水平定向钻机动力箱设计含开题及12张CAD图
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水平
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12
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水平定向钻机动力箱设计含开题及12张CAD图,水平,定向,钻机,动力,设计,开题,12,CAD
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设计（XX）开题报告课 题 名 称水平定向钻机动力箱设计一、选题背景与意义非开挖施工技术是20世纪70年代末在西方发达国家星期并逐渐走向成熟的地下管线铺设、修复和更换的新技术。与传统的挖槽施工法相比，非开挖施工技术具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合成本低、社会效益显著等优点。因此，有人称其为地下营线施工的一项技术革命。在一些发达国家，非开挖技术的应用已十分普遍，施工工作量急剧增加。随着我国经济的发展，城市通讯、电力、煤气、自来水等地下管线的铺设及陈旧管线的改造任务也逐渐增多。发展我国的非开挖铺管技术，具有十分广阔的市场应用前景和十分重要的意义。非开挖施工有多种方法，如顶管工法、导向钻进法、夯管法等，其中导向钻进法以对地表干扰少、施工速度快、方向可控制、精度高（偏差在3%5%）等优点，发展极为迅速。与其配套的各种施工工艺、设备、仪器也迅速发展起来了，其中导向钻机是发展最快、使用最多、适应性最强的设备之一。水平定向钻进作为非开挖技术中最具活力的一项施工技术，具有导向准确、有利环保、效率高等特点：它能在一定曲率半径范围内绕开障碍物，能避免破坏管线经过地区的生态环境，施工速度快、效率高，穿越长度长、深度深。目前在国内已越来越多的应用于燃气、电力、电信、自来水，市政等领域；目前国内生产水平定向钻机的单位已有很多.。二、课题关键问题及难点 给进机构是非开挖钻机的主要执行机构，其性能的好坏直接影响钻机钻进效率、钻孔质量及钻机各项技术性能的发挥。因此，对非开挖钻机给进机构有如下基本要求：（1） 给进机构应为全液压式，能够实现无级调节给进力；（2） 在条件许可的情况下，尽可能加大给进行程，实现长行程连续给进，以减少钻进中的辅助时间，提高效率，预防孔内事故发生；（3） 应具有足够的给进力、回拉力和较大的回转扭矩，以反扩拉管需要；（4） 功能齐全，结构简单，性能可靠，便于制造和维修；（5） 给进机构应具有消除导向钻进和反拉铺管时所产生的倾翻力的装置；（6） 给进机构应与整机协调，增加整机的适应性。三、文献综述（或调研报告）根据传力机构和机件的不同，导向钻机的给进机构有下述几种结构形式。3.1 液压缸给进机构图1 液压缸给进机构如图1所示，此种结构采用大行程的给进油缸直接驱动动力头移动，实现给进、回拖。美国ADDS公司、Ditch witch公司以及瑞士Terra公司的很多产品都采用这种机构。该机构具有如下特点：（1） 结构简单，无须链轮、链条或钢绳、导轮等传动部件；（2） 操作简单，工作可靠，制造成本较低；（3） 容积损失较小，效率较高；（4） 在相同流量及压力下，给进、回拖速度不等，给进力、回拖力不等，可根据需要选择液压缸的固定方式和动力头的工作方向；（5） 同样的行程下，钻机的轴向尺寸较大，这就给在市政设施密度较大的城市施工带来不便；（6） 存在活塞杆稳定性问题，故其承载能力收到限制。3.2 液压缸倍速给进机构图2 液压缸倍速给进机构如图2所示，该机构由液压缸驱动，通过链轮一链条或滑轮一钢绳把作用力传递给动力头。该机构特点如下：（1） 动力头移动速度及行程是液压缸相应参数的2倍，因而被称为倍速机构，钻机的轴向尺寸较小；（2） 用液压缸传动，相对于马达传动而言，能量损失较少，传动效率较高，工作可靠；（3） 给进、回拖速度及给进、回拖力不等；（4） 制造成本相对较高；（5） 液压缸的推力只利用一半，故需选用大直径的油缸以满足给进、回拖力的要求，这将导致钻机高度方向尺寸加大；（6） 同样存在活塞杆稳定性问题。该种机构在国内有很多应用实例，如中国地址科学院勘探技术研究所的GBS-10型非开挖导向钻机，连云港黄海机械厂的FDP非开挖导向钻机等。3.3 液压马达链条给进机构图3 液压马达链条给进机构如图3所示，该机构采用液压马达驱动，通过链轮、链条进行传动，为实现较大给进力以及从受力平衡角度考虑，常在导轨两侧安装双液压马达。北京土行孙非开挖技术有限公司的DDW系列非开挖钻机即采用该种结构。该机构具有如下特点：（1） 结构简单，马达布置灵活，可根据需要布置在导轨的前端或尾部；（2） 给进机构质量较轻，结构紧凑，钻机轴向尺寸较液压缸传动要小；（3） 给进速度与回拖速度以及给进力与回拖力相等；（4） 承载能力有限，不适用于大功率系统；（5） 由于马达有容积损失，故传动效率较液压缸传动效率低。