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单轨吊驱动减速器设计【24张图/15000字】【优秀机械毕业设计论文】

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单轨吊驱动减速器设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

A0-总装图.dwg

A2-箱体.dwg

A2-齿轮2.dwg

A2-齿轮4.dwg

A2-齿轮6.dwg

A3-第三轴.dwg

A3-第二轴.dwg

A3-输入轴.dwg

A3-输出轴.dwg

A3-齿轮1.dwg

A3-齿轮3.dwg

A3-齿轮5.dwg

A4-压盖.dwg

A4-第2齿轮轴套.dwg

A4-第三齿轮轴套1.dwg

A4-第三齿轮轴套2.dwg

A4-第三齿轮轴套3.dwg

A4-第三齿轮轴套4.dwg

A4-输入端密封端盖.dwg

A4-输入轴端盖.dwg

A4-输出端密封盖.dwg

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A4-输出联轴器.dwg

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文档包括:说明书一份,79页,15000字左右.开题报告一份.实习报告一份.中期检查表一份.翻译一份.图纸共24张,如下所示A0-总装图.dwgA2-齿轮2.dwgA2-齿轮4.dwgA2-齿轮6.dwgA2-箱体.dwgA3-齿轮1.dwgA3-齿轮3.dwgA3-齿轮5.dwgA3-第二轴.dwgA3-第三轴.dwgA3-输出轴.dwgA3-输入轴.dwgA4-第2齿轮轴套.dwgA4-第三齿轮轴套1.dwgA4-第三齿轮轴套2.dwgA4-第三齿轮轴套3.dwgA4-第三齿轮轴套4.dwgA4-输出端密封端盖.dwgA4-输出端密封盖.dwgA4-输出联轴器.dwgA4-输出轴套.dwgA4-输入端密封端盖.dwgA4-输入轴端盖.dwgA4-压盖.dwg摘要矿用单轨吊车是一种新型的矿下运输系统，其因为运输平稳，对巷道的环境要求低，而受到广泛的欢迎。但由于目前我国生产单轨吊车的厂家不多，产品单一，运载能力不大，寿命短，严重影响了国产单轨吊车的应用推广。这次我们选择的单轨吊车的毕业设计，就是在参考国内外以往单轨吊车的设计思路的同时对其进行了结构优化和技术创新，力求解决运载能力不大，寿命短的问题，增加国产单轨吊车的市场竞争力。我们的单轨吊车的设计采用整体分开，相互协作，最后组合的团队设计方法。我在单轨吊车的设计中主要负责减速器的设计，我设计的减速器是三级圆柱斜齿轮减速器，通过查阅减速器的设计资料，我按照先整体设计再对各部分进行结构设计和强度、刚度、寿命的校核，满足结构和使用要求后进行总装图的绘制。通过老师的悉心指导和本人的勤奋设计，终于按时合格的完成自己的设计，为我们的单轨吊车的整体设计完成做出应有的贡献。关键词：单轨吊车；创新；减速器；校核ABSTRACTThe mineral product monorail is under one kind of new ore the transportation system, its, because transports steadily, requests lowly to tunnel's environment, but receives widespread welcome. But because the present our country produces monorail's factory not to be many, the product is unitary, the diode current capacity is not big, the life is short, serious influence domestic product monorail's application promotion. This we choose monorail's graduation project, was while refers to domestic and foreign former monorail's design mentality to carry on the structure optimization and the technological innovation to it, made every effort to solve the diode current capacity not to be big, the life short question, increased the domestic product monorail's market competitiveness Our monorail's design uses the whole to separate, cooperates mutually, finally combines team design method. I in monorail's design primary cognizance reduction gear's design, I design the reduction gear is the third-level column helical gear reduction gear, through consults reduction gear's design information, I according to the first overall design to carry on the structural design and the intensity, the rigidity, the life examination again to various part, after satisfying the structure and the operation requirements, carries on the final assembly drawing the plan. Through teacher's tender guidance and myself diligent design, qualified complete own design finally on time, completes for ours monorail's overall design makes the proper contribution.Keywords: Monorail; Innovation; Reduction gear; Examination目录摘要I1绪论11.1减速器的国内外发展概况11.2本课题的研究内容21.2.1设计课题:21.2.2 设计要求21.3 研究本项目的和意义32. 传动装置总体设计32.1概述32.1.1. 传动装置的组成32.1.2. 传动装置的特点32.1.3. 确定传动方案32.2.电动机的选择42.3.确定传动装置的总传动比和分配传动比62.4.计算传动装置的运动和动力参数62.4.1电机传递到各个轴的功率62.4.2 各轴上的转速72.4.3各轴上的扭矩72.5.齿轮的设计82.5.1 第一级齿轮传动的设计计算82.5.2. 第二级齿轮传动的设计计算152.5.3. 第三级齿轮传动的设计计算212.6. 传动轴和滚动轴承的设计272.6.1 输入轴的强度校核272.6.2 中间传动轴的结构设计与强度校核362.6.3 中间传动轴的结构设计与强度校核462.6.4 输出轴的强度校核562.6.5 输出轴的刚度度校核642.6.6.键的选取662.6.7 联轴器设计673. 箱体的结构设计673.1 箱体的设计要求673.2 箱体附件的设计683. 3润滑密封设计714. 设计小结725. 参考文献:73致谢74附录75设计（论文）题目单轨吊车驱动减速器设计设计（论文）类型（划“”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它一、本课题的研究目的和意义本课题研究的单轨吊车是一种矿山井下的运输机械。本单轨吊的动力是由随单轨吊整体运行的防爆特殊型电源装置提供，通过直流牵引电机带动传动装置和摇臂机构，最终带动驱动轮，使单轨吊沿悬挂式单轨轨道运行。主要用于井下辅助运输人员、长大或松散物料。特别适用于通风不良、有易燃爆气体、粉尘，运距变化，多弯道巷道内完成各种运输工作。一种沿空中悬挂式单轨运行的单轨吊。它用双向绞接连接轴将司机车、驱动车、紧急制动车、电源车、承载车连成运行整体，穿挂在“工”字形单轨轨道上，其特征是：由电源车4个减震装置下方用4个圆销吊挂着的可更换的防爆特殊型蓄电池电源装置提供动力（直流电流），通过可分体隔爆插销、电缆和公知的直流电机调速换向控制器输入驱动车上安装的直流电机，带动单轨吊整体运行。本课题研究的是单轨吊车的驱动减速器。该减速器是三级圆柱齿轮减速器，设计的目的是达到吊车的变速控制及制动，从而对吊车运送过程安全、方便地操作。二、本课题的主要研究内容（提纲）在满足使用要求的前提下，使制造成本最低。从以下几个方面综合考虑：（l）简化每个零件的形状，使机器结构简单；（2）合并零件的功能，减少零件的种类或数量；（3）应用新结构、新工艺、新材料、产品的可靠性；（4）分解部件，研究其装配、组装的最简单的结构；（5）对相似零件进行分组；（6）对相似产品按标准数序列进行产品系列化分析；（7）实现产品零件的通用化和标准化。（8）设计出装备总装图一份（0号）、零件图六份（3号）；设计说明书一份（不少于30000字），并进行设计的技术经济分析三、文献综述（国内外研究情况及其发展）国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用的大型减速器（500kw以上），多从国外（如丹麦、德国等）进口。60年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。90年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有许多不便。四、拟解决的关键问题1、拟定分析传动装置的传动方案。2、电动机的选择。3、传动装置的运动参数的动力参数的计算。4、传动件及轴的设计计算。5、轴承、键的选择及校核，减速器的润滑和密封的选择。6、减速器的结构及附件设计。五、研究思路和方法（1）根据设计任务列出手算步骤（2）建立数学-力学模型常用的机械零部件，大多有现成的数学-力学模型可直接利用，对没有数学-力学模型的，要先行建立。（3）按照设计步骤，设计粗、细框图粗框图要反映主程序段的内容，如输人和输出的内容，以及设计计算中的判别性内容等。（4）处理有关的表格和线图资料（5）确定程序变量名称，写出参数名称与程序变量名称的对照表六、本课题的进度安排第1周：确定设计题目，查阅参考资料，做好设计准备第2周：到山东鲁煤工程机械厂实地考察实习，搜集技术资料，了解现场生产状况，并与技术人员和一线工人交流，初步拟定设计方案第3周：方案论证，确定最优方案，并分配设计专题第415周：方案具体设计，绘制相关图纸，并撰写任务说明书第16周：毕业答辩七、参考文献1、新编机械设计手册蔡春源主编辽宁科学技术出版社1996年9月第2次印刷2、机械设计（第七版）濮良贵纪名刚主编西北工业大学机械原理零件教研室编著高等教育出版社 2003年5月第4次印刷3、机械原理（第六版）孙恒陈作模主编高等教育出版社 2003年4月第三次印刷 4、渐开线行星轮传动设计马从谦陈自修张文照等编著机械工业出版社 1987年10月北京第一次印刷 5、煤矿机械传动设计上、下册焦作矿业学院淮南煤炭学院山西矿业学院编 1979年3月第一次印刷6、机械设计课程设计任金泉西安理工大学出版社 2002.12 7、机械设计基础张建中中国矿业大学出版社 1999.68、机械设计基础课程设计张建中中国矿业大学出版社 1999.6

