MZ120全液压旋转推进型土锚钻机底盘系统设计【含5张CAD图纸】
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第 页摘要履带式底盘的结构特点和性能决定了它在农田耕作业中具有明显的优势，履带式底盘的接地比压相对较低。不会对翻耕过的土壤造成多次反复的碾压，而轮式底盘在整地和耙地作业时轮胎在翻耕过的土壤上反复碾压，造成对土壤的多次压实，不利于播种后种子的生长发育。因此，研究履带底盘的性能具有极其重要的意义。本毕业设计的课题为履带式液压驱动底盘的设计，设计了一种后轮驱动行走底盘，底盘采用发动机与液压传动系统相结合实现动力匹配，底盘的液压系统实现了一泵驱动两马达差速行走，使其结构紧凑、操作灵活、安全可靠，能适应外负荷的剧烈变化，整机的性能得到了提高，能满足各种工况下的使用要求。在已知功率的情况下，整个设计参考农业机械的基本参数，选取了液压马达、液压泵等液压件。履带的结构同样参考了履带拖拉机的基本参数，设计了履带的结构和尺寸，使整个设计得到了优化。经过比较试验，本设计得到以下结论： 1.底盘的液压系可实现一泵两马达差速行走，增加了底盘的自适应能力。2.本设计的底盘的质量为 2.1t，与目前大部分底盘相比，达到了轻体的设计要求。3.液压驱动系统能够实现无级变速，同时能够实现制动和高低速转换，即：工作时低速行驶，转场是高速行驶。灵活方便，易于操纵。 关键词：履带 液压系统 底盘 第 I 页AbstractCrawler chassis structure determines its characteristics and performance in the fields farming industry has a clear advantage. Crawler chassis ground pressure is relatively low. Tilling the soil will not cause too many repeated rolling. The wheeled chassis in the preparation and harrow tillage operations tires rolling over the soil again, Soil compaction caused by repeated is not conducive to the growth and development after sowing seeds, Therefore, the study tracked the performance of the chassis is extremely important.The subject of this graduation project is tracked hydraulically driven chassis .Design a rear wheel drive, the chassis walk chassis engine and hydraulic transmission system to realize dynamic matching .The hydraulic system realizes the chassis a pump driven two motor differential walk, make its compact structure, flexible operation, safe, reliable, and can adapt to the drastic change of load, the machine performance can satisfy the various working conditions of use requirement. In the case of a known power, the design references the basic parameters of agricultural machines, select a hydraulic motor, hydraulic pump, etc. The structure of the reference the same track basic parameters of the crawler tractor, design the structure and size of crawler, make whole design are optimized.After more testing, this design get the following conclusions：Chassis system can achieve a hydraulic pump motor differential