泥土输送装置机设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 目录 . 一章 文献综述 . 1 非开挖水平定向钻机简介 . 1 非开挖钻机国内外发展概况及发展趋势 . 1 非开挖钻机国内外发展概况 . 1 非开挖钻机发展趋势 . 2 第二章 泥土输送装置设计方案 . 3 输送装置简介 . 3 输送装置方案 . 3 带式输送机简介 . 4 带式输送机布置方式 . 5 第三章 带式输送机设计选型 . 6 原始数据 . 6 输送带速度选择 . 6 输送带宽度计算 . 6 功率计算 . 7 最大张力计算 . 8 输送带层数计算 . 9 驱动装置选型 . 9 分配各级传动比、各轴功率计算 . 10 托辊选型 . 11 其他部件选型 . 11 第四章 减速器设计 . 12 齿轮设计计算 . 12 轴设计计算 . 16 轴的校核 . 19 轴承的选择及校核计算 . 21 键的选择及校核计算 . 22 联轴器选 择 . 23 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 减速器箱体设计 . 23 减速器润滑密封 . 24 第五章 带传动设计 . 25 确定计算功率 . 25 选择带型号 . 25 选取带轮基准直径 . 25 确定轴间距和带的基准长度 . 25 验算小带轮包角 . 26 确定 v 带根数 z . 26 计算初拉力 . 26 计算作用在轴上的压轴力 . 26 V 带轮的结构设计 . 26 第六章 快速接头选型 . 28 快速接头简介 . 28 快速接头选型 . 29 第七章 总结 . 30 参考文献 . 31 致谢 . 32 附录：翻译原文 . 33 附录：翻译 . 41 I 非开挖水平定向钻机 泥土输送 装置 设计 摘要 ： 通过分析 非开挖钻机泥土输送装置 国内外研究现状，应用 和具体的检测方法，经过查阅相关资料、讨论 ， 拟定 采用分节带式输送机实现该功能，带式输送机为电机驱动，通过一级齿轮减速箱和 V 带传动将动力传输到滚筒，滚动转动带动皮带运输 泥土 。 本文 的设计思路主要是先计算出带式输送机的运输量及阻力 ， 对带式输送机相关设备进行选型，通过阻力计算选择电机型号 ， 再设计 减速箱、 V 带传动以及快速接头。最后对关键部件进行校核，通过校核 计算得到了该机构的零件选型与零件加工尺寸， 并验证了方案的可行性。 通过 终完成设计说明书的书写和外文翻译。 关键字 ： 非开挖水平钻机； 泥土输送 ； 减速器；带式输送机 of to is by a to of is to of of of to V by of of of 1 第一章 文献综述 非开挖水平定向钻机简介 水平定向钻机是 不开挖 表面的 时候 ， 建设 地下公用设施 的一种 机器 ， 水平定向钻进技术将石油的定向钻进技术 与 传统管线施工方法结合在一起， 具有施工 快、精度高成本低等优点 1。 广 泛 运 用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等 铺设 管线 施工中， 可以 适用 沙土、粘土、卵石等 各种 地况 ， 在 我 们 国 家的 大部分非硬 质 岩地区都可以 施工。工作 温度为 +45 。 一般 来说 适用于铺设 直径 管 道 3001200 钢管及 ，最大铺管 的 长度 甚至 可以达到 1500 m 左右 。 使用水平定向钻机 进行管线铺设施工，一般 分为两个阶段：第一阶段 按照设计 好的 曲线钻 一个 导向孔；第 二阶段 将导向孔 扩 大 孔 径 ，并 把 管线沿扩大 的 导向孔回拖到导向孔中从而完成 整个 管线 的 铺设工作。水平定向钻机主 要 是 由钻机系统、控向系统、动力系统、泥浆系统、钻具及辅助机具组成。