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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I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）： 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：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。 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12日摘 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 systems 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VAbstractVI目 录VII1 绪论11.1 钻机主要用途21.2、主要技术参数313、主机垂直状态：32002200500042 钻机的总体传动设计52.1、总体传动设计53 动力头（回转器）设计83.1. 动力头介绍83.2. 设计要求83.3 设计步骤83.4 设计方案的分析与确定83.5 主要零部件的结构及其选用93.5.1. 各轴在动力头中的位置93.5.2. 轴的结构设计93.5.4. 轴的支承方式及轴承的选用93.6 设计及校核103.6.1 功率及转速计算103.6.2 齿轮校核103.7 典型工艺编制133.7.2 箱体（MDL80D-2-33）164 液压设计计算及说明184.1 液压原理的设计184.1.1 加压提升油路设计思路184.1.2 起塔油路的设计思路184.1.3 支腿油路的设计思路184.1.4 主油路的设计思路184.2 液压系统的计算194.2.1 实际参数的计算194.2.2 液压系统中主油路的校验264.3 热平衡计算294.3.2 双联泵 CBTL-F410/F410-AFP304.3.3 小泵 CBW-F203-AFP315 泵站的设计325.1 泵站的介绍及作用325.2 泵站的组成325.2.1 油泵及电动机345.2.2 散热器345.2.3 油箱345.2.4 空气滤清器365.2.5 过滤器366 操纵台的设计376.1 操纵台的介绍及作用376.2 设计要求及步骤377 管路附件427.1 油管的种类及选择427.1.1 油管的种类427.1.2 油管的选择428 推进架中油缸的设计468.1油缸设计要点468.2设计要求：468.3加压提升油缸主要尺寸的确定：479 结论与展望509.1 结论509.2 展望50致谢51参考文献52III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 绪论 图1.1 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1.21.1 钻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。MDL-80D型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40C时，最高温度不超过75C。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。1.2、主要技术参数 图1.3主要钻进方法：潜孔锤常规钻进、合金钻进、螺旋钻进。1、钻孔直径（mm）：1002102、钻孔深度（m）：601003、钻孔角度（）：0904、额定输出扭矩(Nm)：45005、额定转速（r/min，正反转）：档(低速档) 6 20 36 60 (输出扭矩 4610 N.M) 档(高速档) 12 40 72 120 (输出扭矩 1767 N.M)6、额定提升力（kN）：607、额定给进力（kN）：308、给进行程（mm）：28009、滑移行程(mm)：90010、动力：电动机，30kW+11kW+1.5kW11、重量（kg）：600012、爬破角度：2513、主机垂直状态：320022005000 14、主机水平状态：480022001900 (不装固定架)2 钻机的总体传动设计2.1、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。MDL-80D型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42.5kW。电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） 下夹持上夹持图1.4 孔口装置轨道滚轮组件回转器接头体（根据实际情况选配）球阀回转器 图1.5 动力头组件驱动轮托轮支重轮张紧轮图 图1.5步履机构 3 动力头（回转器）设计3.1. 动力头介绍MDL-80D型钻机动力头（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。3.2. 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；3.3 设计步骤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）。3.4 设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1680N.m,主轴传递的扭矩为8000N.m。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，即扭矩。3.5 主要零部件的结构及其选用 3.5.1. 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。3.5.2. 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40Cr。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。 3.5.3. 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；3.5.4. 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。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，为保证润滑可靠还可以采取一定的措施。动力头箱体密封要牢靠，不然会造成润滑油的漏失，或脏物进入变速箱。因此，在变速箱上的所有装合面要增加加密封件，比如：轴承盖与箱体装合面要加纸垫或者橡胶密封圈，挡盖与箱体涂抹密封胶。