地大必考-工程机械设计复习题.doc

工程机械设计复习思考题1、岩土工程机械分几类?1.钻孔机械2.钻凿与掘进机械3.开槽机械4.泵类机械2、钻机按用途可分哪几类?（1）岩心钻机（2）工程钻机（3）石油钻机（4）水文水井钻机 （5）特种钻机3、钻机传动方式有哪几种?1、纯机械传动2、机械-液压传动（半液压传动）3、全液压传动4、机械-气压传动4、回转式钻机由哪几部分组成?一台回转式钻机有下列部分组成： 一. 回转机构：带动钻具回转,传递钻头破岩所需的转矩。 二. 给进机构：向钻头施加轴向压力，使钻头有效吃入岩石。另外,多数给进机构还可以实现悬挂、提动钻具，甚至完成升降钻具的工作。 三. 升降机构：升降钻具、起下套管。 四. 拧卸机构：拧卸钻杆。 五. 传动系统：传输各工作机构所需的运动和动力。 六. 底盘或机架：安装钻机的各个部件，承受钻机工作时产生的各种载荷。5、钻机的能力参数有哪些? 能力参数：孔深、 孔径、 钻杆直径、钻孔倾角6、钻机的工作参数由几部分组成?回转器的工作参数：回转器的转速(最高转速、最低转速、中间速度）速度档数、调速范围、回转器的通孔直径、回转器让开孔口的范围。给进机构的工作参数：最大上顶力、最大给进力、给进速度、给进行程、倒杆速度。升降机的工作参数：最大起重量、缠绳速度（最高缠绳速度、最低缠绳 速度、中间缠绳速度、速度档数、调速范围） 。7、钻进时所需的功率由几部分组成?一、钻进时所需的功率；可用下列公式计算：N1-钻头破碎岩石所需的功率 N3-回转钻杆所需的功率N4-钻机传动所需的功率二、提升钻具时所需的功率三、钻机配备的动力机功率8、转速图有哪些作用? 绘出某种钻机回转器传动链的转速图。转速图的作用:转速图是确定机械传动系统简便、且明了的方法。它反映了传动系统的基本组成及结构；表明了传动系统的运动参数，即各传动轴的转速档数、转速值、传动比、调速范围等；表明了各档转速的传递路线。9、摩擦离合器的功用?按工作原理分类摩擦离合器有哪些类型?摩擦离合器的功用：(1) 传递与切断动力；(2) 微动操作；(3) 实现柔性传动；(4) 过载保护。(5) 保证动力机空载启动。按工作原理分类：常压式 特点：结合时靠弹簧压紧、常态为压紧状态、压紧弹簧有自动补偿作用，无须经常调整间隙、传递功率大小能较准确的设计、分离时需要较大的操纵力、适合联合驱动的钻机。非常压式 特点：结合时靠杠杆压紧、常态为分离状态、操纵较省力、传递功率大小不易控制、需要经常调整间隙、结合时平稳定性较好、适用于单独驱动的钻机。10、减速器中互锁机构有哪些类型?互锁机构的类型主要由互锁盘式、凸轮式、互锁销球式、摆动杠杆式和转动钳口式。11、钻机回转器的类型有哪几种?1.立轴式回转器2. 转盘式回转器3.移动式回转器（动力头）12、列举两种钻机的传动系统图并分析其几档速度的传动路线.解：（1）XY-4型钻机传动系统图见勘探机械P62XY-4型钻机回转器各档速度传动路线（动力机转速1500r/min）档 数传动路线各档速度一档-Z1-Z2-Z8-Z10-Z13-Z12-Z11-Z19-Z16-Z17-101二档-Z1-Z2-Z4-Z3-Z13-Z12-Z11-Z19-Z16-Z17-187三档-Z1-Z2-Z5-Z9-Z13-Z12-Z11-Z19-Z16-Z17-267四档-Z13-Z12-Z11-Z19-Z16-Z17-388五档-Z1-Z2-Z8-Z10-Z13-Z18-Z16-Z17-311六档-Z1-Z2-Z4-Z3-Z13-Z18-Z16-Z17-574七档-Z1-Z2-Z5-Z9-Z13-Z18-Z16-Z17-819八档-Z13-Z18-Z16-Z17-1191倒档低速-Z1-Z2-Z8-Z7-Z6-Z10-Z13-Z12-Z11-Z19-Z16-Z17-83倒档高速-Z1-Z2-Z8-Z7-Z6-Z10-Z13-Z18-Z16-Z17-251XY-4型钻机升降机各档速度传动路线（动力机转速1500r/min）档 