毕业论文终稿-FDP-15非开挖导向钻机主机体设计（送全套CAD图纸 答辩通过）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763摘要FDP15D型非开挖导向钻机，是一种全液压动力头式导向钻机。该钻机主要用于非开挖地下管线的铺设工程。可在不开挖地面的情况下，穿越地表建筑物或地下设施等障碍（如公路、铁路、河流、建筑及地下埋设物等），铺设各类地下管线。广泛是用于通讯、电力、热力、煤气及自来水管线的非开挖铺设施工。FDP15D型非开挖导向钻机可分为动力站和主机体操纵台三部分。动力站主要提供高压液压油，而主机体就负责把液压油的能量转换为钻进的动力。主机体的设计重点在于动力头的设计。合理的设计主机体，可提高钻进的效率和钻机的使用寿命，灵活的结构可以减低钻机维护和维修的难度减低使用成本。关键字非开挖导向钻机主机体动力头下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763ABSTRACTTHEFDP15DTYPENONDIGDIRECTIONDRILLINGMACHINE,ISAKINDOFWHOLEHYDRAULICPRESSUREPOWERPRINIPALTYPEDIRECTIONTODRILLMACHINESHOULDDRILLMACHINETOMAINLYUSEDFORTOOPENTODIGTHEEARTHNOTTHEPAVINGENGINEERINGOFTHEPIPELINECANCROSSTHEEARTHSSURFACEBUILDINGORUNDERGROUNDFACILITIESETCOBSTACLESUCHASTHEHIGHWAY,RAILROAD,RIVER,CONSTRUCTANDTHEUNDERGROUNDLAYATHINGETCUNDERTHESISTUATIONTHATNOTOPENTODIGTHEEARTHSURFACE,BUILDEACHKINDOFUNDERGROUNDPIPELINEEXTENSIVELYISUSEDFORNOTOPENOFCOMMUNICATION,ELECTRICPOWER,THERMODYNAMICENERGY,GASANDTHEWATERPIPELINETODIGTOBUILDACONSTRUCTIONFDP15DTYPECANBEDIVIDEDINTONONDIGRIGSANDPOWERSTATIONSMAINFRAMEHARDWARECOMPONENTSPROVIDEHIGHPRESSUREHYDRAULICOILMAJORPOWERSTATIONS,ANDONMAINFRAMEHARDWAREFORTHEHYDRAULICOILTOTHEENERGYCONVERSIONINTOPOWERMAINFRAMEHARDWAREDESIGNFOCUSESONTHEFIRSTENGINEDESIGNREASONABLEMAINFRAMEHARDWAREDESIGNCANENHANCETHEEFFICIENCYANDRIGSINTOTHELIFE,FLEXIBLESTRUCTURESCANREDUCEMAINTENANCEANDREPAIRRIGSUSEDTOREDUCETHEDIFFICULTYOFCOST买文档送全套图纸扣扣414951605下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763KEYWORDNODIGDIRECTIONDRILLINGMAINENGINEPARTPOWERPRINIPAL目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111选题意义112国内外概况113设计特点1第2章FDP15D钻机总体方案的确定521具体方案的确定322技术特性3第3章FDP15D钻机结构方案的确定331主机部分4311回转机构4312给进机构532动力设备部分6321动力机6322油泵7323油箱733操纵台部分7第4章动力机的确定841电动机功率的确定8411油泵马达回转机构9412油泵油缸给进机构15413泥浆泵16下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976342柴油机的选择16第5章机械传动系统设计2651变速箱的设计17511强度计算的依据17512齿轮强度的计算17513轴的设计23524滚动轴承的寿命计算2953链条选择32第6章钻机液压系统的设计与计算3361液压系统的确定33611形式的选择33612调速方案的选择34613换向回路的选择34614压力控制回路的选择35615液压系统图的方案确定3562液压元件的选择36621油泵的选择36622马达的选择36623液压缸的选择37624阀类元件的选择37625辅助液压装置的选择38第7章FDP15D钻机的使用与维护42第8章经济分析44第9章结论45致谢46参考文献47附录1专题工程机械液压系统常见故障分析及控制49附录2外文翻译56第一章绪论下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976311选题意义目前越来越多的大规模交通、铁道、电力、地铁、水利等建设活动过程中都需要水平定向钻探技术，即非开挖施工技术。