4842-钻机履带底盘底架设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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4842-钻机履带底盘底架设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,钻机,履带,底盘,底架,设计,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩
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编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相 关 资 料 题目： 钻机履带底盘底架设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923053 学生姓名： 陈 婵 指导教师： 屠德刚 （职称： 高级工程师 ） （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： 钻机履带底盘底架设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923053 学生姓名： 陈 婵 指导教师： 屠德刚 （职称： 高级工程师 ） （职称： ） 2012年 11月 14日 课题来源 钻机履带底盘底架设计 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） 锚固钻机面世后，在建筑、地质、铁路、公路和水利等各行业施工领域内广泛应用。如长江三峡工程、北京十三陵水库、龙滩电站、大朝山电站、小湾电站、成昆铁路、南昆铁路、达万线、株六复线、京珠高速公路、元墨高速、大保高速、襄十高速等。这些新设备和新机型的不断推出，为锚固工程施工提供了有力的设备保障。但以往的 锚固钻机都没有行走功能，这对于在平地施工或有条件提供平地的施工场地而言是一大损失，增加了工人的劳动强度，移位对孔也及为不便，大大拖延了工期。而与此同时，过外的钻探机械，包括国内的一些品种的钻探机械都已经采用了轮式或履带式底盘，增加了钻机的移动功能，减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率。而履带底盘技术发展到现在已经比较成熟；另为了工作量适合毕业设计，故重点负责钻机的履带底盘设计和底架设计。 研究内容 （ 1） 履带底盘设计要求 应有较大的驱动力，使钻机在湿软或高低不平 等不良地 面上行走时具有良好的通过性能、爬坡性能和转向性能； 在不增大行走装置高度 的前提下使钻机具有较大的离地间隙，以提高其不平地面上的越野性能； 行走装置具有较大的支撑面积或较小的接地比压，以提高钻机稳定性； 在钻机斜坡下行时不发生下滑和超速溜坡现象，以提高钻机安全性； 行走装置的外形尺寸应符合道路运输的要求； 在钻机作业时需要用专门支腿支 撑，以确保钻机稳定性和安全性。 （ 2） 底架设计要求 有足够的强度，保证对桅杆组件的支撑。 有可以变角机构。角度范围 90 有支撑机构。 有滑移机构， 滑移行程 600移油缸支撑力 6869N 有安装桅杆组件的结构。 有与底盘连接的结构。 要充分考虑减小设计尺寸。 要求结构简单。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 钻机的设计要满足潜孔锤常规钻进、合金钻进、螺旋钻进三种钻探工艺的要求，在钻进方面要求有快速，慢速，可调速三种进给方式，在回转方面要求有多档变速功能，要求有行走移位功能，调节钻孔的方位角的功能，具有自动上卸钻杆的功能，不可拆部件不大于 300靠运行时间不低于 3000h。此外还要考虑到拆卸方便结构简单的因素，还要符合厂里的生产要求和已经成熟的成组技术要求。 研究计划及预期成果 研究计划： 2012 年 11 月 7 日 12 月 10 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 11 月 28 日 2 月 12 日：填写毕业实习报告。 2013 年 2 月 13 日 2 月 24 日： 翻译英文资料 。 2013 年 2 月 27 日 3 月 9 日： 履带底盘及底架方案论证跟确定 。 2013 年 3 月 12 日 3 月 30 日： 画履带底盘三维跟二维图 。 2013 年 4 月 2 日 4 月 13 日： 画底架三维及二维图 。 