DY-1000岩心钻机液压动力头设计【说明书+CAD】
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河北建筑工程学院 毕业设计（论文）任务书 课题 名称 心钻机液压动力头 设 计 系： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其制动化 班级： 机 093 姓名： 段越威 学号： 13 起迄日期： 2013 年 3月 11 日 2013 年 6月 21 日 设计（论文）地点 : 指导教师： 孙长山 辅导教师： 发任务书日期： 2013 年 3 月 8 日 1、 毕业设计（论文）目的： 本 次 毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作 能力和创新精神 的 最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所 创新 、解决 相关 技术问题。通过毕业设计，使学生掌握 液压动力头 的设计、 卡盘 的设计、 夹紧力及传动齿轮等方面的 计算等内容，为今后步入社会 、走上 工作岗位打下良好的基础。 2、毕业设计（论文）任务 内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： （ 1） 总体 设计 ： （ 液压动力头）结构设计 参数 和规格 的选择 （ 2） 设计 任务 主要技术参数 输入功率和输出功率 的计算 卡盘夹紧力的 计算 动力头零部件力学性能 计算 设计并绘制动力头及卡盘总体 装配图和部分零件图 相关液压系统原理图设计 论文内容在包括上述设计计算的基础上还应对设计项目的技术水平、国内外发展趋势、具体结构的优缺点等方面进行充分对比和分析论述， 图文结合。 （ 3） 设计要求 主要任务：学生应在教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，正确 运用 件来建模并 绘制机械工程图纸 ， 独立撰写一 份 毕业论文。 知识要求：学生在毕业设计工作中，应综合运用多学科的 理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、钻研与实践，深化 理论认识、 扩展 知识领域、延伸 专业技能。 能力培养要求：学 生应学会依据技术课题任务， 完成 资料的调研、收集、加工与整理 ， 正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生 运用掌握的信息和技术资料独立撰写科技论文 的能力 ；锻炼学生分析与解决工程实际问 题的能力 ；锻炼学生运用计算机软件的能力 。 综合素质要求：通过毕业设计 或撰写论文 ，学生应 掌握 正确的设计思想 ，牢固树立技术、生产和成本的和谐统一意识 ；培养学生严肃认真的科 学态度和严谨求实的工作作风 。 具体 要求： 凡给定的设计内容，包括说明书、计算书、图纸等必须完整，不得有未完的部分，不应出现缺页、少图纸现象。 1） 对设计的全部内容，包括设计计算、机械构造、工作原理等，均有清晰的了解。对设计过程、计算步骤有明确的概念，能用图纸完整的表达机械结构与工艺要求，有比较熟练的认识图纸能力。 2） 说明书、计算书内容要精练，表述要清楚，取材合理，取值合适，设计计算步骤正确，数学计算准确，各项说明要有依据， 插图、表格及字迹均应工整、清楚，不得随意涂改。制图要符合机械 制图标准，且清洁整齐。 3） 对国内外岩心钻机情况有一定的了解，对液压动力头及具 体结构有较充分的分析和比较。 4） 其他各项应符合本资料有关部分提出的要求。 3、毕业设计成果要求（包括图表、实物等硬件要求）： 计算说明书一份 内容包括：设计任务要求的选型、设计计算内容、毕业实习报告等。作到内容完整，论证充分（包括经济性论证），字迹清楚，插图和表格正规（分别进行统一编号）、 批准 ，字数要求不少于 2 万字；撰写中英文摘要、不少于 3000 字的英文译稿；要求学生应用计算机进行设计、计算与绘图。 图纸一套 1） 液压动力头装配图一张（ 0 号） 2） 动力头箱体图 一张（ 1 号） 3） 所有 零件图 4、主要参考文献： 1 钻探设备 北京：中国 地质 出版社 2 钻机设计 . 冯德强主编 . 中国地质出版社 3 非金属钻探技术 金希华等编著 。地质出版社 4 煤田钻探工程 第九分册 中国煤田地质总局编著 地质出版社 5 机械设计 建功主编 6 机械设计手册 5 册） 7 多工艺空气钻探 编。 5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 悉整理资料 （ 12 天） 方案选择及总体设计 计算 （ 15 天） 绘制总图 （ 12 天） 液压动力头 设计 及图样绘制 （ 20 天） 卡盘设计及图样绘制 （ 15 天） 零件图 绘制 （ 14 天） 准备论文及答辩 教研室审查意见： 教研室主任签字 ： 年 月 日 系审查意见： 系主任签字： 年 月 日 河北建筑工程学院 毕业设计（论文）任务书 课题 名称 心钻机液压动力头 设 计 系： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其制动化 班级： 机 093 姓名： 段越威 学号： 2009307313 起迄日期： 2013年 3月 11日 2013年 6月 21 日 设计（论文）地点 : 指导教师： 孙长山 辅导教师： 发任务书日期： 2013 年 3 月 8 日 河北建筑工程学院 毕业实习报告 系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机 093 姓 名 段越威 学 号 2009307313 指导教师 孙长山 实习成绩 生产实习是我们机械专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入专业教学计划中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业 管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础 实习过程：我们此次的实习地点是 张家口和 天津 两处 ， 我们首先去的是位于张家口市的张家口中地装备探矿工程机械有限公司， 3 月 17 号 上午八点，我们组 5 个人准时来到了公司门口，在老师和相关工作人员的带领下我们对工厂进行了参观学习， 对整个工长操作流程进行了了解，我们先后参观了压力容器车间、加工车间（钻塔）、齿轮加工车间、组装车间、锻造车间等。观看了全液压钻机的整体生产过程 。这 为我们接下来 的毕业设计做了 很大的知识的积累。 我们第二个实习的地点在天津，我们组其中的 六个人在 3 月 17 号晚上乘坐火车从张家口去的天津，孙老师和冯老师已经提前去安排实习的事情了 ，两位老师在天津站接的我们。 