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履带式锚固钻机【5张图/22900字】【优秀机械毕业设计论文】

资源目录

履带式锚固钻机【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

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计划周记进度检查表.xls---(点击预览)

开题报告.doc---(点击预览)

A0-80回转器.dwg

A0-推进架.dwg

A0-钻机操纵台管路.dwg

A0-钻机机架.dwg

A0-钻机步履机构.dwg

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关键词：: 履带式锚固钻机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。64页。22900字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
计划周记进度检查表一份。

图纸共5张，如下所示
A0-80回转器.dwg
A0-推进架.dwg
A0-钻机操纵台管路.dwg
A0-钻机机架.dwg
A0-钻机步履机构.dwg

毕业设计论文任务书
一、题目及专题：
1、题目　　履带式深基坑锚固钻机　　
2、专题　钻机总体、液压系统设计　
二、课题来源及选题依据
课题来源：江苏省无锡探矿机械总厂有限公司
选题依据：目前国内地铁、高层建筑、机场及其它需要深基坑进行锚固、旋喷、降水的钻机大多采用国外进口，我国在这个领域尚属空白，为了填补这项国内空白，我们准备在国内已有相似钻机(尚不具备深基坑锚固旋喷工艺)的基础上重新设计动力输出装置，重新匹配动力，由于液压传动系统执行效率高，采用液压传动和机械传动相结合的方式，因为深基坑锚固旋喷钻机主要用于城市建设，考虑用履带机构增加钻机的机动性。

三、本设计应达到的要求：
一、钻机总体设计要求：
了解熟悉钻机的工作原理以及各部件组成、如何工作及连接关系，要求各部件的连接、布局合理美观、安装使用方便，主要部件工作参数如下：
1、回转器最大输出扭矩达到：4500 N.m 。
2、回转器转速达到（r/min）：
Ⅰ档(低速档) 6 20 36 60
Ⅱ档(高速档) 12 40 72 120
3、推进架油缸提升力：60KN，推进力：30KN
4、回转器在推进架上的移动行程达到：2500mm
5、履带速度达到：10m/min，爬坡能力≮25°，接地比压≯0.065MPa

二、液压系统设计
1、根据各执行元件要求的输出性能参数及工作速度，计算所需流量、压力、消耗功率等液压参数，并据此合理设计出整体的液压系统方案。
2、对液压系统的发热有计算，并提出解决办法。

摘要

履带式锚固钻机组要是由回转器、推进架、钻机步履机构、钻机机架、钻机操纵台管路等相应的部件组成。履带式锚固钻机组要用于目前地铁、高层建筑、机场及其他需要深基坑进行锚固、旋喷、降水等相应的作业。在此次的论文课题中，我在屠德刚老师的指导下，对钻机的结构布局、其动力回转结构、液压系统的运作等方面有了很大的认识，通过CAD等制图软解的辅助，更加形象的刻画了履带式锚固钻机的总体以及液压系统，通过资料的查询，对其动力系数和相应的各项参数指标了解有着本质的提升。在分析运动及设计结构时，要把产品的外型也要考虑在钻机设计中。通过这几个月的学习、查询本人熟悉了解履带式锚固钻机的工作原理以及各部件，了解其组成、如何工作及连接关系，对各部件的材质有了相应的了解。做到了钻机布局合理美观、安装使用方便。

关键词：履带式锚固钻机钻机步履机构液压系统

Abstract

Rawler type anchor drill unit if the gyrator, propulsion, drill steps institutions, drill rack, drill control console of corresponding parts such as pipeline. Crawler type anchor drill unit to be used for the subway, high building, airport and other need to anchor deep foundation pits, jet grouting, precipitation, etc. The corresponding operations. In the thesis topic, I under the guidance of the teacher Tu, structure layout, the power of drilling rig rotary structure, hydraulic system's understanding of the operational aspects had the very big through CAD and other drawing soft solution of the auxiliary, more image depicts the crawler anchorage overall as well as the hydraulic system of drilling rig, through the data query, the power coefficient and corresponding parameter indicators to know has the nature of ascension. On the analysis of the movement and structure design, to product appearance also want to consider in the rig design. Through this a few months of learning, inquiry I understanding of crawler anchor drilling machine working principle and parts, understand its composition, how to work and connection relationship, have the corresponding knowledge of parts material. Did it drill rational layout and beautiful, easy installation and use.

Keywords: Caterpillar anchoring drill rig Drill steps institutions The hydraulic system