他们的功能分别是：钻机系统为穿越 的 设备钻进 工作 以及回拖 工作 的主体 控向系统为通过计算机检测并 且 控制钻头在地下 具体位置和其它 的 参数，引导钻头正确 的 钻进 的方向性 的 工具；动力系统 是 由 液压动力源和发电机组成 的 动力源为钻机系统提供高压 的 液压油作为钻机的动 力。泥浆系统是为钻机系统提 供适合钻机 的 工况的泥浆。钻具及辅助 的 机具为钻进中钻孔和扩孔时使用的 机具 2。 非开挖钻机国内外发展概况及发展趋势 非开挖钻机国内外发展概况 非开挖 的 水平 钻机是 20 世纪 80 年代 在发达国家兴起的，随着 控制 和 通讯 技术 的快速发展，非开挖水平钻机 的 整体性能已经十分 完美 。 因为 非开挖水平 钻机是 地下工作 的所以 必须要求 它有 较高 的 稳定性 和 可靠性。钻杆 的 顶进和回拖都采用 的是 一体化技术 用先进 的 无缆或 者 有缆式 的 导向仪引导。同时机器 也 必须具有长时间 和 不间断 的作业 的 能力 2。 行业主要 生产厂家有美国 的 国 司；加拿大 司 ； 意大利 司；加拿大 司 ； 英国 司；瑞士 司等。 2 国内主要有中国科学院勘探技术研究 生产的 式非开挖钻机和 动行走 式 的 非开挖 钻机。徐工集团生产 涡轮增压柴油发动机 为钻机 提供动力，国际 的 液压元器件 的 厂商 为它 提供配 套 的 设备 ，整机 性能 可靠 而 稳定 3。有独立的液压驱动 的 顶进回拖、旋转和 泥浆 输送 功率供给更 加 充足，双速驱动 的 动力头，进一步 的 提高机器 生产的 效率，自动装卸钻杆 的 装置 很 先进 ， 有线控制可 以 操控机器 的 单独 的 行走。另外，北京土行 孙 公司开发生产 的 定向钻；连云港黄海机械厂与首钢地址 勘察院共同开发 的 平定向钻 ；深圳钻通公司生产 的 平定向钻中联重科 的 平定向钻是收购了英国保路捷公司 推出的新产品，采用分体式 的 结构，用户可 以 选配空压机和泥浆系 统 得 以实现干湿两用 4。 水平定向钻按 提供的推拉力 、 扭矩大小分为小、中、大型三大类。各类钻机性能参数应用范围见 表 表 平定向钻机参数 分类 大型 中型 小型 推拉力（ 450 100 100 扭矩 (KN/m) 30 3 3 功率 ( 180 100 100 钻杆长度 (m) 管直径 (600500管长度 (m) 60000 300 铺管深度 (m) 15 6 6 非开挖钻机发展趋势 水平定向钻 设备 在十几年 时 间 内 得 到 了 飞速 的 发展，成为发达国家新兴产业。目前 它的 发展 朝着大型化、 微型化、 自备锚固系统、钻杆自动堆放提取、钻杆连接 初 自动润滑防触电等自动化 功能、 适应硬岩作业、超深度导向、应用范围 大 等特征 发展 3。 3 第二章 泥土输送装置 设计方案 输送装置简介 输送装置按 照 工作 的 原理主要可以分为两类：机械输送 以及 气流输送。机械输送设备主要有：管链输送机、皮带输送机、滚筒输送 机、斗式提升机、螺旋输送机以及板链斗式提升机等。气流输送 装置 主要 有：负压真空输送、正压稀相输送、正压稀相闭路输送、旋转阀密相输送 、密相动压气力输送、密相高压发送罐输送方式等。钻机泥土输送常采用的有螺旋输送和皮带输送方式。 输送装置方案 钻机泥土输送常采用螺旋输送和皮带输送装置。下面对这两种方案进行对比并选择。 皮带输送机 的 性能特点 ： 输送带 是 根据摩擦传动 的 原理运动， 具 有输送量 很 大 输送距离 很 远、输送稳定，物料 和 输送带 之 间没有相对 的 运动，噪音 较 小，维修 较 方便能量消耗少 且 结构简单、部件标准 等优点 5。 螺旋输 送机（ 又 称绞龙）。其整体结构 与 内部结构由头节 中间节、尾节 和 驱动部分构成。螺旋输送机 具 有结构简单、占地少、 方便 多点装料、设 备 很 容易密封以及 能 多点卸料、管理和操作相对简单等优点。常用于水平或 小于 20 倾斜方向输送各种 各样的 粉状和粒状物料，如水泥、矿渣、生料和煤粉等。