周四上午我们去的是位于天津市西青区的津兆电子模具有限公司，接待我们的是人事部的胡工，她将我们带进了会议室，随后给我们讲了许多有关公司的情况，通过 司的规模、主营产业、经营模式、人事管理、培养晋升机制、管理模式以及公司的发展方向等主要内容。接下来我们每人领到一个头盔后又在胡工带领下参观了一 下工厂车间。首先我们参观的是成品展区， 展柜里陈列了近百种模具生产出来的成品，有展示连续摸的长板，有手指头大小的马达壳，还有精细制作的电视机后壳，种类涉及汽车、手机、家用电器、电子等多个领域。接下来我们去的是 研发车间，车间里的师傅们正在忙碌的工作，有的设计图纸、有的测量零件，每个人都有一定的工作区域安排的非常合理。接着我们来到的是生产车间，这里有许多的大型机器，工人们正在操作机器进行生产，我们还领到了一件小的样品，这件样品非常的精细，由此可以看出这些机器加工的精度需求很高。最后我们去了该公司另一个厂区加工打包 的的车间，参观了一些相关的流程。参观结束后我们在公司食堂吃了一顿丰富的午饭。 下午我们来到了天津理工大学，参观了材料科学与工程学院的实验室以及实习工厂，首先来到的是实习工厂，参观了一下电焊车间、 间、和车床数控车间，里边都有学生在进行实习，所以我们只是粗略的参观了下，从实习工厂出来后我们参观了材料学院的实验室，在这里我们看到了许多先进的仪器和实验。最后我们师生在材料学院前照 了张照片以作留念。 企业概况： 天津市津兆机电开发有限公司成立于 2000 年 6 月，是一家以冲压多工序连续模具设计、制造为核 心，集技术研发、精密冲压加工、深层加工、部品组装为一体的高新技术企业，产品覆盖汽车、家电、移动通讯、电机等领域。 公司旗下拥有天津、东莞、常州三大生产基地，形成了纵横南北，覆盖全国的市场格局。天津公司主要从事多工位、大型连续冲压精密模具的设计制造、精密冲压件的生产、冲压后序深层次加工和部品组装，年生产模具 800 套、冲压产品 10000 万件、组装产品 100 万套。东莞级进与常州津兆主要设计、生产微型马达、手机振动马达系列壳体、端盖、转子、定子及弹片等五金冲压件，年生产冲压产品 套。 公司现有日本 50L/360L 慢走丝线切割 6 台，台湾健升慢走丝线切割 5 台，瑞士 走丝线切割 1 台 ,德国 工中心 16 台，台湾数控龙门铣床 2 台，线切割机床 62 台， 45自动冲压机床 126 台，数控磨床、数控铣床等各类机加工设备 118 台，冲压周边设备 165 台。完备的生产设施与先进的工艺技术、科学的管理体制相结合，建立了一套以“快速反应、高效服务”为特征的生产运营体系，充分实现客户利益最大化。 津兆人将以“求实、创新、级进、攀峰” 的精神，为客户服务 ,为中国模具行业的发展作出更加辉煌的贡献。 产品系列：汽车、家电、电机、注塑类模具及产品。参观了 汽车类精密模具、汽车类精密冲压模具。家电类精密模具。机壳类精密模具。注塑类精密模具。 设备展示：慢走丝切割机、检测设备、三坐标测量设备、组装设备、清洗设备、点焊设备、（多头）攻丝加工设备、冲压机床、加工中心、快走丝切割机 荣誉：天津市认定企业技术中心、中国重点骨干模具企业、高新技术企业认证证书、百优科技型中小企业、优秀科技小巨人企业、 2010 年度小巨人成长计划企业、 2011 年度小巨人成长计划企业、 2012 年度科技小巨人企业、模具技术创新先进单位、青年就业见习基地、天津市校外实训基地、三星公司协力社金奖、三星公司优秀业体奖、现代汽车 证证书、 证证书、 2002 汽车质量体系认证、 008 质量管理体系认证、 2004 环境管理体系认证、发明专利证书、优秀协力社金奖、天津理工大学产学研基地等等。 天津市津兆机电有限公司还拥有完善的企业理念从而一直激励员工努力工作、激励领导带领企业不断前进。津兆电子的企业理念是： 企业目标：超越自我，跻身国际化企业行列 企业价值观：诚信是我们最大的追求 经营理念：尊重人格的经营，为顾客创造价值 经营承诺：满足客户要求，保质按期交货 天津市津兆机电有限公司的主要合作伙伴有丰田、北京现代、三星电子、 ，并且津兆电子是三星在中国唯一的电视后壳指定厂。就是因为津兆电子的合作伙伴的强大给津兆电子带来很好的发展。 津兆机电作为一支优秀的先锋军自然有自己的团队建设，定期为员工进行培训，进行技术研讨。员工还有丰富的 业余生活：津兆足球队、拓展训练交流学习等等。公司注重培养高素质的人才团队，确立了以大学为依托、以研发为核心、以科技为支撑、以市场为导向的人才培养模式。并且与天津理工大学、北京航空大学、天津轻工学院建立长期产学研合作关系，并设立专项奖励基金。与聚成管理顾问公司签订长年培训协议。定期组织员工旅游，开展各项拓展活动。 实习真的是一种经历，只有亲身体验才知其中滋味。虽然我们的实习只有短短的一天，但是它使我们在实践中了解社会、在实践中巩固知识；实习又是对每一位大学毕业生专业知识的一种检验，它让我们学到 了很多在课堂上根本就不到的知识 ,既开阔了视野，又增长了见识，也是我们走向工作岗位的第一步。 实习是大学进入社会前理论与实际结合的最好的锻炼机会，也是大学生到从业者一个非常好的过度阶段，更是大学生培养自身工作能力的磨刀石，虽然这次实习的时间很短暂，但是这次经历依然使我收获了很多， 所谓实习，就是从实践中学习，这是我在实习中体会出来的。学习不能只靠舒舒服服的坐在教室里讲理论，还要走出教室，抛开重重的课本，走向社会去学习。因为外面的世界无限大，那里有很多在书里学不到的宝贵知识，况且书本 知识也是来源于实践，理论知识就是在实践中体验生活、体验工作而形成的理论概括。现代的科技日新月异，知识需要不断扩宽。因此，我们更应学习 工作 再学习，发掘自己的实力，寻找我们的理想，实现我们的理想。 这次实习让我了解到了许多平时难以接触到的东西，是对我们所学知识的一种检验，也是对我社会实践的一次体验。从普通机床到数控技术，从模具制造到生产管理，从机器检修到成品测验，其中都有着许许多多的宝贵经验和先进技术，这对我们开拓思维、激励自我学习从而领先科技潮流都是一个很大的精神动力。这次实习时间有限，我们对各种 生产也只是有了个认识和了解，但开拓了我们的视野，对我们即将开始的毕业设计做了很好的实际铺垫，对以前所学过课程也是一个很好的巩固。同时也使我看到了一些现实中的不足，对我们以后的学习上都要有所创新和改进。同时在此也要感谢老师和车间的技术员给了我这么多的指导和好的学习机会，这对于我的设计来说也是非常重要的，是一笔宝贵的财富。 河 北 建 筑 工 程 学 院 本科毕业设计（论文） 题 目 心钻机液压动力头 设 计 学科专业 机械设计制造及其自动化 班 级 机 093姓 名 段越威 指导教师 孙 长 山 辅导教师 河北建筑工程学院 毕业设计（论文）开题报告 课题 名称 心钻机液压动力头 设 计 系 别： 机械工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机 093 学生姓名： 段越威 学 号： 2009307313 指导教师： 孙长山 课题来源 课题类 别 毕业论文 一、 论文资料的准备 全液压动力头岩心钻机是现今较为先进的岩心钻机 ,在国外发达国家它已逐渐替代立轴钻机成为地质勘探的主流设备。