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目录
摘要 ………………………………………………………………………I
Abstract …………………………………………………………………II
第1章 绪论 ……………………………………………………………1
1.1 选题意义 ………………………………………………………1
1.2国内外概况 ………………………………………………………1
1.3设计特点…… ……………………………………………………1
第2章 FDP-15D钻机总体方案的确定 …………………………………5
2.1具体方案的确定 ………………………………………………3
2.2 技术特性 …………………………………………………………3
第3章 FDP-15D钻机结构方案的确定 …………………………………3
3.1主机部分 …………………………………………………………4
3.1.1 回转机构 …………………………………………………4
3.1.2 给进机构 …………………………………………………5
3.2 动力设备部分 ……………………………………………………6
3.2.1 动力机 ……………………………………………………6
3.2.2 油泵 ………………………………………………………7
3.2.3 油箱 ………………………………………………………7
3.3 操纵台部分 ……………………………………………………7
第4章 动力机的确定 ……………………………………………………8
4.1电动机功率的确定 ………………………………………………8
4.1.1 油泵—马达回转机构 ……………………………………9
4.1.2 油泵—油缸给进机构……………………………………15
4.1.3 泥浆泵……………………………………………………16
4.2 柴油机的选择 ……………………………………………16
第5章 机械传动系统设计………………………………………………26
5.1 变速箱的设计…………………………………………………17
5.1.1 强度计算的依据…………………………………………17
5.1.2 齿轮强度的计算…………………………………………17
5.1.3 轴的设计………………………………………………23
5.2.4 滚动轴承的寿命计算………………………………………29
5.3 链条选择 32
第6章钻机液压系统的设计与计算 ………………………………………33
6.1 液压系统的确定…………………………………………………33
6.1.1 形式的选择…………………………………………………33
6.1.2 调速方案的选择……………………………………………34
6.1.3 换向回路的选择……………………………………………34
6.1.4 压力控制回路的选择………………………………………35
6.1.5 液压系统图的方案确定……………………………………35
6.2 液压元件的选择…………………………………………………36
6.2.1 油泵的选择…………………………………………………36
6.2.2 马达的选择…………………………………………………36
6.2.3 液压缸的选择………………………………………………37
6.2.4 阀类元件的选择……………………………………………37
6.2.5 辅助液压装置的选择………………………………………38
第7章 FDP-15D钻机的使用与维护 ……………………………………42
第8章 经济分析 …………………………………………………………44
第9章 结论 ………………………………………………………………45
致 谢 ………………………………………………………………………46
参考文献 ……………………………………………………………………47
附录 1 专题 工程机械液压系统常见故障分析及控制…………………49
附录 2 外文翻译 …………………………………………………………56
摘要
FDP－15D型非开挖导向钻机，是一种全液压动力头式导向钻机。该钻机主要用于非开挖地下管线的铺设工程。可在不开挖地面的情况下，穿越地表建筑物或地下设施等障碍（如公路、铁路、河流、建筑及地下埋设物等），铺设各类地下管线。广泛是用于通讯、电力、热力、煤气及自来水管线的非开挖铺设施工。
FDP－15D型非开挖导向钻机可分为动力站和主机体操纵台三部分。动力站主要提供高压液压油，而主机体就负责把液压油的能量转换为钻进的动力。主机体的设计重点在于动力头的设计。合理的设计主机体，可提高钻进的效率和钻机的使用寿命，灵活的结构可以减低钻机维护和维修的难度减低使用成本。
关键字：非开挖 导向钻机 主机体 动力头
Abstract
The FDP－15D type non-dig direction drilling machine, is a kind of whole hydraulic pressure power prinipal type direction to drill machine.Should drill machine to mainly used for to open to dig the earth not the paving engineering of the pipeline.Can cross the earth's surface building or underground facilities etc. obstacle(such as the highway,railroad,river,construct and the underground lay a thing etc.) under the sistuation that not open to dig the earth surface, build each kind of underground pipeline.Extensively is used for not open of communication,electric power,thermodynamic energy,gas and the water pipe line to dig to build a construction.
FDP-15D type can be divided into non-dig-rigs and power stations mainframe hardware components. Provide high-pressure hydraulic oil major power stations, and on mainframe hardware for the hydraulic oil to the energy conversion into power. Mainframe hardware design focuses on the first engine design. Reasonable mainframe hardware design can enhance the efficiency and rigs into the life, flexible structures can reduce maintenance and repair rigs used to reduce the difficulty of cost.