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关键词：: 单轨驱动减速器设计优秀优良机械毕业设计论文

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文档包括:
说明书一份,79页,15000字左右.
开题报告一份.
实习报告一份.
中期检查表一份.
翻译一份.

图纸共24张,如下所示
A0-总装图.dwg
A2-齿轮2.dwg
A2-齿轮4.dwg
A2-齿轮6.dwg
A2-箱体.dwg
A3-齿轮1.dwg
A3-齿轮3.dwg
A3-齿轮5.dwg
A3-第二轴.dwg
A3-第三轴.dwg
A3-输出轴.dwg
A3-输入轴.dwg
A4-第2齿轮轴套.dwg
A4-第三齿轮轴套1.dwg
A4-第三齿轮轴套2.dwg
A4-第三齿轮轴套3.dwg
A4-第三齿轮轴套4.dwg
A4-输出端密封端盖.dwg
A4-输出端密封盖.dwg
A4-输出联轴器.dwg
A4-输出轴套.dwg
A4-输入端密封端盖.dwg
A4-输入轴端盖.dwg
A4-压盖.dwg

摘要
矿用单轨吊车是一种新型的矿下运输系统，其因为运输平稳，对巷道的环境要求低，而受到广泛的欢迎。但由于目前我国生产单轨吊车的厂家不多，产品单一，运载能力不大，寿命短，严重影响了国产单轨吊车的应用推广。这次我们选择的单轨吊车的毕业设计，就是在参考国内外以往单轨吊车的设计思路的同时对其进行了结构优化和技术创新，力求解决运载能力不大，寿命短的问题，增加国产单轨吊车的市场竞争力。
我们的单轨吊车的设计采用整体分开，相互协作，最后组合的团队设计方法。我在单轨吊车的设计中主要负责减速器的设计，我设计的减速器是三级圆柱斜齿轮减速器，通过查阅减速器的设计资料，我按照先整体设计再对各部分进行结构设计和强度、刚度、寿命的校核，满足结构和使用要求后进行总装图的绘制。通过老师的悉心指导和本人的勤奋设计，终于按时合格的完成自己的设计，为我们的单轨吊车的整体设计完成做出应有的贡献。
关键词：单轨吊车；创新；减速器；校核

ABSTRACT
The mineral product monorail is under one kind of new ore the transportation system, its, because transports steadily, requests lowly to tunnel's environment, but receives widespread welcome. But because the present our country produces monorail's factory not to be many, the product is unitary, the diode current capacity is not big, the life is short, serious influence domestic product monorail's application promotion. This we choose monorail's graduation project, was while refers to domestic and foreign former monorail's design mentality to carry on the structure optimization and the technological innovation to it, made every effort to solve the diode current capacity not to be big, the life short question, increased the domestic product monorail's market competitiveness
Our monorail's design uses the whole to separate, cooperates mutually, finally combines team design method. I in monorail's design primary cognizance reduction gear's design, I design the reduction gear is the third-level column helical gear reduction gear, through consults reduction gear's design information, I according to the first overall design to carry on the structural design and the intensity, the rigidity, the life examination again to various part, after satisfying the structure and the operation requirements, carries on the final assembly drawing the plan. Through teacher's tender guidance and myself diligent design, qualified complete own design finally on time, completes for ours monorail's overall design makes the proper contribution.
Keywords: Monorail; Innovation; Reduction gear; Examination

目录
摘要 I
1．绪论 1
1.1减速器的国内外发展概况 1
1.2本课题的研究内容 2
1.2.1设计课题: 2
1.2.2 设计要求 2
1.3 研究本项目的和意义 3
2. 传动装置总体设计 3
2.1概述 3
2.1.1. 传动装置的组成 3
2.1.2. 传动装置的特点 3
2.1.3. 确定传动方案 3
2.2.电动机的选择 4
2.3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 6
2.4.计算传动装置的运动和动力参数 6
2.4.1电机传递到各个轴的功率 6
2.4.2 各轴上的转速 7
2.4.3各轴上的扭矩 7
2.5.齿轮的设计 8
2.5.1 第一级齿轮传动的设计计算 8
2.5.2. 第二级齿轮传动的设计计算 15
2.5.3. 第三级齿轮传动的设计计算 21
2.6. 传动轴和滚动轴承的设计 27
2.6.1 输入轴的强度校核 27
2.6.2 中间传动轴Ⅰ的结构设计与强度校核 36
2.6.3 中间传动轴Ⅱ的结构设计与强度校核 46
2.6.4 输出轴的强度校核 56
2.6.5 输出轴的刚度度校核 64
2.6.6.键的选取 66
2.6.7 联轴器设计 67
3. 箱体的结构设计 67
3.1 箱体的设计要求 67
3.2 箱体附件的设计 68
3. 3润滑密封设计 71
4. 设计小结 72
5. 参考文献: 73
致谢 74
附录 75

