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摘 要
本设计是通过对锚固钻机工作原理、工作的环境和工作的特点进行分析，并结合实际，在进行细致观察后，对锚固钻机的整体结构进行了设计，对组成的各元件进行了选型、计算和校核。
本文设计的锚固钻机主要技术参数：钻孔直径：Φ100～Φ180mm
钻孔深度：30～60m
钻孔角度：0°～90°
回转转速：30rpm 60rpm 104rpm
最大扭矩：4.7kN.m
额定提升力：30kN
额定给进力：15kN
提升速度 ：15m/min
电动机功率：15kW，1470r/min
经过设计完全满足任务书的课题要求。
关键词：锚固钻机，液压设计，结构设计
Abstract
This design is to analyze the working principle of anchoring drilling rig, the work environment and job characteristics, and combined with the practice, after the careful observation, the overall structure of the anchor rig is designed, composed of various components of the selection, calculation and check.
Anchor rig main technical parameters of this design: the hole diameter: Phi 100 to 180mm
The drilling depth: 30 ~ 60m
Drilling angle: 0 ° ~ 90 °
Rotary speed: 30rpm 60rpm 104rpm
Maximum torque: 4.7kN.m
Rated lifting force: 30kN
Rated feeding force: 15kN
Hoisting speed:15m/min
Motor power: 15kW, 1470r/min
After the design fully meet the requirements of the mission statement of the problem.
Keywords: hydraulic design of anchoring drilling rig,, structure design
目 录
摘 要 II
Abstract III
目 录 IV
第1章 绪论 1
1.1液压概况 1
1.2液压工作原理 1
1.3 液压系统的设计步骤与设计要求 3
1.4 锚固钻机定义 4
1.5锚固钻机的性能 4
第2章 锚固钻机液压原理设计及课题任务 5
2.1 液压工作原理 5
2.2 设计内容及设计要求 6
第3章 锚固钻机动力头设计 7
3.1回转钻杆所需功率计算 7
3.1.1 破碎岩石土层所需功率 7
3.1.2钻具与孔底磨擦所需功率 8
3.1.3回转钻杆所需功率 8
3.2锚固钻机钻机总体方案 10
3.2.1已知条件 10
3.2.2总体传动方案的确定 10
3.2.3传动系统的基本计算 11
3.2.4液压马达、液压泵以及电机的选择计算 12
3.3液压缸的设计计算 15
3.3.1液压缸的设计计算步骤 15
3.3.2液压缸类型与安装方式 16
3.3.3液压缸性能参数的计算 16
3.3.4液压缸主要几何尺寸的计算 18
3.3.5液压缸结构参数的计算 19
3.3.6液压缸的联接计算 20
3.3.7液压缸强度和稳定性验算 24
3.4液压辅助元件的设计 27
3.4.1油箱容量计算 27
3.4.2油管 28
3.4.3管接头 29
3.4.4过滤器 30
3.4.5冷却器 34
3.4.6液压控制阀的选用 35
第4章 液压系统设计 38
4.1系统液压可以完成的工作循环 38
4.2液压执行元件的配置 38
4.3负载分析计算 38
4.4液压泵及其驱动电动机的选择 39
4.4.1液压泵的最大工作压力 40
4.4.2计算液压泵的最大流量 40
4.4.3选择液压泵的规格 41
4.4.4计算液压泵的驱动功率并选择原动机 42
4.5其他液压元件的选择 42
4.5.1液压阀及过滤器的选择 42
4.5.2油管的选择 43
4.5.3油箱及其辅件的确定 44
4.6液压系统压力损失验算 45
参考文献 46
总结 47
致谢 48
第1章 绪论
1.1液压概况
当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。从17世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，也已有二三百年历史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事，至于它和微电子技术密切结合，得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是近10年内出现的新事物。
我国的液压工业开始于本世纪50年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自1964年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。80年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。
1.2液压工作原理
驱动的液压系统，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。
液压传动有以下一些优点：
1）在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力，因为
液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出30~40倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的12%左右。
2）液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置
易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达500次/min，实现往复直线运动时可达1000次/min。
3）液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达2000），它还
可以在运行的过程中进行调速。
4）液压传动易于自动化，这是因为它对液体压力、流量或流动方向易
于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。
5）液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状
态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。
6）由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、
制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。
7）用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。
液压传动的缺点是：
1）液压传动不能保证严格的传动化，这是由液压油液的可压缩性和泄
漏等原因造成的。
2）液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失
等），长距离传动时更是如此。
3）液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影
响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。
4）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价
较贵，而且对油液的污染比较敏感。
5）液压传动要求有单独的能源。
6）液压传动出现故障时不易找出原因。
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