walking two, to increase the adaptive capacity of the chassis. The design of the chassis mass of 2.1t, Compared with the current most of the chassis, Reached a lightweight design requirements variable speed hydraulic drive system to achieve, At the same time to achieve high-speed braking and convert, Namely: working at low speed, transitions is high speed. Flexible, easy to manipulateKey words ：Crawler Hydraulic system Chassis 第 II 页目录1.绪论 .11.1 国内外锚杆钻机的研制状况.11.1.1 国内锚杆钻机的研制状况 .11.1.2 国外锚杆钻机技术发展状况 .21.1.3 发展趋势 .31.1.4 国内履带式液压驱动底盘的发展趋势 .41.2 本次设计的意义、目的.51.2.1 本次设计的技术难点及分析 .51.3 完成设计课题采用的方法.62.各部分方案的选择 .72.1 行走系统（底盘）的设计与选型.72.2 润滑系统的设计.83 整机参数的计算 .93.1 功率计算.93.1.1 工作机构进给力的计算 .93.1.2 回转扭矩的计算 .93.1.3 整机功率的计算 .103.2 柴油机的选择.113.3 主要外形参数的计算.123.3.1 主要参数的计算 .123.3.2 功率参数： .143.3.3 各项技术参数 .144. 履带底盘的设计 .164.1 履带行走系统的设计.164.1.1 履带宽度和支撑面长度选择 .16 第 III 页4.1.2 履带节距的计算 .174.1.3 履带板结构的选择 .174.2 驱动轮的设计.194.2.1 驱动轮主参数的确定 .204.2.2 驱动轮的强度校核 .214.3 支重轮的设计.224.3.1 选择支重轮的尺寸 .234.3.2 支重轮的强度校核 .244.3.3 支重轮轴的校核 .244.3.4.支重轮滑动轴承验算 .254.4 拖链轮的设计.264.5 导向轮的设计.274.5.1 导向轮的参数选择 .274.5.2 导向轮轴的校核 .284.6 导向轮张紧装置的设计.294.6.1 弹簧参数的的确定 .294.6.2 圆柱螺旋压缩弹簧的设计 .304.7 行走机构、行走架的设计.324.7.1 行走机构的设计 .324.7.2 下车架的设计 .324.7.3 底架的设计及校核 .334.7.4 横梁的设计及校核 .345使用和维护说明 .365.1 操作环境及使用条件.365.1.1 本机的工作环境 .365.1.2 使用条件 .36 第 IV 页5.2 整机技术条件.365.2.1 关于技术条件的说明 .365.2.2 技术条件 .375.2.3 标志及包装 .396. 结语和展望 .406.1 结论.406.2 本课题展望.40参考文献 .42附录 .43致 谢 .44 第 0 页1.绪论随着城市高度现代化和人民生活水平的不断提高，城市和乡村对基础设施建设的总体要求越来越高，地下管网是城市基础设施的重要组成部分，日夜肩负着传送信息和输送能量的重要工作，是城市赖以生存和发展的物质基础，是城市不可缺少的生命线。目前，城市地下管网的发展规模、管线铺设、维修和更换过程中对城市交通、环境的影响及对人们生活、工作的干扰，已成为衡量一个城市基础设施完善程度和城市管理水平的重要标志。传统的挖槽埋管地下管线施工技术由于对地面交通影响较大，使本来就拥挤的城市交通如雪上加霜，同时给市民工作、生活带来许多不便，特别在人口稠密的城市和交通拥挤的地区以及不允许开挖的地段，这个矛盾更加突出。非开挖技术是近二十年来国际上新兴的一种对环境无公害的地下管线施工技术，是指利用岩土钻掘手段在地表不挖沟的情况下，铺设、修复和更换地下管线的施工技术。1.1 国内外锚杆钻机的研制状况1.1.1 国内锚杆钻机的研制状况锚杆孔钻进设备以锚杆钻机为主体。锚杆钻机按结构分为单体式、钻车式、机载式；按动力分为电动式、气动式、液压式；按破岩方式分为回转式、冲击式、冲击回转式、回转冲击式。与锚杆钻机配套的钻具，因破岩方式不同而不同，总的来说有回转类破岩钻具、冲击类破岩钻具以及回转冲击类破岩钻具。我国煤矿专用锚杆钻机的研究始于 20 世纪 70 年代末，曾先后研制过机械支腿式锚杆钻机、钻车式锚杆钻机、支腿与导轨式液压锚杆钻机、支腿式气动锚杆钻机、非机构传动电动锚杆钻机、机载式锚杆钻机等等。目前己形成液压、电动、气动二大系列 30 多个品种。