设计（论文）
题目单轨吊车驱动减速器设计
设计（论文）
类型（划“√”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它
√
一、本课题的研究目的和意义
本课题研究的单轨吊车是一种矿山井下的运输机械。本单轨吊的动力是由随单轨吊整体运行的防爆特殊型电源装置提供，通过直流牵引电机带动传动装置和摇臂机构，最终带动驱动轮，使单轨吊沿悬挂式单轨轨道运行。主要用于井下辅助运输人员、长大或松散物料。特别适用于通风不良、有易燃爆气体、粉尘，运距变化，多弯道巷道内完成各种运输工作。
一种沿空中悬挂式单轨运行的单轨吊。它用双向绞接连接轴将司机车、驱动车、紧急制动车、电源车、承载车连成运行整体，穿挂在“工”字形单轨轨道上，其特征是：由电源车4个减震装置下方用4个圆销吊挂着的可更换的防爆特殊型蓄电池电源装置提供动力（直流电流），通过可分体隔爆插销、电缆和公知的直流电机调速换向控制器输入驱动车上安装的直流电机，带动单轨吊整体运行。
本课题研究的是单轨吊车的驱动减速器。该减速器是三级圆柱齿轮减速器，设计的目的是达到吊车的变速控制及制动，从而对吊车运送过程安全、方便地操作。
二、本课题的主要研究内容（提纲）
在满足使用要求的前提下，使制造成本最低。
从以下几个方面综合考虑：
（l）简化每个零件的形状，使机器结构简单；
（2）合并零件的功能，减少零件的种类或数量；
（3）应用新结构、新工艺、新材料、产品的可靠性；
（4）分解部件，研究其装配、组装的最简单的结构；
（5）对相似零件进行分组；
（6）对相似产品按标准数序列进行产品系列化分析；
（7）实现产品零件的通用化和标准化。
（8）设计出装备总装图一份（0号）、零件图六份（3号）；设计说明书一份（不少于30000字），并进行设计的技术经济分析

三、文献综述（国内外研究情况及其发展）
国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用的大型减速器（500kw以上），多从国外（如丹麦、德国等）进口。60年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。90年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有许多不便。
四、拟解决的关键问题
1、拟定分析传动装置的传动方案。
2、电动机的选择。
3、传动装置的运动参数的动力参数的计算。
4、传动件及轴的设计计算。
5、轴承、键的选择及校核，减速器的润滑和密封的选择。
6、减速器的结构及附件设计。
五、研究思路和方法
（1）根据设计任务列出手算步骤

（2）建立数学-力学模型

常用的机械零部件，大多有现成的数学-力学模型可直接利用，对没有数学--力学模型的，要先行建立。

（3）按照设计步骤，设计粗、细框图
粗框图要反映主程序段的内容，如输人和输出的内容，以及设计计算中的判别性内容等。

（4）处理有关的表格和线图资料

（5）确定程序变量名称，写出参数名称与程序变量名称的对照表
六、本课题的进度安排
第1周：确定设计题目，查阅参考资料，做好设计准备
第2周：到山东鲁煤工程机械厂实地考察实习，搜集技术资料，了解现场生产状况，并与技术人员和一线工人交流，初步拟定设计方案
第3周：方案论证，确定最优方案，并分配设计专题
第4~15周：方案具体设计，绘制相关图纸，并撰写任务说明书
第16周：毕业答辩
七、参考文献
1、《新编机械设计手册》蔡春源主编
辽宁科学技术出版社1996年9月第2次印刷
2、《机械设计》（第七版）濮良贵纪名刚主编
西北工业大学机械原理零件教研室编著
高等教育出版社 2003年5月第4次印刷
3、《机械原理》（第六版）孙恒陈作模主编
高等教育出版社 2003年4月第三次印刷
4、《渐开线行星轮传动设计》马从谦陈自修张文照等编著
机械工业出版社 1987年10月北京第一次印刷
5、《煤矿机械传动设计》上、下册
焦作矿业学院淮南煤炭学院山西矿业学院编
1979年3月第一次印刷
6、《机械设计课程设计》任金泉
西安理工大学出版社 2002.12
7、《机械设计基础》张建中
中国矿业大学出版社 1999.6
8、《机械设计基础课程设计》张建中
中国矿业大学出版社 1999.6