2013 年 4 月 16 日 4 月 20 日： 拆总体画零件 图 。 2013 年 4 月 23 日 5 月 11 日： 设计说明书的编写、整理及打印 。 2013 年 4 月 1614 日 5 月 18 日： 最后检查论文及图纸准备答辩 。 预期成果： 达到预期的实验结论： 钻机通过履带行走装置行走稳定，环境适应能力强。作业时使用支腿制成增强了稳定性，底架用滑架、底座、变角油缸组件实现了变焦功能，也能实现推进架的滑移功能。 特色或创新之处 采用了支腿和履带共同作用的方式，目前在许多工程机械中，都是采用轮式底盘和支腿共同作用的方式，而在这里考虑到钻机工作的 特殊性，要钻孔 100m，不能让孔有太大的弯曲，这就要求钻机本身有一个很稳定的工作平台。这样的设计满足了实际需求。但在下一步的改良设计中建议重新准确的算一下钻机各部件的重量，将履带底盘的机架改为人字梁结构，优化各部件布局，使得钻机结构更合理，美观，行动更灵巧。 底架结构大体是用了滑架、底座、变角油缸组件组合而成，特点是不仅仅实现变角功能，还实现了推进架的滑 移 功能。 已具备的条件和尚需解决的问题 已具备的条件：电脑；相关开发软件；部分技术资料 。 尚需解决的问题：学习 定产品的结构尺寸和技术要求 。 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 - 1 - is s a is an in to of in a in In 8th to 9to 00 is is to 9th 0 in to to a to be of 0 in to to a to is of of is in of is is is is is in 89, to of 127, 146 to be to of in so be in of of to of So In of in is is - 2 - a of of as of on be is a of of of is by do be by ig 1. he of is or is of so by ig is a o. ig is a is 000is of of to of of in up or up ig t of or ig of as as of by or In to to if in as of 1） in of to 2） in be at be to - 3 - 3） in of s to in 0 0 . 4） of to 2. of ) 85) m）： 40) ）： ) r/ 12、 25、 45、 60、 90、 125 6) ) 25) 1800 9) 10) 4000 11) LWH， ： 420020007200 12) 380018003600 13) 380018002000 3. of of （ 1） he is up of of is a is of is of of as as of is of of as as of of is of of be on or of or t （ 2） is it to in In is in be to to to is On of is an by to up/of is by is - 4 - a of be a of is to of to be do （ 3） is of （ 4） on it is to s is is （ 5） of a （ 6） s is an C to be to is in of of 5 is as as of to be of s be to s to it is to do or to 4. in he be on e to In of be to up if it or it is is on it is on to of is if it is if it is to is up of of to to be - 5 - is is in is a on of of 40 , - 6(994) 6( 40 , it to 6( or If be in of be of is or it is t n be by In be a on of (it by f t a 0 In is on is to t is is of of ry if is in in is by in of is So 5% is in is in he ig on is in So do it of of of be to is to do is to in to of s to is on it is to of s in to to of is to it is to is to be he is is to to of it 1） of be - 6 - 2） be in to . ） of o is . . . or . . or . in . on . of or of . he is is . or or . of by or is in dd in or if or to be 3. is . dd . of or of to . of se to 2） of ir . If is no to - 7 - of or 2. it be to it by no to . he or of . he of . of is 6. 