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MG100型锚杆钻机设计【石油】【12张图/18800字】【优秀机械毕业设计论文】

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编号:607846    类型:共享资源    大小:11.40MB    格式:RAR    上传时间:2016-02-28 上传人:木*** IP属地:江苏
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mg100 型锚杆 钻机 设计 石油 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份,39页,18800字左右.
PPT答辩稿.ppt
任务书.doc
学生自查表.doc
开题报告表.doc
摘要.doc
申请答辩表、指导教师评审表.doc
翻译一份。

图纸共12张,如下所示
A0-动力头剖视图.dwg
A0-整机装配图.dwg
A0-锚杆钻机实体图.dwg
A1-齿轮.dwg
A2-三角架.dwg
A2-伸缩臂护套.dwg
A2-动力头滑板.dwg
A2-回转支承内环.dwg
A2-回转支承外环.dwg
A2-夹紧机构1.dwg
A2-夹紧机构2.dwg
A3-马达传动轴.dwg

任务书

题目 MG100型锚杆钻机设计
专业 机自03-4 学号030401140409 姓名 霍占伟
主要内容、技术参数、基本要求、主要参考资料等:
1、 主要内容
锚杆钻机的总体方案设计;
钻桅及其调整机构的设计分析;
动力装置的设计分析;
装卸锚杆机构的设计;
整机稳定性验算。
2、 技术参数
钻孔直径 100~200 mm;
钻头转速 0~80r/min;
钻头扭矩 900Nm;
钻头行程 10000~10500 mm ;
推力 50~60 kN;
冲击频率 2000~2200次/min ;
系统压力 25MPa;
发动机 100kW;
行走方式 履带式;
重量 12000~14000 kg 
3、基本要求
设计机器总体、钻桅与调整机构图、动力装置图、主要零件图、机器立体图等,折合0号图纸5张;
设计计算书40页;
外文资料翻译5000字。
4、主要参考资料
相关三维设计与仿真软件及参考书籍;
相关机械设计手册、液压手册、网上期刊文献、相关样本等。

课题名称 MG100型锚杆钻机设计

一、 课题简介
随着我国经济的腾飞,公路、铁路建设的普遍开展,开山辟岭、挖沟平丘
的石方工程以及各种建筑行业也遍地开花。因此,需要护坡和锚固的凿岩凿孔作业越来越多。 
锚杆钻机是实现锚杆支护的重要机械设备。工程施工现场中,锚固工程主要集中在工程前期,要求多台钻机在短期内同时完成作业,设备的需求量比较多。锚杆钻机不仅适用于铁路、隧道、矿山、水利枢纽、边坡、堤坝、桥基、江海湖河边、高层建筑基础及建筑物加固等工程;更适用于地基下沉、塌孔、裂缝、坍塌、滑坡等地质灾害的治理。尤其是在狭窄的环境内施工更是极为方便。
在调研中,建筑工程用户普遍反映各种锚杆钻机的闲置时间长;利用率低,在技术和节能上有着较大的提高空间,为克服现有锚杆钻机的种种弊端,为了适应市场的需要,我决定设计一台建筑工程中常用的新型锚杆钻机。
课题设计主要内容有以下五部分:
锚杆钻机的总体方案设计;
钻桅及其调整机构的设计分析;
动力装置的设计分析;
装卸锚杆机构的设计;
整机稳定性验算。
二、设计参数
钻孔直径 100~200 mm;
钻头转速 0~80r/min;
钻头扭矩 6000~8000Nm;
钻头行程 2000~2500 mm ;
推力 50~60 kN;
冲击频率 2000~2200次/min ;
系统压力 25MPa;
发动机 100kW;
行走方式 履带式;
重量 12000~14000kg

三、设计要求
设计机器总体、钻桅与调整机构图、动力装置图、主要零件图、机器立体图等,折合0号图纸5张;
设计计算说明书40页;
外文资料翻译5000字。
四、设计思路:
首先,通过查阅资料(去图书馆借的和导师师给的),了解当前国内国外锚杆钻机已应用的各种的情况,在借鉴的同时构思自己的方案。
然后,进行细化,将总体方案分成若干个部分,逐一对其进行参数分析,在三维软件上进行建模,先画出零件,然后将其装配成整体。
装配体建成之后,接下来就要对其进行有限元分析和运动分析。这两项分析是十分重要的,它是对前面所设计的东西进行检验的一个关键步骤。此时如果发现有不满足要求的地方,就要改变尺寸或者改变结构,甚至会改变原有方案,然后再进行建模、分析、更改,如此循环,直至达到预定要求为止。
接着,将符合要求的三维立体图转成二维平面图,标注尺寸、公差、配合、加工要求等。
最后,输出图纸,交图,答辩。
五、主要参考资料
相关三维设计与仿真软件及参考书籍;
相关机械设计手册、液压手册、网上期刊文献、相关样本等。