目录
摘要 V
Abstract VI
目录 VII
1 绪论 1
1.1 钻机主要用途 2
1.2、主要技术参数 3
13、主机垂直状态：3200×2200×5000 4
2 钻机的总体传动设计 5
2.1、总体传动设计 5
3 动力头（回转器）设计 8
3.1. 动力头介绍 8
3.2. 设计要求 8
3.3 设计步骤 8
3.4 设计方案的分析与确定 8
3.5 主要零部件的结构及其选用 9
3.5.1. 各轴在动力头中的位置 9
3.5.2. 轴的结构设计 9
3.5.4. 轴的支承方式及轴承的选用 9
3.6 设计及校核 10
3.6.1 功率及转速计算 10
3.6.2 齿轮校核 10
3.7 典型工艺编制 13
3.7.2 箱体（MDL80D-2-33） 16
4 液压设计计算及说明 18
4.1 液压原理的设计 18
4.1.1 加压提升油路设计思路 18
4.1.2 起塔油路的设计思路 18
4.1.3 支腿油路的设计思路 18
4.1.4 主油路的设计思路 18
4.2 液压系统的计算 19
4.2.1 实际参数的计算 19
4.2.2 液压系统中主油路的校验 26
4.3 热平衡计算 29
4.3.2 双联泵 CBTL-F410/F410-AFP 30
4.3.3 小泵 CBW-F203-AFP 31
5 泵站的设计 32
5.1 泵站的介绍及作用 32
5.2 泵站的组成 32
5.2.1 油泵及电动机 34
5.2.2 散热器 34
5.2.3 油箱 34
5.2.4 空气滤清器 36
5.2.5 过滤器 36
6 操纵台的设计 37
6.1 操纵台的介绍及作用 37
6.2 设计要求及步骤 37
7 管路附件 42
7.1 油管的种类及选择 42
7.1.1 油管的种类 42
7.1.2 油管的选择 42
8 推进架中油缸的设计 46
8.1油缸设计要点 46
8.2设计要求： 46
8.3加压提升油缸主要尺寸的确定： 47
9 结论与展望 50
9.1 结论 50
9.2 展望 50
致谢 51
参考文献 52

课题来源
课题来源：江苏省无锡探矿机械总厂有限公司
科学依据
（1）课题科学意义
钻机是向地下钻孔的机器，是完成钻进施工的主机，它带动钻具和钻头向地层深处钻进，并通过升降机完成起下钻具和套管，提取岩心，跟换钻头等辅助工作。泵的作用是向孔内输送冲洗液以冲洗孔内底，冷却钻头和润滑钻具。它广泛应用于国民经济的许多部门，它是从事各种钻探施工必可少的主体备。
目前国内地铁、高层建筑、机场及其它需要深基坑进行锚固、旋喷、降水的钻机大多采用国外进口，我国在这个领域尚属空白，为了填补这项国内空白，我们准备在国内已有相似钻机(尚不具备深基坑锚固旋喷工艺)的基础上重新设计动力输出装置，重新匹配动力，由于液压传动系统执行效率高，采用液压传动和机械传动相结合的方式，因为深基坑锚固旋喷钻机主要用于城市建设，考虑用履带机构增加钻机的机动性。

研究内容
① 熟悉履带式锚固钻机技术的发展历程，特别是近十几年来出现的新型技术；
② 熟练掌握钻机运行原理；
③ 熟练掌握履带式锚固钻机的液压传动系统以及相应的各部件作用；
④ 了解熟悉钻机的工作原理以及各部件组成；
⑤ 能够熟练了解钻机如何工作及连接关系，要求各部件的连接、布局合理美观、安装使用方便；
⑥ 熟练使用CAD等制图软件。
拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
（1）研究方法
① 根据各执行元件要求的输出性能参数及工作速度，计算所需的流量、压力、消耗功率等液压参数，并据此设计出合理的整体液压方案。
② 计算液压系统的发热问题，并提出解决方案
研究计划及预期成果
研究计划：
2012年11月12日-2009年12月25日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。
2013年1月11日-2013年3月5日：填写毕业实习报告。
2013年3月8日-2013年3月14日：按照要求修改毕业设计开题报告。
2013年3月15日-2013年3月21日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。
2013年3月22日-2013年4月11日：钻机的总体设计。
2013年4月12日-2013年4月25日：钻机的液压系统设计。
2013年4月26日-2013年5月21日：毕业论文撰写和修改工作。
预期成果：
完成毕业设计，对履带式锚固钻机的各部件有较好的掌握，对其液压系统有全方位的了解，对于其传动系统和各参数的设计有一定的了解。
特色或创新之处
① 使用CAD编程，效果明显，方便改变参量，能够直观判断钻机的各部件形态。
② 采用固定某些参量、改变某些参量来研究问题的方法，思路清晰，简洁明了，行之有效。
已具备的条件和尚需解决的问题
① 实验方案思路已经非常明确，已经具备使用CAD编程仿真的能力和图像处理方面的知识。
② 使用UG的能力尚需加强。