7. or . It it is it it is 8. of be . be to be in oo of be of is he or to oo to . or a of on t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对工艺流程不是很理解，要继续学习相关知识。理解直至熟悉工艺流程4012年 12月 3日 月 20日 指导专业实训 机械制造综合实训你，机械零件加工方法和加工工艺编制 操作设备不熟练，缺乏经验，编制的加工工艺不满足操作要求。继续学习加工和操作方法，掌握加工工艺编制9013年 1月 21日 日 指导毕业实习 完成实习报告 经验不足，在工作中进一步的丰富自己的经验11 2012年 3月 4日 日 查找相关的英文资料 在网上或者图书馆查找机械相关的英文资料 资料比较散，自行整理成文章12 2013年 3月 8日 1日 将英文资料翻译成中文 把整理成文章的英文资料翻译成中文 有些专业名词不认识，通过网络跟字典理解相关单词13 2013年 3月 12日 6日 履带底盘及底架设计方案论证 确定履带底盘及底架设计思路 思路比较混乱，没有很好的理清。培养较好的设计理念。14 2012年 3月 17日 1日 履带底盘及底架方案确定 确定方案；部件设计计算 部件设计计算有些地方不能吻合，需要进一步修改部件设计15 2013年 3月 22日 日 画履带底盘 画履带底盘三维及二维视图 理清履带底盘的装配、合理布局。16 2013年 4月 8日 0日 老师指导修改 按照老师的指导降所画履带底盘进行修改 有些地方理想化，查阅资料进行修改存档编码：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 92 学生姓名：陈婵 课题（设计）名称： 带底盘底架设计钻机 开始日期： 2012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17 2013年 4月 11日 5日 完善履带底盘底架图并开始画底架 把履带底盘图进一步的完善，并开始底架的绘制 有的布局不够美观，尺寸大小不合理，降尺寸线及尺寸文字充新修改好18 2013年 4月 16日 2日 画底架 画底架三维及二维视图 弄清底架的结构与工作原理。19 2013年 4月 22日 6日 组装装配图 将履带底盘及底架进行组装 弄有些图复制之后被破坏，查阅相关资料将013年 4月 27日 0日 拆总体图画零件图 使用细栏正确，请教老师解决问题21 2013年 5月 1日 日 修改、整理、老师评定 查看三维图及二维图 二维图标注配合尺寸不正确，查看相关资料并修改22 2013年 5月 4日 日 编写说明书 将设计的过程整理成说明书 图片插入不正确，请教同学并改正23 2013年 5月 9日 1日 整理、打印图纸、说明书 将整理好的图及文档进行打印 说明书的格式不规范，重新修改格式24 2013年 5月 14日 8日 最后检查论文及图纸 在指导老师帮助下检查并最后修改 图纸的线框线的宽度不对，重新设置，并打印25 2013年 5月 21日 5日 准备论文答辩说明： 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： 钻机履带底盘底架设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923053 学生姓名： 陈 婵 指导教师： 屠德刚 （职称： 高级工程师 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕 业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 钻机履带底盘底架设计 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（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）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 92 学 号： 0923053 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 钻机履带底盘底架设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 锚固钻机面世后，在建筑、地质、铁路、公路和水利等各行业施工领域内广泛应用。