数传动路线各档速度一档-Z1-Z2-Z8-Z10-Z13-Z12-Z11-Z19-Z24-Z22-43二档-Z1-Z2-Z4-Z3-Z13-Z12-Z11-Z19-Z24-Z22-79三档-Z1-Z2-Z5-Z9-Z13-Z12-Z11-Z19-Z24-Z22-113倒档-Z13-Z12-Z11-Z19-Z24-Z22-164（2）SPJ-300型钻机传动系统图如下：参考岩土钻掘工程学P43变速箱为三轴二级三速，转盘获得3档正、反转的速度。13、液压給进机构有哪些类型?单油缸给进机构； 双油缸给进机构； 单油缸-链条(钢丝绳)给进机构；双油缸-链条(钢丝绳)给进机构； 油马达单链条给进机构；油马达-双链条给进机构；14、说明XY-4钻机升降机提升钻具 、制动钻具、下降钻具其机构的转换情况. 提升钻具时，将下降手把上抬,下降抱闸放松卷筒;而提升手把下压，抱闸制动提升制圈。由于提升制圈被制动，行星轮不能自转，轮系变成定轴轮系。中心轮的顺时针转动带动行星轮逆时针自转。行星轮的转动驱动内齿圈和卷筒逆时针转动，缠绕钢丝绳，提升钻具。制动钻具时, 将提升手把上抬, 提升抱闸松开提升制圈; 而将下降手把向下搬, 下降抱闸制动卷筒。卷筒停止转动。钻具被停留在孔内某一位置。此时由于内齿圈不能转动, 行星轮除了在中心轮的驱动下逆时针自转外, 还以顺时针方向绕中心轮公转。下降钻具时，提升手把上抬，放松提升制圈；下降手把处于控制状态,在钻具重力的作用下，卷筒顺时针转动而放绳，钻具下落。此时由于内齿圈及中心轮都为顺时针转动，故行星轮也顺时针公转。行星轮的自转可能有三种情况，即顺时针转动、没有自转、逆时针转动。15、冲击钻机中冲击机构的类型有哪些? 应满足那些要求？冲击机构的类型：机械式：曲柄连杆-游梁式； 超越离合器式；气动离合- 卷筒式液压式：液压缸-游梁式 ；液压缸-钢丝绳式对冲击机构的要求1. 保证钻头破碎岩石所需的冲击能量；2. 可根据地层情况，方便的调节冲程及冲次；3. 尽量减少载荷的波动幅度，改善动力机的工作条件；4. 工作时钻机的振动小。16、钻机液压系统调速回路有哪几种? 压力回路又有哪几种？调速回路：(一)节流调速回路1. 进油节流调速回路 2.回油节流调速回路3.旁通节流调速回路(二)容积式调速1.变量泵定量马达调速系统2.定量泵变量马达调速系统3.变量泵变量马达调速系统；压力回路：1.调压、限压回路与安全回路2.减压回路3.增压回路4.背压平衡回路5.缓冲制动回路6.顺序动作回路7.卸荷回路17、分析一种全液压钻机液压系统的工作原理及各阀的动作顺序。(二)系统的工作原理1.加压钻进 (A)正转 (A)向下 (B)泵- 马达正转 -单向阀-卡盘加紧 -9阀夹持器松开 - 阀节流口-18阀-油缸上腔(加压并送进钻具) 给进油缸下腔-17阀-油箱2.减压钻进 (A) (B) (B)3.卸开钻杆 (C) (B) (A)4.拧接钻杆 (A) (B) (C)5.提钻倒杆 (B) (A) (A)6.下钻倒杆 (B) (C) (C)7.下降钻具 (B) (A) (C)8.提升钻具 (B) (C ) (A)18、岩土工程用泵有哪些类型?泥浆泵；离心泵；沙石泵；螺杆泵；混凝土泵；19、调节往复泵流量的方法有哪几种？以哪种方法最常用？由理论平均流量公式可知，往复泵调节流量的方法有：1.改变活塞的往复次数；2.改变缸套和活塞杆直径；3.