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- 1 - is s a is an in to of in a in In 8th to 9to 00 is is to 9th 0 in to to a to be of 0 in to to a to is of of is in of is is is is is in 89, to of 127, 146 to be to of in so be in of of to of So In of in is is - 2 - a of of as of on be is a of of of is by do be by ig 1. he of is or is of so by ig is a o. ig is a is 000is of of to of of in up or up ig t of or ig of as as of by or In to to if in as of 1） in of to 2） in be at be to - 3 - 3） in of s to in 0 0 . 4） of to 2. of ) 85) m）： 40) ）： ) r/ 12、 25、 45、 60、 90、 125 6) ) 25) 1800 9) 10) 4000 11) LWH， ： 420020007200 12) 380018003600 13) 380018002000 3. of of （ 1） he is up of of is a is of is of of as as of is of of as as of of is of of be on or of or t （ 2） is it to in In is in be to to to is On of is an by to up/of is by is - 4 - a of be a of is to of to be do （ 3） is of （ 4） on it is to s is is （ 5） of a （ 6） s is an C to be to is in of of 5 is as as of to be of s be to s to it is to do or to 4. in he be on e to In of be to up if it or it is is on it is on to of is if it is if it is to is up of of to to be - 5 - is is in is a on of of 40 , - 6(994) 6( 40 , it to 6( or If be in of be of is or it is t n be by In be a on of (it by f t a 0 In is on is to t is is of of ry if is in in is by in of is So 5% is in is in he ig on is in So do it of of of be to is to do is to in to of s to is on it is to of s in to to of is to it is to is to be he is is to to of it 1） of be - 6 - 2） be in to . ） of o is . . . or . . or . in . on . of or of . he is is . or or . of by or is in dd in or if or to be 3. is . dd . of or of to . of se to 2） of ir . If is no to - 7 - of or 2. it be to it by no to . he or of . he of . of is 6. 7. or . It it is it it is 8. of be . be to be in oo of be of is he or to oo to . or a of on t附录 1 蜡模精确成型在浇注中的实验性研究 摘要：浇注是经常用于从牺牲模型中生产全功能的标准部件，这些模型（标准）可以用特殊的快速原形技术如立体图或者三维尺寸印刷技术来制造。当要求复合的多样功能的模型时，制造蜡模被采用于过度时期的工具。这个研究工作的目的是为了决定判断出准确细致和精确的蜡模生产用于若干模型工具中。线性收缩常常在决定其精度上起着作用，蜡模浇入参数常用于低压喷入造型 这两种相似的工具中他将展示出模型的精确度 蜡模工具生产的产品模型有较高的收缩比这些有聚氨脂工具生产的产品。自然模型尺寸收缩分别 是矽树脂为 聚氨脂为 另外受压制的尺寸收缩分别为在矽树脂工具的应用中是 在聚氨脂工具中的应用为 关键字：浇注 蜡模 尺寸精度 1、 介绍 浇注模型能制造用快速模型技术能提供大多数成型轮廓，一些复杂的轮廓成型在选择材料上有一些限制。