200米液壓鉆機變速箱的設(shè)計【畢業(yè)論文答辯資料】

需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 目錄 摘要 I V 第 1 章 緒論 6 選題的意義 4 鉆機概述 5 鉆機的功用 5 對鉆機的要求 5 鉆機的組成 5 鉆機的分類和名稱 6 設(shè)計主要內(nèi)容 7 第 2 章 鉆機的總體設(shè)計 9 本設(shè)計鉆機的應(yīng)用場合 9 計方案的確定 9 本設(shè)計鉆機的特點 9 總體設(shè)計方案的確定 10 鉆機的技術(shù)特性和要求 10 第 3 章 動力機的確定 12 輸出功率計算 12 回轉(zhuǎn)鉆進及破碎巖石、土層所需功率 12 給進油缸所需功率的計算 14 給進油缸的基本參數(shù) 14 油缸工作壓力的計算 14 油泵最大工作流量 計算 15 給進油缸功率計算 15 油泵滿負荷工作時所需要的功率 15 動力機功率的確定 16 第 4 章 機械傳動系統(tǒng)設(shè)計 18 主要參數(shù)的選擇 18 回轉(zhuǎn)器 18 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 絞車 18 變速箱 18 機械傳動系統(tǒng)初步計算 18 立軸的轉(zhuǎn)速 18 絞車的纏繩速度 20 第 5 章 變速箱的設(shè)計與計算 21 變速箱的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計要求 21 結(jié)構(gòu)特點 21 設(shè)計要求 21 齒輪副的強度計算與校核 22 變速箱內(nèi)各齒輪主要參數(shù)確定 22 主要齒輪副的強度設(shè)計計算與校核 22 軸的強度計算與校核 28 軸的強度計算 29 軸的強度驗算校核 33 第 6 章 回轉(zhuǎn)器 35 回轉(zhuǎn)器的機構(gòu)特點 35 零部件的強度與壽命計算 35 弧齒錐齒輪副的參數(shù)設(shè)計 35 計算齒面接觸疲勞強度 36 第 7 章 絞車 40 絞車的結(jié)構(gòu)特點 40 主要參數(shù)的選擇 40 絞車性能參數(shù) 40 絞車卷筒轉(zhuǎn)速和提升速度計算 41 絞車所需功率 42 絞車齒輪副強度簡單校核 43 按接觸疲勞強度校核 43 按彎曲疲勞強度校核 44 第 8 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算 46 液壓卡盤的設(shè)計與計算 46 給進油缸的設(shè)計 49 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 鉆桿摩擦力的計算 49 油缸直徑的計算 49 第 9 章 使用說明 50 述 50 機分組情況 50 構(gòu)特征與工作原理 50 機結(jié)構(gòu) 50 機的工作原理 52 作程序 54 器的保養(yǎng)與維護 55 障原因及排除方法 57 機的安全注意事項 58 第 10 章 經(jīng)濟可行性分析 59 場前景分析 59 濟效益分析 60 結(jié)論 61 致謝 62 參考文獻 63 專題 64 附錄 1 73 附錄 2 82 附錄 3 93 附錄 4 94 附錄 5 95 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 摘要 隨著我國地質(zhì)勘探、工程建設(shè)和農(nóng)田水利等事業(yè)的發(fā)展，對各種鉆探設(shè)備提出了更多的要求。鉆機作為鉆探設(shè)備的重要工具之一，在這些工程中起了舉足輕重的作用。為了適應(yīng)當(dāng)前各種勘探工作和工程建設(shè)項目對淺孔鉆機的要求，本設(shè)計任務(wù)在 鉆機的基礎(chǔ)之上進行了一些改進，設(shè)計出了鉆探深度為 200 米的液壓鉆機。