下面分别子以介绍：（1）液压锚杆钻机是通过液压马达驱动。旋转切削破岩的，通常都附带泵站，由泵站提供动力，带动液压马达转动。现多采用低速转动的结构，省去齿轮传动机构，直接带动钻机。液压锚杆钻机可分为单体导轨式和手持式两种形式:(a)单体导轨式钻机 主要是 MZ 等系列，由主机、操纵架和泵站三大部分组成。这种机型只能钻顶部锚杆孔，但钻孔平稳，一次推进行程长。不足的是重量较重，一般在 70kg 以上，移动费力;( b)手持式轻型钻机 主要有 QYM 系列 ZYX 系列。这种机型不仅可钻顶部孔，还可钻边帮孔和工作面炮孔，而日重量轻，操作简单方便。缺点是推进行程 一般需要换钎杆。液压钻机的特点是噪声小，钻孔速度快，钻孔质量好，自带动力源，但山 第 1 页于泵站重量大,移动不方便。一般地，为减少泵站，液压锚杆钻机常与采掘机械或装岩机配套使用，结合在一起构成采掘装锚机组(机载锚杆钻机)。该机实现了采掘与支护平行作业，是快速采掘等工作的理想设备，这是采掘机械化的发展趋势，目前中科院南京所研制的机载锚杆钻机可与中小型悬臂式掘进机(如 EHJ 一 132, EBJ 一 160HN等)配套，构成掘锚机组，掘出顶板即可及时支护，距工作面最小支护间距为0.2 m,适用于岩石硬度 f2800mm；4.动力头转速：0 200rpm；5.钻进速度： 0.5 1.5m/min；6.钻孔直径：35 60mm；7.行走速度（km/h）：前进（0-15.6）后退（0-10.6）各有三个档位；mGkLjj718. 0542. 033mGkLtt547.0532.033mGkLgg265. 0515. 033mb4 . 01tGkGGupup1 . 2542. 0tGkGGjj75. 0515. 0mGkyytt547. 0532. 033 第 14 页8.爬坡能力30。 第 15 页4. 履带底盘的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） ，张紧装置和缓冲弹簧，行走机构，行走架等组成。履带工作条件恶劣，要求具有足够的强度和刚度、耐磨性好、质量轻以减少材料的消耗量，并减轻履带运行时的动载荷，要求履带能和地面有很好的附着性能，又要考虑减少行驶及转向的阻力。由于橡胶履带具有对路面破坏小、噪音低、速度快、振动小、接地比压小、牵引力大，可以减少地面对机械的冲击等优点，所以本机主要使用橡胶履带。而在恶劣环境中或在野外作业时可以使用钢制履带以适应恶劣的工况。4.1 履带行走系统的设计4.1.1 履带宽度和支撑面长度选择履带宽度 b 和履带支承面长度一般按总体设计及工作条件要求的平均接0L地比压确定： a(4-1) abGL20 参看工程机械底盘构造与设计式中：G机重 b履带宽度 根据工程机械底盘构造与设计 图 2-83 取 b=400mm 平均接地比压 一般工程机械平均接地比压为aKPa7030则 取0Lm083. 210304 . 021010533mmL21000计算所得的应满足转向要求：0L （4-2)(20fBL参看工程机械底盘构造与设计式中：支撑面长度，0LmmmL21001 . 20 第 16 页 B履带轨距，圆整取mmGKBB136758 . 0331400mm 附着系数，9 . 08 . 0 f滚动阻力系数，f=0.050.06 根据工程机械底盘构造与设计取=0.5 35 . 0)05. 08 . 0(2)(268. 125. 11 . 20fBL所以满足转向要求。与 b 的合理配合，对提高底盘的牵引附着性能有较大的影响，通用的工0L程机械为 0.180.220Lb 19. 01 . 24 . 00Lb所以，履带的宽度、支撑面的长度选择合适，即 b=400mm =2100mm。0L4.1.2 履带节距的计算履带节距随自重 G 的增加而线性增大，通常为：0t mmmmGt7 .1942 .1465000)235 .17()235 .17(440选择节距除考虑机重外，尚需考虑接地压力分布和行驶不均匀性。加大节距有利于接地压力均匀。按我国履带式工程行走机构图四轮一带规定，全部履带工程机械用四种节距：173、203、206、228.5，作为一个系列，从中选择节距为 173mm。4.1.3 履带板结构的选择选择三角形履带板，因为三角形履带板可在沼泽地上下坡，三角齿可造成阶梯，使锚杆钻机可在 3040陡坡上行驶 第 17 页4.1.4 履带的校核1. 履带的计算工况整机在斜坡上工作时，一侧履带所能传递的最大驱动力，取决于土壤的附着条件，即：GGAGPk75. 075. 00 . 1式中：附着系数，取=1.0 A考虑在斜坡上工作时，整机重量在一侧履带上分配系数，取A=0.752. 履带的剪切强度根据本机工作要求，采用组合式履带。可以验算销子的剪切、销与销套之间的挤压强度、销子的抗弯强度等，但这些设计无实际意义，因为履带的主要破换形式是磨损，强度是很富裕的。