如长江三峡工程、北京十三陵水库、龙滩电站、大朝山电站、小湾电站、成昆铁路、南昆铁路、达万线、株六复线、京珠高速公路、元墨高速、大保高速、襄十高速等。这些新设备和新机型的不断推出，为锚固工程施工提供了有力的设备保障。但以往的锚固钻机都没有行走功能，这对于在平地施工或有条件提供平地的施工场地而言是一大损失，增加了工人的劳动强度，移位对孔也及为不便，大大拖延了工期。而与此同时，过外的钻探机械，包括国内的一些品种的钻探机械都已经采用了轮 式或履带式底盘，增加了钻机的移动功能，减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率。而履带底盘技术发展到现在已经比较成熟；另为了工作量适合毕业设计，故重点负责钻机的履带底盘设计和底架设计。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： . 履带底盘设计要求 应有较大的驱动力，使钻机在湿软或高 低不平等不良地面上行走时具有良好的通过性能、爬坡性能和转向性能 ； 在不增大行走装置高度 的前提下使钻机具有较大的离地间隙，以提高其不平地面上的越野性能 ； 行走装置具有较大的支撑面积或较小的接地比压，以提高钻机稳定性 ； 在钻机斜坡下行时不发生下滑和超速溜坡现象，以提高钻机安全性 ； 行走装置的外形尺寸应符合道路运输的要求 ； 在钻机作业时需要用专门支腿支撑，以确保钻机稳定性和安全性 。 2. 底架设计要求 有足够的强度，保证对桅杆组件的支撑 ； 有可以变角机构。角度范围 90 ； 有支撑机构 ； 有滑移机构，滑移行程 600移油缸支撑力 6869N； 有安装桅杆组件的结构 ； 有与底盘连接的结构 ； 要充分考虑减小设计尺寸 ； 要求结构简单。 四、接受任务学生： 机械 92 班 姓名 陈 婵 、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 7 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、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 7 日 要 钻机主要是适应旋喷工法的逐步推广而研制而成的。采用履带底盘行走装置，通过不同模块的组合，可以适合定喷、摆喷、旋喷等施工工艺；单重、双重、三重旋喷等各种施工要求。可用于各类软地基加固、高层建筑地下室的防渗处理、大江大河堤坝的整 治、铁路公路桥墩的加固等。钻机的底架组件的主要作用是：支撑组件、存放物品和负责整机的行走。钻机的行走包括直行和转向。 本文主要是在一组已知参数的基础上，参考大量成熟产品的设计方案，进行履带底盘及底架的结构和参数设计，设计各个零件，并对整个组件的结构进行合理的布置。最后，在理解设计要求的基础上，编制了主要零部件的工艺。 关键词 ： 钻机 ； 底架组件 ； 工艺 ； 履带底盘 V ig is of by of it of to to to to it of as It be to to of of to of to is of of is to up It go On of a of of of In of of of 录 摘 要 . . V 目录 . V 1 概述 . 1 机主要用途： . 1 要特点： . 1 机主要性能： . 2 机的工作原理 . 2 2 履带底盘设计 . 4 案论证 . 4 带底盘的介绍 . 4 计要求 . 4 带行走装置的设计因素 . 5 构设计 . 6 体结构 设计 . 6 部件的设计 . 7 计计算 . 11 机行走装置计算 . 11 带张紧机构有关计算 . 16 动轮组件的设计 . 17 3 底架设计 . 26 架的介绍 . 26 计要求及步骤 . 26 架架的设计 . 26 架设计准则 . 26 接工艺的说明 . 27 腿机构的设计 . 28 腿机构的介绍 . 28 计要求 . 28 腿油缸的相关计算 . 29 4 典型零件工艺编制 . 