 1 6 6Q A v L/令活塞回程时间为 回程所需油量为 : 1 1 . 1 8 7 2 7 . 9 1 30 . 3Q L/ 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： 1 0 2 7 . 8 8 0 . 1 6 6 0 . 0 2 86 0 1 0 2 6 0 1 0 2 油泵满负荷工作时所需要的功率 根据上面的计算 ,选用 12/80型齿轮油泵 (排油量 12L/定压力8大压力 12油泵满负荷时所需功率是 ： 126 0 1 0 2 (3 4) 式中 : P 额定压力 (N/ P =800N/ 额定流量 (L/ Q =12L/ 机械效率 1= 容积效率 2=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 将上述参数代入式（ 3 4）中可以得到： 8 0 0 1 2 2 . 4 56 0 1 0 2 0 . 9 0 . 7 1 W 上式油泵排量在额定转速 1460r/是 12L,在 995r/是 8L。 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 3 1， 本机选用 15机或柴油机，基本能满足表 3 1 中粗线以上各种工作状态。 表 3 1 各种 类型 岩层的抗压强度 （ N/ 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 3 2 电机功率选择计算 功率 N（ 转速 r/压强度 (N/120 240 350 600 000 000 000 0000 2000 4000 000 000 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答