因此，以下验算履带销剪切强度：（4-3）GddPk225 . 142 参看工程机械底盘构造与设计MPaGddPk9 .141050004014. 35 . 15 . 142222履带销材料为 20Mn，该材料的剪切强度为 275MPa因为，所以履带销的剪切强度满足要履带总成联系尺寸如下表： 表 4-1 履带总成联系尺寸表 单位(mm)安装尺寸外形尺寸配合尺寸FGEXABChd1d2d3d414012082604692126203029.53040取自工程机械底盘构造与设计P314 表 2-8-33. 校核轨链节的抗拉强度对于钢制履带，履带板应验算其拉伸应力，危险截面是销孔的最窄处： 第 18 页(4-4)brRGFPk)(275. 0 参看工程机械底盘构造与设计式中：R轨链节高度，取 R=69mm； r齿谷半径，r=23.4mm; 履带板在销孔最窄处的厚度，取=7mmbb MPa7 .58007. 0)0234. 0069. 0(2105075. 03轨链节的材料为 40Mn，该材料的许用拉伸应力为 MPa758 参看机械设计手册第一卷第三篇3-2因为， 所以，履带的抗拉强度满足要求。 4.2 驱动轮的设计驱动轮的设计主要包括齿形的设计，驱动轮尺寸的确定以及强度校核。1.驱动轮的齿形设计发动机的动力通过驱动轮传给履带，因此，对驱动轮的要求是与履带啮合正确，传动平稳，并且当履带因销套磨损而伸长后仍能很好啮合。按齿面形状，驱动轮齿形可分为凸形，直线形和凹形齿形三种。目前履带工程机械多采用后两种。驱动轮用来驱动履带，轮齿工作时受履带销套反作用的弯曲压应力，并且轮齿与销套之间有磨料磨损。因此驱动轮应选用淬透性好的钢材，通常用50Mn，45SiMn，中频淬火、低温回火，硬度应达到 HRC5558。一般来讲，对驱动轮齿形的要求为：1.使履带节销顺利地进入和退出啮合，减少接触面的冲击应力；2.齿面接触应力应小，以减少磨损；3.当履带节距因磨损而增大时，履带节销与驱动轮齿仍能保持工作，不至脱链。本设计采用典型的“三圆弧一直线”型齿形。 第 19 页4.2.1 驱动轮主参数的确定由于所选用的履带的节距为 173mm，所以驱动轮的节距也为 173mm。绕在驱动轮上的履带板数目增加，使履带运动速度均匀性较好，铰链摩擦损失减小，但使驱动轮直径增大，引起底盘高度及重量增加。一般在 1215 之间，Z可以为整数，也可以为 0.5 的倍数。为增加驱动轮的使用寿命，一般取.2ZZ 设驱动轮齿数 Z=23，则履带的当量齿数=11.5Z由于驱动轮节圆半径（4-5） 0180sin2Ztrk 参看工程机械底盘构造与设计所以： mmZtrk4 .3205 .11180sin2173180sin20驱动轮节圆直径： mmrDkk8 .6402取履带销套直径： d=40mm则 驱动轮齿根圆直径：mmdDDkg8 .600408 .640驱动轮齿顶圆直径：mmdDDk8 .6544035. 08 .640)4 . 03 . 0(齿谷半径： 齿谷距离：mmdr4 .23585. 0mmrs5 .585 . 2所以：驱动轮的节距：mmt1730 驱动轮的齿数：Z=23 驱动轮的节圆半径：mmrk4 .320 销套直径：d=40mm驱动轮图如图 4-1 所示 第 20 页图 4-1 驱动轮图4.2.2 驱动轮的强度校核1.弯曲强度计算驱动轮的计算载荷与履带一样，取一侧所传递的最大驱动力，因地面附着条件限制，取,并假定扭矩只有一个齿传递。GPk75. 0驱动轮轮齿抗弯强度为：（4-6）FFWGhWM75. 0 参看工程机械底盘构造与设计式中：h齿高，mmDDhge2728 .6008 .6542 第 21 页 抗弯截面系数，W，369221013. 461027346mbhW 其中 b 为驱动轮的宽带，取 b=34mm； MPaMPaWMF6546 .1711013. 4273575. 06所以，驱动轮的弯曲强度满足要求。2. 挤压应力计算驱动轮轮齿齿面挤压强度：（4-7） ccbdG2 .58 参看工程机械底盘构造与设计式中：b驱动轮轮齿宽带，b=50mm； d履带销外套直径，d=40mm；许用挤压应力，； FMPaF120则 MPaMPabdGc12029. 0405010502 .582 .583所以，驱动轮的挤压强度满足要求。4.3 支重轮的设计支重轮的设计主要包括支重轮外形尺寸的确定及其强度校核。1.支重轮外形尺寸的选择非开挖钻机重量通过支重轮传给地面，工作时如地面不平它将经常受到冲击，所以支重轮所受载荷较大。支重轮的工作条件也较恶劣，经常处于尘土中有时还浸泡于泥水之中，故要求密封可靠、轮圈耐磨。支重轮轮体常用 35Mn或者 50Mn 制造。轮面淬火硬度应达到 HRC48-57。采用滑动轴承较多，并用浮动油封防尘。目前国内，外履带工程机械支重轮的结构形式，有直轴式和凸肩式两种，直轴式结构简单，零件少，工艺性好，但承受轴向力稍差，适用于挖掘机类工况。