二十世纪七八十年代我国部分科研院所也曾进行过全液压岩心钻机的设计，并制造出样机，但由于当时的工业制造基础较差，液压元件质量性能不过关，导致钻机性能不稳，渗油漏油现象严重，故障率高，维修困难，全液压岩心钻机最终没有得到全面推广使用。 时至今日，随着改革开放后外资企业涌入，独资合资企业在全国各地的纷纷建立， 我国生产制造液压元件的技术水平也大幅提高，在国内生产的液压元件中就有很多是国际知名品牌，质量性能完全能满足钻机使用工况，目前在国内选择到可靠的液压元件已不成问题。 在此工业基础条件下，在国家提高地质装备水平政策的引导下，在各地地质装备专项资金的扶持下，经过近几年的蓬勃快速发展，目前，国内生产全液压动力头岩心钻机的单位已有二十几家，并初具规模。在国内市场上该类钻机已经由进口为主逐渐转变为国产钻机占据大半江山。在国内众多专家及研制单位的积极推动下，加之国产钻机克服了一些进口钻机售价高、使用成本高、售后服务周期 长等弊端，用户也逐渐认识到该类钻机的突出优势。同时部分厂家生产的全液压动力头岩心钻机已经走出国门，出口到多个国家。现在全液压动力头岩心钻机市场需求趋于平稳。 2. 列全液压动力头式岩心钻机的特点 全液压动力头式岩心钻机之所以能成为岩心钻机的发展方向，是因为其与机械立轴式岩心钻机相比具有以下显著优点：一是给进行程长，能达到 机械立轴式钻机给进行程的 6，一次给进就可打满 3m 长的岩心内管，不用频繁倒杆，避免钻进过程中可能造成的岩心断裂、岩心堵塞等事故；二是便于斜孔施工，施工效率高；三是 卷扬机布置灵活、排绳方便；四是塔机一体，安装、搬家快速方便。该型钻机的缺点是设备购置成本高（相对于立轴钻机而言），液压控制系统复杂，易出现渗油 漏油故障，机台一般维修人员难以胜任维修工作。国内企业研发的全液压动力头岩心钻机，虽然结构各具特色，但其基本功用都能满足钻探工艺要求，总体结构大致相似，都具有全液压动力头式岩心钻机共有的特点。有的企业开发全液压动力头式岩心钻机是从仿制国外产品开始的，起点相对较高；有的企业则是根据钻探施工的要求走自主创新的路子，边生产推广边完善设计 !列全液压动力头岩心钻机属自主研 发的产品，设计时充分考虑了国内钻探施工的实际，尊重钻探技术工人现有的操作习惯，钻机的结构新颖，钻机性能参数先进合理，并有多项技术获国家专利 能稳定，外形美观 ,性价比高，得到用户的广泛认可 。 列钻机除具有全液压动力头钻机共有的特点，如采用全液压驱动，所有执行机构均可实现无级调速；动力头变速箱与钻塔装为一体，便于斜孔施工。此外还具有以下特点： (1)为便于斜孔施工，钻机具有钻塔滑移触地功能 !施工斜孔时钻塔要倾斜一定角度，位于钻塔底座上的夹持器也随之上升一定高度，不方便起下钻操作 !为方便施工 ，将整个钻塔安装在可调节倾角的滑架上，当滑架带动钻塔倾斜到规定角度后，触地油缸推动钻塔在滑架上下移，直至钻塔底座触及地面，再将钻塔用螺栓紧固在滑架上 !这样进行斜孔施工时，操作夹持器就非常方便了 ! （ 2）钻机采用自行设计的液压卡盘和液压夹持器，结构合理，性能可靠，维护方便。液压卡盘采用液压夹紧液压松开机构，使用硬质合金卡瓦，夹紧力大，工作可靠。液压夹持器采用液压油缸做动力，操作省力，夹紧松开卡瓦动作迅速，夹持可靠，获国家 实用新型专利。 (3）动力头变速箱设有 2 挡机械变速，增大了钻机变速范围 !动力头变速箱结构 紧凑，易 损件少，使用变量液压马达驱动，采用恒扭矩 $恒功率调速方式，动力头输出转速可连续无级调节，调速范围广， 适用于金刚石绳索取心、冲击回转等多种钻探工艺的需要。为增强提钻的方便性，钻机动力头变速箱在提钻时要让开孔口位置。其让开孔位的方式是：松开机械锁紧装置，用侧移油缸推动其移动到侧面。提钻完成后再用侧移油缸拉动其复位，然后锁紧机械装置再开始工作 !该机构操作便捷、省力、安 全， 稳定性好，在斜孔施工时，其实用性尤为突出。 钻机动力头在钻塔上的移动采用导轨、滑板结构方式，刚性大，对动力头的导向性好，滑板与导轨 的间隙可以调节，磨损后可以补偿、更换，动力头式变速箱的设计获国家实用新型专利。 （ 4）钻机附件简单实用，质量轻，便于搬迁 !钻机配备的附件有：钻机底梁和钻杆架 !为缩减机台铺设时间，钻机配有钻机底梁。在钻孔位置平整场地修筑地基完成后，将钻机底梁放在地基上，然后将钻机安放到钻机底梁上，用螺栓紧固为一体，可快速完成钻机底梁的铺设和钻机安装到位，节省辅助 工作时间。为减轻起下钻时的劳动强度，为钻机配备了钻杆架 !起钻时，将卸下的钻杆立根下端抬到钻杆架滑车上，松开卷扬机，滑车会在立根自重的作用下在钻杆架导轨上滑移，钻杆 也随之边滑移边下 降放平，摘下提引器后将钻杆立根抬起摆放在钻杆架内，即完成一个立根的提升摆放 !有了钻杆架滑车的帮助，缩短了抬钻杆时间，减轻了工人劳动强度。 （ 5）钻机结构新颖；整体布局合理，解体性好，部件质量轻，搬迁运输方便 !特别是分体式岩心钻机将液压动力站与钻机分装在不同的底盘上， 部件布局更加灵活。钻机部分装有主卷扬机、绳索取心绞车、钻塔、动力头变速箱、操作台、阀组箱、夹持器等部件；液压动力站部分装有电机、油泵、油箱、冷却器、电控柜等部件，两者用液压快速接头和针式电缆接头连接。 3. 列全液压 动力头式岩心钻机的结构和组成部件 列各种型号的全液压动力头式岩心钻机性能参数虽有区别，但钻机结构和组成部件大致相 同。该系列钻机主要由钻机底盘、钻塔、主卷扬机、绳索取心绞车、液压动力站、操作台液压管线、动力头变速箱等部件组成。 盘 底盘是承载钻机各组成部件的结构件，是由型材焊接而成 !底盘按结构分可分为整体式和分体式两种。 整体式底盘钻机所有部件都装在同一底盘上， 一同运输搬迁，可加装拖轮拖行 。 履带式钻机的底盘也属于整体式 。 分体式底盘是将液压动力站部分和钻机部分分 装在两个底盘上， 两者间动力 传动和控制是通过装有快速接头的液压胶管和电缆来完成，便于拆卸 。 分体式底盘中的两个底盘都装有拖轮，钻机在工地上搬迁移位时，可使用其他车辆牵引移位 。 钻机底盘上安装有丝杠式千斤顶，可以很方便的升降，便于车轮的安装或拆卸 。 施工时拆除车轮，把钻机底盘坐在钻机底梁上固定即可 。 钻机动力站在施工时不用拆卸拖轮，用千斤顶顶起底盘使拖轮离开地面即可工作 。 塔 采用桅杆式钻塔，由矩形方管焊接而成，装在滑架上，分为上下两节可折叠 。 其主要功用是配合卷扬机完成起吊钻具 、 取心等工作 。 钻塔主要由支架 、 底座 、 滑架 、 下塔身 、 导轨 、 上塔身 、 天车 、 游动滑车 、 起塔油缸 、 伸缩式支撑杆等组成，钻塔采用液压油缸控制起落 。 动力头移动导轨用螺钉和销钉固定在下塔身上，下塔身通过支架 、 滑架 、 起塔油缸 、伸缩式支撑杆与钻机底盘连接 。 