另外还可以采取其它措施增加密封性能，例如：箱体采用不钻透螺孔，放油螺丝采用锥形细牙螺纹结构，为防止动力头箱体温度升高时箱内空气膨胀，迫使油液泄漏，箱盖上应设有通孔等。3.6 设计及校核3.6.1 功率及转速计算1.在计算中其传动零件的强度大部分根据低速大扭矩进行强度校核。齿轮，传动轴，轴承等零件的强度校核主要参考机械设计手册（化学工业出版社），及相关技术书籍。2.为确保与简化计算，在计算机械传动部分时，空载液压功率损耗与油泵传动装置的功率损耗效率为0.875。3.计算钻机寿命是按生产的实际需要，既不更换齿轮10000小时，加上钻机维护保养及搬迁辅助时间等，可使钻机连续工作5年。查看机械设计课程设计手册表1-14钻机机械传动效率包括机械传动部分效率与液压损耗功率的效率。在校核计算动力头部分零件强度时，只粗略地引入其平均机械效率进行算。所取效率为=0.95。升速传动中最大传动比不宜过大，传动比过大，则容易引起震动和噪声。降速传动中最大传动比不宜过小，传动比过小，则使主动齿轮与被动齿轮直径差太大。3.6.2 齿轮校核此回转器为本公司通用部件，主轴最大传递的扭矩按照8000N.m计算，常用的配套液压马达为J6K系列液压马达，马达最大输出扭矩为1690N.m齿轮的转速属于中、低速转动，选择齿轮材料为20CrMnTi，渗碳淬火处理后齿面硬度HRC5662，心部硬度HRC3040，而且对传动精度要求不高，因此采用圆柱直齿轮传动。采用7级精度。 输出扭矩为8000Nm， 转数为50输入动力源为J6K系列液压马达，输出扭矩为5751685 N.m，为双液压马达输入传动比按照最大输出扭矩计算=2.38齿轮的转速属于中、低速转动，选择齿轮材料为20CrMnTi，渗碳淬火处理后齿面硬度HRC60，心部硬度HRC35，而且对传动精度要求不高，因此采用圆柱直齿轮传动。采用7级精度。再考虑到齿轮传动的效率问题，初步估算两齿轮传动比为0.410.45。2. 用弯曲疲劳强度进行设计（1） 选载荷系数KK=1.3（2）转矩=8000Nm（3）确定齿宽系数齿轮为对称分布，两个齿轮为硬齿，查表得=0.55（4）初定小齿轮，即主动轮齿数为18，传动比为2.38，得大齿轮齿数为43（5）计算齿轮的许用弯曲应力载荷稳定时，当量循环次数为N=60 -齿轮转速，m/min -齿轮每转一周同侧齿面啮合的次数 -齿轮的工作小时数，h =60=6050110000=3 =1.28查图得 =0.97 =0.99 则 查图得460 460-弯曲疲劳强度安全系数取1.3 =343.22=350.33（6）确定齿形系数 由图可查，得 = 2.91 =2.43（7）确定齿根应力集中系数 由图可查，得 = 1.54 =1.66（8）确定重合度系数 取=18 =43， =1.88-3.2=1.88-3.2=1.63，=0.71由确定模数 = =5.91（9）确定齿轮其他参数 选标准值，取=6 =18 =43 确定传动比为2.39 =186=108=0.5564.8=59.4修正 取60 （为补偿安装误差） 3验算齿轮接触疲劳强度 （1）确定载荷系数 K=KKKK 其中，K-使用系数，查表，取K=1.00。K-动载系数，查表，对于直齿圆柱齿轮，K=1.051.4，与精度及速度有关，齿轮的工作情况均匀平稳v= =0.68，所以本设计中按照7级精度计算，取K=1.06。 K-齿向载荷分布系数。当两者之一为软齿面的直齿圆柱齿轮传动，K=11.2，本设计取为K=1.1。 K-齿间载荷分布系数，直齿圆柱齿轮传动K=11.2，取K=1.1。综上，K=KKKK=11.061.11.1=1.28 （2）确定重合度系数 取=18 =43 =1.88-3.2=1.88-3.2=1.63，=0.63 （3）确定材料弹性系数查表得，（4）确定节点区域系数 （标准直齿）（5）计算齿面的接触强度=874.25MPa =515.91MPa（6）计算齿轮许用接触强度查图得 =1500Mpa 1.08 1.13=1.01.10，取=1.1。 =1472.74MPa =1540.93MPa综上， 安全。 3.7 典型工艺编制 3.7.1 大齿轮（MDL80D-2-10） 工序号工序名称工序内容车间设备工艺装备准终工时单件工时5热毛坯正火处理热处理10车三爪反夹外圆，端面车出，粗镗内孔 122.5(+0.34/0)为119，倒角。金工CY6140305020车调头三爪撑内孔，车端面保证尺寸60为63，粗车外圆270（-0.05/-0.15）为274，倒角。金工CY6140304030热齿坯正火。热处理40车三爪反夹外圆，端面车出，精镗内孔 122.5(+0.34/0)为122（+0.1/0），倒角，端面作记号。金工CY61403030表3-2大齿轮工艺工序号工序名称工序内容车间设备工艺装备准终工时单件工时50车调头三爪撑内孔，车端面保证尺寸60为60（+0.2/+0.1），车对外圆270（-0.05/-0.15）,倒角。金工CY6140302060平磨以有记号面为基准，磨另一面至图要求。金工M7120301570滚滚齿至尺寸m=6, Z=43, a=20,Wk=83.321(-0.11/-0.19)。金工Y318012021080钳去毛刺,锐棱倒钝。装配1090热渗碳t0.8-1.2mm。热处理100车三爪夹外圆，粗挖两侧端面槽为2001703深，倒角。金工CY61403060110热淬火齿面硬度 HRC56-62，心部硬度HRC30-40。热处理120车三爪夹外圆，精挖两侧端面槽为2- 22215224深，倒角。金工CY61403040130内磨三爪外夹，校正三针及平面，磨内孔至122.5（+0.1/0）。金工M2110A308140珩上芯轴，珩齿至尺寸。金工Y4132A芯轴自理6060150线切割线切割内花键10-135（+0.03/0）122.5（+0.34/0）16（+0.105/+0.045）外协续表3-23.7.2 箱体（MDL80D-2-33） 图3.1工序号工序名称工序内容车间设备工艺装备准终工时单件工时5热毛坯回火处理。热处理10划划2-130H7、180H7及210H7、2-M24、4-30孔位线，划滑轨底面及顶面加工线,划尺寸536两端面加工线，打洋冲。金工9012020龙刨校正划线刨顶面。金工B2159010030龙刨以顶面为基准，刨对底面高度331.5、滑轨面高度及各内开挡至图尺寸。金工B21512030040双铣铣导轨面两侧面至尺寸536。金工双面端铣1406050卧镗以滑轨面为基准校正压紧，开坐标粗镗2-130H7为2-128、2-125H7为2-123、180H7为178、202至尺寸，刮孔端面尺寸留1mm余量.金工T689026060卧镗以滑轨面为基准校正压紧，开坐标镗对2-130H7（+0.04/0）、180H7（+0.04/0）、刮对端面及反刮180内平面，保证尺寸102（+0.5/0），切对内槽185（+0.72/0）6.2（+0.14/0），保证尺寸87.8（+0.2/+0.4），孔口倒角。钻2-M24螺纹底孔为2-20.9深33，倒角。