支重轮轴是不转动的，通过两端轴座固定在履带架上。支重轮轮体分两段 第 22 页焊接而成，轮外端面中心设有油孔，用以加入润滑油，润滑轴承。支重轮轮内压装有轴套，其轴套是双金属式的，即耐磨、强度又高。轴两端有密封轴圈。4.3.1 选择支重轮的尺寸履带式机械为了使接地比压均匀分布，支重轮数目最好等于履带支承区段的履带板数，即支重轮间距（履带节距） 。但支重轮太小了，滚动阻力就dltt 增加，因此一般取，通常，支重轮直径与履带节dldttt2dltt)7 . 14 . 1 (1D距之比大致为。因此，选择支重轮的尺寸如表 3-1 所示，支重dt25. 111dtD轮的结构图如图 4-2 所示图 4-2 支重轮结构图表 4-2 支重轮的结构尺寸/mm安装尺寸外形尺寸配合尺寸特型尺寸ABCELKD1d2dF1D300240120323352101885565180155 第 23 页4.3.2 支重轮的强度校核 为了减少支重轮的磨损，轮缘对履带的接触应力应按下式计算（4-8）brnGtc4340 参看工程机械底盘构造与设计式中：b支重轮轮缘宽度，b=120mm； r支重轮半径，r=77.5mm； n支重轮个数，n=8； MPaMPabrnGc2301 .9485 .771203543404340所以，支重轮与轨链节间的接触应力满足要求。4.3.3 支重轮轴的校核支重轮的最大径向载荷是锚杆钻机跨越障碍时的工况，此时每侧的一个支重轮承受整机总重量，即一个支重轮上的最大径向载荷为整机重量的一半，支重轮轴按此时计算弯曲强度。 （轴的直径 d=40mm）支重轮轴的内力分析图如图 4-3 所示。12.5KN 12.5KN 12.5KN 12.5KN mmKN 1000图 4-3 支重轮轴的内力分析图 第 24 页支座反力：KNGPP5 .12450421最大弯矩：mmKNPM.1000801max 许用弯曲强度，支重轮轴采用 40Cr 钢，F。 MPaF300220则 MPaMPaWMcf40025.61105 .1632510006max所以，支重轮轴的强度满足要求。4.3.4.支重轮滑动轴承验算因为锚杆钻机是低转速，冲击载荷大，支重轮轴承宜采用滑动轴承，按滑动轴承一般方法计算。轴承的计算应考虑经常载荷，而不考虑偶尔承受的最大载荷，支重轮上所受载荷各轮不相等，通常按压力中心移动后受力最大的一个计算。根据支重轮轴的尺寸来确定其滑动轴承的尺寸为：d=55mm ； D=60mm ； B=110mm；支重轮轴在一般情况下是平均受力，每个支承力为 5.88KN，在极限情况下，十个支重轮总的受力为 29.4KN,但在极限情况下，一个支重轮的受力是一般情况下的二倍，即为 F=5.88KN,即支重轮轴承上的径向力 F=5.88KN。支重轮轴承的验算，根据径向滑动轴承的计算。轴承所受径向载荷： KNGF76.11108 .582102轴径转速： sradmmhkmrV/30.120675. 083. 05 .67/0 . 3式中：v非开挖钻机最高速度； R为支重轮半径 rpmn5 .1173 .123030验算轴承平均压力： 即MPadBFP94. 111. 0055. 076.11 MPaP8 PP 式中：b轴承的宽度; 轴瓦材料的许用应力 P轴承平均压力满足要求。2) 验算轴承 PV 值 第 25 页 166. 0110191005 .1171176019100smMPaBFnPV 16smMPaPVPVPV 即式中：V轴颈圆周速度; 轴承材料的 PV 许用值PV轴承 PV 值满足要求。验算滑动速度 式中： smVsmV/6/66. 0 许用滑动速度V 滑动速度满足要求4.4 拖链轮的设计托轮用来承托上部履带，不让它下垂过多，以减少运动时的跳振现象同时引导上部履带运动方向，防止它侧向滑落。托轮的形式同支重轮很相似，但承受的力量比较小，工作条件较好，所以结构比较简单，尺寸较小。托轮通过两个圆锥滚子轴承装在托轮轴上，托轮和轴之间的空间充有润滑油，并用浮动密封保证密封。轴端有注油孔，平时用螺塞堵住。托轮的两端用端盖盖住，托轮轴的外端夹紧在托轮架上，内端无支撑而成悬臂状态。托轮架用螺栓固定在车台架上方。其结构如图 4-4 所示。 图 4-4 拖链轮结构图托轮通常不进行计算，仅根据结构进行选用。因托链轮可以与支重轮相同。 第 26 页所以，本设计所选用的托轮的尺寸如表 4-3 所示：表 4-3 拖链轮的结构尺寸/mm安装尺寸外形尺寸配合尺寸特性尺寸浮封表号浮封胶圈表号轴承型号A1dBD2d3dC4d96502901505080821201A1C7010AC4.5 导向轮的设计4.5.1 导向轮的参数选择导向轮的功用是支撑履带和引导履带正确的卷绕，可以防止跑偏或者越轨。同时它与张紧装置一起使履带保持一定的张紧度，并缓和道路传来的冲击力，减少履带在运动过程中的调整跳振现象。