通过调整支撑杆的长度，可使钻 塔 45 间用机械方法固定 。 钻塔在滑架上能整体滑移，具有触地功能，方便斜孔施工 。 钻塔有效高度 9m，可升 6m 的钻杆 。 钻具较轻时可使用单绳升降钻具，在钻具较重时可利用游动滑车使用双绳升降钻具 。 卷扬机 钻机的主卷扬机由卷筒 、 支架 、 液压马达 、 减速器 、 制动器等组成 。 液压马达为定量斜轴 式柱塞马达，通过行星减速器带动卷筒正转或反转用于升降钻具 。 主卷扬机设有液压平衡阀和液压制动器双重制动装置，升降钻具平稳，制动可靠 。 升降速度可无级调速 。 压动力站 钻机的液压动力站是该系列钻机的核心部件，它主要由电动机 、 液压油泵 、 油箱 、 冷却器 、 液压控制阀 、 电气柜等组成 。 该动力站 2 个液压油泵，分为主泵和副泵 。 由于主泵和动力头液压马达都是液控变量， 通过调 节控制压力的大小，可以无级改变主泵和动力头液压马达的排量大小，从而实现动力头转速的无级调速和恒扭矩 、 恒功率的扭矩输出 。 结合动力头变速箱的二级机械变速，使动力头的输出转速和扭矩范围宽变化 较 大，能适应多种不同钻进工艺的要求 。 改变主泵的排量也实现了对主卷扬机 、 液压绞车 、 给进油缸等机构的无级调速 。 作台 钻机的操作台主要由操作台体 、 电控箱 、 液压阀 、 压力表 、 电流表 、 电压表 、 转速表 、泥浆泵压力表等组成 。 电控箱通过动力站的电器柜，控制主泵电机 、 副泵电机 、 冷却器电机 、 泥浆泵电机的启动和关闭 。 压力表用来显示各液压油泵的工作压力 、 先导系统的压力 、 给进油缸的加压力或减压力，反映钻机液压系统各部分工作压力的状态 。 电流 表和电压表显示主泵电机的工作电流和工作电压，反映钻机运转负荷的状态 。转速表显示动力头回转输出转速， 泥浆泵压力表显示泥浆泵的工作压力 。 力头 钻机的动力头主要由变速箱、液压马达、液压卡盘等组成，是钻机的回转机构。其变速箱具有 2 挡机械变速， 因而有 2 组不同的输出转速和输出扭矩。液压马达与变速箱的输入轴连接，通过改变马达的排量可以改变马达的输出转速 !变速箱的输出轴为空心轴，称为芯管，内部可以通过钻杆，芯管的上端装有液压卡盘，用以卡紧或松开钻杆 !卡盘的夹持力可以根据需要在一定范围内进行调节，可有效地避免打滑 现象和提高卡瓦的使用寿命 !变速箱的输出转速和扭矩通过卡盘传递给钻杆，带动钻杆回转钻进。松开动力头变速箱紧固螺栓后，动力头变速箱在液压油缸的推动下能整体侧移，让开孔口位置，便于起大钻，非常便于斜孔施工。 二、本 课 题的目的 （ 重点及 拟解决的关键问题 ） 1）进行岩心钻机液压动力头的设计首先要求我们学会综合运用“机械设计”课程及其他所修 相关 课程理论知识和生产实际知识解决过程实际问题的能力，并通过实际设计训练使所学理论知识得以巩固和提高。 2） 通过岩心钻机液压动力头的设计，我们要学会学习和掌握一般钻机设计的 基本方法和程序、培养独立设计能力，为将来的学习和实际工作打下良好的基础。 3）通过岩心钻机液压动力头的设计，还可以增，强我们进行机械设计工作基本技能的能力，包括：设计计算、绘图、查阅和使用规范、手册、图册等相关资料。 三、 主要 内容 、 研究方法、研究思路 1、主要内容： （ 1）对全液压岩心钻机进行初步了解。熟知岩心钻机发展的一般情况、钻机的特点及设 计要求以及钻机的“三化“原则等。 （ 2）对全液压岩心钻机进行总体 的 设计，对其整体 参数 进行规划， 学习 其工作的主要原理以及其主要部件的功能和作用。 （ 3）对给进 机构进行分析、设计和选择，对给进机构的液压缸进行设计选择并熟知其整个工作过程及原理。 （ 4）对全液压岩心钻机的钻塔进行设计和校核。包括钻塔及升降工具、塔身强度稳定性及刚度验算及校核等。 （ 5） 对卡盘的功能与结构进行分析，保证其在整机上准确的安装于满足其功能。 （ 6）对动力头进行设计计算，主要包括动力头的的主要作用和功能，变速箱的总体设计、变速箱传动齿轮的选取及校核、变速箱传动轴及轴承的选取和校核以及 动力头的泵和电机的选择等。 2、研究方法： 1)认真学习和 参考已有资料 ，并适当与实际相结合， 2 认真查询和 使用正确的标准和规范。 3）学会使用计算机进行辅助设计，比如：计算机辅助计算、计算机绘图等。 3、研究思路 ： 设计过程要独立思考、精益求精、学会理论联系实际，把握总体设计进度，每一个阶段的设计都要认真检查，避免出现重大失误而影响下一阶段的工作。 四、 总体安排和进度（包括 阶段 性工作 内容及 完成日期） 熟悉整理资料（ 12 天） 方案选择及总体设计计算（ 15 天） 确定计算草图（ 12 天） 完成相关的分析、计算（ 20 天） 完成设计图纸（ 15 天） 完成毕业设计说明书（ 14 天） 准备论文及答辩（ 7 天） 成果修改上交（ 6 天） 五、主要参考文献 【 1】 王嘉 北京：机械工业出版社， 2009. 【 2】 柯旭贵 北京：机械工业出版社， 2012. 【 3】 王新华 北京：机械工业出版社， 2008. 【 4】 王芳 北京：机械工业出版社， 1999. 【 5】 濮良贵 八版） 北京：高等教育出版社， 2006. 【 6】 周宏甫 北京：高等教育出版社， 2010. 【 7】 叶邦彦 北京：机械工业出版社， 2005. 【 8】 外语教学与研究出版社， 2002 【 9】 王伯平 北京：机械工业出版社， 2008 【 10】 朱辉 . 画法几何及工程制图 上海 ： 上海科学技术出版社， 2007. 指导教师意见 ： 指导教师签名： 日期： 教研室意见 ： 教研室主任签名： 日期： 系意见 ： 系领导签 名： 日期： 系盖章 课题来源：导师课题、社会实践、自选、其他 课题类别：工程设计 、施工技术、新品开发、软件开发、科学实验、毕业论文。 摘要 全液压岩心钻机是一种新型钻机，是在吸取了立轴式岩心和转盘式岩心钻机结构的优点基础上发展起来的。目前已生产出的全液压岩心钻机的主要优点是：给进行程长，可缩短钻进过程的辅助时间，有利于减少孔内事故；动力头上下移动是沿刚性较大的滑道进行的，所以导向、定向性好，旋转平稳；钻机升降机构与给进机构合一，动力头与孔口夹持器配合可实现拧卸钻具，此种结构简化了钻机的结构及配套装置。全液压岩心钻机还具有无极调速、调速范围大、过载保护性能好，能实现自动化、远距离自动控制等优点。但全液压岩心钻机消耗功率较大，传动效率低，可 拆性差，液压元件要求精度高，保养维修方便。 本钻机准备在钻进时，通过底座上活塞杆将平放于底座上的工作机构旋转90，撑开液压支腿，并将其调整平稳可靠，此时可钻垂直孔。钻头安装等工作完成后，接通电源。此时，将卡盘夹紧钻杆，夹持器处于松开状态。动力头将动力输出，经液压系统带动液压马达旋转，马达输出轴于变速箱齿轮轴联接，将动力传到空心输出轴。空心轴带动联接的卡盘同速旋转，从而钻杆回转。