该技术与开挖施工技术相比，具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、社会效益显著等优点。可广泛应用于穿越公路、铁道、建筑物、河流，以及在闹市区、古迹保护区、农作物和植被保护区等条件下进行的供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线的铺设，更新和修复。12国内外概况1900年美国人采用顶管法成功地实现了非开挖铺设管线的技术突破。非开挖技术经历60年的发展，先后只发明了螺旋钻进法和冲击矛法技术。1970年美国加洲人率先使用“水平导向钻进法”穿过河流铺设第一条采用此技术的管道，成为创立“水平导向钻进法”的第一人。由于他经常到全美各地推广此技术。因此，“水平导向钻进法”成为非开挖施工所普遍采用的施工工艺。随着非开挖技术的不断成熟，人们又针对不同的管网情况，1980年发明了“胀管法”（爆管法），此技术逐步推行开来，特别是自来水行业运用较多。国内现状非开挖铺设更换管道技术以其独特的优越性，已被人们逐步接受，特别是在大中城市，商业繁华地区普遍采用此项技术，我国香港特别行政区已运用很久。但内地还处在起步阶段13设计特点所谓定向钻探，就是在钻探和钻井施工中，利用土层造斜规律，采用人工造斜手段，或者两种同时并用，使井孔按照设计的轨迹钻达预定目标的钻进方法。在钻探施工中，根据地质条件，合理采用定向钻进方法，不但能够提高工程量，节约施工费用，而且能够缩短施工时间，获得较好的技术经济效果。而对钻孔深度300米左右的水平定向钻机需求量比较大，以往的300米水平定向钻机，存在着机械式、笨重、使用不方便等缺点。鉴于以上原因，此次毕业设计，我的导师陈少云老师让我对300米水平定向钻机（FDP15D）进行研究。经过调研，我觉得水平定向钻机是一种小型液压钻机，应有以下特点1经济耐用可靠、质优价廉；2结构简单，易于加工制造；下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605作简单，维修方便；4适用于、两种钻杆；506M5钻进速度快，效率高；6施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著。7随着水平定向钻探技术的发展，这种钻机应具有良好的发展空间。第2章FDP15D钻机总体方案的确定下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976321具体方案的确定经过陈老师的细心指导和长时间的搜集和查阅资料，我对钻机的整体结构和工作原理都有所了解。钻机的结构与其所采用的钻进工艺相关联。目前国内外都正在研制和应用全液压钻机。全液压钻机同传统钻机一样，都是用来完成钻进和升降钻具等基本工序，以实现采取岩心，达到探矿的目的。从结构上看，全液压钻机可以分为立轴式全液压钻机和动力头式全液压钻机。二者相比较，动力头式全液压钻机具有结构简单、重量轻、操作简便、可以实现无级调速、加压给进等优点，工作效率大大改善。并且动力头式全液压钻机也是钻机的发展方向之一。综合各方因素，我选择设计水平定向动力头式全液压钻机。具体方案如下1考虑到此钻机常用于户外作业，动力可选柴油机。2钻机应用螺纹连接钻头精简结构，节约时间，提高有效钻进速度。3动力头采用单极齿轮减速器，减少变速箱体积，根据不同的地质条件，选用不同的钻进速度。4在满足上述要求的同时，尽量结构简单，操作方便，适于整体或解体搬运。尽量做到标准化、通用化、系列化。22技术特性1最大钻进深度M302导向孔直径763钻杆直径54动力头转速10/2/INR第3章FDP15D钻机结构方案的确定一台全液压钻机主要包括主机、动力设备和操纵台三个部分。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976331主机部分水平定向全液压钻机的主机包括回转机构、给进机构等基本部件。311回转机构全液压动力头式钻机的回转机构，就是移动式回转器，亦称为动力头。动力头是钻机的重要组成部分，主要由回转马达、减速器、水接头组成。它的功能有二一是传递扭矩，以带动钻具旋转钻进或拧卸钻杆；二是动力头由给进机构带动，以传递向上或向下的轴向力及其运动，用来实现加减压给进。本全液压钻机通常采用导向钻杆，其钻进工艺对动力头的基本要求有下列几点1动力头的钻数和扭矩应是可调的，最好的方案是无级调速，以适应钻进工艺的需要。2转数调节范围应满足钻进工艺的需要。3具有正反转的能力。4回转平稳、振动少和噪音不大等。动力头转速调节范围，取决于地质条件、钻头直径以及钻进方式。