履带式锚固钻机

内容简介：: 编号无锡太湖学院毕业设计（论文）相关资料题目：履带式锚固钻机总体设计、液压系统（泵站、操作台、管路附件）设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923027 学生姓名：乔刚指导教师：林承德（职称：教授）（职称：） 2013年 5月 25日目录一、毕业设计（论文）开题报告二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：履带式锚固钻机总体设计、液压系统（泵站、操作台、管路附件）设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923027 学生姓名：乔刚指导教师：林承德（职称：教授）（职称：） 2012年 11月 12日课题来源课题来源：江苏省无锡探矿机械总厂有限公司科学依据（ 1）课题科学意义钻机是向地下钻孔的机器，是完成钻进施工的主机，它带动钻具和钻头向地层深处钻进，并通过升降机完成起下钻具和套管，提取岩心，跟换钻头等辅助工作。泵的作用是向孔内输送冲洗液以冲洗孔内底，冷却钻头和润滑钻具。它广泛应用于国民经济的许多部门，它是从事各种钻探施工必可少的主体备。目前国内地铁、高层建筑、机场及其它需要深基坑进行锚固、旋喷、降水的钻机大多采用国外进口，我国在这个领域尚属空白，为了填补这项国内空白，我们准备在国内已有相似钻机 (尚不具备深基坑锚固旋喷工艺 )的基础上重新设计动力输出装置，重新匹配动力，由于液压传动系统执行效率高，采用液压传动和机械传动相结合的方式，因为深基坑锚固旋喷钻机主要用于城市建设，考虑用履带机构增加钻机的机动性。研究内容熟悉履带式锚固钻机技术的发展历程，特别是近十几年来出现的新型技术；熟练掌握钻机运行原理；熟练掌握履带式锚固钻机的液压传动系统以及相应的各部件作用；了解熟悉钻机的工作原理以及各部件组成；能够熟练了解钻机如何工作及连接关系，要求各部件的连接、布局合理美观、安装使用方便；熟练使用制图软件。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析（ 1）研究方法根据各执行元件要求的输出性能参数及工作速度，计算所需的流量、压力、消耗功率等液压参数，并据此设计出合理的整体液压方案。计算液压系统的发热问题，并提出解决方案研究计划及预期成果研究计划： 2012 年 11 月 12 日 12 月 25 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。 2013 年 1 月 11 日 3 月 5 日：填写毕业实习报告。 2013 年 3 月 8 日 3 月 14 日：按照要求修改毕业设计开题报告。 2013 年 3 月 15 日 3 月 21 日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。 2013 年 3 月 22 日 4 月 11 日：钻机的总体设计。 2013 年 4 月 12 日 4 月 25 日：钻机的液压系统设计。 2013 年 4 月 26 日 5 月 21 日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：完成毕业设计，对履带式锚固钻机的各部件有较好的掌握，对其液压系统有全方位的了解，对于其传动系统和各参数的设计有一定的了解。特色或创新之处使用程，效果明显，方便改变参量，能够直观判断钻机的各部件形态。采用固定某些参量、改变某些参量来研究问题的方法，思路清晰，简洁明了，行之有效。已具备的条件和尚需解决的问题实验方案思路已经非常明确，已经具备使用程仿真的能力和图像处理方面的知识。使用能力尚需加强。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日英文原文 A is a of of of to to is in a to in in of in as of as a in or be to a by as or or n to to of if in in of is to up of in in a of in as or a be a of be be by of as of of of of of of of of be by of in a be by a or is a or to of an be or of is to in In of a) t or to (b) to as to In in of (c) of or of is (d) is (e) by to is to of to be to on of to to a a be If it to be in at a of is to as or as n it is a to to of To 1. A of of 2. 3. 4. 5. 6. to 7. a of 8. 9. a to 10. of in 1. an to 2. 3. of 4. on to is in of 5. of 6. 7. . a to of a to 9. 10. 