75米钻机的总体设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 摘 要 目前 我国地质勘探工作中广泛采用的有各种类型的油压给进钻机、钢绳给进钻机和部分经过改革的手把（轮）式给进钻机。为了适应浅部勘探，还专门设计制造了钻进深度为 10至 100米的钻机。其中，立轴式钻机就是其中的一种。他主要用于钻进孔深 75米左右的煤田地质勘探和其他金属矿床、非金属矿床和浅层油气勘探。钻机和泥浆泵用一个动力带动，设备安装稳固紧凑，可拆性好。钻进给进用液压操作。必要时亦可用主动钻杆给进。钻机手把集中，操纵板上有指重表、转数表及水泵压力表，便于及时掌握运转和孔内情况。本次设计的立轴式钻机是在原有钻 机的基础上进行了部分改进，他节省了工作时间，并且提高了工作效率。本设计主要是针对钻机的总体设计而进行的分析，对钻机的变速箱，回转器进行研究，以达到节省工作时间，并且提高工作效率的目的。 关键字 钻机 变速箱 回转器 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 he in of of of to of to to to to to 0to a is 5 or so of to to to a in to to its to to up to in of to is at of to go he is at of to on to to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 目 录 摘 要 . . 第 1章 绪论 . 1 前言 . 1 岩心钻机概述 . 1 岩心钻探的一般概念 . 1 岩心钻探的方法 . 1 第 2章 总体设计 . 3 第 3章 钻机的主要技术特性 . 4 钻机的基本技术特性 . 4 第 4章 动力机的确定 . 5 回转钻进及破碎岩石、土层所需功率 . 5 及其计算 . 5 . 5 . 6 给进油缸所需功率的计算 . 6 给进油缸的基本参数 . 6 油缸工作压力的计算 . 6 油泵最大工作流量计算 . 7 给进油缸功率 . 7 动力机功率的确定 . 7 第 5章 机械传动系统设计 . 10 主要参数的选择 . 10 回转器 . 10 变速箱 . 10 带轮设计 . 10 机械传动系统 . 11 立轴的转速 . 11 立轴的给进运动 . 12 立轴的快速移动 . 12 第 6章 回转器 . 13 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 结构特点 . 13 零部件的基本技术特征 . 13 成对锥齿轮基本参数 . 13 齿轮在各种转速下传递的功率、转速及转矩 . 14 零部件的强度与寿命计算 . 14 齿面按接触疲劳强度计算接触应力 . 14 计算疲劳强度极限应力 . 15 齿根弯曲疲劳极限应力 . 16 第 7章 变速箱的设计与计算 . 17 变 速箱的结构特点 . 17 零件的强度计算 . 17 齿轮的强度计算 . 18 变速箱内各齿轮主要参数及材料 . 18 . 18 其它齿轮副的强度校核 . 22 轴系零件与部件的强度与寿命的校核计算 . 23 圆周力的计算 . 23 计算支撑反力 . 24 计算轴的弯距 . 25 许用应力 . 26 第 8章 液压系统的设计与计算 . 27 给进油缸的设计 . 27 第 9章 钻机的使用 说明 . 28 钻机的分组情况 . 28 钻机的 附属 结构 . 28 机架 . 28 操纵仪 . 28 油泵 . 29 操作程序 . 29 机器的保养与维护 . 31 第 10 章 经济效益分析 . 33 岩心钻机的市场 . 33 国内工程建设投资继续加大 . 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 今后国内市场对岩心钻机设备的需求 . 34 岩心钻机的市场需求量分析 . 35 设备价格昂贵 . 35 运行成本较高 . 36 受工程量的制约 . 36 结论 . 38 致谢 . 39 参考文献 . 40 专题部分 . 41 附录 1 . 47 附录 2 . 61 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 第 1 章 绪论 言 通过调研了解到，对钻孔深度 75 米左右的钻机需求量比较大，而目前的75 米钻机，存在着劳动强度大、适应性差等缺点。鉴于以上原因，我们决定开发 75 米钻机。经几次方案讨论决定，钻机应具有以下特点： 经济耐用可靠、质优价廉； 便于解体搬运； 体积小，重量轻； 操作简单，维修方便； 适用于合金钻头或金刚石钻头钻进； 钻 进速度快，效率高； 本设计不对绞车一部分竟进行单独设计，故在以后的设计和画图当中都 不包括绞车一部分。 心钻机概述 岩心钻探的一般概念 岩心钻探是由动力机（内燃机或电动机），带动钻机回转，由钻杆、岩心管和钻头组成钻柱，并由钻机供给一定的轴向压力和扭矩，从而使钻头产生可取岩石的作用，是钻孔不断往深部钻进 . 