由于是全液压钻机可以实现无级调速，马达的调速范围在8300R/MIN之间完全满足钻机的要求。采用导向钻杆钻进时，要求高转速。国外的最高转速以达20003000R/MIN；国内大致在10001500R/MIN，而从处理事故和拧紧钻杆的要求，则需要低速档，一般为200300R/MIN。本设计动力头的转速范围为160、1120R/MIN。本设计的动力头主要特点如下1油马达上装有安全阀，可自动进行过载安全保护。2无液压卡盘，采用螺纹连接结构，使整体结构简单化。3结构紧凑，节省原材料。4壳体由铸铁制成，故有良好的工艺性。动力头按照回转油马达的安装位置不同，可分为装有油马达的动力头（A型）和不装油马达的动力头（B型）两类。A型动力头与B型动力头相比，具有结构简单紧凑、工作可靠、重量轻和搬运方便等优点。目前，国内外全液压动力头式钻机的大多数均采用A型动力头。本设计也采用A型动力头。A型动力头的工作原理（图11）油马达2经齿轮传动箱带动输出轴回下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763转，从而使钻具回转。654321图11钻机动力头原理示意图1底座2马达3联轴器4减速器5法兰盘6钻头312给进机构给进机构是钻机的工作机构之一，它对钻机的技术性能、工作效率以及其应用范围有着极大的影响。全液压动力头式钻机给进机构的功用有二一是用来保证钻头具有所需压力，一是实现进给；二是用来“倒杆”。一个完善的给进机构应满足下列要求1能调节钻头压力，浅孔时加压、深孔时减压，故要求给进机构具有加压和减压等机能，压力调定后就应保持恒定不便。2给进速度是可以调节的，并应能无级调速，使钻头给进速度能与机械钻速相适应。3给进行程应尽可能的长。4结构简单、工作可靠、操作灵活安全。并应配备有仪表来观测钻头压力、进尺和钻速等。目前，全液压动力头式钻机的给进机构有油缸液压给进机构和油马达链条给进机构两种。大多数钻机采用油缸给进机构。油缸给进机构又分为一般油缸给进机构和油缸链条倍速给进机构两种。一般油缸给进机构是油缸的液压力或运动直接作用于动力头和钻具；油缸的行程和动力头的给进行程相等，故又称为非倍数油缸给进机构。油缸链条倍速下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763给进机构是动力头的给进行程等于活塞行程的两倍。本设计选用单油缸链条给进机构。单油缸链条给进机构工作原理（图12）给进油缸缸体固定在机架上，活塞杆的前端与带有链轮的连接轴相连接。拖板向后移动。每根链条的一端都是绕过链轮之后固定在给进机架上，而另一端绕过链轮之后分别与拖板相连接，组成为一个封闭的倍增传动链，拖板行程比活塞行程增大一倍。图12给进机构示意图1动力头2液压油缸3链条32动力设备部分全液压钻机的动力设备，包括动力机、油泵、油箱、过滤器、冷却器等。321动力机驱动油泵的动力机，一般采用电动机或柴油机。在坑道钻探中，也有采用风马达的。动力机的转数，一般为14601800转/分，国外钻机有增高动力机下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763转数的趋势，高达24003600转/分。这样可以大大提高油泵排油量，或缩小油泵尺寸和重量，使动力机和油泵小型化。动力机的功率是设计钻机的依据。钻机的功用主要是用来完成钻进工序。回转钻进所需的功率包括破碎孔底岩石和回转钻具等所需功率，前者基本上不受孔深的影响；后者当转数不高时随孔深的变化也不大，当转数较高时随孔深增加而增大。本设计采用柴油机作为动力机。322油泵油泵是将动力机的机械能转换成液压能的一种装置，它是液压传动中的动力源。目前，每台全液压钻机的油泵站通常有两个油泵，一个为主油泵，它向回转马达供油；另一个为辅助油泵，它向给进机构供油。但有的钻机（如泰美克250型钻机）只有一个油泵，它向油马达及各油缸供油。油泵类型的选择应能满足钻机工作的特点和要求。由于钻机的回转速度有高有低，一般主油泵选用变量油泵，并且都用轴向柱塞式变量油泵，它能使液动机实现无级容积调速；辅助油泵多用齿轮油泵，也有选用轴向柱塞式变量油泵的。这时因为轴向柱塞式变量油泵具有体积小、重量轻、调速方便、转速高、压力大等特点，它较适用于钻机的工作需要。但定量油泵价格比较便宜。本设计采用双油泵，主油泵采用变量泵，辅助油泵采用定量油泵。323油箱油箱是用来储油、散热、分离油中杂质和空气的装置。它的形状和尺寸要根据钻机的总体布置及散热的需要来决定。按一般机械要求，油箱的有效容积为油泵的每分钟流量的三倍以上。但是，考虑野外工作条件的需要，钻机的油箱容积不能太大。而且多数钻机在油箱里装有冷却器，因此油液的发热大为改善。本钻机也采用这种结构。33操纵台部分“集中手柄操纵”这是全液压钻机的特点之一。钻机的所有控制阀、各种仪表等都集中装在操纵台的控制面板上。从油泵输出的压力油经高压橡胶管到各控制阀，操纵控制阀手把的各种不同位置，使压力油经阀板下的软管分配给各个液动机，根据钻探工艺的需要来驱动油马达、给进油缸等，从而完成下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763钻探各工序的动作。