11. of he of a is a is a in in so on of in of is to is to be to s of of of in a A of of a. be to to of a In of it is to in of is of of an of be is a to to of on of to s is to is an to to in is be to on In to to on on is is If is to on to on in a do of as is on a to to is is to in a On be on if a to A to is to is to to to A of is an A of in it 中文译文机械设计摘要：机器是由机械装置和其它组件组成的。它是一种用来转换或传递能量的装置，例如：发动机、涡轮机、车辆、起重机、印刷机、洗衣机、照相机和摄影机等。许多原则和设计方法不但适用于机器的设计，也适用于非机器的设计。术语中的“机械装置设计” 的含义要比“机械设计”的含义更为广泛一些，机械装置设计包括机械设计。在分析运动及设计结构时，要把产品外型以及以后的保养也要考虑在机械设计中。在机械工程领域中，以及其它工程领域中，所有这些都需要机械设备，比如：开关、凸轮、阀门、船舶以及搅拌机等。关键词：设计流程设计规则机械设计设计流程设计开始之前就要想到机器的实际性，现存的机器需要在耐用性、效率、重量、速度，或者成本上得到改善。新的机器必需具有以前机器所能执行的功能。在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不要受到任何约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即在绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不致于阻断创新的思路。通常 ,还要提出几套设计方案，然后加以比较。很有可能在这个计划最后决定中 ,使用了某些不在计划之内的一些设想。一般的当外型特点和组件部分的尺寸特点分析得透彻时，就可以全面的设计和分析。接着还要客观的分析机器性能的优越性，以及它的安全、重量、耐用性，并且竞争力的成本也要考虑在分析结果之内。每一个至关重要的部分要优化它的比例和尺寸，同时也要保持与其它组成部分相协调。也要选择原材料和处理原材料的方法。通过力学原理来分析和实现这些重要的特性，如那些静态反应的能量和摩擦力的最佳利用，像动力惯性、加速动力和能量；包括弹性材料的强度、应力和刚度等材料的物理特性，以及流体润滑和驱动器的流体力学。设计的过程是重复和合作的过程，无论是正式或非正式的进行，对设计者来说每个阶段都很重要。最后，以图样为设计的标准，并建立将来的模型。如果它的测试是符合事先要求的，则再将对初步设计进行某些修改，使它能够在制造成本上有所降低。产品的设计需要不断探索和发展。许多方案必须被研究、试验、完善，然后决定使用还是放弃。虽然每个工程学问题的内容是独特的，但是设计师可以按照类似的步骤来解决问题。产品的责任诉讼迫使设计人员和公司在选择材料时，采用最好的程序。在材料过程中，五个最常见的问题为：（ a）不了解或者不会使用关于材料应用方面的最新最好的信息资料；(b)未能预见和考虑材料的合理用途（如有可能，设计人员还应进一步预测和考虑由于产品使用方法不当造成的后果。在近年来的许多产品责任诉讼案件中，由于错误地使用产品而受到伤害的原告控告生产厂家，并且赢得判决）； (c)所使用的材料的数据不全或是有些数据不确定，尤其是当其性能数据长期不更新； (d)质量控制方法不适当和未经验证； (e)由一些完全不称职的人员选择材料。通过对上述五个问题的分析，可以得出这些问题是没有充分理由而存在的结论。对这些问题的研究分析可以为避免这些问题的出现而指明方向。尽管采用最好的材料选择方法也不能避免发生产品责任诉讼，设计人员和工业界按照适当的程序进行材料选择，可以大大减少诉讼的数量。从以上的讨论可以看出，选择材料的人们应该对材料的性质，特点和加工方法有一个全面而基本的了解。在随后生产和售后服务的几年中，要接受新观念的变化，或者由试验和经验为基础，进一步分析并改进。一些设计规则在本节中，建议要运用创造性的态度来替代和改进。也许会创造出更实用、更经济、更耐用的产品。为了激发创造性思维，下列是设计和分析的建议规则。前六个规则对设计者来说特别适用。 1. 要有创造性的利用所需要的物理性质和控制过程。 2. 认识负载产生的影响及其意义。 3. 预测没有想到的负载。 4. 创造出对载荷更为有利的条件。 5. 提供良好的应力分布和最小的刚度条件。 6. 运用最简单的方程来优化体积和面积。 7. 选择组合材料。 8. 仔细选择所备的原料和不可缺少的组件。 9. 调整有效的设计方案，以适应生产过程和降低成本。 10. 规定好准确的位置条件为了使组件安装时不干涉。机械设计包括一下内容： 1. 对设计过程、设计所需要公式以及安全系数进行介绍。 2. 回顾材料特性、静态和动态载荷分析，包括梁、振动和冲击载荷。 3. 回顾应力的基本规律和失效分析。 4. 介绍静态失效理论和静态载荷下机械断裂分析。 5. 介绍疲劳失效理论并强调在压力条件下接近高循环的疲劳设计，这通常用在旋转机械的设计中。 6. 深入探讨机械磨损机理、表面接触应力和表面疲劳现象。 7. 使用疲劳分析技术校核轴的设计。 8. 讨论润滑油膜与滚动轴承的理论和应用。 9. 深入介绍直齿圆柱齿轮的动力学、设计和应力分析，并简单介绍斜齿轮、锥齿轮和涡轮有关方面的问题。 10. 讨论弹簧设计、螺杆等紧固件的设计，包括传动螺杆和预紧固件。 11. 介绍盘式和鼓式离合器以及制动器的设计和技术说明。机械设计一台完整机器的设计是一个复杂的过程。