設(shè)計中根據(jù)鉆機使用的環(huán)境和場合，運用比較和參照的方法，借鑒同類型鉆機的設(shè)計參數(shù)，通過比較分析，重點對變速箱重新進行設(shè)計計算。在此基礎(chǔ)之上運用綠色設(shè)計的理念，對不影響鉆機性能的環(huán)節(jié)進行了優(yōu)化。最后，設(shè)計 出的 200 米鉆機理論上滿足鉆探深度為 200 米的設(shè)計要求，同時盡量節(jié)省了制造成本和生產(chǎn)時間。 關(guān)鍵字 地質(zhì)勘探 鉆機 變速箱 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 of in of in in to on on a a as 00 to of of of 00as my At on of of to of it on of to of 00 in it as as 要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 第 1 章 緒 論 選題的意義 本設(shè)計選擇了 200 米鉆機的變速箱設(shè)計，主要原因是當(dāng)前我國地質(zhì)勘探、工程建設(shè)和農(nóng)田水利等事業(yè)正在逐漸完善，對各種鉆探設(shè)備尤其是鉆機提出了更多的要求?，F(xiàn)在市場上流行的鉆機中以鉆探深度為百米左右 的液壓鉆機為主，這些鉆機在承擔(dān)各種生產(chǎn)建設(shè)項目中起到了至關(guān)重要的作用。但是，我們通過調(diào)查和了解發(fā)現(xiàn)，隨著生產(chǎn)建設(shè)項目的擴大，市場對上鉆探深度為幾百米的液壓鉆機的需求量正在逐步上漲，尤其是鉆探深度為 200 左右的鉆機，市場前景更加樂觀。變速箱是鉆機中最重要的部分之一，通過對鉆機變速箱的設(shè)計改進，就解決了鉆機設(shè)計制造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。所以，選擇 200 米液壓鉆機變速箱的設(shè)計不僅對鉆機這個生產(chǎn)行業(yè)有著重要的經(jīng)濟意義，同時間接推動了我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，意義十分重大。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 鉆機概述 鉆機的功用 鉆 探是地質(zhì)勘探工作的重要手段之一。鉆機是實現(xiàn)該手段的主要設(shè)備。其基本功用是以機械動力帶動鉆頭向地殼鉆孔并采取巖礦心。鉆機同時還是進行石油、天然氣勘探及開采、水文水井鉆探、工程地質(zhì)鉆探等工程的重要設(shè)備。 對鉆機的要求 鉆機的技術(shù)性能要保證在施工中能滿足合理的工藝要求，以最優(yōu)規(guī)程，達到預(yù)計的質(zhì)量要求；維護保養(yǎng)簡單容易；安裝拆卸搬遷方便；利于快速鉆進；鉆進輔助時間短；鉆孔施工周期短；體力勞動強度低等。概括起來說，是鉆機要為多、快、好、省地完成鉆探生產(chǎn)任務(wù)創(chuàng)造有利條件。 根據(jù)鉆機的基本功 用，對鉆機具體要求如下： 鉆頭具有適合鉆進規(guī)程需要的轉(zhuǎn)速及調(diào)節(jié)范圍，以便有效地破碎巖石； 有相當(dāng)?shù)恼{(diào)整范圍，使鉆頭有效地切入或壓碎巖石； 證連續(xù)鉆進； 能隨著鉆具重量的變化而改變提升速度，以充分利用動力機的功率和縮短輔助時間； 滿足鉆孔設(shè)計的要求和提高鉆進效率。 鉆機的組成 目前常用的鉆機由如下各部分組成： 將輸入的動力變速并分配到回轉(zhuǎn)、升降機構(gòu)。對與液壓鉆機還要有驅(qū)動油泵，以使液壓系統(tǒng)工作的裝置。 