非开挖水平定向钻机泥土输送装置设计【8张CAD图纸】【优秀】

非开挖水平定向钻机泥土输送装置设计

36页 11000字数+说明书+任务书+8张CAD图纸【详情如下】

泥土输送传动装置.dwg

泥土输送装置机架.dwg

滚筒.dwg

皮带轮.dwg

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设计图纸7张.dwg

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轴.dwg

轴承盖.dwg

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非开挖水平定向钻机泥土输送装置设计论文.doc

齿轮.dwg

　　目录

AbstractII

第一章 文献综述1

1.1  非开挖水平定向钻机简介1

1.2  非开挖钻机国内外发展概况及发展趋势1

　　　　　1.2.1  非开挖钻机国内外发展概况1

　　　　　1.2.2  非开挖钻机发展趋势2

第二章 泥土输送装置设计方案3

2.1  输送装置简介3

2.2  输送装置方案3

2.3  带式输送机简介4

2.4  带式输送机布置方式5

第三章 带式输送机设计选型6

3.1  原始数据6

3.2  输送带速度选择6

3.3  输送带宽度计算6

3.4  功率计算7

3.5  最大张力计算8

3.6  输送带层数计算9

3.7  驱动装置选型9

3.8  分配各级传动比、各轴功率计算10

3.9  托辊选型11

3.10  其他部件选型11

第四章 减速器设计12

4.1  齿轮设计计算12

4.2  轴设计计算16

4.3  轴的校核19

4.4  轴承的选择及校核计算21

4.5  键的选择及校核计算22

4.6  联轴器选择23

4.7  减速器箱体设计23

4.8  减速器润滑密封24

第五章 带传动设计25

5.1  确定计算功率25

5.2  选择带型号25

5.3  选取带轮基准直径25

5.4  确定轴间距和带的基准长度25

5.5  验算小带轮包角26

5.6  确定v带根数z26

5.7  计算初拉力26

5.8  计算作用在轴上的压轴力26

5.9  V带轮的结构设计26

第六章 快速接头选型28

6.1  快速接头简介28

6.2  快速接头选型29

第七章 总结30

参考文献31

致谢32                                                          

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AutoCAD出图，最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

Trenchless horizontal directional drilling mud conveying design

Abstract: Through the analysis of trenchless rig mud conveyer domestic and foreign research present situation, application and specific detection method, through access to relevant data, discussion and formulate the function is realized by using sectional belt conveyor, belt conveyor for motor drive, through a gear reducer and V belt driving power transmission to the roller, roller rotation drive belt transporting soil. Design idea of this article is mainly to calculate the volume and resistance of belt conveyor, the selection of belt conveyor equipment, choose motor model, through the calculation of resistance to design reducer, V belt transmission and fast connection. Finally, the key components, this article got the agency by checking calculation of the selection of the components and parts processing size, and verify the feasibility of the scheme. Through the AutoCAD drawing, the final design specification writing and foreign language translation.

Key words: Trenchless horizontal drilling; Soil transport; gear reducer; belt conveyo                                      

第一章 文献综述

1.1  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-15℃~+45℃。一般来说适用于铺设直径管道300~1200 mm的钢管及PE管，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]。

1.2  非开挖钻机国内外发展概况及发展趋势

1.2.1  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Ditch Witch、VERMEER、AUGERS、Case公司；德国TT、FLX、HUTTE公司；加拿大UTILX公司；意大利TECNIWELL公司；加拿大UTILX公司；英国POWERMOLE、STEVE VICK公司；瑞士TERRA公司等。

　　　国内主要有中国科学院勘探技术研究生产的GBS-10、GBS-8、GBS-5拖式非开挖钻机和GBS-40、GBS-20、GBS-12自动行走式的非开挖钻机。徐工集团生产ZD1245等系列非开挖水平钻采用进口的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DDW80、DDW200等定向钻；连云港黄海机械厂与首钢地址

　　　勘察院共同开发的FDP-15及FDP-12水平定向钻；深圳钻通公司生产的ZT20、ZT1 ZT10水平定向钻中联重科的KSD25水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1.1。第二章 泥土输送装置设计方案

2.1  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。

2.2  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。

　　　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。

2.3  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2-1所示：

表2-1  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°

　　0—350mm矿石　　16 °　　　水       泥　　　　20°

0—200mm油田页岩　　22°　　干 松 泥 土　　　　20°

第三章 带式输送机设计选型

3.1  原始数据

输送物料为泥土，最大输送量：40 t/h；

物料细度为50 mm，松散密度为1.8 t/m3；

输送机布置形式为上运；

给料点位于机头位置；

工作环境：室外、潮湿、少量尘土；

输送机倾角为18°；

动堆积角为30°。

3.2  输送带速度选择

输送散状物料一般取带速v=0.8~2 m/s；

输送成件物品一般取带速v=0.25~1 m/s;

输送易碎、易飞扬的物料一般取带速v=0.8~1 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。

3.3  输送带宽度计算

对于散状物料，输送带宽度按照：

式中：B——输送带宽度，m；

           Q——所需输送量，t/h；

           ——物料松散密度，t/m3；

            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=0.132；

            C——倾角系数，输送机倾角为18°时倾角系数为0.85；

            K——装载系数，一般取h=0.8~0.9。

所以：参考文献

　[1] 刘军.非开挖水平定向钻进铺管施工技术及工程应用研究[D].西安建筑科技大学,2004.

　[2] 花蓉. 非开挖水平钻机中几种主要结构的设计[J].探矿工程(岩土钻掘工程).2009(08)                        

　[3] 徐工水平定向钻机亮相2013国际非开挖展[J].建筑机械化,2013,11:14.

 [4] 赵丁选,杨力夫,李锁云,尚涛,乌效鸣.国内外非开挖定向钻机及其智能控制技术[J].吉林大学学报(工学版),2005.

 [5] 《运输机械设计选用手册》编辑委员会.运输机械设计选用手册[M].北京：化学工业出版社2006.

　[6] 孙靖民.机械优化设计.4版.北京：机械工业出版社,2009.

　[7] 成大先.机械设计手册.化学工业出版社,2002.

　[8] 王振华.实用轴承手册.上海：上海科学技术文献出版社,1991.

　[9] 张代东，机械工程材料应用基础.北京：机械工业出版社,2001.

　[10] 濮良贵，纪名刚.机械设计.8版.北京：高等教育出版社,2006.

　[11] 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M].3版.北京：高等教育出版社,2006.