加之液压给进机构调节适当压力使钻头完成钻进工作 关键词： 全液压 岩心钻机 动力头 is a in on of a to be a to to to so to be of a be so a is of be on of of 0 , is At is in of by in to to of at to to 河北建筑工程学院 毕业设计（论文）外文资料翻译 系别： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 机 093 班 姓名： 段越威 学号： 2009307313 外文出处： 附 件： 1、外文原文； 2、外文资料翻译译文。 指导教师评语： 签字： 年 月 日 注：请将该封面与附件装订成册。 1、 外文原文 he is in to to 0s s of is As a of in so on a to to on to is to to to in is up so as to to At a in at so u in (1) of 0%. 0% (2) in to be is to as as 0%, 0% is is to be 0%, 0% 004 of , to S is (3) is he is to in so on (4) he is is in in S 5 00 US as 5 00 US is of to To to be in as as as . (1) to to be At 85, is on to to (2) is is at is in to be (3) to be is to a As a of so on a (4) is is At 0% is to a (5) To to a At at on is by On to on as as to on to to be a to to 15 in s as as a so on is a is to a is is to is to on (1) To in AE (2) in (3) s so (4) so (5) of (6) so on in (7) in (8) (9) (10) (11) (12) s 十 15 to be to is be at be is a so on to to be to in to is to at to 十 15 十 15 of (1)to he 0%. it in is is is in of is is at (2)so on a of of a (3) 0%, is In to so at is a of S (4) to At to an is so is to in (5) % is at is is 十 15 2、 外文资料翻译译文 模具设计与制造 模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到 20 世纪 80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。 虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具 精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。 中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。 近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、 长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现 在目录 第 1章 绪论 1 机发展的一般情况 1 机特点及设计要求 1 机的 “ 三化 ” 原则 3 第 2章 总体设计 5 述 5 体参数 5 作原理及主要部 6 第 3章 卡盘设计 9 盘结构简介 9 本参数的确定 10 第 4章 动力头的设计计算 12 述 12 速箱的总体设计 13 速箱传动齿轮的设计计算 15 速箱传动轴的设计计算 26 力头的泵及电机的选择 44 第 5章 给进机构的设计计算 46 压给进机构的分析、选择 46 进液压缸的设计计算的选择 48 第 6 钻塔的设计及校核 55 塔及升降工具 55 身的强度、稳定性及刚度验算 62 第 7章 毕业设计小节 65 参考文献 66 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 1 - 设计项目 计算与说明 结果 绪论 第 1 章 绪论 岩心钻机主要用于固体矿床的勘探，也用于工程勘探，水文地质勘探和其它用途的岩心钻探 。岩心钻探 的孔深变化较大，一般从几米到几千米之间，钻孔口径较小，一般钻孔口径在几毫米到一百多毫米。钻进底层以基岩为主，钻孔过程中要求取出能够满足分析和化验要求的一定数量和质量的岩心。 机发展的一般情况 早期的钻机是由人力驱动的简单冲击式机械，经常长期不断演变、发展，成为现代具有机动动力驱动的各种冲击式钻机。冲击式钻机作为唯一的钻探机械，在世界上 一直沿用了相当长的历史时期。这种钻机钻孔有如下缺点：效率低，无法取出岩心；只能钻垂直孔；钻孔过程中不能及时排出岩屑等。随着社会的不断发展，这种钻机已逐渐不能适应要求。19世纪中期以后，出现了回转式钻机。回转式钻机具有钻进效率高；可取出完整的岩心；能钻进各种倾角的钻孔；有利于多种钻探工艺和方法的使用等优点，因此发展很快，并迅速在钻探领域中占据了主导地位。 现在，我国不仅可以成套生产各种钻探机械，而且有许多产品已形成具有我国特点的系列。产品的品种逐渐齐全、质量不断提高、性能更加完善。某些产品已进入国际市场。 机的特点及设计要求 钻机与其它机械有某些共同之处，但钻机具有独特的生产对象和使用条件，岩心钻机是主要用于固体矿床的普查与勘探，也用于工程勘察、水文地质勘探和其他用途的岩心钻探。岩心钻探的孔深度变化较大，钻孔口径较小，钻进地层以基岩为主。由于各种矿体在地下的产状不同，为求得倾斜河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 2 - 设计项目 计算与说明 结果 矿体的真实厚度，便于精确计算储量，常常需要钻进不同倾角的钻孔。因而形成了自身的一些特点： （ 1）钻进方法和钻进工艺的多样性 钻探生产采用的钻探方法和钻进工艺是多种多样的。就钻进方法而言，按破碎岩石的方法可分为冲击、回转、震动、复合 式等几种；按采用的破岩材料分为：钻粒钻进、硬质合金钻进、金刚石钻进、超硬材料钻进；按是否取芯分为取芯钻进和全面钻进就钻进工艺而言可分为正循环钻进，局部反循环钻进和全面钻进。而且随着钻探生产的发展，科技的进步，会出现更多的钻探方法和钻探工艺，这就产生了能实现不同钻进方法和钻进工艺的各种类型的钻机。 （ 2）使用条件的复杂性 钻机工作的区域广泛，从平原到海洋、从地面到地下、从热带到寒带，几乎地球的每个地方都可能成为钻机工作的地方。