Keyword:no-dig direction drilling Main engine part power prinipal
第一章 绪 论
1.1 选题意义
目前越来越多的大规模交通、铁道、电力、地铁、水利等建设活动过程中都需要水平定向钻探技术，即非开挖施工技术。该技术与开挖施工技术相比，具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、社会效益显著等优点。可广泛应用于穿越公路、铁道、建筑物、河流，以及在闹市区、古迹保护区、农作物和植被保护区等条件下进行的供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线的铺设，更新和修复。
1.2 国内外概况
1900年美国人采用顶管法成功地实现了非开挖铺设管线的技术突破。非开挖技术经历60年的发展，先后只发明了螺旋钻进法和冲击矛法技术。1970年美国加洲人率先使用“水平导向钻进法”穿过河流铺设第一条采用此技术的管道，成为创立“水平导向钻进法”的第一人。由于他经常到全美各地推广此技术。因此，“水平导向钻进法”成为非开挖施工所普遍采用的施工工艺。随着非开挖技术的不断成熟，人们又针对不同的管网情况，1980年发明了“胀管法”（爆管法），此技术逐步推行开来，特别是自来水行业运用较多。
国内现状：非开挖铺设更换管道技术以其独特的优越性，已被人们逐步接受，特别是在大中城市，商业繁华地区普遍采用此项技术，我国香港特别行政区已运用很久。但内地还处在起步阶段
1.3 设计特点
所谓定向钻探，就是在钻探和钻井施工中，利用土层造斜规律，采用人工造斜手段，或者两种同时并用，使井孔按照设计的轨迹钻达预定目标的钻进方法。在钻探施工中，根据地质条件，合理采用定向钻进方法，不但能够提高工程量，节约施工费用，而且能够缩短施工时间，获得较好的技术经济效果。
而对钻孔深度300米左右的水平定向钻机需求量比较大，以往的300米水平定向钻机，存在着机械式、笨重、使用不方便等缺点。鉴于以上原因，此次毕业设计，我的导师陈少云老师让我对300米水平定向钻机（FDP-15D）进行研究。经过调研，我觉得水平定向钻机是一种小型液压钻机，应有以下特点：
1.经济耐用可靠、质优价廉；
2.结构简单，易于加工制造；
3.操作简单，维修方便；
4.适用于、两种钻杆；
5.钻进速度快，效率高；
6.施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著。
7.随着水平定向钻探技术的发展，这种钻机应具有良好的发展空间。
第2章 FDP-15D钻机总体方案的确定
2.1 具体方案的确定
经过陈老师的细心指导和长时间的搜集和查阅资料，我对钻机的整体结构和工作原理都有所了解。钻机的结构与其所采用的钻进工艺相关联。目前国内外都正在研制和应用全液压钻机。全液压钻机同传统钻机一样，都是用来完成钻进和升降钻具等基本工序，以实现采取岩心，达到探矿的目的。从结构上看，全液压钻机可以分为立轴式全液压钻机和动力头式全液压钻机。二者相比较，动力头式全液压钻机具有结构简单、重量轻、操作简便、可以实现无级调速、加压给进等优点，工作效率大大改善。并且动力头式全液压钻机也是钻机的发展方向之一。综合各方因素，我选择设计水平定向动力头式全液压钻机。
具体方案如下：
1.考虑到此钻机常用于户外作业，动力可选柴油机。
2.钻机应用螺纹连接钻头精简结构，节约时间，提高有效钻进速度。
3.动力头采用单极齿轮减速器，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。
4.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。
2.2 技术特性
1.最大钻进深度
2.导向孔直径
3.钻杆直径
4.动力头转速
第3章 FDP-15D钻机结构方案的确定
一台全液压钻机主要包括主机、动力设备和操纵台三个部分。
3.1 主机部分
水平定向全液压钻机的主机包括回转机构、给进机构等基本部件。
3.1.1 回转机构
全液压动力头式钻机的回转机构，就是移动式回转器，亦称为动力头。动力头是钻机的重要组成部分，主要由回转马达、减速器、水接头组成。它的功能有二：一是传递扭矩，以带动钻具旋转钻进或拧卸钻杆；二是动力头由给进机构带动，以传递向上或向下的轴向力及其运动，用来实现加减压给进。
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