金工T6811021070卧镗反向以滑轨面为基准校正压紧，开坐标镗对2-215H7（+0.04/0）、210H7（+0.046/0）72（+0.5/0）至尺寸、刮对孔端面尺寸2850.2，反刮210内平面，保证尺寸78（+0.5/0），孔口倒角，钻2-M24螺纹底孔为2-20.9深33，倒角。金工T6811021580钻照线钻对4-30、上钻模钻8-17刮平30、11-M8螺纹底孔11-6.7、15-M8螺纹底孔15-6.7至尺寸、M181.5螺纹底孔16.5刮平30。金工Z3035409090钳配作及攻各螺孔至图要求，去毛刺。120表3-3箱体工艺4 液压设计计算及说明4.1 液压原理的设计图4.1 MDL-80D液压原理设想4.1.1 加压提升油路设计思路 在该油路中在无杆腔设计了一个调速阀主要是为满足钻机在施工过程中对动力头的提升速度进行无级调速，该调速阀的功能在于不管动力头的提升负荷有何变化，均能使动力头匀速上升，以满足施工过程中的实际需求。在有杆腔设计了一个可调的节流阀，该阀的作用使动力头上升时产生一定的背压，使动力头在瞬间就能匀速上升时4。4.1.2 起塔油路的设计思路在该起塔油缸的进出油口设置了两个可调节流阀，使起塔时在两个临界点，能有效的使桅杆均速动作。因为在桅杆在竖直时、桅杆放平时桅杆会从被动变成主动对起塔油缸施加压主动作用，故利用可调节流阀控制其速度。4.1.3 支腿油路的设计思路在支腿油缸的进出油口设置了两个液控单向阀（又称双向液压锁）的锁紧回路。其作用是使液压缸能在任意位置上停留，且停留后不会因外力作用而移动位置。到了需要停留的位置，只要使换向阀处于中位，因两个液控单向阀均关闭，使油缸双向锁紧。该回路中由于液控单向阀的密封性好，泄露极少，锁紧的精度主要取决于液压缸的泄露。4.1.4 主油路的设计思路在操纵台内有单联操纵阀两组，六联操纵阀和七联操纵阀各一组，四联操纵阀一组。一个六联操纵阀的一片阀与动力头油马达齿轮泵相连组成油路。另一个七联操纵阀的一片阀与动力头油马达齿轮泵组成油路。单联操纵阀与动力头油马达齿轮泵组成油路。六联操纵阀和七联操纵阀中各有一片阀与行走马达齿轮泵组成油路。四联操纵阀上的两片阀和一个六联操纵阀的一片阀与齿轮泵加压提升油缸组成油路，其中一片阀上装有调速阀，实行进油调速，当加压提升油缸有杆腔进油，动力头下降。四联操纵阀上的另两片阀分别与滑移油缸变角油缸齿轮泵组成油路。通过操纵液压阀手把或手轮，来实现钻机的各种动作及钻进参数的选择。六联操纵阀的一片阀与七联操纵阀的两片阀与夹持卸扣器及液压锁组成油路。4.2 液压系统的计算4.2.1 实际参数的计算因为动力头为双液压马达，所以连接方式有串并连两种并联时：表4-1 用户所需的转速及转矩动力头输出参数实际转速r/min6.2612.5320.1926.4532.7240.3746.6452.9实际扭矩Nm43984541461346374589458945173489 串联时： 动力头输出参数实际转速r/min12.5325.0640.3752.965.4380.7493.28105.8实际扭矩Nm21992271230623182294229422591745根据动力头的参数，可知两对传动齿轮传动比分别为：，。经过筛选，选取额定钻速（r/min，正反转）：6.26 12.53 12.53 25.06 20.19 40.37 26.45 52.9 32.72 65.43 40.37 80.74 46.64 93.28 52.9 105.8 1) 动力头转速为6.26 r/min :动力头输出转矩 动力头所需功率 因为并联，所以动力头所需功率实际为油马达输出转速 油马达输出转矩 2) 动力头转速为12.53r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 油马达输出转速 油马达输出转矩 3) 动力头转速为12.53r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 因为并联，所以动力头所需功率实际为油马达输出转速 油马达输出转矩 4) 动力头转速为25.06r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 油马达输出转速 油马达输出转矩 5) 动力头转速为20.19r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 因为并联，所以动力头所需功率实际为油马达输出转速 油马达输出转矩 6) 动力头转速为40.37r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 油马达输出转速 油马达输出转矩 7) 动力头转速为26.45r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 因为并联，所以动力头所需功率实际为油马达输出转速 油马达输出转矩 8) 动力头转速为52.9r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 油马达输出转速 油马达输出转矩 9)动力头转速为32.72r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 因为并联，所以动力头所需功率实际为油马达输出转速 油马达输出转矩 10) 动力头转速为65.43r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 油马达输出转速 油马达输出转矩 11) 动力头转速为40.37r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 因为并联，所以动力头所需功率实际为油马达输出转速 油马达输出转矩 12) 动力头转速为80.74r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 油马达输出转速 油马达输出转矩 13) 动力头转速为46.64r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 因为并联，所以动力头所需功率实际为油马达输出转速 油马达输出转矩 14) 动力头转速为93.28r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 油马达输出转速 油马达输出转矩 15) 动力头转速为52.9r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 因为并联，所以动力头所需功率实际为油马达输出转速 油马达输出转矩 16) 动力头转速为105.8r/min:动力头输出转矩 动力头所需功率 油马达输出转速 油马达输出转矩 数据经过整理后，如下表所示：表4-2 