单轨吊驱动减速器设计[3A0

内容简介：: 毕业设计（论文）中期进展情况检查表学生姓名班级机设 04 指导教师崔希海设计（论文）题目矿用单轨吊车减速器的设计目前已完成的任务第一阶段：总体计算和传动件参数计算，减速器的传动简图，减速器的结构简图是否符合任务书要求进度符合任务书要求进度尚须完成的任务第二阶段：轴与轴系零件的设计、第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写能否按期完成设计（论文）能按期完成设计存在的问题存在的问题减速器分配各级的传动比，由单轨吊车的最高车速和驱动小车的设计来决定的电动机的选择，运动参数及动力参数计算和解决办法拟采取的办法请教老师和同学，查阅工具书，上网收集资料，和设计单轨吊车的其他同学一起探讨研究解决遇到问题指导教师意见检查日期：年月日山东科技大学毕业设计（论文）第 1 页共 19 页实习报告 1. 实习目的：生产实习是我们机制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，对我们以后的工作和学习，是十分必要的基础。 2. 实习内容：了解鲁煤机械厂的基本情况，企业产品的性质和工作理念 2 了解潜孔机械的现状 3 了解潜孔钻机的国内外概况及目前潜孔钻机行业存在的问题 4 了解潜孔钻机设计的基本思路 5 了解企业生产管理模式，学习先进的管理方式方法一、公司简介山东潍坊鲁煤工程机械厂（原名：山东煤田地质四队机械厂）是专业从事工业磨粉机械和地质钻探工具的设计研发与制造的国有单位。厂区位于美丽的国际风筝都潍坊市坊子区。新建并已投入生产的生产基地占地面积 4 万平方米。现有员工 150 余人 ,技术研发中心 15 人。主要产品有 R 型摆式磨粉机、压磨粉机、超细粉分级机、输送机、破碎机、提升机等矿山设备及地质钻探工具系列产品。山东科技大学毕业设计（论文）第 2 页共 19 页企业的质量方针：精心设计，精工制造，追求结构合理，安全可靠，性能和功能让用户满意的产品。粉体加工设备：包括摆式磨粉机（雷蒙磨粉机），高压磨粉机，气流磨设备等系列产品，目前广泛应用于化工、矿业、建材等各行业。矿山机械：包括颚式破碎机系列、锤试破碎机系列、提升机系列、矿车用翻车机、清车机等七大类三十余种产品。钻探工具：由于本厂隶属关系于山东煤田地质局第四勘探队， 20 多年来一直以钻探工具及其深加工为主要产品，积累了丰富的专业加工经验。现有钻探专业工程师、机加工技师多名，及一批有经验的技术加工队伍。我厂现有镦管机、全技能数控机床、管子罗纹机床等各种专业加工设备二十余台套，是本地唯一的一家钻探工具加工厂家。主要产品包括全系列钻杆、钻挺、钻头、岩心管，及煤田钻探中使用的各类变丝、接箍、锁接等钻探工具连接件。本厂可根据用户的需要提供钻具的配套方案，及适用岩层钻头的设计。二、潜孔机械的现状随着社会的不断发展，手锤打眼已不能满足生产要求。通过前人的努力， 1887 年制造出第一台轻型气动凿岩机， 1938 年发明了气腿和碳化钨钎头。气腿式凿岩机和钎头的不断完善对凿岩机的效率又提出了新的要求， 20 世纪 60 年代初，开发了独立回转山东科技大学毕业设计（论文）第 3 页共 19 页凿岩机，随后发展和完善了架柱式凿岩机和凿岩钻车。在凿岩机不断发展的同时，注意到随着孔深的增加，深孔凿岩接杆钎具联接处能量损失较大，提出了将凿岩机送入孔底的设想，因而发明了潜孔冲击器。气动凿岩机虽然具备很多优点，但存在着能耗大和作业环境恶劣的缺点， 1946 年研制成功矿用牙轮钻机， 20 世纪 70 年代初期液压凿岩机投入市场。近年来，国外一些先进矿山实现了掘进、采矿凿岩钻车遥控和机器人化，并将支腿式水力凿岩机和水压潜孔冲击器投入使用。迄今为止，凿岩爆破是实施岩石破碎的主要方法，破碎岩石首先需要在岩石中钻凿按爆破要求设计的炮孔。目前采用机械破碎岩石钻孔的方法主要有以下三种类型： (1) 冲击度，并施加合理的推力来破碎岩石。适应在中硬、坚硬的岩石中钻孔，此类钻孔设备有潜孔钻机和凿岩机等。 (2) 旋转破碎岩石钻孔采用旋转式多刃钎具切割岩石，同时施加较大的推力破碎岩石。适应在磨蚀性小及中硬以下的岩石中钻孔。此类钻孔设备有电钻和旋转钻机。 (3) 旋转钻孔。它是施加很大的轴压 (一般大于 300 钻头，同时旋转滚齿传递冲击和压入力，滚齿压入岩石的作用比冲击作用大，通过旋转类穿孔设备最典型的是牙轮钻机。三、国外潜孔钻机的概况潜孔钻机主要用于露天矿山开采，建筑基础开挖 ,水利、电站、建材、交通及国防建设等多种工程中的凿岩钻孔。与常见的凿岩机相比，具有钻孔深、钻孔直径大、钻孔效率高、适应范围广等特点，是当前通用的大型凿岩钻孔设备。在凿岩设备的研究开发方面，瑞典的阿特拉斯科普柯、芬兰的汤姆洛克、美国的英格索兰、日本的古河等企业已经走在了行业的前列，它们均推出不同品牌和系列的一体化潜孔钻机。这些公司的产品经过几十年甚至上百年的积累、改进与发展，无论是设计、选材还是制造水平都处于国际领先地位。其中瑞典的阿特拉斯科普柯公司和芬兰的汤姆洛克公司生产的液压凿岩设备占全球产量一半以上。还可以钻凿锚固孔 ,地质压力测孔和排水孔等特殊用途的岩石孔。该车使用液压做动力，动力单一，采用液压马达，分别驱动钻机的行走，回转，采用液压缸分别控制钻机的推进，提升以及钻车车架的俯仰，及钻架和滑架的各种动作，由压缩空气直接驱动冲击器，钎头进行凿岩钻孔。该钻车关键部件采用阿特拉斯科普柯公司原装进口，有可靠的质量保证，钻车整体结构紧凑，布局合理，重心低，功率大，爬坡能力强，钻机山东科技大学毕业设计（论文）第 4 页共 19 页效率高，适用范围广，可在恶劣环境下进行工作，是国内目前使用最普遍的凿眼岩钻孔设备。四、国内潜孔钻机的发展我国是一个快速发展的多山国家，矿山、能源、水电及国防等基础建设领域中各种凿岩开采的工程量十分浩大。目前绝大部分大型高性能凿岩钻孔设备均依赖进口。根据预测，化工原料和建筑材料是“十一五”期间发展的重点。虽然矿山开发总量增加有限，但是随着向规模化、集约化发展，小水泥厂将被关闭，大型石材矿山行业将得到快速发展，这些势必促进矿山企业更新开采设备，以提高自身的机械化水平。工程机械“十一五”发展规划在重点发展领域和重点产品中指出，在潜孔钻机领域要优先发展高气压和半液压产品，以满足金属、水泥矿山推广大直径深孔采矿法的需求。