不同地区有不同的环境气候条件这就带来钻机使用条件的复杂性。加之露天作业机械，作业对象 为岩石，一般用以产生污染的泥浆做冲洗液，这一进步造成钻机工作条件的恶化，为适应这些条件，钻机必须满足一些特殊要求。 （ 3） 类型与结构的多样性 由于钻机需要完成不同类型、不同目的的钻孔加之钻进方法和钻进工艺的多样性，使用条件的复杂性要求钻机有多种类型和不同结构形式。根据不完全统计，目前世界上各种类型的钻机达上千种之多，而且很多类型差异很大。 （ 4）生产小批量性 钻机相对交通运输、建筑、轻工业等机械的生产批量小，特别是一些特殊用途的生产数量更小。如深井钻机、特大井口钻机、水平孔钻机等。由于批量小，不便于组织批量 化生产，产品成本相对较高；另一方面产品更新换代周期长，不利于及时应用新技术。 钻机的设计要求： 钻机是直接用于钻孔的机械，设计时应直接保证设计河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 3 - 设计项目 计算与说明 结果 的钻机能高效、优质、安全、低耗完成钻孔为前提。使设计的钻机技术先进、经济合理，具有良好的经济技术指标。其依据如下： （ 1）钻机的性能及参数应具有广泛的适用性，能根据不同的底层不同的钻进方法及不同的钻头类型和结构实现合理钻进规程参数。 （ 2）要配备必要的的检测及指示仪器以便于及时掌握和控制钻机的运转和孔内的钻进情况。 （ 3）钻机应能传递足够用的动力，保证各工作机构的正常工作及短时间过载。 （ 4）应具有较强的处理孔内事故的能力和完成特种工作的性能。 （ 5）运转平稳，振动小 ,钻进时钻杆的对向性好。 （ 6）自动化，机械化程度高；钻进过程中最理想的是钻机能根据孔内情况自动调节和控制钻进参数；及时选择调整和保持最有效的钻进规程。 （ 7）为提高钻机生产可靠性，应设置必要的过载保护装置和互锁装置；重要机构要配备重复装置。 (8)满足机械设备一般要求。 化”原则 工业产品的标准化是组织现代化生产的重要手段，是科学管理的重要组成部分；是沟通科研、生产和使用三者之间的桥梁。 标准化已发展成一门综合性学科。 标准化包括标准化、系列化和通用化，又称之为“三化”。标准是径有关上级主管部门批准，在一定的范围内必须执行的有文字技术资料的统一技术规定。系列化是把同类型的产品按技术参数规划出一定时期内社会发展需要的一组产品的型式尺寸。这组型式尺寸确定了该类产品的最大最小范围及各尺寸的合理间隔。系列化可以合理简化产品的规格，提高零部件的通用化程度，用最小的品种规格有效地满足各方河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 4 - 设计项目 计算与说明 结果 面的要求。通用化是指最大限度的扩大同一类型或不同类型的各种规格产品中通用件的使用范围，增大通用件的比例。通用件就是不同 类型或不同规格产品中彼此可以互换通用的相同的零部件。产品中通用件的比例越高，通用件适用范围越大，则产品的通用化程度越高。 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 5 - 设计项目 计算与说明 结果 总体设计 概述 总体参数 第 2 章 总体设计 述 全液压岩心钻机是一种新型钻机，是在吸取了立轴式岩心和转盘式岩心钻机结构的优点基础上发展起来的。目前已生产出的全液压岩心钻机的主要优点是：给进行程长，可缩短钻进过程的辅助时间，有利于减少孔内事故；动力头上下移动是沿刚性较大的滑道进行的，所以导向、定向性好，回转平稳；钻机升降机构与给进机构合一，动力 头与孔口夹持器配合可实现拧卸钻具，此种结构简化了钻机的结构及配套装置。全液压岩心钻机还具有无极调速、调速范围大、过载保护性能好，能实现自动化、远距离自动控制等优点。但全液压岩心钻机消耗功率较大，传动效率低，可拆性差，液压元件要求精度高，保养维修方便。 体参数 基本参数： 钻深 1000m 钻孔倾角 7590度 给进力 45起拔力 125钻杆低档转速 0388 r 低档钻杆转矩 36001800 钻杆高档转速 01240 r 高档钻杆转矩 1100 550 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 6 - 设计项目 计算与说明 结果 工作原理及主要部件 作原理及主要部件 (图 2图 2体布置简图 作原理 本钻机准备在钻进时，通过底座上活塞杆机构将平放于底座上的工作机构旋转 90，撑开液压支腿，并将其调整平稳可靠，此时可钻垂直孔。钻头安装等工作完成后，接通电源。此时，将卡盘夹紧钻杆，夹持器处于松开状态。动力机将动力输出，经液压系统带动液压马达旋转，马达输出轴于变速箱齿轮轴联接，将动力传到空心输出轴。空心轴带动联接的卡盘同速旋转，从而钻杆回转。加之液压给进机构调节适当压力使钻头完成钻进工作。 本机采用钻杆长度为 3米，即钻进行程为 3米，提升动力头一次和换钻、拧钻等。首先应通过夹持器将钻杆夹紧，然后松开卡盘卡瓦，之后可完成提升、移动动力头、换钻、拧钻。如此循环，进行下一次钻进工作。 钻孔最初，进行开口钻探时，需给进机构为动力头提供河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 7 - 设计项目 计算与说明 结果 一定的沿钻杆轴向向下的力以达到钻探所需的合适的钻压。随着钻杆数目的增加，钻具重量和钻探阻力逐渐增加。当钻孔达到一定深度时，钻杆总轴向力近似等于正常钻进所需压力，给进机构加压为零；随着钻杆数目的继续增加，钻具重量和钻探阻力合力大于正常钻进所需压力。给进机构为动力头提供一定的沿钻杆轴向向上的推力，保证正常钻进。这 就是通常所说的减压钻进。 当钻探工作完成时，收起液压支腿和其他支撑，通过活塞杆将工 反 机构 向旋 90，平放在底座上，断掉电源，可进行场地转移或整体搬运。 图 2力头变速装置简图 动力头（见图 2整台钻机的最核心部分，由液压马达旋转，经齿轮变速装置直接输入到卡盘及钻杆。液压马达可进行无级调速，加上给进机构调节压力，可带动钻头进行回转钻进。其中齿轮变速装置可实现两档变速，配合液压马达的无级变速，使得钻探工作不同阶段钻杆转速能够顺利进行过渡转换。从而减少了冲击和振动并 提高了工作的效率河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 8 - 设计项目 计算与说明 结果 和安全性。 卡盘是一种液压松开、弹簧夹紧的常闭装置，正常钻进前卡盘通过弹簧拉动上盖，带动锥环斜面下移，压紧卡瓦，夹紧钻杆。当需下钻、换钻时环形液压缸上腔通油，外缸体在液压油作用下顶起上盖带动斜面上移，松开卡瓦，从而松开钻杆。 夹持器固定在轨道上，结构与常见的卡盘相似，但无需提供回转力矩。当拧卸钻杆、提钻时，夹持器用来固定夹紧钻杆；正常钻进时，松开钻杆。 