32 5 设计心得 . 35 致谢 . 36 参考文献 . 37 钻机履带底盘底架设计 1 1 概述 钻机总图如 下： 图 机总图 钻机的每部分的名称如下： 1回转器 2卷扬机组件 3主塔 4副塔 5扶正器 6天车滑轮 7底架 8电气柜 9液压系统 10履带底盘 11孔口装置 机主要用途： 钻机主要是为了适应旋喷工法的推广而研制而成的。通过不同模块的组合，可以适合定喷、摆喷、旋喷等施工工艺；单重、双重、三重旋喷等各种施工要求。 可用于各类软地基加固、高层建筑地下室的防渗处理、大江大河堤坝的整治、铁路公路桥墩的加固等。 要特点： 钻机适应性能好，可 以对钻机配套不同模块，不同钻具。可以根据不同的需要配置成性能价格比最优的钻机来投入施工，并且可以不断更新模块，来解决不同的旋喷工艺。 钻机在某些软土层施工时，钻孔和旋喷可一次完成；旋喷提升时，在旋喷深度不高于副塔高度时（ 14 m），不用拆卸钻杆，可一次旋喷成桩。在复杂地层应配引孔机。 钻机采用全液压技术：钻机移位和转向、动力头变速、钻具提升和钻机起塔，均采用液压控制，操作方便灵活，维护省时、省力。 钻机采用双卷扬机，应用电动控制，大大降低了劳动力，提高了生产效率。 履带行走装置的驱动力大（通常每条履带的驱动 力可达机重的 35%，接比压小无锡太湖学院学士学位论文 2 （ 40因而越野性能及稳定性好，爬坡能力大（一般为 50%最大的可达100%），且转弯半径小，灵活性好。 机主要性能： （ 1） 表 1孔参数 10 旋喷成孔 单 重 双 重 三重 桩径 (m) 度 (m) 50 （可根据用户需要，提供各种钻具） （ 2） 动力头： 最大输出扭矩： 2500 Nm; 输 出转速 (正反 )： 0 20 r/旋喷工艺，无级调速 ) 18 ， 45， 57， 108， 126， 150 r / 升降速度：正常钻进： 2.6 m / 有级） 旋喷提升： 0 500 旋喷工艺，无级调速 ) 提升力 ： 25 3） 动力： 表 1数 型 号 率 22 4 .1 速 970 r / 960 r / 910 r / 4） 卷扬机提升力（采用双卷扬） 20 5 5） 移动能力 越野高度： 300 纵向移动： 600 横向移动： 400 6） 外形尺寸 (长宽高 施工尺寸： 5250 3200 16200 运输尺寸： 6410 2300 2950 （ 7） 整机重量： 8000机的工作原理 钻机 的工作以及部件组成的认识：整台设备的动作有：主塔的起塔、回转器的加压提升、回转器的回转运动、履带行走、卷扬的起吊、支腿油缸；所有的这些动作是由多个不同型号性能的油缸和马达实现，而油缸和马达动作的控制则是由所设计的液压系统（操控抬）实现。利用电器原理（电器柜）控制设备中的泵站给系统提供转速和动力支持，卷扬机组帮助实现更大范围的作业！所有这些设备合理的布局在底架上，然后整体置于履带底钻机履带底盘底架设计 3 盘上，实现“行走”。所以整台设备的生产核心在于液压系统和电器原理的设计 以及相对成熟的装配工作。 整台钻机的工作理念是利用（ 40压水（水泥浆等）冲击岩石，对岩石进行粉碎作业。高压直线水柱经过回转器的回转形成高压的螺旋水柱进行更大压力更大空间的作业，旋喷钻机因此而得名！ 部件间的连接：电器柜与电动机（泵站）连接，对其进行工作控制；泵站油路连接液压操纵台实现整个液压系统的控制；利用油管连接各个组件油缸或者马达实现各个规定的动作（即每一个部件的动作都是由相应的油缸实现）；整个液压油路的供油和回油由油箱实现；当工作的高度很大时，可连接安装主副塔架，利用卷扬机组和天车滑轮进行钻 杆的调用安装。 另外卷扬机组则用于调用钻杆和一些辅助性的物品，提高了效率。 无锡太湖学院学士学位论文 4 案论证 根据现代成熟技术，有两种行走装置方案： 履带式和轮胎式行走方式 与履带式液压挖掘机行走装置相比较，轮胎式行走装置的轮胎式行走装置的主要特点是： （ 1）机动性高，行走迅速，工作效率高 ； （ 2）要求地面平整、坚实，以免轮辙过深，路面的情况很容易影响钻机的稳定性。而钻机的工作环境一般都非常恶劣 ； （ 3）整机的重量变轻，稳定性不够高。而钻机在工作时受力很大，需要极高的稳定性。 相较于轮胎式行走装置，履带式行走装置的接地比极低，可以在淤泥、沼泽等各种恶劣环境中工作，而这些地点都是钻机的一般工作环境；同时作业时能使用液压支腿支撑，使整机稳定性得以很大提高。同样履带式行走机构机动性高，灵活性好。 综上所述，选用履带式行走装置。 带底盘的介绍 履带式行走装置由“四轮一带”（即驱动轮、导向轮、支重轮、托轮、以及履带），张紧装置，机架等组成。 