预计 2007 年凿岩机械将达到 100000 台的市场规模，其中大型钻机及钻车将达到 1000 台左右。长期以来，以中南大学和北京科技大学等为主的高校及相关科研院所一直致力于凿岩机械研究，推动了国内凿岩机械的发展。 1972 年冶金工业部组织原中南工业大学 (后与其他高校合并为中南大学 )与长沙矿冶研究院研制液压凿岩钻车和液压凿岩机。 1980 年我国第一台液压凿岩钻车和液压凿岩机通过了冶金部的鉴定。随后北京科技大学和中国煤炭科学院等 10 个单位参与了凿岩机械的研究工作，并开发出一系列产品。其中，中南大学在纯国产化液压凿岩设备研制中成果比较突出，除液压凿岩钻车外，国内第一台用于实际生产的露天液压钻车、配套的型液压凿岩机以及 2铁路隧道半断面钻车都由该校研制成功。值得一提的是，这些成果不是照搬国外技术，而是在机构上有所创新，并且形成了一套独具特色的理论研究和设计方法。不仅如此，国内几家凿岩制造企业也为我国钻凿设备的发展做出了一定的努力。但随着市场化逐步推进，有些企业因为体制上的束缚，技术创新严重滞后，产品性能难以得到提升，高档次的国产液压凿岩设备始终没能形成大气候，这种影响一直延续至今。同时，我国凿岩机械市场受到进口产品的严重冲击，在众多的重点工程中，国外设备几乎一统天下。湖南山河智能机械股份有限公司与中南大学智能机械研究所有着长期的合作，其在矿山机械研究方面有着深厚的技术底蕴。 2003 年，湖南山河智能机械股份有限公司在广泛调研、对比分析国外产品的基础上，立项开发出高性能一体化液压潜孔钻机，填补了国内空白，产品性能达到国际先进水平。 2004 年，根据市场需要，山东科技大学毕业设计（论文）第 5 页共 19 页又相继开发了以内燃机为动力的液压潜孔钻机，得到用户一致认可，其产品在湖北、重庆、安徽等地的工程中得到广泛应用。列一体化液压潜孔钻机现已小批量生产，并在多次招投标中，以优异的性价比获得用户的首肯。五、潜孔钻机行业存在的问题国外的潜孔钻机在接卸杆处都装有急停拉线与控制传感器，能及时防止事故的发生及扩大，防止人员的伤害及机器的损坏，安全保护措施周到；在设计上坚持以人为本的思想，驾驶环境舒适、安全、操作方便、劳动强度低并配置多种辅助机构。在动力头与钻架上还装有指示箭头，使接卸杆的到位情况一目了然，操作快捷方便，工作效率高。国内工程机械有很多产品的结构、功能与国际著名品牌的产品形似而神非。简单的仿制导致设计结构及参数不能合理匹配，该注意的方面没有注意到，使用时间一长，一些隐含的深层次问题就逐渐暴露出来，如系统匹配、热平衡、油温及可靠性等方面问题。存在漏油、渗油等现象，外购、外协件的质量难以保证，许多细节没有得到很好处理。随着我国经济的发展，人们生活水平的提高，对产品质量与使用性能的要求也相应提高。国家重点工程因工期短，因此施工单位要求设备要具有高质量、高效率的特点，能够降低人力资源成本。国内企业需开发出高档产品，提高产品可操作性以满足国内市场的需要，并力争出口。国内制造企业下一步应开发机动灵活、适应性强的臂架式一体化液压潜孔钻机。为了提高工作效率，降低能耗，还要进一步开发液压露天钻车，以及矿井下使用的潜孔钻机与液压钻车。在使用过程中不断发现问题，并在设计与生产中改进，不断完善各种性能。另外，应特别注意保养与维护。国外的潜孔钻机都编制了详细的使用维修说明书，规定了严格的操作规程，要求操作者严格执行。进口潜孔钻机价格昂贵，备品备件供货周期长，价格不非，因而使用一般也会严格按操作规程操作，并注意维修和保养，所以其使用起来故障少，使用寿命长，生产效率高。而国产潜孔钻机价格相对来说就便宜得多，备品、配件供货也容易得到保证，相比之下使用单位对国产潜孔钻机的使用要求就有所松懈，操作者常不能严格按操作规程操作，不注意维修与保养。因此，设备制造商应要求用户建立设备的详细档案，包括设备日常工作情况记录表、维修保养记录表，并要求用户对工作场地进行平整与整理，提高设备生产效率，重视管理所产生的巨大效益。国产潜孔钻机如果能在设计上再完善一点，选材上再可靠一点，制造上再精细一点，并注意维护和保养，在工程施工中同样也会发挥很好的作用，以高性价比的优势与进口设备抗衡，并完全有可能取代进口设备。一个高科技企业发展壮大的基础是山东科技大学毕业设计（论文）第 6 页共 19 页科技创新，其产品只有在实际应用中不断完善、更新才能获得用户的青睐。六、潜孔钻机的造型设计（一）、概述 150 米潜孔钻机是在不开挖地表的条件下，铺设各种地下公用设施（管道，电缆等）的一种施工机械。适用于穿越公路、铁路、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不允许或不能开挖条件下进行煤气、电力、电讯、天然气等管线的铺设或更换。该机具有扭矩大、回拖力大、动力头无级变速、机动灵活、施工效率高的特点，配有多种钻进钻头及多种回扩钻头，适用于我国大部分地区的土壤条件，使用范围广。该机最大铺管直径，最大铺管长度，基本满足了中等非开挖工程项目的要求。（二）、主要技术参数项目一参数最大回拖进给力动力头最大扭矩动力头转速钻孔直径最大回扩孔直径最在钻孔长度钻杆长度直径钻进角度额定功率（）最大扭矩项目二参数履带纵向轮距履带宽度离地间隙行走速度最大爬坡度外型尺寸（运输状态）山东科技大学毕业设计（论文）第 7 页共 19 页长宽高泥浆最大流量泥浆最大压力（三）、主要部件结构及特点、总体布局：整机主要有底盘行走机构，动力头，动力头推拉系统，发动机系统，导轨装置，电气系统，液压系统，双夹紧器，地锚机构，钻杆钻头，操作台，定位导向系统，泥浆系统等组成。该机具有履带行走，全液压操纵，带有钻杆自动装卸装置，操作轻便，安全可靠。底盘底盘为液压驱动，橡胶履带，刚性焊接式车架，底盘主要包括车架及行走装置，行走装置主要包括履带张紧装置，履带总成，驱动轮，导向轮，承重轮，拖链轮及行走减速机等组成。车架为两纵梁及多条横梁整体焊接而成，后端带有两垂直支腿，两纵梁前部设置了导向轮及张紧装置，后部设置了驱动轮及其传动装置。发动机系统发动机系统选用国产增压水冷发动机，发动机最大转速，散热器等附件选用国产配套件，燃油箱自制，容积不小于。液压系统（ 1）液压系统设计的基本原则。利用国内外先进技术和成功经验，结合我国国情和钻机的具体使用要求。力求简单和适用，尽可能地利用最少的液压元件来实现钻机所具备的各种动作。