六、时间安排:
4月9日~4月21日 (2周)钻机总体设计;
4月22日~5月12日(3周)钻桅及其调整机构设计与结构分析;
5月13日~6月2日(3周)动力减速器设计与动力特性分析;
6月3日~6月16日(2周)钻杆、钻具设计与参数匹配;
6月17日~6月30日(2周)论文写作与整理,准备答辩。
七、条件情况
整体来说,此次毕业设计的外部条件是很充分的。首先,导师为我们准备了部分相关图纸资料和样本;再次毕业设计实验室具有相关三维设计与仿真软件;最为重要的是导师对该领域非常熟悉而且导师经常给与指导和监督,这些都为毕业设计的质量提供了强有力的保证。
总共十三周的毕业设计时间,理论上是充足的,给我们如期完成设计提供了时间保障。

摘 要
在详细查阅资料,总结国内外现有的锚杆钻机技术基础上,针对锚固工程施工条件恶劣,移动性大,施工时间短而集中和现有锚杆钻机存在的价格昂贵、环境适应能力差、操作繁琐、配件不通用而导致维修困难等特点,制定出新型冲击回转式液压锚杆钻机的方案。 
新型锚杆钻机是在现有的回转式凿岩钻机结构基础上,为适应锚杆施工的要求,增加冲击和双回转动力机构。在正常松软土质条件下,采用螺旋钻具,以旋转方式钻锚孔;当遇到局部坚硬岩石时,以冲击钻孔为主,充分发挥冲击钻进破岩的特性;当遇到强节理岩石时,采用双钻杆旋转切削,并辅以冲击,从而有效地解决不同硬度的岩层条件下的锚杆支护施工问题,充分发挥了钻机的特性。
在新型液压锚杆钻机设计过程中,主要对总体方案、三输出动力装置、钻桅及其调整机构、更换钻杆装置进行了具体设计,并对整机稳定性进行了校核计算。

关键词:锚杆钻机;三输出动力装置;钻桅调整机构;更换钻杆装置

Abstract
Consulting data in detailly,at the basis of summarizing being anchor drill technical in both abroad and home, aims at the defect of anchor engineering which has the features that include the scurviness execution conditions ,large movability ,construction hour and Short whereas focus and anchor drill available expend high, poor adaptive capacity , difficulty to manipulate ,accessory discrepancy universal standard whereas result in difficulty to maintenance . This article draw up the scheme of research impact-rotary type anchor drill.
It was at the foundation of structure of existence rotary type anchor drill add one percussion arrangement out that new type hydraulic pressure anchor drill .For conform to bolt executive requirement, increase impact and two gyration power mechanism, under normal conditions of spongy soil nature, take screw drill tool, take rotate mode drill anchor hole; as encounter part hard rock ,give priority to take percussive drilling ,give full play to percussive drilling broken rock characteristic;while encounter strong cleavage rock , taken double drill pipe rotate cutting, combine complement impact thereby effectively solve suspension roof support problem under differ rigidity rock formation condition. Give full play to drill characteristic.
In course of new style hydraulic pressure anchor drill design ,mostly versus general planning, three export power plant, drill mast and it's adjust mechanism , replace drill pipe device proceess detailed design, evaluate the complete machine stability .

Key words: anchordrill;threeexportpowerdevice;drill mast adjust mechanism;replace drill pipe device

目 录

第1章 锚杆钻机总体设计方案概述 ………………………………………1
1.1岩土工程锚固技术的发展及现状…………………………………1
1.2 国外锚杆钻机技术发展状况………………………………………3
1.3国内锚杆钻机技术发展状况 ………………………………………3 
1.4 锚杆钻机设计的发展趋势 …………………………………………5
1.5 锚杆钻机课题研制背景及项目来源 ………………………………6
1.6 本章小结 ………………………………………………………8
第2章 锚杆钻机设计方案的确定 ……………………………………………9
2.1 底盘设计选择分析 ……………………………………………11
2.2锚杆钻具设计选择分析…………………………………………11
2.3 装卸锚杆机构的设计 ……………………………………………13
2.4 动力装置的设计选择分析 ………………………………………13
2.5 动力头机构设计 …………………………………………………14
2.6 连接件选择 ………………………………………………………15
2.7 钻桅及其调整机构的设计分析…………………………………15
2.8 本章小结 …………………………………………………………16
第3章 装卸锚杆机构设计………………………………………………………17
3.1 装钻杆装置 ………………………………………………………17
3.2 卸钻杆装置 ………………………………………………………17
3.3 本章小结 …………………………………………………………18
第4章 动力头机构设计 ………………………………………………………19
4.1 动力头进给机构…………………………………………………19
4.2动力头回转冲击机构………………………………………………19
4.3 本章小结……………………………………………………………28