3.4 液压马达倍力给进机构图4 液压马达倍力给进机构 如图4所示，液压马达通过链轮链条传递作用力。与液压马达链条给进机构不同之处在与增加了中间的传递链轮。美国CASE公司采用了这种机构。该机构除了具有液压马达链条给进机构的特点外，还具有如下几个特点：（1） 给进力、回拖力是液压马达产生作用力的双倍，因此称为倍力机构，与不采用倍力方案的液压马达链条给进机构相比，要获得相同的给进、回拖力，马达及链条受力均减少了50%，因此可以选择小型号的马达及链条，从而减轻了钻机的质量及尺寸；（2） 进给速度与回拖速度是马达产生线速度的1/2；（3） 由于增加了中间传动环节，致使整体结构稍显复杂。3.5 液压马达齿轮齿条给进机构图5 液压马达齿轮齿条给进机构如图5所示，该系统是由液压马达驱动齿轮，带动齿条运动来实现给进、回拖功能的。该机构具有以下特点：（1） 与链轮链条传动相比，齿轮齿条传动具有较大的承载能力，适用于大功率的导向钻机；（2） 系统的主要部分大都露在外，维修保养比较容易；（3） 给进、回拖力相等，给进、回拖速度相等；（4） 机构复杂，所占空间较大，钻机尺寸因而较大。该种给进机构在大功率的非开挖导向钻机上应用较多，如美国的Augers公司、Tulsa公司和英国的Steve Vick公司生产的钻机大都采用这种结构，日产的GBS20型钻机等也采用此种机构。参考文献1 沙永柏，刘宝仁，于萍非开挖导向钻机给进机构分析J探矿工程(岩土钻掘工程)，2005，(5)：46-482 张启君，张忠海，常仁齐ZDl245ZD2070型水平定向钻机的设计J探矿工程(岩土钻掘工程)，2004，(4)：38-403 吴晓军，马新，郑午DX300型非开挖导向钻机给进机构的设计J世界地质，2001，20(1)：100-1044 吴宗泽机械设计实用手册M北京：化学工业出版社，20055 成大先，机械设计手册单行本液压传动M. 北京：化学工业出版社，20046 徐成宇有限元方法在非开挖钻机动力头主轴设计中的应用D吉林：吉林大学硕士学位论文，20027 刘坤，吴磊ANSYS有限元方法精解M北京：国防工业出版社，20058 周宁ANSYS机械工程应用实例M北京：中国水利水电出版社，20069 颜纯文，蒋国盛，叶建良非开挖铺设地下管线工程技术M上海：上海科学技术出版社，200510 王智明，马保松，索忠伟钻孔与非开挖机械M北京：化学工业出版社，200611 张启君，张忠海，常仁齐浅谈ZD系列水平定向钻机的结构设计J建筑机械化，2004，(4)：66-6812 赵丁选，杨力夫国内外非开挖定向钻机及智能技术J吉林大学学报工学版，2005，35(1)：44-48四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）论证首先对钻机技术参数进行评估（1）最大进给力/回拖力：600kN；（2）移动速度范围：020m/min。由上可以知道该动力箱属于大中型机械设备，需要较大的给进力和回拖力，要求动力源为液压马达，但满足要求的液压马达体积庞大，又考虑到整机的协调与稳定性，由文献综述可知应该采用液压马达齿轮齿条给进机构，采用四个液压马达对称的安排在齿条的两边。这样设计可以使其具有较大的承载能力，而且系统的主要部分大都露在外面，维修保养比较容易。为了保证其稳定性，还应该设计几组滚体，消除它上下活动的自由度，使其只能在基座的水平方向运动。（3）最大转矩：40kNm； （4）转动速度范围：0100rmp; 可见，其带动砖头转动的动力源也需要很大的功率，要求也是用到液压泵，为了提供足够的功率，将采用四个液压泵同事从两边带动两个齿轮，继而带动主轴转动。这样即保证了整机的稳定协调性，也可以满足设计要求。5、 工作计划第1周 完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。第2周 英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，上传至“毕业设计管理系统”,译文封面用标准 模板。围绕课题查阅文献资料。第3周 查阅文献资料，撰写开题报告。第4周 完成开题报告，经指导老师批阅合格并确认后，上传至“毕业设计管理系统”。开题报告 封面用标准模板。第5周 完成方案设计、电机选型、运动设计及承载能力设计。第6周 进行初步结构设计。第7周 中期检查，在“毕业设计管理系统”上完成“中期检查报告”的填写。第8周 绘制装配图。第9周 完成装配图。第10周 完成零件图。第11周 完成“毕业设计报告（论文）”的撰写，并提交给指导老师批阅和确认。第12周 上传“毕业设计报告（论文）”和附件至“毕业设计管理系统”。封面用标准模板。第13
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