钻进时刻取下来的岩粉，由泥浆泵通过胶管、钻柱送进孔底的循环液，经钻柱和孔壁的环状间隙冲到地表，流入冲洗液池沉淀。 在钻进过程中，岩心进入岩心管。通过提升钻具或 其他取心方法（如反循环水力取心或绳索式取心器等），将岩心卡断，从孔底提至地表，同时将以磨损的钻头进行更换。从每次下钻到提出岩心，算一个过，叫做一个回次。根据孔深和岩层软硬复杂程度的不同，回次进尺长度和速度也不一样。 升降钻具是通过钻塔和钻机的卷扬机进行的。新兴的全液压钻机和特别浅的取样钻机，也可以用简单的钻架实现无塔升降。 岩心钻探的方法 最早的钻探方法是冲击钻，借钻头的冲击作用将岩石捣碎并用捞砂筒将岩买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 屑从孔底捞出孔口，因此不可能采取完整的岩样。 岩心钻进目前主要采取回转钻进。呈圆环状，底部装 有能够刻取岩心的硬质合金或金刚石，以及其他超硬材料。此外，也可以向孔底投入钻粒作岩磨材料，在圆筒状钻头唇面的碾压作用下，不断刻取岩石。 近年来，根据动载破碎岩石的原理，已经出现了冲击回转岩心钻进。其原理是，在硬质合金回转钻进的同时，采用水利或风动冲击器对钻头加以冲击载荷。这样就大大扩大了硬质合金的钻进范围，并可大幅度提高钻进效率。 根据上述钻进方法的不同，目前可将岩心钻探方法分为如下： 除按钻进方法分类的不同外，根据冲洗循环介质和循环方式、取心方法、钻孔角度等的不同，还可分为清水钻进、泥浆钻进、空气循环 钻进以及特种乳化液、混合液钻进；正循环和反循环钻进；提钻取心和不提钻取心钻进；直孔钻进、斜孔钻进、水平钻进、定向钻进和多孔底钻进，等等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 第 2 章 总体设计 经过调研了解到，对钻孔深度 75 米左右的钻机需求量比较大，考虑到县岔国内的特点，从实用角度出发，确定如下方案： 1. 考虑到是用于井下，井上和野外作业，故动力可选电动机或柴油机。 2. 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。 3. 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340r/ 4. 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。 5. 设置压带轮，皮带调整安全可靠。 6. 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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 第 3 章 钻机的主要技术特性 钻机的基本技术特性 使用 42 或 50 钻杆 ) 75m 1开孔直径 89 2终孔直径 60 3. 钻孔倾斜角度 0 360 4. 立轴转速 120， 250， 340 /. 立轴行程 500 6 立轴内孔直径 44 7 立轴最大压力 8 油缸最大给进力 20 电动机 1）型号 4 2）电压 380/660V 3）功率 4）转速 1440r/）重量 580 外型尺寸（ Lhb） 123060012501 重量（不含电动机） 500文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 第 4 章 动力机的确定 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 N。 中： 钻机所需功率 j ( 式中 : 回转钻进所需功率 效率 =y 油泵所需功率 h=2+中 : 井底破碎岩石、土层所需功率 2 钻头与孔底摩擦所需功率 3 回转钻杆所需功率 转钻进及破碎岩石、土层所需功率 总公式为： 1+3 井底破碎岩石，土层所需功率 1= 34 A*3060000m n h 3中 : m 钻头切削刃数 取 m=6 n 立轴转速 h 钻进速度 依据数据选取 h=2cm/ 岩石抗压强度 ,其值随岩石种类不同而不同，其值见表 3 井底环状面积，取钻头直径 D=孔直径 d=A= (4= (62)/4= 钻头孔底摩擦所需功率 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 *f*e*n(R+r)/1944800 3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=0.3 e 侧摩擦系数 e=1.0 n 立轴转速 R 钻头外圆半径 R= r 钻头内孔半径 r=于该设计是 75米钻机，由于钻进距离小，故无须用金刚石钻头钻机。 将立轴不同转速和不同空底压力代入式 3所得相应数值 回转钻杆所需功率 3=0 11*L*d*7 (当 ) 式中： L 孔深 ， 硬质合金钻进时，取 L 75000mm d 钻 杆直径 取 d=36mm n 立轴转速 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。 