履带设备运行时，驱动轮在履带的紧边 驱动段及接地段（支撑段）产生一个拉力，企图把履带从支重轮下拉出，由于支重轮下的履带与地面间有足够的附着 力，阻止履带的拉出，迫使驱动轮卷动履带，导向轮再把履带铺设到地面上，从而使履带设备借支重轮沿着履带轨道向前运行。 液压传动的履带行走装置，依靠 4 个支腿油缸来实现支撑 . 履带设备转向时由安装在两条履带上、分别由两台液压泵供油的行走马达（用一台油泵供油时需采用专用的控制阀来操纵）通过对油路的控制，很方便地实现转向或就地转弯，以适应履带设备在各种地面、场地上运动。 履带行走装置的特点是，驱动力大（通常每条履带的驱动力可达机重的 35%，接比压小（ 40因而越野性能及稳定性好，爬坡能力大（ 一般为 50%最大的可达 100%），且转弯半径小，灵活性好。 固在工程机械、矿山机械、建筑机械等领域得到广泛的应用，特别是在大中型自行式机械中得到普遍的应用，如挖沟机、挖掘机、桩工机械、钻机等机械。 计要求 因为底盘装置 兼有钻机支撑和运行两大功能，因此液压步履机构应满足以下要求： （ 1）应有较大的驱动力，使 钻机 在湿软或高 低不平等不良地面上行走时具有良好的通过性能、爬坡性能和转向性能； 2 履带底盘设计 钻机履带底盘底架设计 5 （ 2）在不增大行走装置高度的前提下使钻机具有较大的离地间隙，以提高其不平地面 上的越野性能； （ 3）行走装置具有较大的支撑面积或较小的 接地比压，以提高钻机稳定性； （ 4）在钻机斜坡下行时不发生下滑和超速溜坡现象，以提高钻机安全性； （ 5）行走装置的外形尺寸应符合道路运输的要求； （ 6） 在钻机作业时需要用专门支腿支撑，以确保钻机稳定性和安全性； （ 7） 相关的设计参数要求为： 外形尺寸 3800200650地间隙 280重量 括工作载荷），现综合考虑设计时采用 8t 行使速度 20m/坡能力 25 带行走装置的设计因素 影 响履带式 钻机 行走性能的因素很多，若考虑不周到，设计不合理，将会出现行走及转向困难、加速性能差等问题，大大影响 钻机 的使用性能。影响履带式工程 钻机 性能的 一般有以下 几种因素。 （ 1） 地面对履带的运行阻力 地面对履带的运行阻力是指地面变形造成的运行阻力，其大小和履带接地比压、车辆质心位置及地面情况等因素有关。因 钻机 一般都要在比较恶劣的地面上施工作业，所以在选运行比阻力系数的时候，应充分考虑全各种工作环境，选取合适的阻力系数。 （ 2） 内阻力 内阻力主要指由行走机构内部的摩擦力造成的行走阻力。一般的履带式行走机构都 是由驱动机构、履带、支重轮、导向轮、托链轮或托链板等组成。在行走时，这些机构之间的摩擦必定会产生一定的内部阻力，这种阻力一般主要有五部分组成： 履带板绕过导向轮和驱动轮时，履带销子与履带销套间相对转动时的摩擦阻力。这种阻力与履带销子直径、履带销与销套间的摩擦系数有关。 支重轮处的摩擦阻力。这种阻力与支重轮外径、支重轮直径、支重轮传到履带板的重力及支重轮和轮轴间的摩擦系数有关。 导向轮处的摩擦阻力。这种阻力与导向轮 轴和轴承间的摩擦系数、导向轮轴径及导向轮滚道直径有关。 驱动轮处的摩擦阻力。这种阻力与驱动轮轴承的摩擦系数、驱动轮轴直径、驱动轮节圆直径及履带紧边拉力有关。 托链轮或托链板处的摩擦阻力。这种阻力主要与托链轮或托链板所支撑的履带板的重量及接触面积和摩擦系数有关。内阻力一般要占行走阻力的 16%左右，所以设计时应给予充分的考虑。 （ 3） 坡阻力 坡阻力是指车辆爬坡时由于自重的分力造成的行走阻力。一般的施工工地都凸凹不平，这就要求履带式 钻机 必须要具备一 定的爬坡能力。坡阻力公式为 F=以看出无锡太湖学院学士学位论文 6 坡阻力的大小主要由该车的爬坡度及自重决定，并且与二者成正比。该阻力一般要占到整个行驶阻力的 60%左右，是影响履带式 钻机 行驶性能的最主要因素。 （ 4） 转弯阻力 转弯阻力主要有以下两种情况： 原地转弯阻力。原地转弯阻力是指两侧履带同时反向转向时所产生的阻力，这种阻力主要与垂直载荷和摩擦阻力的比例系数、履带接地长度及轨距有关。 单侧履带转向阻力。单侧履带转向阻力是指履带一侧制动，另一侧单边转向时所 产生的阻力。这种阻力主要与流动阻力系数、转向阻力系数、履带接地长度及轨距有关。另外，这两种阻力的大小也与整车的质心有关，若机械质心落在履带架的中心（既履带接地比压均匀分布），这时的转弯阻力要比履带接地比压非均匀分布时小一些，所以在转弯时应尽量使整车质心落在履带架的中心。 （ 5） 风阻力 风阻力的大小主要与车辆的迎风面积、结构的充实率及风速有关。对于中大型的履带式工程车辆，因其牵引力比较大，而风阻力一般都很小，只占到牵引力的 右，所以风阻力可以只作为参考因素。 （ 6） 惯性阻力。 