100米液压钻机的结构设计（回转器部分）-开题报告

福建工程学院毕业设计（论文）开题报告机电及自动化工程系机械设计制造及其自动化专业设计（论文）题目 100 米液压钻机的结构设计（回转器部分）学生姓名_ 学号 起迄日期 2013.3.122013.6.6_设计地点 福建工程学院指导教师 2012 年 03 月 8 日毕业设计（论文）开题报告一、设计产品主要的用途及应用领域钻机（drill）是在地质勘探中，带动钻具向地下钻进，获取实物地质资料的机械设备。又称钻探机。主要作用是带动钻具破碎孔底岩石，下入或提出在孔内的钻具 。 可用于钻取岩心 、矿心、岩屑、气态样、液态样等，以探明地下地质和矿产资源等情况。由于岩土钻掘工程的目的与施工对象各异，因而钻机种类较多。钻机可按用途分类，如岩心钻机、石油钻机、水文地质调查与水井钻机、工程地质勘查钻机、坑道钻机及工程施工钻机等。按钻进方法可把钻机分成四类：冲击式钻机,又分为钢丝绳冲击式、钻杆冲击式两种钻机。 回转式钻机,又分为下面三种： 立轴式-手把给进式、螺旋差动给进式、液压给进式钻机； 转盘式-钢绳加减压式、液压缸加减压式钻机； 移动回转器式-全液压动力头式、机械动力头式钻机。 振动钻机。 复合式钻机：振动、冲击、回转、静压等功能以不同组合方式复合在一起的钻机。二、国内外发展情况 核心提示： 国外在1994年已生产出了全自动化钻机样机。现已研制出自动化、智能化电动钻机，在钻井实践中取得了较好的使用效果。 (1)美国W-N Apache联合公司自动化钻机：其研制的自动化石油钻机，采用动力水龙头钻井方法，配备国外在1994年已生产出了全自动化钻机样机。现已研制出自动化、智能化电动钻机，在钻井实践中取得了较好的使用效果。(1)美国 W-N Apache联合公司自动化钻机：其研制的自动化石油钻机，采用动力水龙头钻井方法，配备了自动移运和排放立根系统；采用微机控制系统，以监控钻机操作各工序正常作业，钻井深度为6096m。其特点是钻机的总重量较轻，安装拆卸时间减少50%；采用自动化控制系统，可在1min 之内完成接单根作业，节约钻井实践12% 15%；全钻机只需要2人进行操作。(2)挪威自动化钻机：挪威 Temco公司生产的全自动化钻机，采用液压驱动的顶部驱动钻井系统，选用了一种轻型钻机结构，可降低钻井成本；采用机器人进行操作，在钻机中采用了许多新材料和智能技术，使钻井作业全自动化。(3)小井眼自动化石油钻机：采用动力水龙头钻井方式，液压大钳、自动卡瓦、水平堆放钻杆，由机械手进行移运与排放。谈钻机自动化程度较高，接单报时间只需要6s。实际应用中，电驱动钻机比机械驱动钻机具有更好的经济效益。我国电动钻机电气控制系统的研究始于20世纪70年代中期。20世纪80年代末，在借鉴国外先进技术的前提下，生产出我国第一台直流驱动的 ZJ45D陆地电动钻机。20世纪90年代，通过引进国外核心电气控制模拟单元，生产出深井直流电动钻机，如 ZJ50D和ZJ70D。20世纪90年代后期，在引进国外全数字控制技术的基础上，开始全数字钻机电气控制系统的研究，如采用国外数字直流调速器，将模拟控制直流电动钻机升级为数字控制直流电动钻机。全数字电控系统是目前电控系统的主流，它是用微处理器实现软件控翻，具有完善的故障自诊断、运行、显示和保护功能。全数字控制系统备环节的控制参数可实时调整，以满足钻井工艺的新要求和钻井工况的实时变化。近几年将见刘变频调速技术应用于石油钻采设备上，生产出全数字交流驱动电动钻机。交流驱动电动钻机采用了变流变频调速技术，能够适应钻井工艺的要求，简化了钻机的机械结构，减轻了维护保养工作，提高了安全性、可靠性和移运性，且绞车体积小、质量轻、故障少、维护方便，调速范围宽，可实现无级调速；能够以援低的速度恒扭矩输出，实现数控恒钻压自动送钻，对提高钻井时效、优化钻井工艺、处理井下事故等十分有利，新型司钻控制系统控制精确、操作简单，使司钻摆脱了繁重的体力劳动，并注重了操作技巧和钻井参数的优选。