螺旋输送机的缺点主要是运行阻力 很 大，相比其他输送机 来说 动力消耗 更 大，机件磨损 很快 ，维修量 较 大。不适宜于输送粘性 较 大、 容 易结块、粒状块 大 、磨琢大的物料， 被输送的物料温度 一般 要低于200 度 5。 而且 一般 用于中小输送量 以 及输送距离小于 50 m 的场合。 考 虑到 本文研究的是非开挖水平定向钻机的泥土输送装置， 因此 需要输送的是粘性较大的泥土，而螺旋输送装置不能 够 很好的输送粘性 较 大的物料，因此在本课题中皮带输送机更能 够 满足工作 条件的 要求。本次课题拟定采用皮带输送 机 来 实现钻机 的泥土输送。钻机钻进过程中钻杆慢慢 的 深入地下，皮带输送机 随 着 钻杆一起进入，因此皮带输送机应 该 与钻杆配套，尺寸 也应该 相当， 所以 采用分节式皮带输送机，相邻两节之间 运 用快速接头连接。 4 考虑到每一节皮带输送装置 的 设计参数一样，因此取一节进行设计计算即可。本次设计主要内容为：带式输送机设计选型以及减速器设计 。 其中带式输送 机设计主要为输送机 的 布置 的 形式，驱动 的 方式，输送带 的 选型，拉紧装置 的 设计，清扫装置 的 设计等，以设计出合适的驱动 和控制系统。设计出各个系统 后，还要对某些关键部位进行校核，以保证所设计的系统能符合工作要求正常运行。 带式输送机简介 皮带输送机包括： 180 度皮带转弯机、 90 度皮带转弯机、 不锈钢 皮带转弯机、 45度皮带转弯机、皮带提升机、电子原件皮带输送机、灯检皮带输送机、不锈钢皮带 输送 机、塑料喷嘴皮带输送机、多层皮带输送机等 。 主要由：头架、驱动装置、传动滚筒、尾架、托辊、中间架、尾部改向 装置、卸载装置、清扫装置、安全保护装置等部件组成 5。 皮带输送机 是 利用输送带 间歇或连续运动来输送轻重不同的物品，既可以输送各种散料，又可以输送各种纸箱、包装袋等单件重量不大的件货，用途非常 的 广泛。结构形式主要有：槽型皮带机、爬坡皮带机、转弯皮带机、平型皮带机等，输送带上还可 以 增设提升挡板、裙边等附件， 从而 能满足各种工艺要求。 输送带是带式输送机承载物料的构件，带上 物料随输送带 运行，物料根据需要可以在输送机 的 端部和中间部位卸下。输送带用旋转 的 托棍支撑，运行阻力小。带式输送机可 以 水平或 沿 倾斜 的 线路布置。使用 光面输送带 沿倾斜 的 线路布置时，不同物料的 最大运输倾角不同，具体数据如下表 2示： 表 2不同物料的最大运角 5 物料种类 角 度 物料种类 角 度 煤 块 18 筛分后的石灰石 12 煤 块 20 干 沙 15 筛分后的焦碳 17 未筛分的石块 18 0350石 16 水 泥 20 0200田页岩 22 干 松 泥 土 20 5 带式输送机布置方式 电动机通过联轴器、减速器带动传 动滚筒转动或其他驱动机构，再借助滚筒或其他 的 驱动机构与输送带的摩擦力，使输送带运动。通用固定式输送带输送机一般采用单点驱动， 驱动装置集中安装在输送机长度某一位置，一般 在 机头处。单点驱动方式按传动 滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动 两种 。对每个滚筒的驱动又可 以 分为 单电动机驱动和多电动机 驱动 方式 。因 为 单点驱动方式最常用，因此凡是没有指明是多点驱动方式的， 一般 都 为单驱动方式 6。 单筒、单电动机驱动方式最简单，考虑驱动方式时 是首选 。在大运量、长距离 钢绳芯胶带输送机中 常 采用 的是 多电动机驱动。 综上：针对本次设计 要求， 决 定采用 单筒单电机驱动，向上运输布置形式 的 移动带式输送机 。 带式输送机传动方案如图 2示： 12 34、 56、 78图 2式输送机传动简图 6 第三章 带式输送机 设计 选型 原始数据 1. 输送物料为泥土，最大输送量： 40 t/h； 2. 物料细度为 50 散密度为 1.8 t/ 3. 