惯性阻力是由车辆起动 时的加速度造成的行走阻力，其大小主要与自重和起动加速度有关，并且与其成正比。对于一些行驶速度慢和不要求快速起动的工程车辆，此因素也可以只作为参考因素。 因此， 在设计履带式工程车辆的行走机构时，应根据具体的工作条件，全面充分考虑各种阻力，并进行详细认真的计算，以便设计出合理的传动机构 和选出合适的行走减速机。 构设计 体结构设计 履带式行走装置由“四轮一带”（即驱动轮、导向轮、支重轮、托轮、以及履带），张紧机构、机架等组成。 总体设计应考虑到的因素有： 结 构紧凑 ； 足够的支撑强度 ； 工作平稳，使用寿命长 ； 底盘上放置的各组件的尺寸和重量等等 。 根据现有的成熟技术，最后定出履带底盘的总体结构布局如图 钻机履带底盘底架设计 7 图 带底盘 部件的设计 （ 1） 张紧机构： 张紧机构是履带底盘里的重要部件。张紧机构使履带保持一定的张紧度，但必须要有个度，不能过松或太紧。履带过松将增加行走装置的冲击载荷和附加功率消耗，或发生脱轨掉链等故障，过紧会增加功率消耗并加 速磨损。张紧装置有两种类型：一种是螺杆式张紧装置，二是液压式张紧装置。 张紧机构的设计要求应包括以下几方面： 1） 缓冲弹 簧应有必要的预紧力，防止车辆正常行使时因履带跳动而使张紧轮后移； 2） 缓冲弹簧应有必要的弹性行程，防止行走机构遇障碍而使零件过载； 3） 张紧机构有一定的调节行程，方便因履带过松时取下一块履带板后，张紧装置仍 然可以调节履带的松紧度。 本设计采用螺杆式张紧机构，它的优点是结构简单，缺点是调整费力，尤其是当螺纹生锈时更为困难。结构图 下： 无锡太湖学院学士学位论文 8 图 紧机构 当履带本身在松弛状态下时，扳住调整杆的方扁丝，转动压环右动 ，把调整杆往左顶，然后转动调整螺母使其往右动，保持弹簧的张紧力； 当履带已在张紧状态，前进不打滑，后退打滑时，就是弹簧的张紧力不够大，此时只要压紧弹簧即可，即转动调整螺母使其往右动，增大弹簧的张紧力。 （ 2） 引导轮 ： 引导轮 （如图 与驱动轮的轴心应安装在同一个水平面上，链轮应保证共面性。导向槽安装在导向架子的两拖板上，与张紧机构配合使用，一方面起 到履带传动之用，一方面可以调整履带的松紧程度。应保证链条的松边不在上面，否则由于链条垂度逐渐增大，引起松边和紧边相碰。 图 导轮 钻机履带底盘底架设计 9 （ 3） 支重轮 ： 支重轮 （图 主要由轴，法兰，链轮和轴座组成。 钻机中共用18 个支重轮。其轴心应与张紧轮和驱动轮的轴在同一个平面上。 对支重轮的设计要求是强度足够、轮缘耐磨、密封可靠。选择支重轮轴的材料为 45 钢，调质处理 90。外圆表面淬火 55。表面镀铬 图 重轮 （ 4） 驱动轮 ： 驱动轮 （ 图 主要由轴、法兰端盖、连接套、油马达等组成。 钻机中共用 2 个驱动轮。液压马达通过连接套与驱动轮连接，带动整机的行驶。 图 动轮 （ 5） 托轮： 型钻机中共使用两个托轮 （ 图 ，左右各一。起了支撑履带的作用，减少履带的跳动并能防止履带从侧向滑脱。其轴心同样应 与张紧轮和驱动轮的轴在同一个平面。 无锡太湖学院学士学位论文 10 图 轮 （ 6） 履带： 履带的选用，应根 据履带底盘的外形尺寸要求，以及 客户需求进行整体考虑。 受机器结构的限制， 钻 机的履带接地长度一般在 10001800间，履带板宽度一般在350480间。 本机 选用 履带（上海中和传动轴有限公司），取履带板宽度为 350 （ 7） 外挡板： 外挡板是步履机构的一个重要组件。它不仅能起到固定支重轮位置的作用，而且能阻挡外部泥沙沾染支重轮，延长支重轮的使用时间。 （ 8） 履带底盘 ： 履带机架 （ 图 由主梁、左右单片、撑筋、撑板等组焊而成。履带机架构成了整个步履机构的框架 ,是重要的一个组件。 图 带机架 钻机履带底盘底架设计 11 计计算 机行走装置计算 （ 1） 履带尺寸设计 履带尺寸的设计，不仅要考虑接地比的较低的要求，而且 接地长度 L 与履带板宽度 提高 钻机 的牵引附着性能有较大的影响。窄长的履带，滚动阻力较小，有较好的牵引附着性能，但转向阻力较大，会导致 钻机 转弯功率的 增加，转弯困难。 根据一般普通工程机械中履带设备的接地比压为： 9之间 初步拟订定接地比压为 由下式： （ 式中： 履带平均接地比压， G 机器工作重力与垂直外载荷所构成的合力， b 履带接地区段宽度， m； L 履带接地区段长度， m G=8t 1000 G= 8000G=据履带底盘的外形尺寸要求 7，初定 b=350 L=G/（ 2= 圆整后取 200用 50 的履带（上海 中和传动轴有限公司）如图 50履带 （ 2） 油马达的选用 主要根据系统的工况来选择液压马达，液压马达的主要性能参数有转矩、转速、压力、排量、容积率等。