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。任何产品在设计时第一步就是选择产品每个部分的构成材料。许多的材料被今天的设计师所使用。对产品的功能，它的外观、材料的成本、制造的成本作出必要的选择是十分重要的。对材料的特性必须事先作出仔细的评估。仔细精确的计算是必要的，以确保设计的有效性。在任何失败的情况下，最好知道在最初设计中有有缺陷的部件。计算（图纸尺寸）检查是非常重要的。一个小数点的位置放错，就可以导致一个本可以完成的项目失败。设计工作的各个方面都应该检查和复查。计算机是一种工具，它能够帮助机械设计师减轻繁琐的计算，并对现有数据提供进一步的分析。互动系统基于计算机的能力，已经使计算机辅助设计（计算机辅助制造（为了可能。心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品。应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规，这样做并不是一件容易的事。一位机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。周次起止日期工作计划、进度每周主要完成内容存在问题、改进方法指导教师意见并签字备注11月12日 2月 2日教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书刚接触毕业设计不是非常熟悉，深化课题有难度，存在问题有点多，需老师指导查阅资料4012年 12月3日导专业实训了解、学习相关知识，准备毕业设计无问题9013年1月6日 0日指导毕业实习填写毕业实习报告无问题11 2013年 2月 11日定设计方案在老师指导下制定设计方案制定方案有难度，需资料，建议图书馆适当增添12 2013年2月18日计计算及结构设计在老师指导下进行设计计算及结构设计不知如何下手，设计需更多的资料13 2013年2月2 4日日设计计算及结构设计在老师指导下进行设计计算及结构设计设计需更多的资料14 2013年 3月4日计计算及结构设计在老师指导下进行设计计算及结构设计设计需更多的资料15 2013年 3月 11日 6日绘制钻机步履机构在老师指导下绘制钻机步履机构查阅有关制图标准16 2013年 3月 18日 3日绘制钻机机架在老师指导下绘制钻机机架查阅有关制图标准17 2013年 3月 25日 0日绘制回转体在老师指导下绘制回转体查阅有关制图标准18 2013年 4月 1日日绘制推进架在老师指导下绘制推进架需老师指导，多查找相关资料，估算尺寸19 2013年 4月 8日 3日绘制操纵台管路在老师指导下绘制操纵台管路需老师指导20 2013年 4月 15日 0日检查所画图纸在老师指导下编写毕业设计说明书需老师指导21 2013年 4月 22日 7日检查所画图纸在老师指导下编写毕业设计说明书需老师指导22 2013年 4月 29日日编写设计说明书在老师指导下编写毕业设计说明书需老师指导23 2013年 5月 6日 0日检查学生毕业设计在老师指导下修改设计内容及设计说明书需老师进一步指导24 2013年 5月 13日 8日修改打印设计资料在老师指导下进一步修改设计内容及设计说明书，按学校要求进行编排打印材料按学校要求做25 2013年 5月 20日 5日答辩准备在老师指导下准备答辩资料温习说明书，准备答辩无锡太湖学院 2013 届毕业作业周次进度计划、检查落实表系别：信机系班级：机械91 学生姓名：乔刚课题（设计）名称：履带式锚固钻机总体设计、液压系统设计开始日期： 1、 “工作计划、进度 ”、 “指导教师意见并签字 ”由指导教师填写， “每周主要完成内容 ”， “存在问题、改进方法 ”由学生填写。2、本表由各系妥善归档，保存备查。编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：履带式锚固钻机总体设计、液压系统（泵站、操作台、管路附件）设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923027 学生姓名：乔刚指导教师：屠德刚（职称：高工）（职称：） 2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计履带式锚固钻机总体设计、液压系统（泵站、操作台、管路附件）设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械 91 学号： 0923027 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题： 1、题目履带式深基坑锚固钻机 2、专题钻机总体、液压系统设计二、课题来源及选题依据课题来源：江苏省无锡探矿机械总厂有限公司选题依据：目前国内地铁、高层建筑、机场及其它需要深基坑进行锚固、旋喷、降水的钻机大多采用国外进口，我国在这个领域尚属空白，为了填补这项国内空白，我们准备在国内已有相似钻机 (尚不具备深基坑锚固旋喷工艺 )的基础上重新设计动力输出装置，重新匹配动力，由于液压传动系统执行效率高，采用液压传动和机械传动相结合的方式，因为深基坑锚固旋喷钻机主要用于城市建设，考虑用履带机构增加钻机的机动性。