然而当要求需要多功能的模型部件时，这中过程成为太昂贵和使用蜡模作为过度工具派上用场。 多步骤的模型过程是易于被错误地计算介绍通过每一个时期， et 1 分析在浇注上 的自始至终的错误累积过程，可以清晰的指示出最大的变化是被介绍通过在蜡模的大尺寸的变化中。 浇注是被认为是一种多精度的铸造过程在一系列的成型设计尺寸中，但是，有食品储藏室改进了在铸造中的尺寸精度。通常采用的公差的是 3，但是更严格的公差可以被实现在特定的环境中，为了增加提高浇注成型的形状和尺寸精度，浇注过程需要更好更明白和更显著的提升改进。 模型典型的制造方式是将流动的蜡液浇入进一个印模里，使蜡液在印模里凝固，在更深的冷却之后，将形成的蜡模从印模中取出。 蜡模精度的影响因素有：蜡模材料，浇注参数（ 包括压力，温度，支持时间，冷却率）以及模型的几何形状。模型几何形状的影响使特别困难的在预测引起尺寸的改变的原因使蜡模凝固。几何形状的影响的一些现象，以及强加在收缩模型上的当地的冷却率喝当时的限制条件，这样导致一些复杂的不同收缩现象在模型上，可能影响蜡模浇注的最终尺寸的是浇注过程中的浇注参数。最近研究发现最大的浇铸影响因素是浇注过程的时期包括浇注时间、填充时间、和支持时间。 这项工作的目标是决定蜡模精度生产在宝石浇注挤压的应用，聚氨脂和矽树脂橡胶过程工具是频繁使用在快速模型中。经过选择的尺寸线性收缩过去常用于决定精度，这项研究的目的不是全部的研究在蜡模浇注的整个领域。相反地，这仅仅打算用蓝图提供铸造品这些过程的参数值在浇注中在最大尺寸上的模型精度。一件宝石的浇注挤压常用来生产蜡模，机器的高压力浇注是十分困难的通常应用于工艺上。 2、 试验性结论 品机构的测试和测量 图 1，展示了生产的测试样品等结构。在选择这个结构模型时，下列因素时被考虑的： 该模型应该反映出铸件的平均壁厚在昆士兰制造协会（ 模型应该考虑管理和测量，约束收缩和无约束收缩应该要呈现自身的特色。 尺寸考虑的因素指示在图 2中，这些尺 寸的计算是从相关点的坐标得来得，如图3 中所示。坐标与测量使用的是坐标测量仪（ 仅尺寸 4 是约束尺寸其他尺寸作为无约束尺寸来考虑对待。然而，在模型中出现收缩缺乏导致与收缩发生冲突，因而把这些尺寸作为特殊约束尺寸。 在图 1中展示的立体图模型是用于生产聚氨脂和矽树脂橡胶工具（ 氨脂橡胶工具是用 比率在 1中是 1：数的配置能改变宝石的浇注压力。参数包括浇注温度，浇注压力，模型预热和在模型中的占用时间。相对于工业浇 注压力，浇注压力在这些事件中涉及的是溶蜡通过孔进入印模中的压力。在这个系统中当充满印模后压力应该被取消。这些试验是采用独特的浇注液和蜡使用 格 1展示的是试验进程和考虑合格的标准值，模型预热使试验在整个过程中保证 40 度，在印模中，主模的中心被填完时（对称点）。参照试验图表，设置了 24 个测量点，每个蜡块包括 26 个尺寸，聚集在每一个工件中。 蜡模的相关尺寸的易变是由生产他们的印模的实际尺寸来决定的。印模的实际尺寸是决定使用检查在图 3中有所展现。在印模和蜡模之间呈现的不同是比率的相对改变，并不是尺寸 改变而表示的收缩。 表格 1 浇注蜡模过程参数值 腊式样 数字 浇注压力 (浇注温度（） 占用时间（分） 1 207 65 6 2 138 65 6 3 69 65 6 4 5 6 5 207 65 8 6 138 65 8 7 69 65 8 8 5 8 9 207 65 10 10 138 65 10 11 69 65 18 12 5 10 13 207 70 6 14 138 70 6 15 69 70 6 16 0 6 17 207 70 8 18 138 70 8 19 69 70 8 20 0 8 21 207 70 10 22 138 70 10 23 69 70 10 24 0 10 3结果和论证 测量数目是太大而不能在无规律的组成中被描述，为了统一和分析有意义的结果，数据经过观测分析判断基本上分为以下几组： 1， 存在由两个方向的收缩， 着字母 图 3所示）第三个方向，字母 没有被测量的。 2， 存在两种类型的几何图样特点，这两种类型为约束和非约束收缩。 3， 收缩的程度可以依据几何形状的不同定义了 X 和 Y 坐标来协助表示如图 3 所示。 4， 收缩的程度可以依据于模型的尺寸大小。有 5个基本尺寸， 100寸标注为 20， 21和 25， 26） 70寸标注为 4） 20中标注为 4）15中标注为 1 13除了 4） 5， 尺寸 14 和 19 不是在收缩模型中直接测量的，他们是模型变形的测量依据是浇注参数。举个例子说明，浇注占用时期将决定模型自由收缩的时间。过长的浇注占用时期意味着蜡液的完全凝固，通过印模约束了收缩时间。这个变形的意义为从点 17到 20和 25到 28的垂直位置中字母 H 6， 方向的角度偏差。如图 3所示。 第一组（ G ）由标注 4组成，仅仅是收缩中的一个方向的约束。这收缩是在 X 方向被认为是过大的。