第 5 章 钻桅及其调整机构的设计分析 ………………………………………29
5.1 三角架设计…………………………………………………………30
5.2 回转支承选择 ……………………………………………………32
5.3 本章小结……………………………………………………………33
第 6章 整机稳定性验算…………………………………………………………34
6.1用稳定比来评价锚杆钻机的稳定性 ………………………34
6.2 本章小结……………………………………………………………36
结论 …………………………………………………………………………………37
参考文献 ………………………………………………………………………38
致谢………………………………………………………………………………39


MG100型锚杆钻机设计

MG100型锚杆钻机设计



















内容简介:
大庆石油学院本科生毕业设计 (论文 ) 1 一种新颖的在火星上冲击钻探过程中从洞中取出碎屑的方法 从火星表面获取样本面临着许多挑战,科学的发展随着获取样本的深度增加而发展 ,但相应的获取样本风险也在增加。所以,开发一台完全自动的钻探平台才能满足钻探的深度要求并重新找到科学分析的核心样本。最有可能胜任钻探的方法是传统的取芯钻进装置,无论是回转式还是冲击式都有一套机械系统用来从洞中收集碎屑并取出岩芯。在回转系统中,螺丝钻是最好的选择,代替以往的用难于实现的并有可能污染样本的液体喷发系统来收集碎屑。但是在冲击钻进系统却没有确定的相应的收集碎屑方案。为 了解决这一问题,一种新颖的用来在冲击钻进过程中从洞中输送出碎屑的方法已经被发明,并在本文中提出。 火星表面的极端条件和它与地球之间遥远的距离是钻探任务的两个最大的障碍。火星表面的大气压力只有地球的百分之一,这导致了严重的结果,因为许多钻探过程都需要用压缩空气或液体来冲洗钻探之后的微粒,或者碎屑。在火星上,压缩空气需要的动力超过了合理的供给范围。另外,在火星上液体将凝固或挥发还有可能污染样本,所以也不能使用。火星到地球的遥远距离,要求登陆器械必须是接近完全自动的。当火星与地球进行联系时,一次单程 的通信须要二十分钟,这使得试图实时控制登陆器械的想法不可能实现。一个简单的、完全自动的、可以完全解决钻进难题的计划将在下面的文章中描述。强调的重点是给出一个清除碎屑的新颖的想法,它是特意为火星这样的无法使用流体和气体的环境而设计的。首先,我们来回顾一下一般情况下的挖掘岩石的方法。 岩石的挖掘过程由同时进行或分别进行的两个阶段组成。第一个阶段是破碎岩石,第二个阶段是从洞中取出碎屑。如果不能及时的取出岩石将会导致碎屑被研磨成粉末,而不能进一步钻进,使钻探效率低下。同样的,钻进的阶段也应该被设 计得可以产生大小适合的便于清除的碎屑。这是因为,在一般情况下,最快速的钻进将产生最粗糙的颗粒。 最有可能胜任的钻进装置是传统的回转或冲击岩芯钻机配备有金刚石或硬质合金钻头,既用来从洞中清除碎屑和取出岩芯的机械装置。 转钻探 用回转钻探方式取出碎屑的好处是碎屑的清除可以由一个螺丝钻来完成。然而这种方法也存在着不可避免的其缺陷。首先,回转钻探不仅需要较大的压力对着岩石表面进给还需要扭矩来完成周向进给。对于不同的质地的岩石,进大庆石油学院本科生毕业设计 (论文 ) 2 给压力和钻头的转速都需要进行仔细的设定。 在火星上,重力加速度 只有地球的一半,这时,足够的进给压力就变成更严重的问题。 在北极进行的钻探试验不能保证为在极端的环境中钻进时提供更精确的缺陷,在北极进行的钻进试验提供的表面数据显示:在冰冻的岩石和土壤中回转钻进是怎样进行的,特别是当温度下降时,岩石有变硬的趋势。然而,没有试验是在近乎真空,低温 ,大气充满二氧化碳的环境中进行的 ,这些因素都是很重要的 ,因为 ,金刚石常常被用来做钻头的材料 ,而金刚石在充满二氧化碳的环境中 ,当温度高于 870 开氏温度时很容易与二氧化碳中的碳元素反应。在干燥的切削环境中如果钻头的转速和进给压力过大,很容 易产生这样的温度。 