三、本设计应达到的要求：一、钻机总体设计要求：了解熟悉钻机的工作原理以及各部件组成、如何工作及连接关系，要求各部件的连接、布局合理美观、安装使用方便，主要部件工参数如下： 1、回转器最大输出扭矩达到： 4500 2、回转器转速达到（ r/ 档 (低速档 ) 6 20 36 60 档 (高速档 ) 12 40 72 120 3、推进架油缸提升力： 60进力： 30 4、回转器在推进架上的移动行程达到： 2500 5、履带速度达到： 10m/坡能力 25，接地比压、液压系统设计 1、根据各执行元件要求的输出性能参数及工作速度，计算所需流量、压力、消耗功率等液压参数，并据此合理设计出整体的液压系统方案。 2、对液压系统的发热有计算，并提出解决办法。四、接受任务学生：机械 91 班姓名乔刚五、开始及完成日期：自 2012 年 11 月 12 日至 2013 年 5 月 25 日、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名 2012 年 11 月 12 日 V 摘要履带式锚固钻机组要是由回转器、推进架、钻机步履机构、钻机机架、钻机操纵台管路等相应的部件组成。履带式锚固钻机组要用于目前地铁、高层建筑、机场及其他需要深基坑进行锚固、旋喷、降水等相应的作业。在此次的论文课题中，我在屠德刚老师的指导下，对钻机的结构布局、其动力回转结构、液压系统的运作等方面有了很大的认识，通过制图软解的辅助，更加形象的刻画了履带式锚固钻机的总体以及液压系统，通过资料的查询，对其动力系数和相应的各项参数指标了解有着本质的提升。在分析运动及设计结构时，要把产品的外型也要考虑在钻机设计中。通过这几个月的学习、查询本人熟悉了解履带式锚固钻机的工作原理以及各部件，了解其组成、如何工作及连接关系，对各部件的材质有了相应的了解。做到了钻机布局合理美观、安装使用方便。关键词：履带式锚固钻机钻机步履机构液压系统 if of as to be to In I of u, of s of AD of as as of to of On of to to in a of of to of it 录摘要 . V . 录 . 绪论 . 1 机主要用途 . 1 要技术参数 . 3 13、主机垂直状态： 3200 2200 5000 . 4 2 钻机的总体传动设计 . 5 总体传动设计 . 5 3 动力头（回转器）设计 . 8 动力头介绍 . 8 设计要求 . 8 计步骤 . 8 计方案的分析与确定 . 8 要零部件的结构及其选用 . 9 各轴在动力头中的位置 . 9 轴的结构设计 . 9 轴的支承方式及轴承的选用 . 9 计及校核 . 10 率及转速计算 . 10 轮校核 . 10 型工艺编制 . 13 体（ . 16 4 液压设计计算及说明 . 18 压原理的设计 . 18 压提升油路设计思路 . 18 塔油路的设计思路 . 18 腿油路的设计思路 . 18 油路的设计思路 . 18 压系统的计算 . 19 际参数的计算 . 19 压系统中主油路的校验 . 26 平衡计算 . 29 联泵 410. 30 泵 . 31 5 泵站的设计 . 32 站的介绍及作用 . 32 站的组成 . 32 泵及电动机 . 34 热器 . 34 箱 . 34 气滤清器 . 36 滤器 . 36 6 操纵台的设计 . 37 纵台的介绍及作用 . 37 计要求及步骤 . 37 7 管路附件 . 42 管的种类及选择 . 42 管的种类 . 42 管的选择 . 42 8 推进架中油缸的设计 . 46 缸设计要点 . 46 计要求： . 46 压提升油缸主要尺寸的确定： . 47 9 结论与展望 . 50 论 . 50 望 . 50 致谢 . 51 参考文献 . 52 履带式锚固钻机总体设计、液压系统（泵站、操作台、管路附件）设计 1 1 绪论图型钻机总图 1. 固定架 2. 夹持卸扣装置 3. 孔口导向装置 4. 80 回转器 5. 液压马达 6. 73 防松器 7. 单重分流器 (50 通径 ) 8. 推进架 9. 滑架 10. 变角机构 11. 机架 12. 转盘组件 13. 步履机构 14. 支撑组件图机主要用途该机主要部件均采用了最新的成组技术，再设计全新的液压系统，使其成为一体，关无锡太湖学院学士学位论文 2 键元件选用国内名牌产品，全液压控制，仪表显示，操作方便灵活，大大提高了工作效率，满足了客户需要。该机属于全液压回转器式锚固工程钻机，整机重量小于 6000 公斤。该钻机适用城市中基坑支护和控制建筑物位移的锚固工程。钻机是整体式，并且配有履带行走底盘和夹持卸扣器。履带底盘移动迅速，对中孔位置方便。夹持卸扣器可以自动拆卸钻杆和套管，降低了工人的劳动强度，提高拆卸的效率。履带锚固钻机性能稳定，工作效率高，具有多用性，具备钻进复杂的地层和处理事故能力。它配套普通合金钻头等钻具可进行回转钻进；在硬岩层采用常规球齿钻头，进行冲击回转钻进，高速成孔；与空气压缩机及气动潜孔锤配套，在卵砾石等不稳定地层，采用跟管钻进钻具可进行跟套管钻进成孔，并增加了旋喷功能。这台钻机主要有如下几大特点 : 1、全液压控制、操作方便灵活、移位方便、机动性好、省时、省力。 2、钻机回转器采用双液压马达驱动，输出扭矩大，回转中心较同类的产品低，大大提高了钻机钻孔的平稳性。 3、新型的变角机构使对孔更加的方便，调节范围变大，可以降低对工作面的要求。 4、针对客户当地的特殊工况，对散热系统进行了优化，确保液压系统在室外温度为40 C 时，最高温度不超过 75 C。 5、配有专用跟管钻进钻具（钻杆、套管、偏心钻头等），在不稳定地层用套管护壁开孔，常规球齿钻头终孔。钻进效率高，成孔的质量好。 