经历这个形状的保持收缩，由于在蜡模和印模表面两者间的摩擦受到不约束和特殊约束，根据这样我们划分为以下三这组， 1， G 组包括标注 20， 21， 25和 26，是过大的在 2， G 组包括标注 22， 23和 24，是过小的在 20 3， G 组包括标注 1到 13除了 4，是小的在 最后在描述其变形时分为了 5组，事实上，除去第一组，剩下的被考虑的每一个点都是对称的。在每一组里面收缩的平均值是采用比较两种工具生产蜡模的不同结果。表格 2展示了这些不同的结果，首先，聚氨脂和矽树脂工具的生产收缩的不同的变化展示在 ，他们角度的改变不同变化在组，变化值用来表示评定的标准误差。 矽树脂工具生产的模型有过大 的扭曲变形导致了较大的收缩比用聚氨酯工具生产的模型。第一组和第二组表示的是在全约束或特殊约束下表现出来的收缩是较小的比第三组和第四组在无约束条件的展示出来的收缩。对于这两种工具，在全约束和特殊约束下展示出来的收缩平均值在标准误差下是符合公差允许的。约束和非约束的尺寸收缩是非常不同的且是特别显著的在应用矽树脂工具时。同时表现出来的现象是采用矽树脂工具产生的变化是采用聚氨酯工具的变化的两倍还大。 在第四组和第五组表现出来的大的平均偏差相对于标准误差是进行了平均的结果。这种忽视事情的进程在他们之间相同改变 易变的各种各样的数值，他们的收缩情况可能依据于他们之间的相对位置关系和大小。采用逐步回归的复原分析方法可以解释出出现在这之间的进程参数和收缩情况在这每一个组成的团体中。 0048准误差 准误差 +准误差 +(标准误差 准误差 准误差 标准误差 标准误差 087 标准误差 (H)(准误差 在这里的数值中 分别指示的是在使用聚氨酯和矽树脂工具工作试验是展示出来的收缩百分比。下标数字表示的是不同的组别团体的代号，举例来说 ） ,）， P 是指在浇注注入时的压强（ ，来自方向的与方向 X 或 Y 的距离（ m） 并且时与标准误差的比较的平均估计值，表示为预测的收缩标准的误差值或是角度的扭曲的误差值。 这些统计分析的细节是不被提供的，把这些有用的相等的条件限制在 这里他们的重要性通过这两种工具来展现是非常明显的。同时有计划的约束误差的估算表示了改进了的收缩超出了简单的平均值。 在 里面，对于这两种工具约束包括了最有影响的蜡液温度 入压力 ，收缩的精度值两者类似的差了差不多两倍，（ 加提高蜡液的温度将增加收缩率，同时占用时间 和注入压力将相对减少。 表格 2 每一组的平均测量值 组别 矽树脂工具 聚氨脂工具 方向 包含大小 X 70C) Y 100C) Y 20) X 15) 注： 约束， 分约束， U无约束 在特殊的约束条件下的事例， G组那聚氨酯工具表现了相似的附属关系和 G I 组的全约束条件下差不多，同时矽树脂工具生产的结果表示了增加约束依赖于位置的特点与占用时间没有直接的关系。尺寸特点的坐标与冷却率有关系，可给出蜡模的凝固点，在这里没有直接测量，坐标点可能是隐式的将给出重新计算点。 G组和 G组表示出来的尺寸是在无约束条件下产生的。这里聚氨酯和矽树脂工具表现的不同变得更加明显。聚氨酯工具展示出来的约束依据于占用时间和坐标位置。矽树脂表现出来的收缩主要式 注入的蜡液温度 些不同可以归纳于两者的热的传导率的不同而引起的。在这两种情况下的收缩精度的评价中，没有增加回归分析上的重要性，事实上在 G组的事例中，没有相关的数值可以能评价这两者的不同，这说明还有另外一些重要的因素、条件没有被考虑在内，或者在这次试验生产一些其他的条件没有尽到足够的精确测量。 占用时间 H 和（ 坐标位置关系有着显著的影响在扭曲变形上，此外在聚氨酯作为生产工具时，蜡液的温度 能显著的影响改变其扭曲变形。 回归复原分析法给出了有价值的结论，仅仅在约束和特殊约束的尺寸条件下，对于 其他更多的尺寸情况，通过强烈的相互关系作用能决定这两者的约束或变形以及过程参数。没有完全准备好的特定数量关系作为收缩的传导类似于误差的传导，这些能从标准误差中看出来。标准误差没有显著提高当标准误差通过简单的平均比较后，然而这些数值给出了怎样控制收缩和约束变形过程参数的前景。 结论 : 约束和特殊约束尺寸，在平均上来说，在用矽树脂工具中收缩了 在用聚氨酯工具中收缩了 无约束尺寸在平均上来说，收缩了 别对于矽树脂和聚氨酯工 具。 蜡模的扭曲变形使用矽树脂时两倍多比使用聚氨酯工具。 蜡模的准确度被定义是通过对标准误差的评价从两种类似的工具中。在他们的试验中使用聚氨酯带来的效益是高于使用矽树脂工具的。蜡模的收缩使用矽树脂是要考虑更多的因素比使用聚氨酯，可能是因为他们的冷却率不同的缘故。大体说来大的收缩率导致难于控制其尺寸。 收缩尺寸的选择能被简化，当然有更好的显示，那就是通过在进程中对相互关系的参数控制，同时采用已开发的回归复原方程分析法来解决。类似地，蜡模的扭曲变形也将被显示和控制。 无约束尺寸展示出两倍的易变性比约束尺寸。 