改变活塞的往复行程；20、在动力头液压马达回路中采用什么回路可以避免液压马达在换向或停止转动时产生大的冲击,画出一种液压马达的液压系统图。采用背压平衡回路。21、按照内齿圈和行星轮轴的安装位置不同，行星轮式升降机又分为哪两种类型？有何不同？行星式升降机根据内齿圈和行星轮轴的安装位置不同分为第一类和第二类。第一类行星式升降机的内齿圈与卷筒固定, 行星轮轴一端支撑在提升制圈上。第二类的内齿圈固定在提升制圈上, 而行星轮轴的一端支撑在卷筒上,因此造成两类行星式升降机性能上的下列差别:1.第一类行星式升降机的传动比小于第二类行星式升降机;2. 第一类行星式升降机卷筒的转向与中心轮的转向相反,而第二类的卷筒转向与中心轮相同;3. 第二类升降机的受力条件比第一类升降机好。22、目前钻机的总体布局有哪些形式？一 、钻机的驱动方式与动力输入方式1.钻机的驱动方案；包括单独驱动和联合驱动2.动力的输入方式；包括直线输入和平行输入二、主要部件的布置形式 1、按各部件在空间的摆放位置分为：平面布局和空间布局2、按各部件主要传动轴的布置方式分为：纵向布置、横向布置及交叉布置三、回转器的变角方式和让开孔口的方式1、变角方式；包括侧倾式和前后倾斜式2、让开孔口的方式；包括开合式和后移式四、 操纵机构的布置形式1、近台操纵（1）按主要操纵机构的布置位置分为：后置式、前置式和侧置式（2）按操纵机构的集中程度分为：集中布置与分散布置2、操作台集中操纵五、整机组装型式包括散装式、机架组装式、拖车装式、自行式(车装式)23、 岩心钻机、水文水井钻机及工程钻机的主要区别是什么？岩心钻机、水文水井钻机及工程钻机的主要区别如下：（1）从转速上来看，岩心钻机的转速高、调速范围大，水文水井钻机及工程钻机转速较低，扭矩较大；（2）从钻进方法和钻进工艺上来看，岩心钻机通常采用回转钻进，水文水井钻机及工程钻机采用冲击钻进、回转钻进、冲击回转钻进等多种钻进工艺；（3）从钻进的目的来看，岩心钻机的主要目的是采取岩心；水文水井钻机既能钻进、采取岩心或岩样，又能钻大直径钻孔和进行成井作业；工程钻机主要是钻大口径灌注桩孔。（4）从用途上来看，岩心钻机用于固体矿产资源勘探；水文水井钻机用于地下水资源的普查、勘探与开采；工程钻机用于高层建筑、港口、码头、水坝、电力、桥梁等工程的大口径灌注桩施工。 （5）从钻孔直径、深度来看，岩心钻机的钻孔直径小，钻孔深度深；水文水井钻进及工程钻机的钻孔直径大，钻孔深度浅。24、某往复泵的额定流量Q=250L/min，在额定流量时，泵的最大许用压力为5MPa，泵的总效率为80%，动力机至泵的输入轴的传动效率为95%，试求该泵应配备多大功率的动力机？解：由题意知：泵的有效功率为：已知泵的总效率为，求得泵的轴功率为：则泵应配备的动力机功率为:25、地质钻探用钻塔有哪些类型？钻塔按其结构特点分为：（1） 四脚钻塔；（2）三脚钻塔；（3）A型钻塔；（4）桅杆26、钻塔有哪些类型的载荷？作用于钻塔的外载荷，按其作用方向可分为垂直载荷和水平载荷。垂直载荷有：（1） 大钩有效载荷； （2） 死绳和快绳拉力的垂直分力； （3） 钻塔的自重载荷；（4） 绷绳拉力的垂直分力。水平载荷有：（1） 作用于钻塔各杆件（或塔围）上的风载；（2） 搁靠载钻塔上的立根束的自重对钻塔的水平分力；（3） 作用于立根束所形成的挡风面上的风载（有塔围时无此力）；（4） 绷绳拉力的水平分力（绷绳一般对称布置，此力相互平衡）；（5） 快绳和死绳拉力的水平分力。因拉力方向与铅垂线夹角较小，此力可忽略不计。27、平面桁架内部复杆有哪些布置方式？内部腹杆的布置形式：人字型、交叉型、菱形28、钻杆柱立根长度如何确定？