因此，操作台是钻机的操纵驱纽。本钻机也采用“集中手柄操纵”。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第4章动力机的确定41电动机功率的确定本钻机的驱动装置采用柴油机，因为钻机多在野外作业，柴油机无需外接能源。本设计的液压系统由两个独立的支路组成，油泵马达回路系统和油泵油缸给进系统，且两油泵共用一台电动机联合驱动，因此钻机的电动机的总功率为给回电N其中钻机的电动机总功率电NKW回转钻杆及破碎岩石所需功率回给进油缸所需功率给411油泵马达回转机构1基本参数的确定机械效率850液压传动效率钻头外径CMD37钻头内径0D泵驱回N1动马321N动其中孔底破碎岩石所需的功率1KW钻头与孔底摩擦所消耗功率2下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763回转钻杆所需的功率3NKW机械效率取850液压马达效率取11井底破碎岩石所需功率306AN41压NMHKW其中动力头转速R/MIN钻头切削刃数取2/4M钻进回托钻进速度HIN50H岩石抗压强度见表41压表41岩石抗压强度岩石名称抗压强度（N/CM2）硬土180048537422DDA其中井底环状切削面积钻头外径取DCM37钻头内径取D0D将动力头各种转数以及岩石的不同抗压强度分别代入上式中所得压下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763的相应值见表42中。1N钻头与孔底摩擦所需功率2N19480RRNEF压其中岩石抗压强度压钻具和岩石间摩擦系数取F3F侧摩擦系数取E1E动力头转速N钻头外半径R钻头内半径R将动力头的不同转数和不同孔底压力代入上式中，的相应值见2N表42。回转钻杆所需功率3N312109NLDKW其中孔深取L0M钻杆直径D6动力头转速N冲洗液的比重取15将上述各参数及动力头的不同转速代入上式中所得值列3N下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763表42中。表42功率计算表功率KWNMI/R压（N/CM2）30（回托）60（回托）120（钻进）1N18000220260037218000711430278318003157921995动N180040896120265马18005112025332马达的选择马达转矩的确定MNWM301其中马达的转矩M马达的输出功率，根据表42取得0NK70下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763马达输出轴的平均角速度W6021N式中马达转速1N1动力头转速按120转最大功率计算，将所求的值列于表43。表43马达转矩MIN/R1201360/SLW2513MNM507360K2525根据设计要求，用两个马达分担功率，需选用低速大扭矩马达。其主要根据转矩来选择。辅助因素包括排量、额定压力、转速范围等最终确定。可选用型摆线马达，其技术参数如下表44。625T表44马达技术参数排量最高转速最大输出转矩最高工作压力重量390/MLR21/INR1380NM20MPA321KG下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605压泵的选择液压泵的选择主要根据供油压力和最大供油量两个因素决定。PPQ马马QNP其中马达的进油压力P马达的输入功率马N马达的实际输入流量马QVNQ1Q马其中马达排量Q马达的转速1N容积效率V90V将所求的值列于表45。表45马达及泵的流量MIN/1R120240LQ马52104I/泵5771155即MAXQKP马泵QK其中考虑系统泄露修正系数，一般。这里取K311K下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605PP根据经验，对简单的系统，对于复杂系统MA5021。这里取。MPAP51014将所求的数值分别列于表46。表46马达的进油压力及排量压力MPANMI/R压（N/CM2）120240P1800552165由表中的数值，查液压元件手册可选柱塞泵CCY141B,其技术参数如下表47。