利用油泵輸出的壓力油驅(qū)動馬達、油缸等液動機，以使立軸回轉(zhuǎn)和控制需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 給進機構(gòu)、移動鉆機、松緊卡盤等； 回轉(zhuǎn)鉆具，以帶動鉆頭破碎孔底巖石。 調(diào)整破碎巖石所需要的軸心壓力和控制給進速度。在出現(xiàn)孔內(nèi)事故時，可以進行強力拔出。 用于升降鉆具（提取巖心和更換鉆頭）和進行起下套管等作業(yè)。 支承上述各機構(gòu)及系統(tǒng)，使之組裝成一個整體，成為完整的機器。 鉆機的分類和名稱 隨著鉆探工程在國民經(jīng)濟各部門中的廣泛應(yīng)用，鉆機類別和型號也在增多。為此將鉆機實行科學(xué)分類和確定名稱，對識別、評價和選擇鉆機是很有意義的。 按用途分類 按用途不同，可將現(xiàn)行廣泛使用的鉆機分為三大類，即地質(zhì)勘探用巖心鉆機；石油鉆探用鉆機；專用鉆機（水文水井鉆機、物探鉆 機、工程鉆機等）； 按鉆機標準鉆進孔深分類 根據(jù)不同孔深范圍，將各種不同鉆進孔深的鉆機分成三類或四類。 按三類分見表 1 1。 表 1 1 (m） 類別 淺孔鉆機 中深孔鉆機 深孔鉆機 10 300 10 300 300 800 300 800 800 1200 1000 2000 按四類分類見表 1 2。 表 1 2 （ m） 淺孔鉆機 次深孔鉆 機 中深孔鉆機 深空鉆機 10 150 200 400 500 800 900 以上 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 按原來地質(zhì)總局設(shè)備管理分類 鉆機可分為六類，即淺孔鉆機、巖心鉆機、石油鉆機、水文水井鉆機、汽車鉆機和砂礦鉆機； 按裝載方式分類 可以分為滑橇式、卡車式、拖車式； 按破碎巖石方式分類 可分為回轉(zhuǎn)式、沖擊式和沖擊回轉(zhuǎn)式； 按回轉(zhuǎn)機構(gòu)型式分類 可分為立軸式、轉(zhuǎn)盤式、動力頭式； 按進給機構(gòu)分類 可以分為手輪（把）式、油壓式、螺旋差動式、長油缸式、油馬達 鏈輪式。 鉆機的名稱是按照鉆機綜合特征及主要性能，以漢 字拼音字母及數(shù)字編排成的代號來表示的。通常把這種代號稱為型號，并以銘牌指示在鉆機上。 國產(chǎn)鉆機名稱一般有三部分組成： 首部為用途類別和結(jié)構(gòu)特征代號，用漢語拼音中的一個字母表示。如“ X”是漢字“心”的拼音首字母，表示鉆機用于巖心鉆進?！?U”是漢字“油”的首字母，表示給進機構(gòu)類型屬于油壓式。 中部為主要性能參數(shù)代號，用鉆機標準鉆進深度數(shù)字表示。如標準鉆進深度為 200 米的鉆機，中部代號為 200。 尾部為變型代號，可用漢語拼音字母中的一個字母或數(shù)字為代號。無尾部的是指首次產(chǎn)品。如是第二次修改后的產(chǎn)品，尾部代號為 2。 設(shè)計主要內(nèi)容 200 米液壓鉆機變速箱的設(shè)計 主要技術(shù)參數(shù)：見表 1 1 表 1 1 鉆探深度 200m 立軸轉(zhuǎn)速 120、 240、 350、 600r/孔直徑 89孔直徑 60要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 鉆機角度 0 360 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 第 2 章 鉆機的總體設(shè)計 本設(shè)計鉆機的應(yīng)用場合 200 米型鉆機主要用于鉆探深度為 200 米的各種角度的放水孔、地質(zhì)構(gòu)造孔、滅火孔、抽放瓦斯孔及鐵路、公路、橋梁、隧道、國防建設(shè)、工業(yè)民用建設(shè)、農(nóng)田打井及地質(zhì)勘探、工程爆破以及其它用途的 各種工程孔。 該機可用于不同硬度的巖石中鉆探任何角度的鉆孔，而在煤層、軟巖層、硬巖層中鉆孔和農(nóng)田打井時效率為最高。