动力头及油马达实际输出参数动力头输出参数（实际）油马达输出参数（实际）转矩(Nm)转速(r/min)功率(kW)转矩(Nm)转速(r/min)功率(kW)并联4397.66.261.44919.8614.951.44454112.532.98950.8529.932.984612.820.194.875965.2948.234.8754636.626.456.42970.2763.196.424588.832.727.86960.3878.167.864588.840.379.7960.5596.449.74517.246.6411.03945.4111.4211.033489.452.99.67730.8126.379.67串联2198.812.532.88918.929.932.882270.525.065.96950.759.875.962306.440.379.75965.4996.449.752318.352.912.84970.34126.3712.842294.465.4315.72960.5156.3 15.722294.480.7419.4960.4192.919.42258.693.2822.06945.6222.822.061744.7105.819.33730.5252.719.33根据此表初选马达：J6K-390其参数为：排量0.39L/r, 额定转矩1155Nm, 额定转速387r/min, 额定流量150L/min, 总效率80。1) 油马达转速为14.95r/min时：油马达输入流量输入功率 2) 油马达转速为29.93r/min时：油马达输入流量输入功率 3) 油马达转速为29.93r/min时：油马达输入流量输入功率 4) 油马达转速为59.87r/min时：油马达输入流量输入功率 5) 油马达转速为48.23r/min时：油马达输入流量输入功率 6) 油马达转速为96.44r/min时：油马达输入流量输入功率 7) 油马达转速为63.19r/min时：油马达输入流量输入功率 8) 油马达转速为126.37r/min时：油马达输入流量输入功率 9) 油马达转速为78.16r/min时：油马达输入流量输入功率 10) 油马达转速为156.3r/min时：油马达输入流量输入功率 11) 油马达转速为96.44r/min时：油马达输入流量输入功率 12) 油马达转速为192.9r/min时：油马达输入流量输入功率 13) 油马达转速为111.42r/min时：油马达输入流量输入功率 14) 油马达转速为222.8r/min时：油马达输入流量输入功率 15) 油马达转速为126.37r/min时：油马达输入流量输入功率 16) 油马达转速为252.7r/min时：油马达输入流量输入功率 表4-3 油马达的参数转矩(Nm)转速(r/min)功率(kW)流量（L/min）进油口压力（MPa）919.8614.951.445.8314.82918.929.932.8811.6714.80950.8529.932.9811.6715.32950.759.875.9623.3515.31965.2948.234.87518.8115.55965.4996.449.7537.6115.55970.2763.196.4224.6415.63970.34126.3712.8449.2815.63960.3878.167.8630.4815.47960.5156.315.7260.9615.47960.5596.449.737.6115.47960.4192.919.475.2315.47945.4111.4211.0343.4515.23945.6222.822.0686.8915.23730.8126.379.6749.2811.77730.5252.719.3398.5511.76综合上表中的数据，并考虑液压传动效率和机械传动的效率，选择液压泵、驱动电机。所选液压泵的额定流量及其驱动电机双联齿轮泵 CBQL-F532/F532-CFH 公称排量 32/32 ml/r驱动电动机 Y200L-4-B35 额定转速 1470 r/min两泵流量均为 双联齿轮泵 CBTL-F410/F410-AFP 公称排量 10/10 ml/r驱动电动机 Y160M-4-B35 额定转速 1460 r/min两泵流量均为 小齿轮泵 CBW-F203-AFP 公称排量 3ml/r驱动电动机 Y90L-4-B35 额定转速 1400 r/min泵流量 4.2.2 液压系统中主油路的校验表4-4主轴转速输出表 操纵手柄组合档位1or23or151+23+15动力头转速并联20.196.2640.3712.53串联40.3712.5380.7425.06流量47.0414.694.0829.2操纵手柄组合档位1+3or1+152+3or2+151+2+3or1+2+153+15+1or3+15+21+2+3+15动力头转速并联26.4546.6432.7252.9串联52.993.2865.43105.8流量61.64108.6876.24123.28油马达排量q0=0.39 L/r，额定转矩T=1155Nm，额定转速387 r/min，额定流量150L/min，总效率80。动力头内两对齿轮齿数比均为。1) 转速40.37r/min，20.19r/min：液压泵流量组合：47.04L/min；油马达输入理论流量串联档动力头理论转速： 实际转速动力头实际转速,实际输出扭矩，由 马达进油口压力,并联档动力头理论转速： 实际转速2) 转速12.53r/min、6.26r/min：液压泵流量组合：14.6L/min；油马达输入理论流量串联档动力头理论转速： 实际转速并联档动力头理论转速： 实际转速3) 转速80.74r/min,40.37r/min：液压泵流量组合：94.08 L/min；油马达输入理论流量串联档动力头理论转速： 实际转速并联档动力头理论转速： 实际转速4) 转速25.06r/min、12.53r/min：液压泵流量组合：29.2 L/min；油马达输入理论流量串联档动力头理论转速： 实际转速并联档动力头理论转速： 实际转速5) 转速52.9r/min、26.45r/min：液压泵流量组合：61.64L/min；油马达输入理论流量串联档动力头理论转速： 实际转速并联档动力头理论转速： 实际转速6) 转速93.28r/min、46.64r/min：液压泵流量组合：108.68L/min；油马达输入理论流量串联档动力头理论转速： 实际转速并联档动力头理论转速： 实际转速7) 转速65.43r/min、32.72r/min：液压泵流量组合：76.24L/min；油马达输入理论流量串联档动力头理论转速： 实际转速并联档动力头理论转速： 实际转速8) 转速105.8r/min、52.9r/min：液压泵流量组合：123.28L/min；油马达输入理论流量串联档动力头理论转速： 实际转速并联档动力头理论转速： 实际转速综上，可得出下表：表4-5 动力头转速表流量组合(L/min)马达流量(L/min)马达转速(r/min)动力头转速串联档(r/min)动力头转速并联档(r/min)理论实际理论实际47.0447.04120.6250.4940.3725.2420.1914.614.637.4315.6712.537.836.2647.04+47.0494.08241.310180.750.540.414.6+14.629.274.8731.3425.0615.6712.5314.6+47.0461.64158.0566.1652.933.0826.4547.04+47.04+14.6108.68278.67116.6593.2858.3346.6414.6+14.6+47.0476.24195.4981.8365.4340.9232.7214.6+14.6+47.04+47.04123.28316.1133.32105.866.1652.94.3 热平衡计算液压系统的发热主要是由于液压泵、液压执行元件、溢流阀还有沿途管路的功率损失造成的6。