感谢 作者非常感谢铸造合作中心（ 提供的经济支持，同时，特别感谢由 附录 2 on of in is to be as or of to of to as a of in It of is by as in of in of be of in a of is to by of 1 is by of is to be of in of 2. is in of 0.5 3, be in To of to be 4. by a in it is of is in by of is to in by as on to a of 3. It is to of to be 5. of to of a s of to of to of it to a as to A s to in 2 of in of be be as of a is as of in to as of of as in a :1:A of be on s in In to in to is of to at of of 0 of of 24 of 6 of to of to of as 3 he of to in To on 1. of of ) of 2. of 3. of on of as in 4. of on of 1000,21,25 6),70),202,23 4) 5 3 ). 5. 4 9 of a of on of is A at by as of of at 7 0 5 8, as of , is is It in is to be or to be 1. of 0, 21, 25 6, in 2. of 2, 23 4, in 20 3. of 3, , in 15 is In of to of is to of to or -I or of is by is in of It is is as as in of by -V of on of 0048 + + ( 1.5 087 (H) ( P1 to Ti is at of 8C), H is P is XY is in m) is of or of as of is MIs of in At of in is by i , . of of is as in In of as in on of no to of of be to at a of of on is by of be to in In of of of In in of no be or or of of on in of i in of In a or in as of to of 黑龙江科技学院 毕业设计（论文）任务书 姓名： 任务下达日期： 年 月 日 设计（论文）开始日期： 年 月 日 设计（论文）完成日期： 年 月 日 一、设计（论文）题目： 200 米钻机回转器设计 二、专题题目： 齿轮的工艺规程 三、设计的目的和意义： 地质勘探是利用钻探设备来探明地下地质构造、寻找地下油气矿藏的一种有效的地球物理勘探方法。 为有效进行探采，改进原有不足，对新型 200 米钻机进行设计。设计的成功将有效改观现有的钻探设备，提高效率和改进钻探工艺。 四、设计（论文）主要内容： （ 1） 200 米液压钻机的总体设计包括个技术指标的确定； (2)回转器的详细设计包括个零件的设计强度较核； (3)进给油缸的设计计算；（ 4）液压系统的设计计算 五、设计目标： 利用所学专业知识，熟悉掌握钻机的结构及工作原理，创新 、 改进传统已有的钻机，使其结构组成达到最优化 、 操作更加便捷 、 应用更加广泛 。 得到预定的设计目标，具有强大的市场力。 六、进度计划： （ 1） 1 毕业实习初步了解设计题目，上网、看书查找资料，收索相关资料，记 录要注意的细节。 （ 2） 4 钻机整体传统系统的计算；各轴的输出输入的设计计算；回转器传动计算；各齿轮立轴的设计较核计算。 （ 3） 7 图的绘制包括液压卡盘总装配图；回转器总装图；本体零件图；钻机总装图等。 （ 4） 13 轴的工艺编制；外文资料的翻译。 （ 5） 15 周 输出、准备答辩 七、参考文献资料： 1甘永宁主编 几 何量公差与测量 上海：上海科学技术出版社 2001 2李喜桥主编 加工工艺学 北京：北京航空航天出版社 2003 3孙德音主编 机械加工工艺基础 北京：机械工艺出版社 2001 4孙明主编 机械工程基础（上中下） 黑龙江：黑龙江人民出版社 2000 5濮良贵 纪名刚主编 机械设计 北京：高等教育出版社 2001 6夏延栋主编 液压传动的密封与密封装置 北京：机 械工业出版社 1982 7徐博滋 陈铁鸣 韩永春编 带传动 北京：化学工业出版社 1980 8洛阳轴承研究所编 滚动轴承产品样本 北京：机械工业出版社 2000 9地质局岩心钻探知识编写组 岩心钻探知识 北京：地质出版社 1973 10齿轮国家标准汇编 北京：中国标准出版社 1992 11仙波正庄著 齿轮强度计算 姜永等译 北京：化学工业出版社 1985 12吴宗泽主编 机械零件习题集 北京：高等教育出版社 1987 13陈隆德主编 互换性与测量技术基础 大连理工大学出版社 1988 14龚桂义编 机械设计课程设计指导书（ 2 版）北京：高等教育出版社 1990 15李继庆主编 机械设计 北京：高等教育出版社 1989 16邱宣怀主编 机械设计 北京：高等教育出版社 1988 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 年 月 日 目录 摘 要 错误 !