履带运动过程中的跳振会导致冲击载荷和额外功率消耗，加快履带销和销孔之间的磨损。当履带遇到障碍时，张紧装置可以让导向轮后移一些，免得履带过于局部张紧。另外，导向轮同时起到支重轮的作用，这样可以增加履带对地面的接触面积，减少比压。导向轮的论面大多做成光面，中间有挡肩环作为导向用，两侧的环面则能起支重轮的作用。导向轮的中间挡肩环应有足够的高度，两侧边的斜度要小。导向轮与最靠近的支重轮距离愈小则导向性能愈好。本次设计所选导向轮联系尺寸如表 4-4 所示：表 4-4 导向轮的联系尺寸/mm安装尺寸外形尺寸配合尺寸特性尺寸ABDE1d2d1DF335300590160556555082本设计所采用的导向轮结构是中部具有凸缘的整体滚动，凸缘部分正好卡在履带的左右履带节之间。导向轮通过一对带双金属衬套的滚动轴承装在导向轮轴上，轴承的形成和固定方式与支重轮相同。导向轮轴的两端装在左右轴和导向轮之间的空腔中充满润滑油，轴端有油孔，平时用螺塞堵住。支撑滑块左右的通过叉臂装着张紧装置。导向轮结构如图 4-5 所示： 第 27 页图 4-5 导向轮结构图4.5.2 导向轮轴的校核导向轮常用 40Cr 钢制造，调质处理硬度 HB285321，轴通常不转动，采用滑动轴承。导向轮的材料轴按整机倒档行驶条件计算弯曲应力。整机发出的为地面附着条件所允许的驱动力，可近似地认为导向轮上下两处履带平行，GPk75. 0则导向轮轴的计算载荷为：。GP5 . 1导向轮轴的弯矩图如图 4-6 所示。0.75G A BmmKN 6 .3140A B图 4-6 导向轮轴的内力分析图 第 28 页最大弯矩：mmKNAPMk6 .3140233525075. 022max抗弯截面系数：3335 .16325325514. 332mmdW许用弯曲应力： MPac300则，WMmax MPaMPac30037.1925 .163256 .3140所以，导向轮轴的弯曲应力满足强度要求。4.6 导向轮张紧装置的设计张紧装置如图 4-7图 4-7 张紧装置4.6.1 弹簧参数的的确定缓冲弹簧预紧力：KNGPY5 . 350007 . 0)8 . 06 . 0( 参看工程机械底盘构造与设计缓冲弹簧工作行程终了时的压缩力：KNPPYX725. 5)25 . 1 ( 参看工程机械底盘构造与设计缓冲装置工作行程需考虑履带和驱动轮卡入石块时能脱离啮合，即工作行 第 29 页程为：gf 39.42)8 .6008 .654(42)(kikegDDf 参看工程机械底盘构造与设计式中：驱动轮齿顶圆直径；keD 驱动轮齿根圆直径kiD4.6.2 圆柱螺旋压缩弹簧的设计前置滑动式张紧装置缓冲弹簧系数的确定，根据工程机械底盘构造与设计可知：旋绕比在 4 左右。由机械设计表 16-6 常用旋绕比321PdD386PC 值，在此取=5，根据机械设计手册第三卷弹簧常用材料选取热轧钢dDGB1222，牌号为 60CrMnA。切变模量：G=78GPa弹性模量：E=196GPa推荐硬度范围：HRC4752推荐温度范围：-40C200曲度系数：K=31. 15615. 01619615. 04414CCC 参看机械设计1. 初步设定缓冲弹簧的中径 D=120mm，根据 C 估取弹簧丝直径d=16mm，根据机械设计手册第三卷查得 60CrMnA 弹簧的许用切应力为 710.MPa2. 2max8dKCFK根据机械设计P126 式（3-5） 第 30 页 mmKCFd8 .101071014. 331. 194. 45886max式中：缓冲弹簧工作行程终了时的最大压缩力；maxF K曲度系数； C旋绕比； 许用切应力 在此处取弹簧标准直径 d=16mm。3. 弹簧的工作圈数根据机械设计表 16-5，弹簧的实际工作条件选取弹簧圈数383Pn=12.5。根据机械设计普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列表 16-5 及普通圆柱螺旋压缩弹簧的结构尺寸计算公式表 16-4 得弹簧系数：弹簧工作圈数：n=12.5弹簧中径：mmCdD80165弹簧内径：mmdDD6416801弹簧外径：mmdDD9616802弹簧节距：mmDp258031. 0)5 . 028. 0(弹簧自由度：，取mmdpnH5 .3401675. 15 .1225)25 . 1 (0。mmH3600 参看机械设计 第 31 页4.7 行走机构、行走架的设计4.7.1 行走机构的设计行走机构采用力士乐有限公司生产的 GFT 型内藏式减速行走驱动机构，它可以满足锚杆钻机的行走要求，即运输工况和牵引工况要求。运输工况时，小扭矩大转速；牵引工况时，大扭矩小转速的要求。