表47柱塞泵的技术参数理论排量最高压力额定转速驱动功率容积效率重量63/MLR15AMP10/MINR26KW910KG857412油泵油缸给进机构下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605进油缸的基本参数油缸数量1个油缸直径125DM活塞杆直径90D活塞有效行程L油缸面积217AC活塞杆面积263有效面积21259CM2油泵工作压力的计算钻机打水平孔时，油缸最大推力为摩FCW式中W油缸最大推力按设计要求150KNN因此，油泵的工作压力P为21502498/49PKGCMMPAA3油泵最大工作流量计算油缸回程时的最大容积油量123147VLL油缸送进时的最大容积油量20590A当选用动力头的速度时，动力头送进时每分钟所需油MIN/V量为I/082LQ令活塞回程时间为03MIN，则回程所需油量为下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或13041397631538/MIN0VQL4给进油缸所需的功率给N25601PQKW5根据上面的计算，查液压元件手册选用MCY141B型柱塞泵，其技术参数如下表48。表48型柱塞泵的技术参数排油量额定压力额定转速驱动功率容积效率重量25/MLR31AMP50/MINR25KW0864KG413泥浆泵考虑钻进润滑的需要,引进HBW150/40型泥浆泵，功率75KW。42柴油机的选择柴油机的功率25758NKW柴油机由此，可查的此设计选用R6105G36型柴油机，其技术参数如下表49。表49电机技术参数额定功率满载转速效率85KW20/MINR0822下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第5章机械传动系统设计51变速箱的设计511强度计算的依据1在校核零件的强度时，假设两液压马达全部功率输入动力头，然后再输入动力。2动力头在连续工作情况下，可连续工作10000小时，纯机动时间每班16小时，可连续工作20个月。512齿轮强度的计算选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿轮。本设计的传动方案选用直齿圆柱齿轮。考动力头的工作环境较为恶劣，为增大齿轮使用寿命大小齿轮都选用硬齿面。根据表52选得大小齿轮的材料都为40CR，并且需要调质及表面淬火，齿面硬度为4855HRC。精度等级选为7级。齿宽系数根据表53中的单级齿轮传动，两支承相对齿轮为对称布置，且两齿轮均为硬齿面。选择齿宽下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763系数为06。因为受载比较平稳、齿轮为硬齿面、支承为对称分布，故取。齿数选择时为了避免根切，对于标准直齿圆柱齿轮，开式51K17MINZ齿轮传动中为保证齿根弯曲强度，常取，闭式齿轮传动中常取2017Z，本设计取。4071Z241Z变速箱内各齿轮主要参数及材料见表54。表52齿轮常用材料及其力学性能材料热处理方法齿面硬度许用接触应力1H许用弯曲应1F40CR调质后淬火4855HRC13951426483518表53齿宽系数齿面宽度齿轮相对于轴承的位置软齿面硬齿面对称布置08140409非对称布置06120306悬臂布置030402025表54齿号齿数模数齿宽材料硬度齿型角螺旋角精度Z119258040CR4855HRC200007DCZ238257540CR4855HRC200007DC1确定许用接触疲劳应力下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763LIM1326HMPAS其中失效概率为1时试验齿轮的接触疲劳极限力LIMH单位。由表52查得PALIM1057HPA解除疲劳强度的最小安全系数，（失效概率为HSS1）。2确定许用弯曲疲劳应力FXFSYLIM1其中齿轮弯曲疲劳极限。由表52查得LIMFMPAF50LIM齿轮弯曲疲劳强度安全系数。机械齿轮失效率1时SFS弯曲疲劳寿命系数。由于M55，查表得。XY09XYMPASYFXF50LIM1大小齿轮的齿面硬度相同，12057HPAF3小齿轮转矩的计算16161059059NNNPT马1MAX946TN4按齿面接触疲劳强度计算下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763MM其中小齿轮的分度圆直径。TD1载荷系数，取。TK51TK齿数比。2齿宽系数，取得。D04D许用接触应力。1H代入数值得5312946017689487TDM齿轮模数为17DMZ5按齿根弯曲疲劳强度计算321MAX6FDSZYKT其中齿型系数，查表得，。FSY194S932FSY5321946028M6接触疲劳强度校核1分度园上的圆周力FT321167HDTTTK下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763129460052378TTFND2使用系数51AK3动载系数4V4齿向载荷分布系数321H5齿间载荷分布系数6K6节点区域系数32HZ7弹性系数819E8重合度系数409接触应力23116THAVHHEFUNKKZMDB10寿命系数N11安全系数，1LIMHSLIF12润滑剂系数860LZ13速度系数93V14粗糙度系数80R下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976315硬化系数920WZ16尺寸系数1X17许用接触应力2LIM11LI/360MNSZZHHRVLNHP18接触强度判断因为，所以校核通过。