6、钻机主要适合于深基坑锚固支护，还可通过旋喷模块的更换，使钻机可以进行旋喷施工。履带式锚固钻机总体设计、液压系统（泵站、操作台、管路附件）设计 3 要技术参数图要钻进方法：潜孔锤常规钻进、合金钻进、螺旋钻进。 1、钻孔直径（ 100 210 2、钻孔深度（ m）： 60 100 3、钻孔角度（）： 0 90 4、额定输出扭矩 ( 4500 无锡太湖学院学士学位论文 4 5、额定转速（ r/反转）：档 (低速档 ) 6 20 36 60 (输出扭矩 4610 档 (高速档 ) 12 40 72 120 (输出扭矩 1767 6、额定提升力（ 60 7、额定给进力（ 30 8、给进行程（ 2800 9、滑移行程 ( 900 10、动力：电动机， 3011、重量（ 6000 12、爬破角度： 25 13、主机垂直状态： 3200 2200 5000 14、主机水平状态： 4800 2200 1900 (不装固定架 ) 履带式锚固钻机总体设计、液压系统（泵站、操作台、管路附件）设计 5 2 钻机的总体传动设计总体传动设计传动的类型有按工作原理分有机械式，电力式，流体式，磁力式；按运动方式分有定传动比、变传动比，变传动比又分为有级和无级以及周期性规律变化等。但传动方案选择必须遵循以下的几个原则 1： 1、综合利用各类传动方式：电气传动用动力机驱动和控制系统；机械传动是传动装置中支撑性的部件用于传动比确定和精度要求较高的场合（本钻机动力头的设计就属于这种情况）；液压传动不仅担负了传动功能同时也用于实现工作机部分的执行机构（本钻机使用液压系统一方面使桅杆竖立，动力头上下滑动，另一方面传动给液压马达，提供动力头的动力输入和履带的动作）；气动多用于辅助性传动场合。 2、功率是方案选择的重要因素：小功率满足工作性能的前提下应选用结构简单，费用低廉；大功率为节能和降低成本，则需要考虑传动效率。 3、变速要求：能实现不同转速下的钻进。 4、标准化：各零件尽量标准化。 5、固定传动比对于固定传动比的传动优先采用机械式传动装置：（ 1）合理安排传动机构顺序。连杆机构，凸轮机构等通常设置在靠近工作机低速一级的一端；摩擦传动，圆锥副等安排在高速端。综上，选用液压传动为主，由泵站产生高压油，进入操纵台的五路控制阀。高压油通过控制阀的工作油路一路负责钻机的快速钻进，一路负责钻机一边行走马达行走、支腿油缸的工作以及动力头的调速，另一路负责钻机的另一边行走马达行走、支腿油缸的工作以及钻机的慢速钻进和快速提升，还有一路负责钻机旋喷施工时的起塔动作、慢速和调速提升，最后一路负责钻机自动拆卸钻杆和套管。钻机主要有如下几个部件组成： 1、动力组件动力组件由三台电机分别带动三组泵：其中一组是大双联泵，大泵是负责回转器的快速回转和快速提升。还有一组是小双联泵，是负责钻机的回转、行走、分配、回转器的加压提升给进。最后一组是小泵，是负责钻机的起塔、滑架移动、调速给进、支撑。钻机开机时要注意三个电动机的转向，其转向要与电机后壳上或泵上的黄箭头标向一致，否则钻机不能正常工作。 2、回转器部分回转器由双液压马达驱动，经齿轮传动变速，带动主轴和前端钻杆接头正反转，以此驱动下面的钻杆旋转。后面接有一个分流器，方便接气、浆等介质 (见附图回转器示意图 )。回转器箱体内贮存有齿轮润滑油，使用时应经常检查油量是否足够。回转器的上下移动是通过链条作用下实现的，当钻机工作一段时间后，回转器会因零件磨损而出现晃动情况，这时应及时地松开锁紧螺母，旋动回转器与推进架连接处的紧定无锡太湖学院学士学位论文 6 螺钉调整侧面和底部的滑动间隙，然后重新固定螺母。但应注意耐磨板间隙不可过紧。 3、推进架部分推进架是支承孔口装置、回转器组件、加压提升组件的部件。它通过链条带动回转器进行上下进给，连接的双头螺栓可能会因为震动等原因而松动，所以施工人员要注意检查链条的松紧。 (见附图推进架示意图、底部滑轮示意图、滑动导轮组件示意图、顶部滑轮示意图 ) 4、变角机构组件变角机构组件是支承推进架的部件，在钻机工作时，将撑杆将底架与推进架和滑架连接起来，这样钻机在钻孔时，推进架就不会产生晃动 5、卸扣装置组件卸扣装置组件是用来上卸套管和钻杆的，共有六个油缸为执行元件。具体工作方法是，将所要拆卸的丝扣放在两对卡瓦之间，将提升给进手柄放处于浮动状态，将分配阀处于正位，将卸扣手柄复位后再置于中位，夹紧前后两对卡瓦，动力头慢速反转，松开主动钻杆后，卸扣手柄上板到卸扣档，重复几次，拆卸完成。（见附图选配件卸扣装置示意图） 6、履带底盘钻机加装了液压履带底盘，通过手动控制阀，轻松实现钻机前进、后退、转弯及钻机调平，从而使其具有移位方便、机动性好，省时、省力的特点。 7、液压系统 (见附图液压原理图 ) 8、电气系统由于钻机自身不带有动力源，故需从外部将三相交流电源接入控制电柜中。电机采用星三角启动，以降低启动电流，电柜总输入功率为气柜中有漏电开关作为安全保护、又为液压系统提供过压保护及各种报警，使用户随时了解钻机的状态。开机前要注意电气柜接地线是否牢固可靠。孔口导向装置（根据实际情况选配）上夹持下夹持履带式锚固钻机总体设计、液压系统（泵站、操作台、管路附件）设计 7 图口装置图力头组件图图履机构回转器球阀回转器接头体（根据实际情况选配）轨道滚轮组件张紧轮支重轮托轮驱动轮无锡太湖学院学士学位论文 8 3 动力头（回转器）设计动力头介绍钻机动力头（回转器）由双液压马达驱动，经齿轮传动变速，带动主轴和前端钻杆接头正反转，以此驱动下面的钻具旋转。动力头箱体内贮存有齿轮润滑油，使用时应经常检查油量是否足够。