存在着合理的经济立根长度，即使消耗于起下钻作业的费用和钻塔折旧费及其安装运输费用最小的最优经济立根长度。确定方法如下：令S为钻进一个钻孔与立根长度有关的成本费用，它包括起下钻的费用和钻塔折旧费及其拆迁安装费用，可用下式表达：总成本是立根长度的函数。令ds/dL0，得最优经济立根长度为：计算得到的最优经济立根长度，还应进行立根稳定性校核。实际选用的立根长度L应小于临界长度Llj。即：LLlj/ 式中稳定储备系数， 1.21.3。计算所得的结果应圆整到标准钻杆的长度。29、已知XY-4型钻机升降机行星轮系的中心齿轮齿数Za=30、内齿圈的齿数Zb=84、行星轮的齿数Zg=27、各齿轮的模数均为4,卷筒的直径D=285mm，下降制圈的直径Dz=490mm,使用=16mm的钢丝绳，如不考虑传动效率，升降机在单绳提升重量Pq=20KN时，提升和下降抱闸制动时各需产生多大的制动力矩？解：提升抱闸制动时所需力矩,由公式得：其中 由、得出： 下降抱闸制动时所需力矩,由公式得：其中：取将上述公式带入可得： 30、图示阐述静压桩机的液压步履移机过程，说明为什么城市桩基施工多采用静压桩？解：（1）静压桩机的液压步履移机过程如下：1）整机纵向移位：让4个垂直支腿液压缸活塞杆收回，短船落地，操作液压缸沿长船的移动方向伸出，然后将垂直液压缸顶起，长船落地，短船抬起，驱动液压缸使整机前进。纵向前进一次的最大距离为3m，横向移动程序与纵向移动程序一样，一次可移动0.6m。2)整机回转：利用长船的双层结构来实现。下层结构中装有滚珠和中心轴，回转方便灵活。若整机需右转，先让短船离地，后侧长船向左伸出，前方长船向右伸出，再收回垂直液压缸，让短船落地。操作左右短船液压缸使整机回转。整机回转一次，短船上下层会发生错位，待短船再次提起时，用人力将其推回。静压桩优点：1）、在施工中无振动、无噪声、无污染，在城市居住密集区施工有明显的优越性。2）、由于桩是通过静力压入土层，桩没有受到锤击桩时所引起的拉伸应力波的冲击，因此桩内的钢筋配置和混凝土的强度均可比柴油锤锤击桩要小，这样可以节约桩的工程成本。3）、静压桩在施工中不会对桩周边土壤产生较大的干扰，所压入桩的最终压力基本上体现了桩的实际承载力，因此施工完成后，根据压入过程的压力曲线可迅速计算出桩的实际承载力。4）、基本上无断桩。5）、可以直接用静压桩机对桩进行静载试验。31、某钻机改型时需要重新设计一个变速箱，其要求是输出四个正转和一个反转，变速箱输入转速为1450r/min,输出反档转速为380r/min左右，正转最低速为380r/min左右，正转最高速在1450r/min,试绘出该变速箱的传动系统图及转速图，设输入轴小齿轮齿数为22齿。32、某钻机的卡盘由图a的结构改为图b的结构后性能有哪些变化？ T T fT fT N 6 9 F F a b该钻机的卡盘是弹簧夹紧、液压松开的楔面增力式常闭型液压卡盘，由图a的结构改为图b的结构后性能主要发生以下两点变化：（1）卡圈的楔角由变为，斜楔扩力比减小，故在产生相同夹紧力N的前提下，图b结构弹簧需提供更大的力F，卡瓦座与齿瓦之间的正压力T和摩擦力fT也会变大。（2）齿瓦与卡盘之间由滑动摩擦变为滚动摩擦，提高了夹紧效率。33、升降机的最大起重量Pq及提升速度（Vtmax、Vtmin、R、m、Vi)应如何确定？升降机的最大起重量Pq依据额定孔深时的最大钻具重量及提升系的有效绳数确定:升降机的最高缠绳速度取决于提引器（大钩）许用的最快上升速度，用下式确定：最低缠绳速度取决于动力机的额定功率、有效绳数与大钩的最大负荷。用下式确定：调速范围:34、钻机的液压系统有哪些类型的调速回路？各种调速回路的特点是什么？