除此之外,虽然回转钻进中采用的螺丝钻已经被使用了几个世纪,但是,在钻进的过程中不同的因素对钻进的影响却都是未知的。陆地上进行的关于螺丝钻的实验表明司钻精确的实时控制对钻进的成功来说是必不可少的。因此,在自动或者遥控的条件下,螺丝钻在火星上的工作状况是不确定的。 击钻探 在冲击钻进的过程中,钻头往复的进行上下振动。而旋转则不在是破碎岩石的必须条件。由钻头对岩石表面的冲击来完成钻进。相对回转钻进的局限性,冲击钻进的许多优势有可能使它成为在火星上应用的钻进装置的更好选择,冲 击钻进不需要旋转和在钻头上施加压力,因为它采用高频的冲击来破碎岩石。除此之外,钻头也不需要十分的锋利,无论低温还是高温都可以用来工作,既可以用来探测沙地一样松散的地表,也可以探测像玄武岩一样坚硬的岩石地貌, 指出,冲进形式的钻进因为它的低能耗将会成为在火星上最成功的钻进方式。然而冲击钻进最大的缺陷就是不能用来将碎屑从深洞下面传送到地表,除非具备相应的旋转装置。 成功的从洞中取出岩石同破 碎岩石本身同样重要。如果不能及时取出刚破碎的岩石将导致它们被研成更小的颗粒。这将导致钻进效率非常低,在地球上,液体和气体是清除碎屑的常用方法。在举升碎屑的同时,钻井液或气体可以冷却和润滑钻头。如果没有足够的润滑,将导致钻头和岩石的摩擦加剧进而产生足以损害钻头的大量的热量。 然而,火星上的碎屑切除面临着几个特殊的问题,火星上的温度很低(最低可达零下 150 摄氏度)而且大气压力较低。过低的温度排除了使用液体从深洞中取出碎屑的可能,因为液体在低温时有可能凝固。实际上,即使钻井液被制作的具有非常低的凝固点,考虑 到钻井液的巨大用量和钻井液造成的样本污染,钻井液的应用也将被排除。火星上的低压使采用气流取出碎屑的方案不太可能实大庆石油学院本科生毕业设计 (论文 ) 3 现。因为,压缩足够数量的火星大气用来从洞中吹出碎屑所需要的能量是不具备的。必须建立一个密封的循环系统来回收利用气体,但前提得保证气体不会渗透到火星的岩石中。这只有假设钻进的岩石具备不渗透性时才能办到,但并没有这种假设的可能。一种存在的可能就是利用机械装置的方式来举升碎屑。对于几种可以进行考虑的方式中, 及其他两人指出:螺丝钻是回转钻进的唯一可能方案,然而对于冲击钻进来说,却没有显而易见 的解决方案。 最有效的将碎屑从洞中举升出来的方式是循环液体和气体。然而,无论如何液体和气体是不能采用的,如果在钻进运动中,做旋转运动的螺丝钻也可以完成这项功能。在冲击钻进中,钻进运动是上下往复运动,也没有机械装置将碎屑举升出深洞。 基于这个原因我们开发出一种新颖的方法来传送岩石或土状材料的钻进碎屑。以拥有两片相反的由特定角度的毛状物覆盖着的表面为特征。两组毛状物指向它传送碎屑需要的方向,通常指向上方。两组毛状物安装成足够的接近重叠或刚刚接触,根据被传送的微粒的直径选取尺寸。这 一过程如图 1 所示。 图 1 从洞中举升碎屑的新方法 在清除钻孔的同时,这种新的方式也能完成护孔,从而钻孔机可以在移动采样之后,再放回洞中。这一系统因为其只需要最小限度的监控,在火星上取得了巨大成功。 发明的原理依赖于联系在一起的装有特定角度的毛状物两块板的摆动运动,如图 2 所示。 大庆石油学院本科生毕业设计 (论文 ) 4 图 2 带毛状物的金属板之间传递碎屑的原理 其中一块板可以固定不动(但不是必需的)另一块以较低的振幅和较高的频率上下运动。如果有一块颗粒被截留在一块板中,另一块板上的毛状物会将 它挑出并把它转移到自己上面。这个过程将切屑举升到钻孔的外面。 虽然我们的设计的核心部分是将碎屑传送到钻孔外面的新颖方式,但我们还是决定设计一台完善的钻进仪器。这台设备包括破碎岩石用的钻心和在清除碎屑的过程中起保护作用和固孔的护套,毛状物安装在护套的里面和钻管的外面,如图 3 所示。钻管的顶部是敞开的,允许碎屑落到里面,积累到钻管的顶端。一旦钻管被拔出钻孔外,碎屑就会在重力作用下自动滑落到容器表面。 本文描述了一种用来在冲击钻进的过程中传送钻进碎屑 , 以拥有两片相反的由特定角度的
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