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 9 - 设计项目 计算与说明 结果 卡盘夹紧力的计算 卡盘结构 简介 第 3 章 卡盘设计 盘结构简介 (图 3图2 - 2 - 2卡盘 组装简图图 3盘结构图 卡盘采 用的是弹簧夹紧液压松开的常闭式，钻进时通过支持弹簧的预紧力使卡盘的锥形上盖相对卡盘心轴向下压紧卡瓦，使卡瓦向中心移动加紧钻杆。弹簧的刚性直接关系到夹紧力与压缩量的相对关系。 2卡瓦 选用带齿的卡瓦，其齿面喷镀上硬质合金颗粒，硬质合金块可以用中频感应加热的方法焊到卡瓦上。带齿的卡瓦依靠尖锐的齿压入钻杆表面，摩擦系数高。 3液压油缸 根据卡盘的结构和工作特性，设计液压缸为环形缸体、河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 10 - 设计项目 计算与说明 结果 基本参数的确定 环形活塞杆，以便于钻杆的夹紧和松开，并进行旋转钻进。 本参数的确定 初选斜面增力液压松紧型常闭式 卡盘，传递的扭矩不小于 3600 。其中卡瓦数目 3块，弹簧 6组。 钻杆直径直接影响回转其余升降机的工作能力和尺寸，以及回转钻具所需功率。根据钻速、孔深及工况选择钻杆直径。查参考资料【 1】 取钻杆外径 d=71称直径 D=75 b q m a x q m a x 51251 . 5 1 2 5 1 8 7 . 5 N K 安 全 系 数 ， 取给 进 机 构 最 大 上 顶 力 ，所 以正 常 钻 进 情 况 下 ， 卡 盘 的 负 荷 ： 0 0 K N 作 用 于 钻 杆 上 的 轴 向 力 ，作 用 于 钻 杆 上 的 圆 周 力 ，回 转 器 次 低 速 输 出 转 矩 ， 22zm a x b zd d 7 1 m 5 4 5 2 1 6 6 . 4711 8 7 . 5 P K N 钻 杆 外 径 ， 载 荷 ， 3取3f=北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 11 - 设计项目 计算与说明 结果 n，使卡盘的计算夹紧力安全系数 n=j n Q = 1 . 0 2 3 4 6 8 . 7 5 K N = 4 7 8 . 1 3 K 确定总轴向力即复位弹簧的力 计算夹紧力用增了力比来表式增力机构的増力效果， 取卡瓦斜面角度 7 。 查参考资料【 2】 0 同时查的行程比 2y 则总轴向力 j 4 7 8 . 1 3 1 5 5 . 7 43 . 0 7 N K N 93 83 1 5 5 . 7 4 2 5 . 9 666F K N K N 1 F 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 12 - 设计项目 计算与说明 结果 动力头的设计计算 概述 第 4 章 动力头的设计计算 述 齿轮变速箱和液压马达是动力头的两个最重要部分。其中齿轮变速箱为两档变速箱，输入轴是一空心齿轮轴，中间传动轴装有各档变速齿轮，输出轴为一中空轴，可输出不同转矩。 图 4工作原理 (图 4动力由马达输入一轴，一轴齿轮 1与二轴齿轮 2啮合将扭矩传至二轴，二轴上的齿轮与三轴上齿轮啮合将转矩传出。齿轮 3与齿轮 5为双联齿轮。齿轮 3与齿轮 4啮合为低速档，齿轮 5与齿轮 6啮合为高速档。双联齿轮 3联齿轮 3到 换挡的目的。 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 13 - 设计项目 计算与说明 结果 变速箱的总体设计 速箱的总体设计 钻杆低档转速 388 r 低档钻杆转矩 36001800 钻杆高档转速 1240 r 高档钻杆转矩 1100550 (1)各挡的输出功率 111322232602 3 . 1 4 3 6 0 0 3 8 81 0 1 4 6 . 1 9 8602602 3 . 1 4 1 1 0 0 1 2 4 01 0 1 4 2 . 7 6 560 (2)传递效率的确定 各齿轮间为外啮合其效率 轮三根轴都选用圆锥滚子轴承 滚总机械效率： 2222220 . 9 8 0 . 9 6 0 . 9 8 0 . 9 6 0 . 9 8 0 . 8 8 3 总 滚 轮 滚 轮 滚 220 . 9 8 0 . 9 6 0 . 9 2 20 . 9 8 0 . 9 6 0 . 9 2 2 01 4 6 . 1 9 80 . 8 3 31 7 6 . 1 4 2 总(3)查参考资料【 4】表 93 选取 斜轴式定量 马达，其参数如下 : 排量 200ml/r 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 14 - 设计项目 计算与说明 结果 最高转速 1800 r 额定转矩 1114 驱动功率 210 各挡传动比 初取第一级传动比 则各档二级传动比 134 . 6 4 3 . 0 91 . 51 . 4 5 0 . 9 6 6 71 . 5 根据公式速度0 , 及各已知参数填写表 4 4低速档 高速档 n ( r ) 1800 1800 n ( r ) 1200 1200 n ( r ) 388 1240 T ( ) ( ) ( ) 3600 1100 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 15 - 设计项目 计算与说明 结果 变速箱传动齿轮的设计计算 高速级齿轮传动的设计校核 一 齿轮类型精度等级材料及齿数 1） 传动方案 2） 精度等级 3） 材料 4）齿数 速箱传动齿轮的设计计算 钻机用于野外作业 ,环境恶劣 ,有一定冲击载荷 ,设计时务必保证其安全可靠 ,并保证一定寿命 ,所以齿轮使用硬齿面传动 ,设计原则按硬齿面传动的抗弯疲劳强度设计 ,再以齿面疲劳强度 校核。所有计算过程依据参考资料【 5】第十章的内容 1高速级齿轮传动的设计校核 直齿圆柱齿轮传动 七级 小齿轮 40 250齿轮 20渗碳淬 火 60选 201 z ， 2 直齿圆柱齿轮传动 七级 小齿轮 40 质处理 250齿轮20碳淬火600,2021 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 16 - 设计项目 计算与说明 结果 二按齿面接触强度设计 1 确定式中各值 1）载荷系数 2）转矩 3）齿宽 系数d4）接触疲劳极限）材料弹性影响系数力循环次数 21312 1d 2 . 3 2( 5 P - a ) Z 资 料 【 】 203 式 1 0 9 试取 3.1 查资料【 5】 10资料【 5】 10资料【 5】 0 1 n 1 1 8 0 0 2 0 3 0 0 1 0 6 . 4 8 1 04 . 3 2 1 01 . 5j 1912 . 