MDL-80D钻机可以根据液压泵所经过的管路进行发热计算。4.3.1 双联泵CBQL-F532/F532-CFH 该泵属于双联泵，排量32ml/r,额定压力20, 最高压力20通过双联泵操纵液压马达工作，因此造成发热的原因是（1）液压泵的容积损失（2）液压阀的损失（3）沿途管路的损失（4）液压马达的机械损失1、根据样本可以查出该泵容积效率为93%，所以可以直接查出：=2、 液压阀的损失 因为换向阀可以直接从样本上查出最大背压是2（宁波东海DL系列多路换向阀）单向阀进出压力差（压力损失）为0.2-0.3，这里取0.2。其他阀的损失由于较小可以忽略不计。3、沿途管路损失橡胶管临界雷诺数Re（L）=1600-2000，现在取临界雷诺数Re（L）=1800沿程压力损失由上可得损失的功率为 （压力表的压力）实际输出功率27.9-1.01= 26.894、液压马达 一般液压马达可计算总的机械效率为85%= =（其中液压系统在单位时间内的发热功率液压泵的总输入功率执行元件的有效功率）该管路上最大可能损失为：4.3.2 双联泵 CBTL-F410/F410-AFP 排量 10/10 ml/r 压力 20/20 最高25/25通过双联泵操纵液压马达工作，因此造成发热的原因是（1）液压泵的容积损失（2）液压阀的损失（3）沿途管路的损失（4）液压马达的机械损失1、根据样本可以查出该泵容积效率为92%，所以可以直接查出：=2、 液压阀的损失 因为换向阀可以直接从样本上查出最大背压是2 MPa（宁波东海DL系列多路换向阀）单向阀进出压力差（压力损失）为0.2-0.3，这里取0.2。其他阀的损失由于较小可以忽略不计。3、沿途管路损失由于该管路通过液压马达进出油管A22，流速很慢，所以损失可以忽略不计。由上可得损失功率为 （压力表的压力）实际输出功率10.12-0.3= 9.82 4、液压马达 一般液压马达可达可计算总的机械效率为85%= = （其中液压系统在单位时间内的发热功率液压泵的总输入功率执行元件的有效功率）该管路上最大可能损失为：4.3.3 小泵 CBW-F203-AFP排量3ml/r, 额定压力20Mpa。该泵的主要发热是（1）液压泵的容积效率 （ 2）换向阀的压力损失 （3） 调速阀的损失。（4）油缸的损失1、根据样本可以查出该泵容积效率为85%，所以可以直接查出：=2、换向阀的损失 因为换向阀可以直接从样本上查出最大背压是2 MPa（宁波东海DL系列多路换向阀） （压力表的压力功率损失）实际输出功率：1.275-0.00147=1.273Kw3、调速阀的损失由于施工工艺需要，可能要将转速跳至正常速度的30%。实际输出功率：4、油缸的损失油缸一般存在0.2-0.5的背压，现取0.5。 （压力表的压力功率损失）实际输出功率：0.8914-0.0234=0.868Kw （其中液压系统在单位时间内的发热功率液压泵的总输入功率执行元件的有效功率）该管路上最大可能损失为：该液压系统中的发热功率为：7.14+2.398+0.632=10.17Kw所以根据样本选用无锡马山佳龙散热器B6232-00 16.5Kw总结：该系统的总功率为：30+11+1.5=42.5Kw 所以30%可作为散热器的一个经验数值。5 泵站的设计5.1 泵站的介绍及作用泵站是钻机的动力源，由电动机、联轴器、油泵、油箱、散热器、吸油滤油器、回油滤油器、油箱以及相关管路组成7。 在油箱的顶端还安装有一个电气控制柜，可实现主电机的降压启动和过载保护，并对风机进行控制。5.2 泵站的组成二维图如下：图5.1 泵站组件示意图明细表如下：序号代号名称材料数量备注1Y200L-4三相异步电动机（B35安装）组件1外购件2TDT200（225）-1垫铁钢板20/Q235A4通用件3GB/T5782-2000螺栓M18*508.8级4标准件4GB/T93-1987垫圈1865Mn12标准件5GB/T5782-2000螺栓M18*558.8级12标准件6GB/T6170-2000螺母M188级8标准件7TLZ200-1连接座QT400-101通用件8TLT55-21H连接套451通用件9CBQL-F532/F532-CFH双联齿轮油泵组件1外购件10GB/T5782-2000螺栓M18*358.8级4标准件11GB/T93-1987垫圈1065Mn10标准件12Y90L4三相异步电动机（B35安装）组件1外购件13GB/T5782-2000螺栓M18*308.8级4标准件14GB/T93-1987垫圈865Mn4标准件15TDT80（90）-1垫铁钢板16/Q235A4通用件16GB/T5782-2000螺栓M10*458.8级4标准件17GB/T6170-2000螺母M108级1通用件18TLZ90-1连接座QT400-101通用件19TLT24-9P连接套451通用件20GB/T5782-2000螺栓M6*258.8级2标准件21GB/T93-1987垫圈665Mn2标准件22GB/T95-1985垫圈6100HV级2标准件23CBW-F203-AFP齿轮油泵组件1外购件24CBTL-F410/F410-AFP双联齿轮油泵组件1外购件25GB/T5782-2000螺栓M10*258.8级2标准件26GB/T95-1985垫圈10100HV级2标准件27TLZ160-1连接座QT400-101通用件28TLZ42-20P连接套451通用件29Y160M-4三相异步电动机（B35）安装组件1外购件30GB/T5782-2000螺栓M14*408.8级4标准件31GB/T93-1987垫圈1465Mn4标准件 32TDT160(180)-1垫铁钢板18/Q235A4通用件5.2.1 油泵及电动机根据液压系统的计算可得，大泵选择排量32ml/r及32ml/r双联齿轮油泵，1470r/min电动机（30Kw）,中泵选择排量10ml/r及10ml/r的双联齿轮油泵，1460r/min电动机（11Kw），小泵选择排量3ml/r单联齿轮油泵，1400r/min电动机（1.5 Kw）。5.2.2 散热器根据液压系统的计算可得，散热器选用无锡马山佳龙散热器B6232-00 16.5 Kw。5.2.3 油箱1、 油箱的容积油箱的功能主要是储油和散热，也起着分离油液中的气体及沉淀污物的作用。