未定义书签。 2 第 1 章 绪 论 3 选题的意义 3 设计内容 3 设计方法 4 预期目标 4 第 2 章 钻机概述 5 钻机的功用 5 对钻机的要求 5 钻机的组成 5 钻机的分类和名称 6 类 6 称 7 第 3 章 钻机的总体设计 8 本设计钻机的应用场合 8 计方 案的确定 8 本设计钻机的特点 8 总体设计方案的确定 8 钻机的技术特性和要求 9 第 4 章 动力机的确定 错误 !未定义书签。 输出功率计算 错误 !未定义书签。 回转钻进及破碎岩石、土层所需功率 11 给进油缸所需功率的计算 13 给进油缸的基本参数 13 油缸工作压力的计算 13 油泵最大工作流量计算 14 给进油缸功率计算 14 动力机功率的确定 14 第 5 章 机械传动系统设计 15 主要参数的选择 17 变速箱 17 绞车 17 回转器 17 机械传动系统初步计算 17 变速箱各档传动 18 绞车的缠绳速度 18 立轴的转速 19 第 6 章 变速箱的设计与计算 21 变速箱的结构特点及设计要求 21 结构特点 21 设计要求 21 齿轮副的强度计算与校核 22 变速箱内各齿轮主要参数确定 22 主要齿轮副的强度设计计算与校核 22 轴的强度计算与校核 28 轴的强度计算 29 轴的强度验算校核 32 第 7 章 绞车 34 绞车的结构特点 34 主要参数的选择 34 绞车性能参数 34 绞车卷筒转速和提升速度计算 36 绞车所需功率 37 绞车齿轮副强度简单校核 38 第 8 章 回转器的设计 39 回转器的结构特点 41 回转器的弧齿锥齿轮副设计 41 弧齿锥齿轮参数设计 41 零部件的强度与寿命计算 41 轴径的估算 42 轮受力分析 47 第 9 章 液压系统的设计与计算 39 液压卡盘的设计与计算 41 卡瓦对钻杆的夹紧力 41 蝶型弹簧的轴向推力 41 蝶型弹簧的设计计算 41 蝶型弹簧的变形量计算 41 所需油压的计算 41 卡瓦径向伸缩量计算 41 缸体的强度计算 41 给进油缸的设计 42 夹持器 42 第 10 章 可行性及经济成本分析 47 行性分析 52 设计可行性分析 53 市场可行性分析 53 经济性分析 53 第 11 章 使用说明 47 概述 52 钻机分组情况 52 工作原理 52 钻机的工作原理 53 立轴的给进运动 53 立轴的快速移动 53 操作程序 52 机器的保养与维护 52 故障原因及排除方法 52 钻机的安全注意事项 52 结论 55 致谢 56 参考文献 57 专题 58 附录 1 70 附录 2 77 附录 3 86 附录 4 94 摘 要 200米液压钻机主要用于钻探各种深度为 200米左右的各种角度的各类用途的孔，可在不同硬度的岩石中钻孔，而在煤层、软岩石中钻孔以及在农田打井时效率最高。钻机组成主要分为回转器、绞车、变速箱、机架、操作仪。在本次的设计中主要对回转器部分进行了分 析创新设计，通过了结构合理性分析及各强度的较核验算。对钻机整体进行了设计，通过最后设计结果，满足了初定的设计要求。该项目的成功设计，有效满足了由于 150 米钻机不能完成的钻探探测任务，为新型的探测作出了有力准备，填补了目前的空白。在设计中加入和优化设计理论和绿色设计理论，使得操作者减轻了劳动强度，考虑了油的各种泄露问题，对环境减轻了甚至免去了污染，符合新型设计理论。 关键字 地质勘探 钻机 回转器 00 is to to 00 of of It a in of of a in in is in to a a an on an in by an to to on a an a of of to t 50 of in to in to up in to of a to to a a 1 章 绪 论 选题的意义 题目的选择，是通过毕业实习上的调查了解，以及目前能源行业的火暴形式，大家都知道社会的发展离不了能源的供应，针对在课前的调查中了解到目前在能源开采的紧张，需要一些专门化的设备，来解决实际问题。选择200 米液压钻机的设计，主要是考虑到目前的 75 米， 100 米， 150 米以及当前的 200 米钻机存在着各种问题，他们不能满足现在实际要求，对新型 200米钻机的设计能解决目前存在的问题，对他的成功设计，将有效改进目前的钻 探工艺，取得较大的经济效益。 设计内容 1. 200 米液压钻机回转器的设计 2主要技术参数： （ 1） 使用 42 或 50 钻杆 ) 200m （ 2） 开孔直径 89m 终孔直径 60（ 3） . 立轴行程 500 4）最大液压给进压力 4 5）卡盘最大工作压力（弹簧常闭式液压卡盘） 6 6）立轴内孔直径 52（ 7）油缸最大起拔力 8）油缸最大给进 力 20设计方法 确定了设计题目，就得需要相应的设计方法，有了明确的设计方法理念才能完成预期的设计目标。有针对性的设计才能取得良好的效果，根据自己的调研情况，我设计采用的方法是改进型创新设计，主要理论知识来源于钻机的结构原理，钻机的钻进工艺，及岩心岩石的理论研究知识。 