输送机布置形式为上运； 4. 给料点位于机头位置； 5. 工作环境：室外、潮湿、少量尘土 ； 6. 输送机倾角 为 18； 7. 动堆积角为 30。 输送带速度选择 1) 输送散状物料一般取带速 v= m/s； 2) 输送成件物品 一般取带速 v= m/s; 3) 输送易碎、易飞扬的物料 一般取带速 v= m/s 为宜。 本次设计输送物品为泥土，且有少量尘土，因此选择带速 v=1 m/s。 输送带宽度计算 对于散状物料，输送带宽度按照： 3 6 0 0 式中： B输送带宽度， m； Q所需输送量， t/h； 物料松散密度， t/ V输送带速度， m/s； Y断面系数，动堆积角为 30的两节式槽型托辊取 y= C倾角系数， 输送机倾角为 18时倾角系数为 K装载系数，一般取 h= 所以： 7 403 6 0 0 1 . 8 1 0 . 8 5 0 . 8 0 2= 0 . 2 取带宽为： 200 功率计算 传动滚筒轴功率 式计算 ： 0 1 2 3 40043 . 6 3 6 7 3 6 7 3 6 7P P P P PL l L l v f Q P 式中： 传动滚筒轴功率， 空载功率， 水平负载功率， 垂直负载功率， 附加功率， f托辊阻力系数，取 f= L传动滚筒至尾部滚筒的水平中心距， m； 0l中心距修正值， m，取0l=49 m； H垂直提升高度 ， m； W除物料外，输送机单位长度内所有运动部件质量之和， Kg/m，带宽为200 W=15 Kg/m。 附加 功率 式计算 ： 4 1 2 321= ( F F F )1000 (1 . 6 B 7 ) L ( a ) 1 0 0 B 1 0 2 8 式中： 导料槽阻力， N； 犁式卸料器阻力， N； 内、外清 扫器阻力， N； V带速， m/s； B带宽， m； 8 物料松散密度， t/ 导料槽长度， 0.5 m； 输送带上每米长度物料的质量， ， kg/m； a犁式卸料器阻力系数。带宽小于 300 时 不用犁式卸料器，所以 a=0。 所以： 4 1 2 32= ( F F F )10001 0 . 3 2 1 . 3 (1 . 6 0 . 3 1 . 8 7 ) 0 . 5 1 0 0 0 . 3 1 0 2 80 . 3 4 故： 0 1 2 3 41 0 4 9 1 0 4 9 3 4 03 . 6 0 . 0 3 1 5 1 0 . 0 3 4 0 + 0 . 3 43 6 7 3 6 7 3 6 7= 1 . 1 7P P P P 电动机功率按 下式计算 ： 0=式中： P电动机功率， 传动滚筒轴功率， 传动总效率； K备用系数， 5 取 K=1 查机械课程设计可知： 闭式齿轮传动、滚动轴承和联轴器的效率分别取 ：1= 3=以传动总效率 2 6 2 2 6 21 2 3 0 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 8 6 8 2 所以： 1 1 . 1 7= = 1 . 3 4 80 . 8 6 8 2P K W 即电动机功率为 W，分 10 节所以 电机总功率为 W。 最大张力计算 在单驱动的带式输送机中，驱动滚筒的趋入点的张力通常为输送带的最大张力，可按 下式计算 ： 9 0n 1000( 1) 式中： 趋入点张力， N； e自然对数的底； 输送带与滚筒的摩擦系数， = 输送带在滚筒上的包角， =180； 所以： 0 0 1 . 1 7 1 = 3 1 4 30 1 1 ) 输送带层数计算 输送带层数按下式计算： Z B 式中： Z输送带带芯层数； 最大工作张力， N； n安 全系数，一般多层带取 n=810； B输送带宽度， 带芯径向扯断强力， N/（ ） 经计算 Z 1，所以输送带为单层。 驱动装置 选型 驱动装置即电机应与 Q D 运输机械设计选用手册可知：带宽 200 表 35 带宽 筒直径 义转矩 N m 功率 考重量 00 160 250 570 电动机功率经计算为 P=W，所以选用 电动机功率为 15 筒轴转速为： 10 6021602 3 . 