国内目前电动钻机电气控制系统在控制技术上有模拟控制和数字控制两种形式。驱动方式上有直流驱动和交流驱动。电控装置品种齐全，可满足用户的不同需求。在功能上增加了起、下钻过程的位置闭环控制功能（即防止上碰下砸功能） ，外加盘式刹车的使用，由此既保证了设备的安全运行，又减轻了司钻的操作紧张程度；同时还增加了自动送钻功能，达到了恒速恒压钻井，以适应不同的岩层结构，提高钻井质量。三、研究的目的和意义题目的选择，是通过毕业实习上的调查了解，以及目前能源行业的火爆形式，大家都知道社会的发展离不了能源的供应，针对在课前的调查中了解到目前在能源开采的紧张，需要一些专门化的设备，来解决实际问题。选择100米液压钻机的设计，主要是考虑到目前的 75 米，150 米，200 米以及当前的 100 米钻机存在着各种问题，他们不能满足现在实际要求，对新型100米钻机的设计能解决目前存在的问题，对他的成功设计，将有效改进目前的钻探工艺，取得较大的经济效益。四、设计方案论述（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）1、研究/设计方法确定了设计题目，就得需要相应的设计方法，有了明确的设计方法理念才能完成预期的设计目标。有针对性的设计才能取得良好的效果，根据自己的调研情况，我设计采用的方法是改进型创新设计，主要理论知识来源于钻机的结构原理，钻机的钻进工艺，及岩心岩石的理论研究知识。2、理论分析液压卡盘主要有蝶型弹簧、移动套、活塞、主轴、三片卡瓦，油缸外壳组成。卡盘的动作是油从上部进入推动活塞下移，活塞压移动套，移动套压蝶形弹簧，移动套下移，三片卡瓦在主轴槽中呈自由状态，被主轴内的涨环外推，松开钻杆。当去掉油压时，在蝶型弹簧的弹力推动下，移动套上移。迫使卡瓦像中心移动，在压缩涨环的同时卡紧了钻杆。回转器简图如图3、计算3.1圆弧圆锥齿轮的计算3.2进给油缸的计算3.3圆锥滚子轴承的计算3.4液压泵的计算4、实验方法和步骤进行生产调研熟悉 100米液压钻机回转器部分的设计理论完成 100米液压钻机回转器组成并确定结构设计方案确定 100米液压钻机回转器的性能参数分析并进行设计计算完成设计说明书。五、设计的目标及可行性分析每一项设计都有一个预期计划目的，本次设计的预期目标为，设计结果应满足设计要求，设计的钻机应较前期钻机有突出的设计优势。设计最终应满足钻进100米的各项功能要求，保证在施工中能满足合理的工艺要求，以最优规程，达到预计的质量要求；维护保养简单容易；安装拆卸搬迁方便；利于快速钻进；钻进辅助时间短；钻孔施工周期短；体力劳动强度低等。概括起来说，是钻机要为多、快、好、省地完成钻探生产任务创造有利条件。对环境无污染或少污染，得到绿色设计要求，能有效减轻劳动者的劳动强度，及提高操作者的安全保证，得到优化设计的要求。并且能够取得较高的经济效益和社会效益。6、设计时间进程及参考文献1、设计时间进程起 迄日 期工 作 内 容2013.3.124.5总体方案的确定：机型与传动形式的选择等；机械传动系统设计：确定传动系统图，各传动件的参数的确定；回转器的设计与计算：结构方式的确定，锥齿轮强度的校核等；液压系统的设计与计算：液压卡盘的设计与计算；给进油缸的设计与计算。2013.4.64.25 回转器组装图的绘制2013.4.265.16 本体零件图的绘制2013.5.175.21 其他零件图的绘制2013.5.225.29 设计说明书编写2013.5.306.5 图纸、说明书的修改、输出。2.参考文献1冯德强.钻机设计.中国地质大学出版社,19932王秉晋.XU300-2 型钻机知识.北京：地质出版社,19783周涛.SWDA165 一体化液压潜孔钻机.工程机械与维修,2004:15-234林宏武.新型一体化液压潜孔钻机.建筑机械,2004:32-405殷新.MKD-5S 型全液压坑道钻机液压系统的设计.重庆工业高等专科学校,20016张忠海.旋挖钻机国内外技术现状与趋势.工程机械与维修,2004:33-457黄志文.NSR220 型旋