预期目标 每一项设计都有一个预期计划目的，本次设计的预期目标为，设计结果应满足设计要求，设计的钻机应较前期钻机有突出的设计优势。设计最终应满足钻进 200 米的各项功能要求，对环境无污染或少污染，得到绿色设计要求，能有效减轻劳动者的劳动强度，及提高操作者的安全保证，得到优化设计的要求。并且能够取得较高的经济效益和社会效益。 第 2 章 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； 头给进速度，保证连续钻进； 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； 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机构、升降机构。对于液压钻机还要有驱动油泵，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、夹持器等； 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，可以进行强力起拨。 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 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。 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 2 1。 表 2 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。 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。 第 3 章 钻机的总体设计 本设计钻机的应用场合 200 米型液压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 米型钻机、 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。 200 米型液压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。 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/ 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。 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 603. 钻孔倾斜角度 0 360 4. 立轴转速 120、 240、 350、 600r/. 立轴行程 500最大液压给进压力 4 卡盘最大工作压力（弹簧常闭式液压卡盘） 6 立轴内孔直径 529油缸最大起拔力 0油缸最大给进力 201. 绞车提升速度 s 12. 绞车转速 33、 79、 91r/3绞车提升负荷 s . s . s 124. 卷筒 直径 140 宽度 100m 钢丝绳直径 容绳长度 5配备动力 电动机 型号 4 电压 380/660V 功率 15 转速 1460r/柴油机 型号 功率 15 转速 2200r/L h b） 137068512007重量（不含柴油机） 750第 4 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 4 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（ 4 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/h 钻进速度 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 N 钻头与孔底摩擦所需功率 (2 ()1944800f e r （ 4 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 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（ 4 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 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 4 2 中。 给进油缸所需功率的计算 给进油缸的基本参数 1. 给进油缸的基本参数 给进油缸的数量 n 2 油缸直径 D 60活塞杆直径 d 30活塞杆有效行程 L 500油缸面积 1A 2826活塞杆面积 2A 有效面积 12A A A 油缸工作压力的计算 钻机钻打水平孔时，油缸的最大推力为： F式中： W 油缸最大推力 C 孔底最大压力 C 13345N 钻杆与孔壁间
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