给进油缸所需功率的计算 给进油缸的基本参数 1）给进油缸的数量 n 2 2）油缸直径 D 50）活塞杆直径 d 22）活 塞杆有效行程 L 500）油缸面积 22）活塞杆面积 7）有效面积 A 15 油缸工作压力的计算 钻机大水平孔时，油缸的最大推力为： W C 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 式中： W 油缸最大推力 C 孔底最大压力 C 10000N 钻 杆与孔壁间的摩擦力 q*L*f 式中： q 钻杆单位长度重量 q m L 钻杆长度 L 75m F 摩擦系数 f m 50*197N W=10000+1197=11197N 油泵的工作压力 P P=W/A=11197/15= 油泵最大工作流量计算 油缸回程时的最大容油量 : 1*L=22*40=880缸送进时的最大容油量 : *L=15*40=600选用立轴的钻进速度 V= ,立轴送进时每分钟所需的油量为 : Q=2*活塞回程时间为 回程所需油量为 : *102=0*102=据上面的计算 ,选用 12/60 型齿轮油泵 (排油量 12L/力800N/。油泵满负荷时所需功率是 : Q/60*102* 1* 2 式中 :P 额定压力 P=800N/ 额定流量 Q=12L/ 1 机械效率 1= 2 容积效率 2=y=800*8/60*102*文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 上式油泵排量在额定 转速 1440r/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4 1本机选用 11机或柴油机，基本能满足表 4 2 中粗线以上各种工作状态。 表 4 1 岩 石 名 称 抗 压 强 度 （ N/ 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 4 2 N (r/， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 N3 r/， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 第五章 机械传动系统设计 主要参数的选择 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75头时，采用硬质合金和钻粒，根据国内外的经验，立轴转速取 n 90400r/较适宜；采用金刚石钻头钻进时，立轴转速取 n 400 1000r/机选用 130 600r/适合合金钻头钻进，由适合金刚石钻头钻进。 变速箱 参考国内 外现有小型钻机的转速系列，本机采用了规则排列的中间转速系列。 立轴有三种转速， 120、 250、 340r/速它们都适合合金钻头钻进。 带轮设计 传动比 带型 A 型 小带轮基准直径 112 毫米 大带轮基准直径 260 毫米 带长 710 毫米 轴间距 186 毫米 小带抡包角 V 带的根数 5 根 单根 V 带的预紧力 顿 作用在轴上的力 顿 带轮轮缘参数 带轮结构形式 实心轮 槽型 A 型 基准宽度 米 基准线上槽深 毫米 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 机械传动系统 机械系统传动路线见图 立轴的转速 : n =n*2*2*4*8 式中 : n 立轴的第一档转速 r/ 电机转速 n=1440r/1 主动皮带轮直径 122 大皮带轮直径 601 动链中各齿轮的齿数 ,5,1,9, =37 0,0 n =1440*112/260*25/31*19/37*20/40=120r/n =n*2*2*4*8 式中 :8, =28 n =1440*112/260 *25/31*28/28*20/340=250r/n =n*2*4 内 *8 式中 : =25 n =1440*112/260*25/25*20/40=340r/文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 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 120、250、 340r/ 立轴的给进运动 ，使其产生需要的压力，再经过高压油管，调压阀，操纵阀，高压油管进入油缸中的活塞上部，推动活塞产生直线运动，活塞下部具有一定的压力的 20号机油经高压油管，进入调速阀，调整调速阀的回油量大小即可控制给进速度的快慢。然后流经高压油管及操纵阀，低压油管回到油箱。 立轴的快速移动 压油管、调压阀、操纵阀、高压油管、调速阀、高压油管，进入活塞的下部，推动活塞产生直线运动，活塞上部的机油经过高压油管，操纵阀经低压油管回到油箱，当调速阀的流量调整为最大时，立轴得到快速移动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 第六章 回转器 结构特点 回转器的结构 是由本体、立轴、立轴导管、弧齿锥齿轮等组成。