整個機組由兩部分組成，即 200 米鉆機、 150/漿泵。鉆機沖洗液為泥漿或清水。在地面鉆探不需要使用鉆塔，只要有一定高度的三角架可供提升使用就可以。 本 200 米鉆機配備動力為電動或柴油機，適用于井上、井下或野外沒有電源的場地作業(yè)。 計方案的確定 本設(shè)計鉆機的特點 通過市場調(diào)研了解到，目前鉆探工程對鉆孔深度 200 米左右的鉆機需求量日趨增加，而當(dāng)前的 200 米鉆機，存在著勞動強度大、適應(yīng)性差等缺點。鑒于以上原因，我們決定改進 200 米鉆機。經(jīng)幾次方案討論決定，鉆機應(yīng)具有以下特點： 1. 經(jīng)濟耐用可靠、質(zhì)優(yōu)價廉； 2. 便于解體搬運； 3. 體積小，重量輕； 4. 操作簡單，維修方便； 5. 適用于 42、 50種鉆桿； 6. 適用于合金鉆頭或金剛石鉆頭鉆進； 7. 鉆進速度快，效率高； 8. 動力為電機或柴油機。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 總體設(shè)計方案的確定 經(jīng)過調(diào)研和幾次方案論證，考慮到現(xiàn)場特點，從實用角度出發(fā)，確定方案如下： 上和野外作業(yè)，動力可選電機或柴油機； 硬巖石的鉆進，除了正常的鉆進速度外，增加高速600r/ 加了液壓卡盤減輕勞動強度，節(jié)約時間，提高有效鉆進速度； 車速度不能太快，所以增加了互鎖裝置，安全可靠； 力由 V 型帶傳動到變速箱的傳動軸上易使傳動軸彎曲，所以增加了卸荷裝置； 少變速箱體積，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，選用不同的鉆進速度； 量結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適于整體或解體搬運。盡量做到標準化 , 通用化，系列化。 鉆 機的技術(shù)特性和要求 考慮到鉆機的實際工作情況，根據(jù)我國當(dāng)前生產(chǎn)技術(shù)和工藝水平，本200 型鉆機的技術(shù)特性為： 使用 42 或 50 鉆桿 ) 200m 開孔直徑 89m 終孔直徑 60度 0 360 120、 240、 350、 600r/ 500 4 簧常閉式液壓卡盤） 6 52 要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 20 s 33、 79、 91r/ s s s 12直徑 140寬度 100m 鋼絲繩直徑 容繩長度 電動機 型號 4 電壓 380/660V 功率 15轉(zhuǎn)速 1460r/要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 第 3 章 動力機的確定 輸出功率計算 根據(jù)現(xiàn)場需要，動力機的選擇偏 大些，加大儲備系數(shù)，這樣可以提高鉆進效率。 輸出功率為0.1 3 1） 式中： 鉆機所需功率 ( 式中 : 回轉(zhuǎn)鉆及破壞巖石、土層所需功率 ( 效率 =0.9 油泵所需功率 (回轉(zhuǎn)鉆進及破碎巖石、土層所需功率 回轉(zhuǎn)鉆進及破碎巖石、土層所需功率計算公式如下： 2 3N N N（ 3 2） 式中 : 1N 井底破碎巖石、土層所需功率 (1N= 343060000Am n h 式中 : m 鉆頭切削刃數(shù) 取 m=6 n 立軸轉(zhuǎn)速（ r/ r/h 鉆進速度 (cm/ 當(dāng)轉(zhuǎn)速 130r/250r/ ,h=5cm/轉(zhuǎn)速 350r/600r/ ,h= 巖石抗壓強度 ,其值見表 3 井底環(huán)狀面積，取鉆頭直徑 D=孔直徑 d= 2 2 2( ) ( 7 . 7 5 . 9 ) 1 9 . 