P7弯曲疲劳强度校核1齿向载荷分布系数1K2应力修正系数7SAY3重合度系数3804齿根应力F211491/TAVFSAKYNM5寿命系数5T6相对齿根圆角敏感系数90RELT7相对齿根表面状态系数61RELTY8尺寸系数X9许用齿根应力下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605M1IN9876/FISTIRELTXRRELTPFYYNMS10弯曲强度因为,所以弯曲强度校核通过。FP18具体参数的确定由上述计算可见，本设计的齿轮传动接触疲劳强度较弱，故应以为佳。M592查标准模数取得模数。5M齿轮主要几何尺寸分度圆直径11904DZ225382齿顶高直径11195AADMHM2253820Z中心矩167齿宽，故取，取2145BDM245BM1021B。由于设计结构需要，改B180MM，B275MMMB461513轴的设计1输出轴上功率、转速和转矩的初步确定2P2N2T已知下列条件材料40CR，调质处理，各齿轮分度圆直径为，1045DM209DM下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或13041397632621059NPT将计算结果输入表55。表55输出轴上功率、转速和转矩（R/MIN）2N3060120KWP612255MNT219101910202932求作用在齿轮上的力因为是直齿圆柱齿轮传动0圆周力32MAX1AX917082TFND径向力67054RTGTG其中小齿轮传递的转矩，。MAX1FM大齿轮传递的转矩，。2N大齿轮的节圆直径，对标准齿轮即分度圆直径，。DM啮合角，对标准齿轮为20。圆整后，。方向如图51所示。9710TFN360R3初步估计轴的最小直径，选取连轴器。初估轴径安装联轴器处轴的直径D（图51A）为周的最小直径。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763D32NPA其中查得A90107517082MD为满足设计结构需求取D。3选取联轴器由于承受轴向力过大，所以采用单独设计的非标联轴器。4轴的结构设计1）拟订轴上零件的装配方案轴上的大部分零件包括大圆柱齿轮、档油环、左端轴承和轴承端盖以及联轴器依次由左端装配，仅右端轴承和轴承端盖由右端装配。2）根据轴向定位及固定要求，确定轴的各段直径和长度，见表56。3）轴上零件的周向固定齿轮采用平键定位，滚动轴承与轴则采用过渡配合。4）定出轴肩处的圆角半径R的值见图61A，轴端倒角取245。表56轴的各段直径和长度轴段位置轴段直径和长度M说明D7080联轴器需要L6252联轴器需要下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763D120根据滚动轴承32215，查手册取D120L815初选圆锥滚子轴承30224DDT120215435上D140为满足用轴承受大的轴向力设计L20按齿轮宽度加轴套设计D75初选圆锥滚子轴承322寸DDT751303325L1165按照轴承和轴套的宽度确定D70结构考虑L1095结构考虑5）确定轴的需用应力已知轴的材料，该轴无特殊要求，选用材料35SIMN，调质处理。由于轴的尺寸较大，性能数据按毛坯直径的选用，查手册得M20,2/7MNB/5NS21/350MN。15需用应力，查手册得,21/20/1M21/70M6）画轴的计算简图，计算支反力由轴的结构简图（51），可确定出轴承支撑点跨距，L382下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763，悬臂。由此可画出轴的受力简图，如图61B所示。ML483ML71水平面支反力如图61C所示NFRTCH391021CHTA67垂直面支反力如图61E所示NLFRRCV491021CVRA56画轴的弯矩图和扭矩图水平面弯矩图（图51D）HM截面B处NLRAB816031垂直面弯矩图（图51F）V截面B左边AB3024611截面B右边NLRMCV54922合成弯矩图（图51G）截面B左边MBVH861423086222121截面C右边NMBVB522222下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763扭矩图（图61H）扭矩MNT2907水平面受力图DL84C轴结构图BA1725下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763F垂直面弯矩图G合成弯矩图H扭矩图图51轴的设计图8）按弯扭合成应力校核轴的强度从图51G可见截面C处弯矩最大，应校核该截面的强度。截面C的当量弯矩MNTME3186942907588072222其中10B校核强度WE其中W轴的抗弯截面系数，对直径为D的空心轴2310MD23916480MNMEEB校核结果，截面C的强度足够。