1 4 0 . 1 27 9 . 6 / m i 配合计算出的功率决定选择 参数见表 3 表 3电动机 7 电动机型号 额定功率 转速 轴外伸轴径 轴 外伸长度 530 r/80分配各级传动比、各轴功率计算 （ 1） 总传动比 : 730i 8 . 27 9 . 6ma （ 2） 分配带传动比为 2，则减速器传动比为 传动比小于 5，可以采用一 级圆柱齿轮减速器 。 （ 4）计算各轴的转速 : 6 6 0 6 6 0 / m i n r 轴转速： 2/ 6 6 0 / 4 6 1 / m i In n i r （ 5）各轴的输入功率 ： 入功率 : 1 w 3 1 5 0 . 9 9 1 4 . 8 5P P K W 输入功率： 2212 1 4 . 8 5 0 . 9 7 0 . 9 9 1 4 . 1 K W 1 （ 6）各轴的转矩 各轴 的输出转矩： 1 1 19 5 5 0 / n 9 5 5 0 1 4 . 8 5 / 7 3 0 3 1 . 5 N 9 5 5 0 / n 9 5 5 0 1 4 . 1 / 1 6 1 1 2 2 . 8 I I I N 各轴转速、功率及转矩见下表 3 11 表 3轴转速、功率及转矩 轴号 转速 n/(r/输入功率 P（ 转矩 T（） 传动比 i 轴 730 轴 161 托辊选型 本系列配置的托辊分为：分为平行托辊和槽型托辊两类，此处选择槽型托辊。初选 托辊。 其他部件选型 由于本次 设计的是小型输送机，机长较短，功率较小，故可以采用螺旋拉紧装置采用固定落地式机架，角钢焊接。该输送机输送速度慢不用考虑制动装置，只选择空段清扫器、头部清扫器。螺旋拉紧装置采用 ，空段清扫器采用 头部清扫器采用 。 机架采用 。导料槽采用 5。 12 第 四 章 减速器 设计 齿轮设计 计算 按图 2示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动 。运输机为一般工作机器，速度不高，所以选用七级精度（ 0095选择小齿轮材料为 40质），硬度为 2 80齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240度相差 40选择小齿轮齿数 0,大齿轮齿数 02，取 2。 螺旋角通常在 208 之间选择 这里取 14 。 按齿面接触疲劳强度设计 ： 2131 12 . 3 2 ( ) 式中： K载荷系数，初选 K= 小齿轮传递的转矩； d齿宽系数，初选d=1； 材料的弹性影响系数，根据材料选择2 H齿轮接触疲劳强度极限，按齿面硬度查得小齿轮li m 1 600H M P a ；大齿轮li m 2 550H M P a ； 应力循环次数： 6 0 n hN 式中： j齿轮转一圈时，同一齿面啮合次数， j=1； 齿轮工作寿命，取8000 h； 所以大小齿轮应力循环次数 分别为： 9116 0 n 6 0 6 6 0 1 4 8 0 0 0 = 1 0hN j L 8226 0 n 6 0 1 6 1 1 4 8 0 0 0 = 4 . 6 1 0hN j L 查机械设计手册可知：大小齿轮接触疲劳寿命系数分别为：1 = 13 接触疲劳许用应力： S 式中： S安全系数，取 S=1； 所以大小齿轮接触疲劳许用应力： 1 l i m 11 = 0 . 9 6 0 0 = 5 4 0 2 l i m 22 = 0 . 9 5 5 5 0 = 5 2 2 . 5 1. 计算 1) 计算小齿轮分度圆直径1入 H中较小的值 ： 231 1 . 3 3 1 5 0 0 4 1 8 9 . 82 . 3 2 ( ) 6 0 . 21 4 2 2 . 5td m m 2) 计算圆周速度 v： 11 3 . 1 4 6 0 . 2 6 6 0 1 . 