已知总=47.042+14.62+4.2=127.48L/min由于油液在油箱中只停留60秒且冷却情况良好故取泵总流量的1.5倍为油箱的容积 V=127.481.5=192L所以取油箱的长、宽、高分别为576 mm、672 mm、562 mmV=57667256210-6=217.5L取油箱的容积为218L2、油箱的结构在油箱侧面有液位液温计显示油位。在油箱内部还需设隔板用来隔开回油的带泡沫的液压油和进吸油滤油器的较纯净的液压油。油箱顶部设有两个回油口，经过散热器冷却过的油经过回油口回到油箱。油箱底部还设有油嘴，用于油箱彻底清洗时放油用8。3、液压油的选择当环境温度为1040时，可用牌号为L-HM46液压油（GB11118.1-1994）或YB-N46抗磨液压油（GB2512- 81）；当环境温度为4010时，可改用L-HV46液压油（GB11118.1-1994）或其它低温液压油。油箱中温度一般推荐3050，最高不应超过70，最低不低于15，过高将使油液迅速变质，同时使泵的容积效率下降；过低时油泵起动会吸入困难。温度升高，液压油粘度下降，会使马达输出的转速不稳定，使速度逐渐升高。油箱内应有足够的液压油。油箱二维图纸如下：图5.2 油箱组件的示意图明细表如下：序号代号名称材料数量备注1MDL80D-5-2-1-0油箱体焊件12TYAQG-2封盖202通用件3GB/T3452.1-1992O形圈200*3.55耐油橡胶2标准件4GB/T5782-2000螺栓M8*208.8级16标准件5GB/T93-1987垫圈865Mn20标准件6MDL80B-5-2-2垫脚钢板8/Q235A47GB/T5783-2000螺栓M10*128.8级4标准件8GB/T93-1987垫圈1065Mn8标准件9JB/T1000-1977螺塞M33*2351标准件10JB/T982-1977垫圈33组件1标准件11TF-160*80L-C吸油过滤器组件1外购件12GB/T70.1-2000螺钉M10*258.8级4标准件13WY-A400*5QC磁性回油过滤器组件1外购件14GB/T5782-2000螺栓M12*258.8级1标准件15GB/T93-1987垫圈1265Mn4标准件16TF-400*80L-C吸油过滤器组件1外购件17GB/T70.1-2000螺钉M10*258.8级4标准件18YWZ150T液位液温计组件1外购件19EF5-65空气滤清器组件2外购件20GB/T70.1-2000螺钉M8*168.8级8标准件，空滤器自带5.2.4 空气滤清器 空气滤清器把空气过滤和加油过滤和为一体，简化了油箱的结构，又有利于油箱中油液的净化，维持了油箱内的压力与大气压力的平衡。EF系列液压空气滤清器采用铜基粉末冶金烧结过滤片，过滤精度稳定，强度高，塑性好，拆卸方便，能承受热应力与冲击，并能在高温下正常工作9。为保持油箱内外气压近似，选择空气流量为泵流量1.5倍左右的空气滤清器。已知总=127.48L/min 空滤=127.481.5=192 L/min因钻机的工作情况恶劣，因此选用空气流量为450L/min的EF5-65型气滤清器。5.2.5 过滤器1、吸油过滤器过滤器安装在吸油路上目的是滤去较大的杂质微粒以保护液压泵。为保证整个回路中的液压油比较清洁，选用过滤精度为80m的吸油滤油器。为不影响泵的吸油能力，防止气穴现象，过滤器的过滤能力应为泵流量的两倍以上，现取三倍。已知大双联齿轮泵泵流量均为 小双联齿轮泵两泵流量均为 小齿轮泵泵流量 双滤=47.043=141.12L/min 双滤=14.63=43.8 L/min 小滤=4.23=12.6 L/min为了节省成本，购买方面，分两组吸油过滤器：1）大双联泵中的一个泵和小双联泵的一个泵组合Q=141.12+43.8=184.92L/min 2）由于小泵的流量较小，所以和大，小双联齿轮泵的一个泵共用一个吸油过滤器。 Q=141.12+43.8+12.6=197.52L/min查机械设计手册得 组合1选用TF-25080L-C型吸油过滤器 组合2选用TF-25080L-C型吸油过滤器2、回油过滤器过滤器装在回油路上可保证回油箱的油液是清洁的，过滤器的过滤能力取为泵流量的两倍。已知总=127.48L/min回油=127.482=254.96 L/min6 操纵台的设计6.1 操纵台的介绍及作用钻机的液压操纵台安装在离孔口很近的机架上，主要是为了看清整个施工过程。操纵台内装有单联操纵阀两组，六联操纵和七联操纵阀各一组，四联操纵阀一组。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。另一路负责钻机的另一边行走马达行走、支腿油缸的工作。一路负责钻机旋喷施工时的起塔动作、慢速和调速提升。最后一路负责夹持卸扣器的工作。通过操纵液压阀手把，来实现钻机的各种动作。操作人员可根据操纵手把上方有四个压力表所显示的钻机工作时的实际压力值，及时地调整钻进参数，以便获得最佳的钻进效率。6.2 设计要求及步骤参照已有操纵台的设计，并按照MDL-80D型钻机的工作要求、工作状况，及有利与操作人员的操作的原则，进行设计。此外在设计时，必须结合动力头、桅杆和底架联合设计，以便与装机时，油路的安装。图6.3 操纵台组件示意图 图6.4操纵台管路附件图明细表如下：序号代号名称材料备注0MDL80D-9-2-3-0操纵台管路MDL-80D型钻机1GB1235-76O形圈60*3.1耐油橡胶标准件2TYH5764-1管路接头钢管68*10/45通用件3GB/T810-1988螺母M64*245标准件4JB/T970-1977管接头10组件标准件5JB/T988-1977接头体1035标准件6GB1235-76O形圈11*1.9耐油橡胶标准件7GB/T9065.1-1998软管总成C908I-300组件外购件8JB/T978-1977管接头14组件标准件9TYS05-0单向调速阀组件通用件10GB/T9065.1-1998软管总成C9013I-400组件外购件11TYD2222-1管路接头六角钢30/35通用件12JB/T982-1977垫圈22组件标准件13JB/T988-1977接头体1435标准件14GB1235-76O形圈16*2.4耐油橡胶标准件15JB/T988-1977接头体1835标准件16GB1235-76O形圈20*2.4耐油橡胶标准件17JB/T970-1977管接头28组件标准件18JB/T981-1977螺母M36*235标准件19JB/T2099-1977接管2820标准件20MDL80D-9-2-3-1-0回油管组件组焊件20-1MDL80D-9-2-3-1-1-0总回油管组焊件20-1-1MDL80D-9-2-3-1-1-1硬管1钢管28*2/2020-1-2MDL80D-9-2-3-1-1-2硬管2钢管28*2/2020-2MDL80D-9-2-3-1-2回油管1钢管22*2/2020-3MDL80D-9-2-3-1-3回油管2钢管10*2/2020-4MDL80D-9-2-3-1-4回油管3钢管10*2/2021GB/T12459-1990等径弯头FLB5020标