21/7N下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763524滚动轴承的寿命计算轴承的额定寿命与所受载和的大小有关，工作载荷越大，引起的接触应力也越大，轴承的额定寿命也就越小。PCNLTH601其中基本额定寿命，单位。HLR指数。求轴承，滚子轴承。33/10在较高温度下工作的轴承，应该采用经过较高温度回火处理的高温轴承。由于在轴承样本中列出的基本额定动载荷值是对一般轴承而言的，因此，如果要将该数值用于高温轴承，需乘以温度系数FT（见表67），即CTT其中高温轴承的修正额定动载荷TC轴承样本所列的同一型号轴承的基本额定动载荷表57温度系数TF轴承工作温度/C125150175200225250300温度系数095090085080075070060所以轴承的寿命计算公式为NPCFFNLTTH167601对于同时承受径向载荷R和轴向载荷A的轴承类型，寿命计算公式中的这个载荷P就是一个与实际作用的复合外载荷有同样效果的当量载荷。它的计算下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763公式为YAXRP其中径向载荷系数。其值见表68。X轴向载荷系数。其值见表68。Y表58径向载荷系数X和轴向载荷系数Y轴承类型A/REA/RE名称代号相对轴向载荷A/C0XYXYE圆锥滚子轴承300001004（Y）E注C0是轴承基本额定静载荷表中括号内的系数Y和E的值应查轴承手册，对不同型号的轴承有不同的值。但是，此公式只是一个理论值，实际上，轴承上的载荷由于机械的惯性、零件的不精确性及其他因素的影响，所以应对于当量动载荷乘上一个经验的载荷系数，其值见表69。故实际计算时，轴承的当量动载荷P应为YAXRFPV表59载荷系数VF载荷性质VF举例无冲击或轻微冲击1012电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等微冲击1218车辆、动力机械、起重机、造纸机、冶金机械、选矿机、卷扬机、机床等强大冲击1830破碎机、轧钢机、钻探机、震动筛等查手册得，。410E5YKNC763因为，所以当量动载荷FRA40ARVYFFP下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976310436150326PN107974184THFCLHN所以轴承的最小寿命为4418小时。53链条选择本钻机的进给动作主要靠链条来传动，查机械手册得下表ISO链号板数组合抗拉强度KNLH122222489LH122323489LH123434756LH124444979LH124646979LH1266661468LH1288881957由于钻机回托时链条受力是15KN，采用两根链条共同受力，古选LH1246链条。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第6章钻机液压系统的设计与计算利用密闭容器内的液体的压力来进行能量转换、传递和分配的液压传动系统与其它传动方式相比具有许多优点和缺点。优点同等体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力。同等功率下，液压装置的体积小、质量小、结构紧凑。液压装置工作比较平稳。由于质量小、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。液压装置能在大范围内实现无级调速，还可在运行过程中进行调速。液压传动易于实现自动化。液压装置易于实现过载保护。液压元件的布置具有较大的机动性。液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。缺点液压传动不能保证严格的传动比。液压传动在工作过程中常有较多的能量损失。液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性易受到温度的影响，因此不宜在很高或很低的温度下工作。液压元件在制造精度上的要求较高，造价较贵。液压传动要求有单独的能源。液压传动出现故障时不宜找出原因。但总的来说，液压传动的优点是突出的，它的一些缺点有的现已大为改善；有的将随着科学技术的发展而进一步得到克服。液压传动的发展前景广大。任何液压传动系统的设计，除了应符合其主机在动作循环和静、动态性等方面所提出的要求外，还必须满足结构简单，使用方便、工作安全可靠、效率高、寿命长、经济性好等条件。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976361液压系统的确定611形式的选择按照液体流动的循环方式不同，液压系统可以分为开式循环系统和闭式循环系统两种。闭式循环系统结构紧凑，油路封闭，运动平稳。但是其结构复杂，散热条件差，为补偿油液泄露和进行油液更新及冷却必须设置完整的补油系统，油液过滤精度要求也较高。