这样，能够降低故障发生概率，提高能量利用率和钻机的可靠性，降低工人劳动强度。（ 2）主油路系统速方式和液压泵的选择液压系统的调速方式有无级调速和有级调速两大类。无级调速具有调速范围大，能适应不同钻进工艺的要求，但是，变量控制回路和液压泵驱动机构较复杂。全液压钻机采用 4 台功率变量泵和 2 台速大扭矩液压马达组成恒功率调速系统，把有级变速和无级变速结合起来，拓宽了调速范围，而且在调速时不需要节流和溢流，能量利用比较合理，效率高而发热少。由于钻机施工地层情况复杂，负载多变，要求钻机能随负载的变化自动调节转速和转矩，而恒功率变量系统能适应负载工况的要求，即随负载的增加，系统能够自动降低山东科技大学毕业设计（论文）第 8 页共 19 页转速，增大转矩。并能最大限度地利用源动机的功率，达到最佳的钻进效果。保证输入功率接近恒定值。若不计效率，则马达输出的功率 N 基本上等于泵输入的功率，亦为恒值，由马达的功率公式 N 974 可知， N 恒定时， M 与 n 呈双曲线关系，即在恒功率变量泵的控制下，随着负载的变化，马达输出的转矩 M 与转速 n 之间按双曲线关系自动调节，可满足工况要求。压阀的选择为了满足高压，大流量的需求，减少液压系统的造价，提高性能价格比，我们选用了插装阀。插装阀具有通流能力大，动作速度快，组合机能强，密封性好，结构紧凑，抗污染能力强，易于集成等优点。并采用集成块，显著减小了尺寸和重量。达的选择工程机械多数要求转速低而转矩大，所以低速大扭矩液压马达的应用成为发展趋势，它与高速小扭矩马达加减速器的方式相比，优点在于减少了机械传动件，结构简单，布置维修方便，工作可靠，转矩大，而且低速稳定性好。目前，低速大扭矩液压马达的主要形式有多作用径向柱 (球 )塞式，双斜盘轴向柱塞式和摆线转子式等。凡是转速范围要求宽，径向尺寸小，轴向不受限制的场合，用双斜盘轴向柱塞式马达；当传递转矩大，低速稳定性要求高，采用内曲线多作用径向柱 (球 )塞马达。速大扭矩马达采用钢球代替了一般内曲线液压马达所用的滚轮和横梁，因而结构简单，工作可靠，体积和重量显著减小，耐冲击，调速范围宽，改变进入液压马达的流量即可改变转速，实现无级变速的目的；马达同时又具有两级变量，而有级变量是通过改变配流轴中变速阀阀芯位置来实现的，因而兼顾有级调速和无级调速的优点，具有更大的适应性。磁阀作原理 1) 由于钻机工作时流量大，达 960 L 此各种阀全部采用电磁阀作为先导阀，可以减小操作强度，使操作面板更为紧凑，控制室内无油管，改善了操作环境；当电时，钻盘 (马达 )处于浮动状态，此时可以在不停主机泵组的情况下，用手转动转盘来调整钻杆的方向，以便顺利地装卸钻杆。 2) 电时，阀不通，马达处于工作状态。进油路：泵马达。回油路：马达阀缓冲阀背压阀冷却器油箱。泵的另一出油口，由于电磁阀电，其主阀不通，当工作压力超过系统设定压力 17 ，开启溢流。 3) 电时，其主阀不通，即马达制动；另一路经总溢流阀背压阀冷却器油箱。 4) 电时，用背压阀的压力来调整马达弹簧压紧的变速阀芯，达到液压马达换挡调速的目的，背压阀设定压力（ 3）起重进给系统山东科技大学毕业设计（论文）第 9 页共 19 页重进给方式的选择由于全液压钻机设计钻孔直径 3.5 m，孔深 150 m，整个钻具重量达数十吨，如果利用钢丝绳动滑车组结构复杂，单绳起重量大，还要增设卷场，刹车等附加装置；而深孔转盘钻机钻进时主要是在减压工况下工作，其钻压和进给速度的调节要人工通过升降机制动器和钢绳滑车系统来实现，人工调节精度低，同时容易引起精神上和体力上的疲劳，增强工人劳动强度。因此，利用液压缸代替卷扬机升降钻具，升降系统和进给系统合一，不仅起重量大，速度快，升降平稳，还可以在必要时进行加压钻进。进给系统是钻机的重要组成部分，直接影响钻进效率、质量和钻机的功率消耗。进给回路一般有节流进给，压力平衡进给和调压进给 3 种方式。调压进给回路能够调节钻头的压力，但在减压钻进时，系统损失较大，且不能控制进给速度；压力平衡进给回路的背压造成系统压力损失和发热；节流调速进给回路可控制进给速度快慢，回油背压的存在可使进给速度更加稳定，使钻速对钻压的波动的影响较小，从而减少了对钻头切削刃上的动载作用，延长钻头寿命。机采用回油路节流调速进给系统，为了减少功率损失和油液发热，可使系统依靠钻具及配重的重量无泵减压钻进。压系统的确定由于主机系统在变量过程中液压油易发热，且恒功率变量泵要求的过滤精度也比齿轮泵高。所以，起重进给系统单独采用定量齿轮泵轮泵结构简单紧凑，转速高，自吸性能好，对油液污染也不敏感；利用电液单向插装阀使系统具有 4 种功能：升降钻具，加压下降，在钻具自重作用下快速进给和慢速进给；其速度可根据实际情况设定；利用单向插装调速阀调整两液压缸使之同步动作，避免造成水龙头提梁倾斜；并联压力阀调节系统压力，同时也是溢流阀；可以使齿轮泵卸载间歇工作，提高功效 (起重进给系统原理图如图 3 所示 )。路分析 (电磁换向阀动作顺序见表 1) 表 1 电磁先导阀动作顺序行强制下行自重快下自重慢下停止注：表示通电。 1) 液压缸上行进油路 a) 合，主溢流阀 1 的控制油口接背压阀，当压力升高超过背压阀设定压力 (14 ，主阀 1 将开启溢流卸载。 b) 合，其主阀控制油口接油箱，主阀开启过流；开，其主阀控制油口接高压油，主阀闭合，同时单向插装阀 4 开启，液压缸有杆腔接油箱；阀 5 关闭。山东科技大学毕业设计（论文）第 10 页共 19 页 c）合，单向节流阀 6 开启通流，调节单向阀 8 可控制慢下速度；合，单向阀 7 开启过流，单向阀 9 关闭，液压油通过插装调速阀进入液压缸无杆腔。液压缸上行回油路：液压缸有杆腔节流阀油箱 2) 液压缸强制下行进油路：液压泵插装阀 3 液压缸有杆腔。回油路：液压缸无杆腔单向阀 9 阀 7 阀 6 阀 5 油箱。 3) 液压缸自重快下此时电，阀 1 控制油路接油箱，液压泵通过阀 1 卸载；液压缸无杆腔由于缸套及钻具自重，体积缩小，产生高压，高压油阀 9 阀 7 阀 6 阀 5 油箱。液压缸有杆腔体积增大，产生真空，通过单向阀 11 补油，保证运行平稳。 4) 液压缸自重慢下电，液压泵卸载，液压缸处于浮动位置；电，阀 6 关闭，液压缸无杆腔高压油阀 9 阀 7 节流阀 8 阀 5 油箱。调节阀 8 的节流口大小，可以控制下行速度，同时使液压缸无杆腔的背压平衡部分钻具重量，可实现无泵减压钻进，其压力值可由压力表读出。 