5 1 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s 3) 计算齿宽： 1 0 . 7 5 6 0 . 2 4 5 . 1 5d m m 4) 计算齿宽与齿高比： 模数：114 5 . 1 5 2 . 2 5 7 520z 齿高： 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 2 5 7 5 5 . 1th m m m 齿宽与齿高比： 6 0 1 15) 计算载荷系数： 根据 v m s ,7 级精度，查得动载系数 = 直齿轮： = =1； 14 查机械设计可知： 使用系数： =1 七级精度、小齿轮相对支承非对称布置时， =； 由 =查得： =； 故动载系数： = 1 1 1 . 4 2 3 = 1 5 3A v H K K K 6) 按实际的载荷系数校正分度圆直径： 3311 1 . 5 6 5 3= = 6 0 . 2 6 7 . 51 . 3d m 7) 计算模数 m: 115 0 . 6 2 . 5 220z 2. 按齿根弯曲强度设计 13 212 ()F a S 式中：齿形系数； 应力校正系数。 查机械设计可知： 小齿轮的弯曲疲劳强度极限1 500 P a ；大齿轮的弯曲强度极限2 380 P a ； 弯曲疲劳寿命系数：1 = = 1) 计算弯曲疲劳许用应力： 取弯曲疲劳安全系数 S=： 111 = 0 . 8 5 5 0 0 = 3 0 3 . 5 7 F 222 = 0 . 8 8 3 8 0 = 2 3 8 . 8 6 F 15 2) 计算载荷系数 K： = 1 1 1 1 . 4 3A v F K K K 3) 查齿形系数 及应力校正系数 ： 由齿数查得 1= = = 4) 计算大小齿轮的 比较： 1112 = = 0 . 0 1 4 3 3 0 3 F a S 2222 . 2 2 1 . 7 7= = 0 . 0 1 6 5 2 3 8 F a S 显然大齿轮的数值较大。 5) 设计计算： 3 22 1 . 4 3 3 1 5 0 0 0 . 0 1 6 5 = 1 . 5 4 91 2 0m 由于齿轮模数大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，所以齿轮模数按弯曲强度计算的更接近真实情况，就近圆整为标准值： m=2。 小齿轮齿数： 11 6 7 . 5= 3 42dz m 大齿轮齿数： 2 = 4 . 1 3 4 = 1 2 9 . 4z ，取2=130z。 3. 几何尺寸计算： A. 计算分度圆直径： 11 3 4 2 6 8d z m m m 22 1 0 0 2 2 6 0d z m m m B. 计算中心距： 16 12 4 8 2 0 0 12422m m C. 计算齿宽： 1 48db d m m，取2 50B 1 55B 速器齿轮数据见表 5 4速器 齿轮数据 齿轮 齿数 齿顶高 齿根高 分度圆直径 中心距 齿宽 齿顶圆直径 齿根圆直径 小齿轮 34 68 164 55 71 64 大齿轮 130 260 50 263 256 轴设计 计算 (一) 高速轴设计 1. 初定轴的最小直径 轴的 材料为 45钢，调质处理。 由 机械设计取0 112A 13 6 . 4 m 圆整 后 ： d=20 输入轴与 输出轴 之间 的最小直径是安装联轴器处轴的直径 d所以 先选联轴器。 联 轴器 计算转矩1ca T，查机械设计 ， 由于 转矩的变化很小，所以：11 1 . 3 3 1 5 0 0 4 0 9 5 0c a T N m m 联轴器 选择弹性柱销联轴器 ， 型号为 ： 7，转矩 6 3 0 4 1 0N m N m 高速轴联轴器 的 孔 径应 该 与电动机外伸轴直径（ d=28 当，所以 30Id 半联轴器长度 82L ， 半联轴器与轴配合的