4.7.2 下车架的设计由于 X 型车架刚性好、质量轻所以将下车架选为 X 型车架，根据算好的参数可以确定下车架基本尺寸数据如下图 4-8 所示：4-8 下车架结构图底架自重 G1 = 2.1t转台以上重量 G2= 2.9t钻进阻力 W= 120kN轮距 A=2m轨距 B=1.4m底架长 a= 1.35 m底架宽 b= 1.2m 第 32 页履带行走装置底架等结构件通常按作业时的最大载荷进行强度计算。假定转台传来的作用力为集中载荷，回转支撑圈的刚度不予考虑，底架、横梁均视为简支梁按弯曲进行强度校核。4.7.3 底架的设计及校核底架等均为四点支撑结构，每一个支点的最大反力假定有一点不工作，及按三点支撑计算。假定由 ABC 三点支承，动臂方向垂直于 BC 两点连线。转台以上重量和工作装置的外载荷合力作用在 M 点。支撑点 A 的反力为2221121=72.36kN44AGW rGGabRGW rhabB、C 处的支反力相等为2212122()()=52.01kN42BCGababRRGWrabab 0MM 点的作用力为M=176.38kNACBFFFF危险截面的弯矩为：max106mMkN计算得，危险截面应力maxmaxM=11.6MPaW下车架材料：20Mn 屈服强度Mpa 275所以该产品合格 max 第 33 页4.7.4 横梁的设计及校核采用横梁结构时，可用底架计算求得 A、B 的支撑反力 A2、B2出的反力RA2、RB2可以按下式求得四点的支反力分别为：21=70.33kN22ABABbBbRRb RB21=54.05kN22BABBbBbRRb RB21=5.20kN22DCDBbBbRRb RB21=46.81kN22CDCBbBbRRb RB最大弯矩为：max63.3kN mM危险截面的应力为：max58.93MPa横梁材料为：20Mn 屈服强度 Mpa275所以该产品合格 max4.7.5 履带架的设计及校核履带架计算时，考虑对一条履带架可能出现的最不利载荷，假定履带架只通过履带架中间的一个支重轮支撑于地面的工况进行计算。挖掘机横向挖掘，假定一边履带仅由履带架中间支重轮支撑时，则此 E 点的反力为：211=57.07kN2EGW rGRB 第 34 页图 4-9 履带架结构图最大弯矩为：max51.72kNM危险截面的应力为：max49.68MPa履带架材料为 20Mn 屈服强度 Mpa275所以该产品合格 max 第 35 页5使用和维护说明5.1 操作环境及使用条件5.1.1 本机的工作环境MZ120 型全液压锚杆钻机可广泛的应用于各种土体的锚固施工，包括铁路、公路、水利、水电设施的滑坡治理工程以及危岩体锚固工程，控制建筑物位移等高边坡岩体锚固工程 ，以及于施工城市深基坑支护及地基加固工程孔、爆破工程的爆破孔和隧道工程的管棚支护孔等，可以说是应用广泛。5.1.2 使用条件（1） 本机部允许非操作工人操作； （2） 钻机在长期放置或长距离运输时，主梁应该处于水平位置；（3） 钻机在工作时，严禁在机体上、钻杆前进方向或主梁的下方站人；（4） 作业之前，必须保证钻机的工作安全范围内有任何闲杂人员；（5） 操作工人在操作机器时要注意力高度集中，不得有任何分心，外界人员也严禁打扰;（6） 操作工人须严格按照铭牌只是操作，不得随意改变液压系统的工作压力；（7） 本机不得在大于的斜坡上行走或停放；30（8） 非修理工作人员不得擅自随意进行修理工作；（9） 若发现漏油现象，应该立即停机进行维修；（10）操作工人在操作换向手柄时应轻推轻放，不得用力过猛，以免造成不必要的液压冲击，损坏设备。5.2 整机技术条件5.2.1 关于技术条件的说明本技术条件遵守国家标准和部颁标准规定，适用于本钻机的制造、试验、验收、运输以及使用。本产品的制造除了应该符合按照规定审批的工作图纸外，还必须满足本技术条件的各项规定，而技术条件没有做出规定的一律按照国间的有关标准执行。5.2.2 技术条件1. 加工制造技术条件 第 36 页（1）钻机应该符合本技术条件的要求，并按照规定批准的图样和技术要求进行加工;（2）整机装配应该按照部颁标准 QB/76-78 进行装配；（3）各部件焊接技术条件，除按图纸要求外，还应该按照部颁标准Q/ZB74-73 规定；（4）油缸要严格按照部颁标准 JB22131、3141、2146-77 要求的技术条件进行检验方可进行技术组装；（5）标准件及外购件均应符合国家标准的有关规定。外购件要做到严格检验，有检验纪录，做到不合格不进货。2. 使用技术（1）液压油采用稠化液压油，液压油必须保持清洁，符合有关规定；（2）液压系统的得安装、使用、维护应遵照机械设计手册第四颁第十七章第九章液压传动的安装、使用、维护的规定执行；（3）整机和液压系统装配结束，应该加注液压油进行清洗，也可以用普通油进行清洗，清洗不得低于两个台班，清洗油应该彻底用干净的油；（4）液压系统的泄漏不允许有明显的滴油现象。