5) 钻具称重将钻具提离孔，采用封闭法称重时，只有电，关闭节流阀 8，压力表显示钻具重量。液压系统采用二主泵和一个齿轮泵，主回路采用闭式回路控制系统，压力设定为，主泵可采用进口元件，但马达及管件优先选用国产优质元件。液压系统应主要实现如下功能：）履带底盘的行走，转向，制动；）动力头的正反向旋转；）动力头的推拉进给（马达）：）导轨的倾角调整油缸的伸缩；）后支腿油缸的伸缩；）地锚油缸的伸缩；）地锚马达的双向旋转；）自动更换钻杆马达的控制；）泥浆泵驱动马达的单向控制；）多种液压压力显示（动力头，动力头的推拉进给，泥浆泵）。电气系统电气系统采用直流供电，电气系统功能主要具有发动机启动，熄火，水温，油位，工作小时表，机油温度等检测功能；液压系统的电磁换向功能。各显示、控制元件均设计在操作台两侧、发动机罩后尾端面处、后操纵台易操作位置。动力头动力头由液压马达驱动，高速液压马达通过减速机驱动，可实现动力头的高速运行，效率高；动力头选用铸造壳体，结构美观，抗冲击，寿命长。动力头推拉装置山东科技大学毕业设计（论文）第 11 页共 19 页动力头推拉装置是动力头回拉或进给运动的执行机构，采用双倍增力传动型式。滑架与底盘通过后液压油缸来调节滑架的倾角。滑架倾角在可调。自动装卸钻杆机构该装置由钻杆、钻杆箱、钻杆起落、能伸出缩回的梭臂、手动钻杆列数选择装置等组成，每箱钻杆根。双夹紧器双夹紧器位于钻机的前部，采用油缸作用，双油缸直接夹持机构。其中一夹紧器采用单独油缸推拉可绕轴旋转。与另一夹紧器产生相对旋转，以便钻杆拆卸，双夹紧器带浮动机构。地锚机构地锚机构起整机锚固作用，位于整机的前端，可提高整机作业稳定性。采用单油缸加压，低速大扭矩马达驱动螺旋杆钻进。钻杆钻头及导向装置钻杆为高强度钢管制造，每节长度为，直径，锥管螺纹联结。主机配置节钻杆，可根据用户需要增加数量。钻头包括钻进钻头和回扩钻头，回扩钻头直径，可分为流道式回扩头，螺旋条式回扩头，圈式切扩头等。手持式导向系统由三部分组成：孔内探头，地表手持式接收机和钻机旁同步显示器。目前拟选用雷迪公司的型导向仪或公司的产品，具体可由用户选用。钻机主卷扬和分动箱结构工程钻机在孔作业时通过主卷扬卷筒的正反恩来提升或下降钻具，要求主卷扬升降灵便，制动可靠。利用行星机构的传动机理，通过制动基本构件（如内齿圈，行星架等）可实现主卷扬卷筒的动转和制动。图 1 是工程钻机主卷扬结构图。行星机构包括太阳轮、内齿圈、行星轮和行星架（由提升盘和定位盘组成）。太阳轮与主轴用键连接；内齿圈和卷筒用螺钉固定，都实现同向同速旋转，行星轮支承在定位盘上，提升盘和定位盘分别用滚动轴承支承在主轴上，两者又以三个配合螺栓连接，这就实现了行星轮与内齿圈的定位。主卷扬行蚝机构和传动和制动如图 2 所示。山东科技大学毕业设计（论文）第 12 页共 19 页当松开制动抱闸 9，抱紧提升抱闸 8 时，提升抱闸刹住提升盘，即刹住行星机构的行星架（如图 2a）。这时行星轮不能公转，成为太阳轮和内齿圈传动的过渡齿轮，主轴带动太阳轮，通过行星轮再带动内齿圈转动，因为内齿圈与卷筒是一体的，故卷筒转动收紧钢丝绳提升钻具。当同时松开提升抱闸和制动抱闸时，如图 2b 所示，行星机构处于浮动状态。太阳轮、行星轮和内齿轮均空转，提升盘和卷筒都处于自由状态，卷筒被钻具的自重带动而下降钻具。当松开提升抱闸，抱紧制动抱闸时，如图 2c 所示，内齿圈随着卷筒一起被刹住，则钻具不能程式降，此时行星轮和行星架空转。该行星机构不允许同时抱紧提升抱闸和制动抱闸。行星减速机构内用二硫化钼润滑。该行星机构用于工程钻机主卷扬传动和制动，结构紧凑合理，效果良好，是理想的传动设计。 2 分动箱齿轮轴的改进图 3 是工程钻机分动箱的传动示意图。它的功能是将轴传来的动力，分别传给轴（带动转盘）和轴（带动主卷扬），转盘和主卷扬是工程钻机成孔作业的直接工作部件，因此分动箱的设计要吧昃可靠。分动箱设计选用一对螺旋锥齿轮，（ 1 和 2）及一对圆柱齿轮（ 3 和 4）传动，这种方式满足工作要求，但制造一对螺锥齿轮的难度大，生产周期长，成本高。图 5 一种是级合圆筒的结构图，它是由两个或两个以上的圆筒内外采用过盈配合而成一体。根据工程学理论的理论的对圆筒作力学分析，内圆筒外表面产生的周向压力和外圆筒内表面产生的周向拉应力的预应力原理，将使组合圆筒的应力趋于平衡，从而降低了危险点的应力，有效地提高了承载能力。但是圆筒结构中的内圆筒是一个整体，也无法装配到 46 的轴颈上。我们结合实际情况，作了以下改进（如图 6）。山东科技大学毕业设计（论文）第 13 页共 19 页（（四）、产品主要工作原理及系统该机主要功能为上车定向钻进作业和下车移动行驶，两部分通过换向阀互锁。下车行驶工作时，发动机驱动单泵供油到行走马达，再经行走减速机带动驱动轮行走，实现底盘的转向，制动等功能。通过底盘的张紧油缸，调节橡胶履带的松紧。定向钻进作业：首先调整好钻机倾角，下固地锚，安装好高压接地保护装置；将探测头装入钻头体内，钻头体夹持在夹紧器中，通过自动装卸钻杆装置装入一节钻杆，正向转动动力头，同时动力头推拉装置推进，连接好钻头体、钻杆和动力头；松开夹紧器，即可准备钻进。钻进时同时驱动泥浆泵泵送泥浆，以供钻进、回拖时护壁、钻头散热、切削土壤的需要。钻进的导向是通过地表接收器接收无线探头体内的探测头发出的信号，测出钻头的位置。需要调整方向时，动力头停止旋转，调整倾斜钻头板的方向朝向所需方向，推动动力头只进给而不旋转，此时地面接收器接收信号，监视进给方向，待方向正确后，继续钻进，整个钻进过程可多次调整方向，直至钻进结束。铺管作业：钻进结束后，根据铺管直径及种类的不同，换上不同的回扩钻头，一次或多次回扩，直至达到所需孔径。最后一次回扩时，通过万向节与铺管相连，边回扩边拖管直至铺管结束。整个回扩铺管过程均需泥浆供应。七、潜孔钻实例：风动潜孔锤钻进工艺的诞生及发展是世界钻探技术的一次重大革命，它改变了传统的切削和研磨碎岩方式，使岩石体积破碎，大大提高了钻进效率和对坚硬及复杂地层的适应性。风动潜孔锤钻进技术以其能够大幅度提高钻进效率，保证工程质量，降低施工成本，具有显著的技术经济效益而视为现代钻探技术与衡量钻探技术的标志之一，受到国内外钻探行业的重视。