调速回路分为节流调速回路和容积调速回路两大类（一）节流调速回路又分为以下3小类1. 进油节流调速回路，其特点是： 1） 调速范围大，速比可达100以上;2） 泵的出口处压力高，能量损失大；3）热油直接进入执行机构，易造成泄漏；4） 回油无背压，不能承受负值载荷，易造成前冲和爬行，工作不稳，调速特性不好。2.回油节流调速回路，其特点是：1）节流阻尼产生的回油背压，可是执行元件工作平稳,并能在负值载荷下调速;2）回油产生的高温油直接回油箱冷却；3）系统的高压范围区大，也易造成泄漏;4）速度调节易受外负载的影响,波动较大，稳定性也较差。3.旁通节流调速回路，其特点是：1）泵排出的油分两路,一路进执行机构，另一路径旁通阀回油箱，系统的逆流阀只起过载保护作用；2）泵出口处的压力随负载的减小而降低。故在轻载低速时能量损失较小；3）节流口的流量随载荷的波动很大，调速特性比前两者差；4）回油无背压，执行机构工作不平稳。（二）容积调速回路又分为以下3小类1.变量泵定量马达调速系统，其特点是：1）马达的转矩和回路的工作压力都由负载转矩决定，不因调速而发生变化，故这种回路也称为等转矩调速回路；2）由于变量泵有泄漏，执行元件运动速度会随负载的加大而减小，即速度刚性受负载变化的影响；3）负载增大到某值时，执行元件停止运动，故这种回路在低速下的承载能力很差。2.定量泵变量马达调速系统，其特点是：1）这种回路不能在运转过程中用改变马达速度的办法使马达通过速度零点来实现反向，而且其调速范围也很小；2）在不考虑泵和马达效率变化的情况下，由于定量泵的最大输出功率不变，故在改变马达速度时，马达的输出功率也不变，故这种回路也称为恒功率调速回路；3）这种回路能最大地发挥原动机的作用。3.变量泵变量马达调速系统，其特点是：1）这种调速回路，实际是上述两种回路的组合：低速阶段为等转矩调速，能保持较大转矩；高速阶段为恒功率调节，能输出较大功率；2）调速范围大，为上述两种调速回路的调速范围之乘积。35、XY-4型钻机摩擦离合器的间隙如何调整？摩擦片间隙的调整是通过调隙机构来实现的。调隙机构由调整螺母、保险片等组成，保险片（即定位齿片）用螺钉装在调整螺母的边缘，当调整螺母装到静盘上时，保险片恰与静盘轮齿呈啮合状态。当旋转调整螺母时，它可沿静盘轴套做轴向移动，从而改变动盘轴向移动的间隙。具体操作如下：先将螺钉拧松，将调整螺母顺时针方向旋转，摩擦片间隙变小，离合器则紧；逆时针方向旋转，离合器间隙变大，离合器则松。摩擦片间隙调整后，应将螺钉拧紧，保险片起定位作用，防止螺母自行松动。36、冲击机构有那些类型？应满足那些要求？冲击机构的类型：机械式：曲柄连杆-游梁式； 超越离合器式；气动离合- 卷筒式液压式：液压缸-游梁式 ；液压缸-钢丝绳式对冲击机构的要求1. 保证钻头破碎岩石所需的冲击能量；2. 可根据地层情况，方便的调节冲程及冲次；3. 尽量减少载荷的波动幅度，改善动力机的工作条件；4. 工作时钻机的振动小。37、绘出下图所示钻机回转器传动链的转速图。38、钻进过程中什么情况下要实行减压钻进？采用哪些哪些方法可以实现减压钻进？减压钻进是钻机的重要工况，一般钻孔深度在200m以上就要进行减压钻进。实现减压钻进的方法有以下几种：1、利用调压回路实现减压钻进。2、利用调速回路实现减压钻进。3、利用背压平衡回路实现减压钻进。39、分析如图旋喷钻机液压系统的工作原理及各阀的动作顺序(结合加压钻进、倒杆、钻机步履前后左右移动、起放塔、旋喷提升等工艺动作)。泵1和阀1控制动力头马达的转向和转速，阀1置于“A”位时，动力头马达正转，用于钻进时回转钻杆；阀1置于“B”位时，动力头马达处于浮动状态；阀1置于“C”位时，动力头马达反转，用于拧卸钻杆。阀2置于“A”