正常工作下，油温为，不得高于，当油温达到时应该及时停机或采取有效的冷03065 C080 C070 C却措施；（5）钻机工作噪音不得高于 80 分贝；（6）套管钻进时，循环泥水应该进行沉淀后循环利用，或滤清至符合排放标准所允许的泥沙排放量进行排放；（7）钻机的操作工人上岗前应进行正规的技术培训，熟悉钻机的构造和性能以及操作注意事项，每次换班之前应该对钻机进行一次全面的检查；（8）所有电器设备必须有良好的接地或接零，开机时应该注意电机的旋转方向，发现反转要改变任意两相电源接线；（9）钻机工作场地应该平整、坚实。当钻机有后退现象时，应该增加辅助支撑；（10）环境温度不应该高于，如果高于次温度，应增加冷却措施；037 C（11）钻机接头应在使用前涂抹润滑脂，装卸钻机应待钻机停稳后进行，不允许在钻头旋转时拆卸钻杆;（12）溢流阀的调整压力不得超过液压系统的最高压力，检查液压系统的泄漏时，不可以面对喷射口的方向；（13）液压系统发生微小喷射时，应立即卸荷检修，不得在未停机的情况下检修；（14）液压系统发生故障或事故时，必须卸荷停机后 方可检查或调整；（15）操作使用应该遵循建筑机械使用安全技术规定JGJ33-86 中的有关规定。 第 37 页3. 验收及涂漆技术条件钻机验收试验必须按照建筑机械使用安全技术规定JGJ33-86 中的有关规定：液压系统在实验前应对下列几个方面进行检查：（1）各零部件、总成、附件应完整齐全，西用中的主要液压元件应该具有制造厂家的合格证或实验报告；液压元件及管路安装应该符合原机出厂设计要求；（2）液压系统各部件连接必须可靠，无渗漏，各部件管道不得有锈蚀、凹陷、揉折、压扁、破损及扭曲现象；液压油应该符合规定；（3）各液压操作部分应该灵活、连接可靠，启动前应该停止在零位或卸载位置，并应由防止过载和液压冲击的安全装置，安全溢流阀的调整压力不得大于系统工作压力的 1.1 倍，系统压力不得超过油泵的额定压力；工作执行机构的所有焊接部分的焊缝不得有开焊现象；（4）液压缸、活塞杆表面光滑、无损伤，防尘套、防尘圈应该密封良好，无损伤；（5）液压缸、活塞杆的铰接关节连接可靠。空载试验应在原动机怠速运转十分钟后，在进行液压工作机构工作循环的各种工况下进行。空载试验要求：（1）液压控制系统操作灵活可靠，各仪表工作正常，管路不得有任何渗漏；（2）液压马达、液压缸要求动作平稳，无冲击、换向灵活、准确，无卡滞、无异响。额定荷载试验要求：液压缸沉淀量应小于；1/mm h（1）液压执行元件满足工作要求，动作平稳、灵活准确、无异响；连续工作后，液压系统的各连接处无松动；（2）连续作业时油温达到稳定后，测量液压油温不得超过；065 C（3）油箱的油面应在 油标中位；（4）油箱油液无气泡或乳化现象。整机技术试验完毕后，必须清洗滤清器，必要时要抽取油样化验其变化情况。电动技术条件应该遵照,建筑机械技术试验规程 （JGJ34-86）第三章第二节的有关规定；4.电气系统技术条件：（1）电源线设置放置规律、整齐，无挤、压、摩、碰之处，其规格和截面容量符合用电设备要求；（2）配电箱体坚固完整、标志符号清晰，所有接头连接紧固，线段有编 第 38 页号， ，内部元件完全内部元件完全无损伤，容量规格符合使用要求；（3）控制元件、保护元件及其它各种元件完整、可靠，不应有油污、尘土及烧蚀现象；排线整齐，端部压接良好，无脱落、松弛现象；（4）电气系统的线路、电器和遥测电阻值要求：配电母线不应低于，开关、接触器等元件不应低于，二次线路及配线不得低于；50M10M（5）信号灯和工作指示灯要有指示动作标志，且应与动作相符合，采用灯泡的颜色应该符合要求。5.钻机涂漆技术要求 ： （1）各部件加工完毕后，非配合面应一律涂红色防锈低漆；（2）底盘以上个部件（除高压胶管）一律涂橙黄色油漆；钻机动臂、动力头下部应涂醒目的安全标志，其尺寸规定按照 JB2299-78 选用；钻机外的构件可以保持原产品的涂漆颜色，但是当这些构件属于外露无罩部件时允许涂以河钻机主导颜色一致的颜色；（3）涂漆层的质量应符合 Q/ZB77-73重型机械涂漆通用技术要求获GJ15-73工程机械涂漆通用技术条件的要求。5.2.3 标志及包装 1.整机应以大型正楷字体喷涂钻机的型号及厂家的名称，并应在适当的、明显的位置固定产品的牌铭，牌铭内容如下：（1）功率、电源电压、钻孔直径、钻孔深度、机重、机体外形尺寸；（2）制造厂的名称、产品名称及型号； （3）制造日期、出场编号。2.对易受到碰撞的部位应有适当的防止碰撞的包装，高压胶管应捆绑以正气；3.链条应涂有防锈油或防锈脂，外露油缸和操作件应涂防锈油；4.随机发送的文件及备件有：装箱单、产品出厂合格证、产品使用说明书以及说明书上所罗列的主要备用品和配件。 第 39 页6. 结语和展望6.1 结论三个多月的毕业设计已接近尾声。经过这次毕业设计，我对机械设计这个概念或者说是这份工作有了更加深刻的认识。随着科技的进步和社会的发展，未来的设计将会日新月异的发展。作为本行业年轻一代，我深
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