风动潜孔锤钻进始于钻凿爆破孔、水井基岩孔、地质勘探孔等硬岩钻进，随着潜孔锤结构形式的发展，工作性能的优化，钻进山东科技大学毕业设计（论文）第 14 页共 19 页工艺的完善以及应用所显示出的优点，其应用领域不断扩展，在复杂地层、坚硬岩层和土质地层钻进中都有着良好的应用前景。近 10 多年来，由于勘探和开发地热的需要，地热井钻凿技术水平有较大提高。以前，因为没有大型的钻凿设备，机具又很简陋，只能沿用打浅 (冷 )水井的工艺技术。所以成井深度浅，出水量和水温较低，而且也无法进行深部地热的勘探开发。地热井的钻凿急需引进先进的工艺技术和机具，以达到其口径大、井深、出水量大和出水温度高的要求。为了适应当前开发地热的要求，应在以下几个方面进一步发展和提高地热井的钻凿技术。首先应设计新型的钻机、设备，特别是适用于城市环境的钻凿设备，占用场地较小，便于运输，马力较高，而且具有较低的环境和噪声污染。其次，应有较为先进的机具，达到高效、低耗、安全。有了新设备和先进的机具，还要有一套可靠的工艺技术，保护地层技术和成井工艺；能确保较高的钻凿成功率、高的出水量和出水温度；避免或者是尽可能地降低钻凿施工的风险性。冲击回转钻进就是把冲击式钻进和回转式钻进相结合的一种钻进方法。以前普遍实用的钻进方法都属回转式钻进，它们都是需要一定的轴向压力，把切削具压人岩石，同时在钻具回转运动中连续不断地破碎岩石，进行钻进，其中硬合金钻进就是典型的回转切削式钻进方法。但是不应该以运动的形式而判定其为何种钻进方式，必须以井底碎岩过程确定其钻进方法。例如牙轮钻头钻进虽然也是在一定的轴向压力作用下，在钻具回转运动中而进行钻进的，但实际上，牙轮钻头钻进是一种冲击回转切削钻进。因为牙轮钻头在一定的轴向压力作用下作回转运动时，它是以牙齿冲击岩石井切削而破碎岩石的。所以牙轮钻进实质上应属一种冲击回转式的钻进方法。本文中所说的冲击回转钻进主要是指在回转钻进的基础上加入一个冲击器 (也称潜孔锤 )以提高钻进效率的一种钻进方法。在钻头上或岩心管上联结一个专门的冲击器，在钻进中，给钻具以一定的轴向压力和回转运动，同时冲击器给钻具以一定颇率的冲击山东科技大学毕业设计（论文）第 15 页共 19 页能量。在井底则以冲击和回转切削共同作用破碎岩石，进行钻进。根据岩石破碎原理，在有一定的预加压力下冲击破碎岩石，岩石的强度要降低5080%，所以上述冲击回转钻进比无预压的钢绳冲击钻进其效率高 3 5 倍。又由于冲击器放在孔底冲击能量直接施加在钻头上面，能量散失较少，因此它比地表冲击器的钻进效率也要高许多。又由于在冲击载荷作用下，坚硬岩石易于实现体积破碎过程，所以冲击回转钻进比一般的回转钻进，其效率也要高若干。冲击回转钻进除了可以提高钻速外，又由于钻进中所需的轴向压力较小，转速较低，所以钻孔不易弯曲，孔内事故也较少，原材料的消耗低，所以它是当前的一种现实可行的高效、优质、低消耗的钻进方法。特别是在中等硬度的岩石中，其效率更为显著，所以冲击回转钻进方祛应用范围愈来愈广。八、潜孔钻操作规定及相关事项一、基本规定山东科技大学毕业设计（论文）第 16 页共 19 页 1运转人员须经技术训练，了解本机的结构原理和工作性能，熟知本机的安全操作规程和保养规程，并经考试合格，方可单独操作。 2运转人员应穿工作服，戴安全帽，女同志应将发辫塞入帽内。 3放炮时应将设备撤退到安全距离以外，并加以掩盖保护；放炮后应进行全面检查。 4遇到六级以上大风和冰冻时，不准上滑架。如确实需要，必须系好安全带。严禁乘坐回转机构上、下滑架。 5如较长时间停机，应将冲击器提出孔外，以免孔口塌方阻卡钻具。 6孔口有人工作时，禁止向冲击器送风。拆装钻头时，应关闭回转、提升机构，以防伤人。 7传动部位的清扫、注油、修理等工作，必须在停机状态下进行。 8应经常检查风管接头是否固紧，以防脱节伤人。供风系统的检修工作必须在停风后进行。 9起落滑架时，不许在滑架下停留、通行。 10不得将电缆泡在水中或搁置在金属物上，车辆越过电缆，应用木板隔离保护，防止电缆受损漏电。收放或移动电缆，应戴绝缘手套。 11进行钻孔作业时，停机面应平坦，当在倾斜地面上工作时，履带板下方应用楔形块塞紧。禁止在斜坡上进行横向作业。 12夜间作业，应有足够的照明；如照明故障，应立即停机，并切断工作电源，待修复后方可继续工作。二、开机前的准备 1 对钻机各部位进行全面检查（ 1）滑架各部焊缝无开裂，各连接螺丝无松动现象，拉紧装置的各拉杆连接可靠。（ 2）回转机构的滑道间隙适中，滑板螺丝无松动，齿轮传动灵活，钻杆接头、轴承压盖和空心主轴的连接牢固可靠。（ 3）提升推进机构钢丝绳缠绕平整不紊，松紧适当，制动器工作可靠。（ 4）行走机构的传动皮带、链条、履带板松紧适宜，离合器操作灵活，滑架起落机构的传动齿轮处在脱开位置。（ 5）钻杆接头无开焊、滑扣现象。冲击器、钎头完好。合金柱（片）无脱焊、碎裂、掉粒等现象。钻杆、冲击器、钻头连接可靠。山东科技大学毕业设计（论文）第 17 页共 19 页（ 6）各操作机构处在停止位置，仪表指针处在零位。（ 7）电缆及其它电气元件绝缘可靠。 2 对各润滑部位加注足够的润滑油、脂。 3 接通电源、电压变动范围应不超过额定值的 5 10 4 接好风管，风压应达到 5 6 公斤厘米 2。管路无泄漏现象。 5在进行湿式作业时，同时接好水管，其压力应等于或大于风压。管路无渗漏现象。 6安全用具、工具、易损部件和辅助材料准备齐全。 7按孔位设计要求，使滑架方位角度正确，机身平稳，可靠。三、凿岩操作 1. 对位 (1) 孔位偏差一般不得超过 0 2 米，如遇特殊情况，最大不得超过 0 4 米。孔间和排距、方位角度尽量一致。 (2) 切断行走电机电源。 (3) 接通工作系统电源。 (4) 将电器操作台主令开关扳到手动位置。 (5) 钻具稍稍提起，取出钎托上的卡扳子。 (6) 缓慢放下钻具，至钎头距地面约 30 毫米时停止， (7) 安装好捕尘罩。 2开孔、钻进 (1) 开动抽风机。 (2) 开动回转机构。 (3) 将冲击器操纵阀扳到半开位置。 (4) 接通提升推进机构下降按钮，下放钻具。当钎头触及岩石时，冲击器便开始工作，进行开孔。如发生卡钻或偏斜，应即提起钻具；重复上述程序，直至冲击器开始正常钻进为止。 (5) 根据岩石的情况，将冲击器操纵阀全部打开或扳到合适开度的位置。 (6) 停止下放钻具，将主令开关扳到自动位置，推压操纵阀手把扳

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