在箱体侧面设有油位螺栓口，将桅杆升至垂直状态，松动动力头上的油位螺栓就可作检查。动力头的上下移动是在链条作用下通过其下的滚轮组件实现的，当钻机工作一段时间后，滚轮组件会因零件磨损而出现晃动情况，这时应及时地松开锁紧螺母，旋动滚轮组件的紧定螺钉调整侧面和底部的滑动间隙，然后重新固定螺母。但应注意耐磨板间隙不可过紧。设计要求 1. 输出调速范围及各档的转速要能满足各工作机构运动速度的要求； 2. 要求能按各工作机构需要合理分配动力； 3. 要求根据需要改变工作机构的运动方向（反档）； 4. 具有足够的强度、刚度和耐磨性，保证工作可靠、运转平衡、传动效率高、发热量小、结构简单、维修方便、布局美观、使用寿命长等 2；计步骤 1. 根据传动系统中所给的档数，传动比与调速范围，草拟传动方案；（ 1） . 调研，收集资料，分析比较；（ 2） . 确定动力头的形式和布局；（ 3） . 确定工作总时数（根据制造缓和使用的具体情况，一般连续工作两年）；各档时间使用率（根据钻进工艺和钻速级数，用统计方法得出）；（ 4） . 绘出动力头传动草图 2. 确定动力头的主要参数，尤其是齿轮的主要参数：包括：齿数 Z，中心距 A，齿轮模数 m，齿宽 b。 3. 根据传动比的选配齿轮，确定齿轮齿数； 4. 进行齿轮、轴、轴承等零件的强度、刚度和寿命的计算； 5. 进行结构设计，绘制装配图（应考虑结构的先进性、合理性、工艺性、装配性及系列化、通用化、标准化等问题，还应注意与总体设计相协调）。计方案的分析与确定动力头中只有一档机械变速，即只可输出一档转速。但动力头转速可通过控制操作台上的比例阀的工作流量来控制液压马达的转速，从而获得所需要的转速。基于设计要求，动力头的结构比较简单，只需要一组齿轮啮合即可实现，根据输入与输出转速的关系可以计算出齿轮的齿数。根据设计的要求，液压马达的输入转矩是轴传递的扭矩为此，我们采用双马达驱动，输入转矩通过齿轮轴与主轴齿轮的啮合通过主轴输出。两个齿轮轴齿数相同，转速相同，因此双马达对传动比没有影响，受到影响的只是主动轴齿轮的受力，履带式锚固钻机总体设计、液压系统（泵站、操作台、管路附件）设计 9 即扭矩。要零部件的结构及其选用各轴在动力头中的位置在动力头中，布置轴的位置时要考虑整机布置要求以及与前后部件连接的位置关系，并力求使各轴的位置有利于降低钻机重心，有利于操纵装置布置，有利于拨叉接近换档齿轮，有利于齿轮在各轴上的布置。轴的结构设计本次在设计轴时，需要解决的另一个问题是轴的结构设计，即根据轴类零件的装配和加工，轴上零件的定位固定等要求，合理确定出轴的几何形状及结构的尺寸。对于载荷较大而且无很大冲击的重要轴，一般采用的材料为 40 在设计的过程中，我的设计思路是：首先根据所需要传递的扭矩计算得出安装齿轮的轴段直径。这个尺寸也是轴的主要尺寸之一。然后，综合受力的情况、额定载荷、极限转速安装尺寸等情况选择合适形式和尺寸的轴承，并以此确定轴承所在轴段的尺寸。需要注意的是，轴承选择时一定要保证轴便于安装。 1. 轴上零件的轴向定位和固定主轴上需要布置的零件主要为齿轮，轴承。轴承需要两端的定位，采用轴肩或者隔圈定位。齿轮的定位方式也与轴承的类似。 2. 轴上零件的周向固定轴上的零件除了需要进行轴向固定外，还要周向固定，以满足机器传递转矩的功能要求。对齿轮的周向固定，我采用花键连接。 3. 轴的加工和装配工艺性 4. 合理布置轴上零件。齿轮在传动轴上的布置各档齿轮在传动轴上的布置方式将会影响轴的挠度，轴承的受力和寿命，影响换档操纵的方便性，以及动力头的尺寸。因此在进行齿轮结构设计和安排齿轮在轴上的位置的时候必须要考虑以下的几点： 1. 在允许的情况下，要尽可能的减少齿轮的齿数； 2. 齿轮结构的形状要求尽量简单； 3. 齿轮在传动轴上的布置要尽量缩短轴向尺寸，充分利用可借用的空间，以利于减少动力头箱体的尺寸； 4. 受力大的齿轮尽可能安排在靠近轴的支承部位，以改善轴的受力情况；轴的支承方式及轴承的选用机器中轴系大多采用滚动轴承来进行支承。滚动轴承类型的选择、轴承的布置和支承结构设计等对轴系的受力、固定、运转速度、轴承寿命等等都起着重要的作用。传动轴的支承方式取决于轴的受力状况和动力头的结构形式。对于简支方式支承的轴而言，当轴只承受扭矩及径向力影响时，可以选用径向球轴承。如果轴上受有轴向力，一般采用圆锥滚子轴承 3。无锡太湖学院学士学位论文 10 对于受径向尺寸的限制，不容易采用球轴承支承的轴，多数采用滚针轴承。这种轴承不能够承受轴向力，不允许有角度的偏斜，极限转速也比较低。根据轴上各部位受力的大小，结构方式和受力性质的情况，同一根轴可以采用不同类型和规格的轴承支承，但要考虑各种类型轴承的特性，恰当的选择。另外应当注意有些轴承只能成对的使用，比如圆锥滚子轴承、向心推力球轴承等等。轴承的选用与轴的支承结构形式要考虑到拆装方便。轴的轴向定位，通常采用把一端轴承内、外圈分别固定在轴和箱体上，而另一端轴承内圈固定在轴上，外圈可以滑动配合装在箱体孔内部，以便在轴受热后能够自由伸长，同时，可以消除零件制造精度带来的安装误差，以及简化拆装工艺。当轴两端采用圆锥滚子轴承支承时，为了便于调整轴承间隙，在轴承压盖与箱体之间应装有调整垫片，或其它调整装置。激溅润滑是利用存储在动力头箱体内一定量润滑油的油面高度，通过沉浸在油液中传动零件的转动，激溅油液润滑其它需要润滑的零件。此种润滑方式不要复杂的润滑装置，但要求有一定的油面高度，为保证润滑可靠还

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