对于低速运转工况，除可用低速马达之外，也可用高速马达加减速装置。 液压马达种类有： 1） 齿轮马达。特点为结构简单，制造容易，但输出的转矩和转速脉动性较大，但当转速高于 1000r/，其转矩脉动受到抑制，因此，齿轮马达适用于高速低转矩的情况下； 无锡太湖学院学士学位论文 12 2） 叶片马达。特点为结构紧凑，外形尺寸小，运动平稳，噪声小，负 载转矩较小； 3） 轴向柱塞马达。特点为结构紧凑，径向尺寸小，转动惯量小，转速高，易于变量，能用多种方式自动调节流量，适用范围广； 4） 球塞式马达。特点为负载转矩大，径向尺寸大，适合于速度中等工况； 5） 内曲线马达。特点为负载转矩大，转速底，平稳性好。 因此在本设计中倾向于选择内曲线马达，从各项参数上综合考虑选择 液压马达，主要有以下特点： 1） 该型马达的滚动体用一个钢球代替了一般内曲线马达所用的两只以上滚轮和横梁，因而结构简单、工作可靠，体积、重量显著减少； 2） 运动副惯量小，钢球结实可靠，故该型马达 可以在较高转速和冲击载荷下连续工作； 3） 摩擦副少，配油轴与转子内力平衡，具有较高的机械和容积效率，能在很低的转速下稳定运转，启动力矩大。 4） 所需回油背压较低一般只需 5） 因配油轴与定子刚性连接，故进出油管可用钢管连接； 6） 简单，拆修方便，对清洁度无特殊要求，油的过滤精度可按配套油泵的要求选定。 具体型号选择为： 塞式液压马达 11（宁波液压马达厂） , 参数如下： M 电机 =7903N M N =320r/出功率 P 电机 = 26000W (T=9550 P/n) 排量 = （ 3） 履带底盘牵引力及扭矩的计算 5： 液压马达： 排量： r 流量： r 额定压力及输出扭矩： 20际压力及输出扭矩： 16带驱动轮直径： D=条履带牵引力： f=P/062L/(27752N 履带总牵引力： F=2 f=55504N 则驱动轮扭矩 M =55504 动轮半径 )/2(2 个驱动轮 ) = 5966NM （ 4） 驱动轮转速： 钻机履带底盘底架设计 13 动设定 = V 工进 /（ D） =(1641)/( ) =0.2 r/ D = n 电机调速范围 = （ 128320） r/速比定为： I 设定 =160/n 驱动实际 = n 电机调速范围 / I 设定 =（ 128320） /（ 5） 车辆行驶速度： 履带行走机构在水平地面的直线运动，可以看成是机架相对于接地链轨的相对运动和履带对地面的滑转运动 (牵连运动 )合成的结果。 当履带相对地面没有滑转运动时，根据相对运动的原理，机架相对接地链轨的运动速度与链轨相对于机架的运动速度数值相等，方向相反。因此，可以通过考察链轨对静止的机架的运动来求取两者之间的相对运动速度。此时履带在驱动轮的带动下以一定的速度围绕着这些轮子作“卷绕”运动。 由于 履带链轨是由一定长度的链轨节所组成的，如通常的链传动一样，履带的卷绕运动速度即使在驱动轮等速旋转下，亦不是一个常数。 履带卷绕运动的平均速度可通过驱动轮每转一圈所卷绕 (转过 )的链轨节的总长来计算。 设： 链轨节矩， m； 驱动轮转速， r/ 驱动链轮的有效啮合齿数。 4可由下式计算： 则履带卷绕运动的平均速度602 （ 当履带在地面上作无滑动行驶时，车 辆的行驶速度显然就等于机架相对于接地链轨的运动速度，后者在数值上等于履带卷绕运动的速度。通常，将车辆履带在面上没有任何滑移时，车辆的平均行驶速度称为理论行驶 速度 ，它在数值上应等于履带卷绕运动的平均速度，亦即： 602 （ 无锡太湖学院学士学位论文 14 增加时，履带卷绕运动速度的波动就减小。 当车辆在实际工作时，即使牵引力没有超过履带与地面的附着能力，履带与地面之间还是存在着少量滑转的。这是因为履带挤压土壤并使它在水平方向有滑转的趋向。 在履带存在滑转的情况下，车辆的行驶速度称为实际行驶速度 v ，它显然应该是履带的滑转速度和机架对接地链轨的相对速度的合成速度，亦即： jT （ 式 ： 履带在地面上的滑转速度。 通常用滑转率来表示履带对地面的滑转程度，它表明了由于滑转而引起的车辆行程或速度的损失，并可由下式计算： （ 履带滑转程度与路面地质有关，故此处不做计算。 由（ 得，钻机理论行驶速度： / （ =效啮合齿数 6n=20r/ 6） 钻机行驶坡阻力及最大爬坡角度： 通过样机实验： 8T 钻机履带摩擦力为 f= 8 1 5 81 7 3 4 65 5 5 0 4s i n 摩擦力牵引力坡阻力最大爬坡角度为： 0 0/a rc s 9 = 本钻机标定爬坡角度为： 25 钻
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