4 8 1 054.0d 7001 15002 189.8 0N河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 17 - 设计项目 计算与说明 结果 7）接触疲劳寿命系数 8）接触疲劳许用应力 H 2计算 1）小齿轮分度圆直径周速度 1v 3）齿宽 b 4）齿宽与齿高之 比5】 10 l i m 112 l i m 221 % S = 1 = 7 0 0 M P a = 1 5 0 0 M P a( P - )H N 取 失 效 概 率 为 ， 安 全 系 数资 料 【 5 】 205 式 1 0 1 2 2131231d 2 . 3 21 . 3 9 1 3 . 6 7 1 0 0 0 1 . 5 1 1 8 9 . 82 . 3 2 ( )0 . 5 4 1 . 5 7 0 01 4 9 . 8 5 9t 111 3 . 1 4 1 4 9 . 8 5 9 1 8 0 0 1 4 . 1 1 7 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s 1 0 . 5 4 1 4 9 . 8 5 9 8 0 . 9 2 4d m m 12 =700 =1500取较小值 mm毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 18 - 设计项目 计算与说明 结果 齿高 h 荷系数 使用系数动载系数 齿向载荷分布系数K 载荷分布 系数 K 6）分度圆直径 1d t 查资料【 5】 0资料【 5】 10资料【 5】 10资料【 5】 198表 100 6 1 5 311 (资料【 5】 100.4K K =1 北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 19 - 设计项目 计算与说明 结果 7）模数 m 三按齿根弯曲疲劳强度设计 1确定式中各值 1)弯曲疲劳强度极限 2）弯曲疲劳寿命系数曲疲劳许用应力 F 4）载荷系数 K 5）齿形系数 9 2 5111 3 21 1 )(2 F (资料【 5】 10查资料【 5】 10资料【 5】 10 M P 取弯曲疲劳安全系数（资料【 5】 10 4 3 9 查资料【 5】 10-5 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 20 - 设计项目 计算与说明 结果 6） 计算 齿数 z 四几何尺寸计算 1 分度圆直径 d 2中心距 3齿宽 1112222 . 8 0 1 . 5 5 0 . 0 2 4 6 41 7 6 . 0 72 . 5 2 1 . 6 2 5 0 . 0 1 4 1 6 ,2 8 9 . 1 4F a s a s 取 二 者 中 较 大 002 2 401 602 21 取 1 30202100河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 21 - 设计项目 计算与说明 结果 低速级齿轮传动的设计校核 一 选材及精度等级 1选材 2精度等级 二 确定设计原则 三 设计公式 1初选齿数 2 齿宽系数d 2低速级齿轮传动的设计校核 由于轴二与轴三上的齿轮受载较大选用硬齿面传动。轮 35为两双联齿轮，且两轴 中心距一定，所以次级两对对齿轮同时设计校核。 两对齿轮都选用 2060度等级为八级 硬齿面齿轮传动，轮齿抗弯强度设计，齿面疲劳强度校核。 3 22 F a S Y （资料【 5】 10 3 4 2 35 6 3 52 2 , 3 . 0 9 2 2 6 85 5 , 0 . 9 6 6 7 5 5 5 3z z i zz z i z 硬齿面齿轮传动，d=对齿轮都选 用2060度等级为八级 345622, 6855, 53 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 22 - 设计项目 计算与说明 结果 3 初估齿轮直径 d 4齿宽 b 5齿轮圆周速度 V 6循环次数 7寿命系数8弯曲疲劳 强度极限 9安全系数 10许用应力 d=100150mm 估6 0 1 0 0 0 估估齿轮长期工作时间为 查资料【 5】 10资料【 5】 10 （资料【 5】 10 35130250d 4665100b 估 3估 5 121 460F 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 23 - 设计项目 计算与说明 结果 11转矩 T 12载荷系数 K 使用系数动载系数齿间载荷分配系数 13齿形系数因为其扭矩最大相应得到中心距就大，应选择满足所有档位的中心距 查资料【 5】 10资料【 5】 10资料【 5】 00资料【 5】 10 V K K K 查资料【 5】 10N K =河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 24 - 设计项目 计算与说明 结果 14齿轮模数 m 15预算中心距 a 四具体参数确定 1确定各轮模数 m 2齿数 z 3分度圆直径 d 3齿宽 b 3 22 Y 得 122 两轴间距一定取最大值即 a=27021222zz aa m m 得44,268,226556654343 小齿轮齿宽略大于大齿轮齿宽 圆整模数 345664m 3456270216a 270a 56 44466822654334567166115110b 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 25 - 设计项目 计算与说明 结果 五 齿面疲劳强度校核 1安全系数许用接触应力 H5材料弹性系数 查资料【 5】 10资料【 5】 10 l i （资料【 5】 10 查资料【 5】 10 5（资料【 5】 10出 359 3 4 . 7433 a 所以各齿轮设计合格。 1250H合格 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 26 - 设计项目 计算与说明 结果 变速箱传动轴的设计算 一 将所设计各齿轮基本参数填入表 4 4除 齿数z 齿数z 模数m 分度圆直径 d 齿宽b 齿顶高 根高 齿轮1 20 8 160 92 8 10 齿轮2 30 8 240 87 8 10 齿轮3 22 6 132 71 6 轮4 68 6 408 66 6 轮5 46 6 276 110 6 轮6 44 6 264 115 6 速箱传动轴的设计计算 1输入轴的设计校核 轴一为输入轴，转动速度高，磨损强度大，采用 40做成空心齿轮轴其结构与受力分析如下： 图 4河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：孙长山 设计题目： 液压岩心钻机 液压动力头设计 设计人： 段越威 - 27 - 设计项目 计算与说明 结果 二 图 4的分度圆直径1 160d 分度圆压力角 020
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