准件22GB/T12459-1990异径接头BB50*2520标准件23JB/T988-1977接头体28/M27*235标准件24JB/T982-1977垫圈27组件标准件25GB1235-76O形圈30*3.1耐油橡胶标准件26JB/T988-1977接头体2835标准件27JB/T972-1977管接头22组件标准件28JB/T972-1977管接头14组件标准件29MDL80D-9-2-3-2-0出油管焊接组件组焊件29-1MDL80D-9-2-3-2-1-0回转器反转进油管1组焊件29-1-1MDL80D-9-2-3-2-1-1硬管1钢管22*2/2029-1-2MDL80D-9-2-3-2-1-2硬管2钢管22*2/2029-2MDL80D-9-2-3-2-2回转器反转进油管2钢管22*2/2029-3MDL80D-9-2-3-2-3回转器反转进油管3钢管10*2/2029-4MDL80D-9-2-3-2-4回转器反转进油管4钢管14*2/2029-5给进进油管1钢管14*2/2029-6给进进油管2钢管14*2/2029-7给进进油管3钢管14*2/2029-8MDL80D-9-2-3-2-8给进进油管4钢管14*2/2029-9MDL80D-9-2-3-2-9给进调速油管1钢管10*2/2029-10MDL80D-9-2-3-2-10给进调速油管2钢管10*2/2030JB/T981-1977螺母M30*1.535标准件31JB/T2099-1977接管2220标准件32JB/T1884-1977接头体22/M27*235标准件33GB1235-76O形圈24*2.4耐油橡胶标准件34DL8AF-OTC*3OWC*3-C六联阀组件外购件(宁波东海)35DL15AF-OWC-C单联阀组件外购件(宁波东海)36GB/T5782-2000螺栓M8*1008.8级标准件37GB/T93-1987垫圈865Mn标准件38GB/T6170-2000螺母M88级标准件39JB/T984-1977接头体22/M27*235标准件40S15A1/2单向阀15组件外购件41MDL80D-9-2-3-3-0进油管组件组焊件41-1MDL80D-9-2-3-3-1-0回转器正转进油管1组焊件41-1-1MDL80D-9-2-3-3-1-1硬管1钢管22*2/2041-1-2MDL80D-9-2-3-3-1-2硬管2钢管22*2/2041-2MDL80D-9-2-3-3-2回转器正转进油管2钢管22*2/2041-3MDL80D-9-2-3-3-3回转器正转进油管3钢管10*2/2041-4MDL80D-9-2-3-3-4回转器正转进油管4钢管14*2/2041-5MDL80D-9-2-3-3-5提升进油管1钢管14*2/2041-6MDL80D-9-2-3-3-6提升进油管2钢管14*2/2041-7MDL80D-9-2-3-3-7-0提升进油管3组焊件41-7-1MDL80D-9-2-3-3-7-1硬管1钢管10*2/2041-7-2MDL80D-9-2-3-3-7-2硬管2钢管10*2/2041-8MDL80D-9-2-3-3-8提升进油管4钢管14*2/2041-9MDL80D-9-2-3-3-9提升调速油管1钢管10*2/2041-10MDL80D-9-2-3-3-10提升进油管5钢管10*2/2041-11MDL80D-9-2-3-3-11小泵进油管钢管14*2/2041-12MDL80D-9-2-3-3-12中泵进油管钢管14*2/2041-13MDL80D-9-2-3-3-13大泵进油管钢管22*2/2042JB/T982-1977垫圈14组件标准件43JB/T984-1977接头体10/M14*1.535标准件44JB/T981-1977螺母M16*1.535标准件45JB/T2099-1977接管1020标准件46JB/T1884-1977接头体14/M14*1.535标准件47JB/T984-1977接头体14/M14*1.535标准件48JB/T1884-1977接头体10/M14*1.535标准件49JB/T981-1977螺母M22*1.535标准件50JB/T2099-1977接管1420标准件51S8A1/2单向阀8组件外购件52JB/T984-1977接头体14/M18*1.535标准件53JB/T982-1977垫圈18组件标准件54YK60-I抗震压力表组件外购件55HFP1-G1-3-0.45微型高压胶管组件外购件56JB/T988-1977接头体635标准件57GB1235-76O形圈8*1.9耐油橡胶标准件58S6A1/2单向阀6组件外购件59DL8AF-OWC*4OTC*3-C七联阀组件外购件(宁波东海)60GB/T5782-2000螺栓M8*458.8级标准件61DL8AF-OTCOTCQWCOWC-C四联阀组件外购件(宁波东海)62JB/T972-1977管接头10组件标准件63TYD2216-1管路接头六角钢30/35通用件7 管路附件7.1 油管的种类及选择7.1.1 油管的种类液压系统常用的油管有钢管、紫铜管、塑料管、尼龙管、橡胶软管等。表7-1 各种油管的特点及社用场合种类特点及适用场合硬管钢管耐油、耐高压、强度高、工作可靠,但装配时不便弯曲,常在拆卸方便处用作压力管道.中压以上用无缝钢管,低压焊接钢管.紫铜管价高,承载能力低(6.5-10Mpa),抗冲击和振动能力差,易使油液氧化但易弯曲成各种形状,常用在仪表和液压系统装配不便处.软管塑料管耐油、价低、装配方便、长期使用易老化,只适用于压力低于0.5Mpa的回油管或泻油管.尼龙管乳白色透明,可观察流动情况, 价低,加热后可随意弯曲,扩口、冷却后定行,安装方便,承载能力因材料而异(2.5-8 Mpa),今后有扩大使用可能.橡胶软管用于相对连接间的连接(详细的阐述见下面)7.1.2 油管的选择软管是用于连接两个相对运动部件之间的管路。分高、低压两种。高压软管是以钢丝编织或钢丝缠绕为骨架的橡胶软管，用于压力油路。低压软管是以麻线或棉线编织体为骨架的橡胶软管，用于压力较低的回油路或气动管路中。 钢丝编织（或缠绕）胶管由内胶层、钢绳编织、（或缠绕）层、中间胶层和外胶层组成（亦可增设辅助织物层）。钢丝编织层有1-3层，钢丝缠绕层有2、3层和6层，层数越多，管径越小，耐压力越高。钢丝缠绕胶管还具有管体较柔软、耐冲性能好的优点。适用与以油、水、气为介质的钢丝编织软管相连接的液压软管接头。 在本管路中选用钢丝编织胶管。根据机械设计手册第四册可知：吸油管路取V0.5-2m/s，压油管路取V2.5-6m/s，短管道及局部收缩处取V5-10m/s,回油管路取V1.5-3m/s,泄油管路取V1m/s.