开式循环系统结构简单，又也可以很好的在油缸中进行冷却和沉淀杂质，散热条件好。适用于多个液动机进行并联的情况；也适用于定量油泵、节流调速的液压系统。所以，大多数全液压系统都采用开式循环系统。本设计也采用开式循环系统。612调速方案的选择钻机的回转速度、给进都有快有慢，必须根据钻进工艺的要求进行调整。液动机的调速方法主要有节流调速和容积调速。节流调速是利用节流元件来控制通过流量以实现液动机速度调节的一种方法，它用于定量泵与定量液动机所组成的系统。根据节流元件在系统中的安装位置不同，可分为进油节流、回油路节流和旁路节流调速三种。从调速范围、低速稳定性及承受的载荷能力等方面来看，回油路调速性能最好，旁路调速最差。在钻机的给进液压系统中，主要是选用回油路节流调速方案。容积调速是利用改变油泵或油马达的每转排量来实现液动机速度调节的一种方法。它没有流量和压力的损耗、效率高、发热小，适用于大功率系统；但是变量油泵结构复杂、价格贵。在全液压钻机液压系统中多用容积调速系统。本设计综合各方面的因素，采用回油路节流调速。613换向回路的选择根据钻进工艺的要求，回转器应具有正反转能力，给进机构能实现直线往复运动。因此，液动机必须换向。液动机的启停和换向，一般采用换向阀，下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763也有采用双向变量油泵的。当液压系统为单油泵单液动机的闭式系统时，一般采用双向变量油泵来实现液动机的换向。如果液动机单独控制时，通常采用一个换向阀来实现液动机的换向。本设计选用换向阀来实现液动机的换向。614压力控制回路的选择在全液压钻机的液压系统中，常采用的压力控制回路有调压和限压回路、减压回路、背压平衡回路、顺序动作回路、缓冲制动回路、减压给进回路等。调压限压回路为钻机常用的一种回路，可调溢流阀安装在油泵的出口处，以调节和限制系统的压力。单向阀是用来防止事故停车时压力油产生反向冲击的。减压回路用在多个液动机的复杂系统中，由于液动机的负载大小和工作要求不同，因此它们要求的工作压力有时差别较大，为了保证系统的正常运行，对某些个别的支路将进行减压。背压平衡回路是利用背压阀使油缸活塞具有一定的背压，从而使给进速度平稳，并可避免液压冲击。本设计采用调压限压回路和背压平衡回路。615液压系统图的方案确定由图61所示，两方案最大的不同即方案一有两台油泵，方案二有一台油泵。目前，全液压钻机的油泵站通常有两台油泵，一个为主油泵，它向回转马达供油。另一个为辅助油泵，它向给进机构供油。故本设计选用方案一。通过液压系统试验无级调速，由一台电机带动两个泵，液压系统由两个独立的回路组成，互不干扰使得液压回路简单化。马达与减速器相连避免了马达效率低的问题。调压溢流阀是调节和限制系统的压力起调节和安全保护的作用。油泵马达回路中的电磁换向阀有三个位置，用来实现油马达的正转、反转或停转。油泵油缸回路中的电磁换向阀也有三个位置，可使油缸上腔或下腔进下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763压力油或不进油，完成给进钻具的各种工作。单向背压阀的作用是防止油缸推力过大，影响油马达的工作，使油缸获得适当的稳定压力。另外，由于钻进过程中，油马达的外负载是变化的，这就要求油马达的输出扭矩随外负载的增减而变化，以满足钻进工艺的要求。为此，油马达设有压力补偿装置，它能起到自动调节油马达转速的作用。方案二方案一图61液压原理图62液压元件的选择621油泵的选择在第四章中有介绍。622马达的选择1额定压力的选择钻机液压系统的额定压力应根据钻机的使用情况和外负载特性来决定。一般马达的外负载较大时，额定压力选高一些，反之应选低一些；而钻机持续工作时间越长，外负载冲击越大，则额定压力应改选的越低。目前，下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763全液压钻机主要系统的额定工作压力为如果额定工作压力2/104CMKG选的高些，则液动机及各种阀的尺寸可以选的小些，结构较为紧凑，动作部件的惯性力小，易于满足大功率的要求。但是，工作压力选得太高，对液压系统的密封性要求很高，制造困难，液压装置的寿命低。若工作压力选得过低，其结果恰恰相反。2油马达合理转速范围的选用每种类型的马达都有其高效的使用转速范围，在该转速范围外，便会出现传动效率下降的现象；因此，油马达的选型主要是使油马达高效的转速范围与钻机的常用转速范围相适应。目前，用金刚石钻头在基岩钻进中，一般高速用14001600R/MIN，我国现用8001000R/MIN左右。仅在地表钻进时使用300R/MIN左右。因此，全液压动力头式钻机都选用高速小扭矩的油马达，这样，齿轮传动箱的传动结构比较简单，一般只用一对齿轮传动。由于非开挖导向钻机的钻头和回托的特殊需要，马达合理的转速范围是60120R/MIN。具体型号的选择见第四章。623液压缸的选择见第四章。624阀类元件的选择液压阀是用来控制液压系统中油量