立轴上端装有机械卡盘。其特点是： 1、回转器尺寸小、紧凑。 2、回转器适用于各种角度的孔的钻进。 3、简单可靠，减轻钻机重量，离开孔口采用的是开箱式， 4、立轴行程为 500过去同型号钻机大，这样可以缩短钻进辅助时间。 零部件的基本技术特征 成对锥齿轮基本参数 小锥齿 大锥齿 齿数比 7 =2 齿数 20 40 大端模数 锥角 宽 30 30 齿宽系数 均分度圆直径 锥距 85 平均模数 向变位系数 向变位系数 顶高 根高 隙 顶角 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 齿根角 顶圆直径 56 齿轮在各种转速下传递的功率、转速及转矩见表 功率 速 r/矩 n m 240 00 68 680 50 零部件的强度与寿命计算 齿面按接触疲劳强度计算接触应力 2 0 . 5( + 1 )=* * (1 - 0 . 5 )t m 材料系数 取 分度圆直径 取 60 节点系数 取 b 齿宽 取 b=20mm u 齿数比 取 u=2 齿宽系数 取 计算圆周力 = * * *t m c t m A v F F k k k 其中： 使用系数 取 动载系数 取 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 2 0 0 0 2 0 0 0 * 1 4 1 . 7= = = 1 1 8 0 . 8240 是可得： 0 . 51 7 7 1 . 2 ( 4 + 1 )= 8 9 . 8 * 2 . 1 4 = 2 6 4 . 52 0 * 6 0 * ( 1 - 0 . 5 * 0 . 2 5 8 ) * 2计算安全系数 l i m 6 7 6 . 3= = = 2 . 5 6 12 6 4 . 5计算疲劳强度极限应力 = * * * * / * *F t A V F k k k Y b m J 其中： 作用在大端分度圆上的切应力 000T/n=2000*40=k 使用系数 k 动载系数 k 载荷分布系数 x 尺寸系数 1.0 大端端面模数 几何系数 J =以： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 0*3*齿根弯曲疲劳极限应力 l i m l i m= * /F F N 中： 寿命系数 Y 温度系数 .0 齿根弯曲疲劳极限应力 算安全系数 li m=/F F = 故符合安全要求 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 第七章 变速箱的设计与计算 变速箱的结构特点 变速箱的结构如图所示 ,它是由变速部分、分动部分及操纵部分和壳体等组成。也是变速部分和分动部分合为一体的传动箱。其特点是： 1、操纵结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。 2、增加了卸荷装置，减少了轴齿轮的受力状况。 3、变速、分动相组合，减少了零件数目，有效的利用变速箱内的空间。 零件的强度计算 1、在校核零件的强度时，假设电机的功率全部输入变速箱，然后再输入回转器。 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。 每个速度的工作时间分配情况如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 第一速（ 120r/ 为 30即 3000小时； 第二速（ 250r/ 为 30即 3000小时； 第三速（ 340r/ 为 40即 4000小时； 3、本机零部件的强度和寿命计算方法和数据是按 机械设计手册计算的。 齿轮强度计算 速箱内各齿轮主要参数及材料 齿数 模数 齿宽 材料 硬度 力角 备注 5 2 22 4000 1 2 18 4000 9 2 15 4000 37 2 16 4000 28 2 18 4000 25 2 10 4000 8 2 16 4000 0 3 20 4050 0 3 22 4050 (1) 主要参数 中心距 56齿轮传递扭矩 9550P/559 4 m 式中 : 3齿轮的转速 ,440 112/26025/31= m=2 9 d=38 b=15 4=38 2) 材料选择 0 0 3 3 3 3 3l i m l i m= * * /F F b N x s Y Y 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械模具毕业设计（论文），优质质量，通过答辩，毕业无忧 其中： 被校核齿轮的弯曲疲劳极限应力 00 实验齿轮的弯曲疲劳极限应力 00Y 弯曲寿命系数 483 = 1 0 * 0 . 4 * 6 0 * 6 = 3 6 5 = 0 . 8 7 * 1 0N 次 4 = 1 0 * 0 . 4 * 6 0 * 2 1 0 = 0 . 5 * 1 0 由表查得：3 4Y 尺寸系数 查表得：3.0 有效应力集中