根据以下公式计算管子内径 其中A-软管的通流截面积 Q-管内流量 v-管内流速具体选用的胶管型号等见下表：位置型号弯头方向数量风冷器回油管A531风冷器进油管63.51大泵进油管1A321头901大泵进油管2A321中泵进油管1A182头90（相对90）1中泵进油管2A181头901小泵进油管A81头901小泵出油管A81中泵出油管A102大泵出油管A301头901锁阀-操纵台1A82锁阀-操纵台2A81头902锁阀-滑架1A81头901锁阀-滑架2A81头901锁阀-油缸1A81头901锁阀-油缸2A81头901加压提升油缸出油管A131头901推进油缸进油管A131头901支腿油缸油管1A84支腿油缸油管2A82支腿油缸油管3A82行走马达泄油管A131头901行走马达进出油管A81头904液压马达进出油管A221头902液压马达泄油管A161头901压力保护1A41压力保护1A41压力保护1A41压力保护1A41压力保护泄油A61头901行走马达-锁阀A81头904串并联1A221头902串并联2A221头901串并联3A221头901串并联泄油1A131头901串并联泄油2A1311 -下夹持器锁阀1A81头901风冷器回油管*A511风冷器进油管63.51大泵进油管A381头901中泵进油管1A222头90（相对90）1中泵进油管2A221头901小泵进油管A81头901小泵出油管A81中泵出油管A102大泵出油管A301头901锁阀-操纵台1A82锁阀-操纵台2A81头902锁阀-滑架1A81头901锁阀-滑架2A81头901锁阀-油缸1A81头901锁阀-油缸2A81头901加压提升油出油管A131头901推进油缸进油管A131头901支腿油缸油管1A84支腿油缸油管2A82支腿油缸油管3A82行走马达泄油管A131头901行走马达进出油管A81头904液压马达进出油管A221头902液压马达泄油管A161头901压力保护1A41压力保护1A41压力保护1A41压力保护1A41压力保护泄油A61头901行走马达-锁阀A81头904串并联1A221头902串并联2A221头901串并联3A221头901串并联泄油1A131头901串并联泄油2A1311-下夹持器锁阀1A81头9011-下夹持器锁阀2A81锁阀-下夹持器1A81头901锁阀-下夹持器2A81头9012上夹持器三通A81头902锁阀上夹持器A81头9023卸扣器三通A82左三通A81头906右三通A81头903右三通A81头902右三通A81头901因为管子长度需要到现场进行调试再定，所以所有油管长度待定。管接头是油管与液压元件、油管与油管之间可拆卸连接件。管接头与其他元件之间常采用圆锥螺纹或普通细牙连接。它的种类繁多，按接头通路可分为直通、角通、三通、四通、铰接等类型，按它与油管的连接方式可分为扩口式、卡套式、焊接式、扣压式等。根据厂内实际情况，一般选用焊接式直通管接头。8 推进架中油缸的设计液压缸是液压装置中将液压能转换为机械能，实现直线往复运动或者摆动往复运动的执行元件。液压缸按结构组成分为缸体组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置和排气装置等。8.1油缸设计要点1有关计算：分析各类油缸的特点，初步确定各类油缸的成组设计思路。1.1 支腿油缸1.1.1 由于要受到侧向力，故活塞与导向套之间必须设间隔套。1.1.2 同上，活塞杆要有较强的抗弯强度。如果重型油缸活塞杆必须调质，并表面淬火，条件充许的话采用钢管，以增强其刚性。1.1.3 由于在施工时，其支腿油缸处于受力状态，必须设有液压锁阀装置；油缸的内泄漏为必检的一个重要指标。1.1.4 属于不经常往复油缸，流量一定，接头丝扣按M141.5配，通过标准接头的过渡，可与M161.5丝扣的8通径的胶管连接。1.2 加压提升油缸1.2.1属于经常往复油缸，流量变化，接头丝扣按最大流量配置。1.2.2活塞杆表面粗糙度要达到0.4以上，如果锚杆钻机用时，活塞杆表面要进行淬火处理。1.3 起塔油缸1.3.1在起塔、放塔的二个极端位置会产生过冲现象，故在油路上设计时，在回油口设置了可调单向节流阀，使其在极端位置时，通过节流阀产生的背压，尽量减少过冲现象。由于背压的存在，在计算起塔时的起塔力时，必须考虑背压存在后活塞两端的压力差，不然起塔力会不够。1.3.1属于不经常往复油缸，流量一定，接头丝扣按M141.5配，通过标准接头的过渡，可与M161.5丝扣的8通径的胶管连接。 1.4 移动油缸1.4.1属于不经常往复油缸，流量一定，接头丝扣按M141.5配，通过标准接头的过渡，可与M161.5丝扣的8通径的胶管连接。1.4.2由于处在钻机的最底部，故质量必须比其它油缸提高一个等级。1.5 拔管机油缸1.5.1拔管机油缸由于缸径较大，故在计算时，特别要小心，尤其注意壁厚的计算。 8.2设计要求：材料及相应参数：35钢，抗拉强度b=540MPa,屈服强度s=320MPa.额定提升力：60kN 额定给进力：530kN 给进行程：2500mm(注：液压缸的输出端带有倍绳机构，可使输出的推力或拉力减半，而输出行程加倍。)一般比例阀的流量为5L/min,所以流量定为5L/min。8.3加压提升油缸主要尺寸的确定：1、液压缸的公称压力 p=31.5 Mpa活塞伸出时的理论推力F1： F1=A1p10=p10活塞缩回时的理论拉力F2：F2=A2p10=10根据已知参数，初步选油缸内径D=100mm,活塞直径d=0.5D=50 mm。则 F1=247275NF2=185456N2、液压缸的负载率：通常采用=0.50.7，本设计取=0.6。缸筒内径D=10-3=10-3=99.94mm,查表，选择标准值，取D=100 mm。3、壁厚计算：0=20.8mm (Pmax=1.5Pn=1.531.5=47.25 Mpa)故取缸筒外径为D1=142mm，活塞直径与缸筒内径一致。缸筒壁厚度验算：0.35=56.46p=31.5 Mpa缸筒壁厚度符合要求。4、活塞无杆侧有效面积A1=7854mm2活塞有杆侧有效面积A2=2712mm2A= A1-A2=5142mm2活塞杆直径d=40.8mm,取45mm活塞杆强度计算：d=452=2=44.3（其中n为安全系数，一般取24，本设计取2。）弯曲稳定性验算：=832311=237803247275N活塞杆强度符合要求。5、活塞杆的导向套（环）尺寸计算最小导向长度=95mm滑动面的长度A=（0.6-1.0）d=2745mm活塞宽度B=(0.6-1.0)D=60-100mm6、中隔圈长度的确定当行程的长度S=900mm时，需要装中隔圈的长度为L=100mm 中隔圈的结构形式要根据油缸是否有缓冲来选择。7、活塞的结构及密封通常根据压力、速度、温度等工作条件来选用密封件的形式，而选用的密封件的结构形式又决定活塞的结构形式。长行程的液压缸为了避免负载引起的侧向力，可以结合中隔圈来确定活塞的宽度。密封的选用准则取决于压力、速度、温度和工作介质等因素。本设计选用O型密封圈。主要用于静密封和往复运动密封。具体的O形圈内径、截面尺寸及公差可查手册。8、材料及精度根据液压缸的参数、用途和毛坯的来源等，缸筒选用35碳素钢。为防止腐蚀以及其他使用的特殊要求，缸筒的内表面镀铬，镀层厚度为3040。镀后珩磨或者抛光。缸筒内径可选
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