344 要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 2N 鉆頭與孔底摩擦所需功率 (2 ()1944800f e r （ 3 3） 式中 : 孔底壓力或巖石抗壓強度； f 鉆具與巖石直接的摩擦系數(shù) f=0.5 e 側(cè)摩擦系數(shù) e=1.1 n 立軸轉(zhuǎn)速 (r/R 鉆頭外圓半徑 ( R=r 鉆頭內(nèi)孔半徑 ( r=立軸不同轉(zhuǎn)速和不同孔底壓力代入式（ 3 3）中 ,所得相應(yīng)數(shù)值見 表 3 1。 3N 回轉(zhuǎn)鉆桿所需功率 (當(dāng) n 200r/ 1 1 2 1 . 3 33 0 . 9 2 1 0N d r L n 式中： L 孔深 (， 硬質(zhì)合金鉆進時，取 L 200000剛石鉆進時，取 L 75000mm d 鉆桿直徑 ( 取 d =50mm n 立軸轉(zhuǎn)速 (r/r 沖洗液比重 , r =上述參數(shù)及立軸不同轉(zhuǎn)速代入上式，所得值列表 3 2 中。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 給進油缸所需功率的計算 給進油缸的基本參數(shù) 1. 給進油缸的基本參數(shù) 給進油缸的數(shù)量 n 2 油缸直徑 D 55活塞桿直徑 d 30活塞桿有效行程 L 500油缸面積 1A 活塞桿面積 2A 7有效面積 12A A A 油缸工作壓力的計算 鉆機大水平孔時，油缸的最大推力為： F式中： W 油缸最大推力 (N) C 孔底最大壓力 (N) C 13345N 鉆桿與孔壁間的摩擦力 (N) mF q L f 式中： q 鉆桿單位長度重量 (N/m) q m L 鉆桿長度 (m) L 200m f 摩擦系數(shù) f 5 . 4 6 2 0 0 0 . 3 5 3 8 8 2 . 2 N 故 1 3 3 4 5 3 8 8 2 . 2 1 7 2 2 7 . 2W N 油泵的工作壓力 P 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 1 7 2 2 7 . 2 1 0 . 2 81 6 . 7 6 油泵最大工作流量計算 油缸回程時的最大容油量 : 11 2 3 . 7 5 5 0 1 . 1 8 7V A L L 油缸送進時的最大容油量 : 2 1 6 . 7 6 5 0 0 . 8 3 8V A L L 當(dāng)選用立軸的鉆進速度 v = ,立軸送進時每分鐘所需的油量為 : 2 2 0 . 1 6 7 6 0 . 5 0 . 1 6 6Q A v L/令活塞回程時間為 回程所需油量為 : 1 1 . 1 8 7 2 7 . 9 1 30 . 3Q L/ 給進油缸功率計算 根據(jù)以上的計算，可以得到給進油缸的功率： 1 0 2 7 . 8 8 0 . 1 6 6 0 . 0 2 86 0 1 0 2 6 0 1 0 2 油泵滿負荷工作時所需要的功率 根據(jù)上面的計算 ,選用 12/80型齒輪油泵 (排油量 12L/定壓力8大壓力 12油泵滿負荷時所需功率是： 126 0 1 0 2 (3 4) 式中 : P 額定壓力 (N/ P =800N/ 額定流量 (L/ Q =12L/ 機械效率 1= 容積效率 2=要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 將上述參數(shù)代入式（ 3 4）中可以得到： 8 0 0 1 2 2 . 4 56 0 1 0 2 0 . 9 0 . 7 1 W 上式油 泵排量在額定轉(zhuǎn)速 1460r/是 12L,在 995r/是 8L。 動力機功率的確定 通過上述的計算說明，立軸鉆進時給進所需功率很小，而且油泵滿負荷工作時一般是立軸停止轉(zhuǎn)動狀態(tài)，液壓卡盤松開時，必須停止鉆進。所以參考表 3 1，本機選用 15機或柴油機，基本能滿足表 3 1 中粗線以上各種工作狀態(tài)。 表 3 1 各種類型巖層的抗壓強度 （ N/ 巖 石 名 稱 抗 壓 強 度 粘土、頁巖、片