100米鉆機(jī)變速箱設(shè)計(jì)-機(jī)械畢業(yè)論文【答辯優(yōu)秀】

摘要 針對(duì)傳統(tǒng)鉆探行業(yè)施工過程中設(shè)備搬遷困難、鉆孔效率低以及無法傾斜鉆探等問題，研制、改進(jìn)新一代高效可傾式鉆探設(shè)備則顯得尤為必要。該礦用鉆機(jī)改型過程中所面對(duì)的若干問題進(jìn)行了較為詳細(xì)研究，并對(duì)關(guān)鍵件加工過程出現(xiàn)的工藝文體進(jìn)行分析和調(diào)整。 通過調(diào)研了解到，對(duì)鉆孔深度 100 米左右的鉆機(jī)需求量比較大，而目前的 100 米鉆機(jī)，存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大、適應(yīng)性差等缺點(diǎn)。鑒于以上原因，我們決定開發(fā) 100 米鉆機(jī)。經(jīng)幾次方案討論決定，鉆機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)耐用可靠、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉；便于解體搬運(yùn)；體積小，重量輕；操作簡單，維修方便；適用于 42、 50mm 兩種鉆桿； 適用于合金鉆頭或金剛石鉆頭鉆進(jìn)；鉆進(jìn)速度快，效率高；動(dòng)力為電機(jī)或柴油機(jī)。 關(guān)鍵詞 :100 米 變速箱 鉆機(jī) Abstract the equipment moves the difficulty in view of the traditional drilling profession construction process in, the drill hole efficiency lowers as well as is unable to incline questio ns and so on drilling, the development, improves new one generation highly effective to be possible to lean the type drilling equipment to appear especially essential. In this mineral product drilling machine modification process faces certain questions ha ve conducted the comparatively dissect, and the craft literary style which appears to the key processing process carries on the analysis and the adjustment. Un derstood through the invest igat io n and study, quite is big to the dril l hole depth 100 meter about drilling mac h ine demands, but the present 100 meters drilling mac hin es, have the labor intens ity in a big w ay, the c ompatib le infer ior shortc omin g. In view of the fac t that abov e reason, w e dec id ed deve lops 100 m eters drilling mac h ines. Dec ided aft er se vera l p lan d isc ussions that, the drilling m ac hin e should h ave fo llow in g c harac terist ic : ec onomy durab le re liab le, high qua lity at low pric e； is advant ageo us for the dis integr at ion transporting； the vo lume is small, the w eight is light； the operat ion is simple, the service is convenient； is suitable for 42, 50mm two kind of dr ill rods； is suit ab le in the a lloy drill b it or the c arbon b it sneaks in； sneaks in th e speed to be qu ic k, the effic ienc y is h igh； the p ow er is the elec tric al mac hinery or the diesel engine. Kewords: drilling mac hines 100 meters gearbox 目 錄 摘要 . ABSTRAC T . 緒論 .1 第 1 章 總體設(shè)計(jì) .2 第 2 章 鉆機(jī)的主要技術(shù)特性 .3 第 3 章 動(dòng)力確定 .5 3.1 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)及破碎巖層 ,土層所需功率 .5 3.2 進(jìn)給油缸所需功率計(jì)算 .6 3.2.1 進(jìn)給油缸的基本參數(shù) .6 3.2.2 油缸工作壓力計(jì)算 .6 3.2.3 油泵最大工作流量計(jì)算 .7 3.2.4 進(jìn)給油缸功率 .7 3.3 動(dòng)力機(jī)功率的確定 .7 第 4 章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 10 4.1 要參數(shù)的選擇 . 10 4.1.1 回轉(zhuǎn)器 . 10 4.1.2 升降機(jī) . 10 4.1.3 變速箱 . 10 4.2 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) . 10 第 5 章 回轉(zhuǎn)器 . 12 5.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) . 12 5. 2 零部件的強(qiáng)度與壽命計(jì)算 . 12 5.2.1 齒面按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 . 13 5.2.2 彎曲疲勞 強(qiáng)度極限應(yīng)力 . 13 第 6 章 變速箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 15 6.1 變速箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) . 15 6.2 零件的強(qiáng)度計(jì)算 . 15 6.3 齒輪的強(qiáng)度計(jì) 算 . 15 6.4 軸系零部件強(qiáng)度與壽命的校核計(jì)算 . 20 第 7 章 絞 車 . 24 7.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) . 24 7.2 主要參數(shù)的選擇 . 24 7.3 絞車所需功率 . 25 7.4 零部件的強(qiáng)度及壽命計(jì)算 . 25 第 8 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 31 8.1 液壓卡盤的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 31 8.2 進(jìn)給油缸的設(shè)計(jì) . 33 第 9 章 鉆機(jī)的使用說明書 . 35 總結(jié) . 50 致謝 . 51 參考文獻(xiàn) . 52 專題 軸的機(jī)械加工工藝過程 . 53 附錄 1. 59 附錄 2. 68 緒論 國內(nèi)外的科技現(xiàn)狀 國內(nèi)： 六五 九五 期間，我國地質(zhì)調(diào)查工作中探礦工藝與設(shè)備獲得長足發(fā)展，在引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)了一大批新技術(shù)、新裝備，如：以繩索取心為主體的金剛石鉆探技術(shù)；液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)；受控定向鉆探技術(shù)（含對(duì)接井施工技術(shù)）；多工藝空氣鉆探技術(shù)（中心反循環(huán)連續(xù)取樣及空氣潛孔錘鉆探技術(shù)）；水力反循環(huán)連續(xù)取心鉆探技術(shù)；人造金剛石超硬復(fù)合材料及其鉆頭；低固相泥漿等鉆井液應(yīng)用及護(hù)壁堵漏 技術(shù)； XY 系列、 CD 系列、全液壓等新型巖心鉆機(jī)及配套裝備；水文水井鉆探設(shè)備；短淺坑道機(jī)械化作業(yè)線等等。在這一領(lǐng)域，我省煤田地質(zhì)局在煤田地質(zhì)鉆探方面，成功地采用了受控定向鉆探技術(shù)，并完善了SMQ-1 型取芯器，發(fā)展成 3SMQ-2 型取芯器；此外，還研制改進(jìn)了煤層氣儲(chǔ)存監(jiān)測罐。地礦、煤田系統(tǒng)多工藝空氣鉆探技術(shù)的采用更加完善和成熟。 國外： 傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查工程技術(shù)與裝備已十分成熟。立軸式液壓鉆機(jī)仍然是主要機(jī)型，全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)獲得廣泛應(yīng)用，美國金剛石巖心鉆機(jī)制造商協(xié)會(huì)制定的 DCDMA 標(biāo)準(zhǔn)仍然占據(jù)鉆探管材和鉆具市場的主流 ，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ ISO）的 TC82（礦業(yè)技術(shù)委員會(huì)） /SC6（金剛石鉆探設(shè)備分技術(shù)委員會(huì)）也制定了一些標(biāo) 準(zhǔn)，可能成為今后的發(fā)展方向。 通過調(diào)研了解到，對(duì)鉆孔深度 100 米左右的鉆機(jī)需求量比較大，而目前的 100 米鉆機(jī)，存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大、適應(yīng)性差等缺點(diǎn)。鑒于以上原因，我們決定開發(fā) 100 米鉆機(jī)。經(jīng)幾次方案討論決定，鉆機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn)： 1. 經(jīng)濟(jì)耐用可靠、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉； 2. 便于解體搬運(yùn)； 3. 體積小，重量輕； 4. 操作簡單，維修方便； 5. 適用于 42、 50mm 兩種鉆桿； 6. 適用于合金鉆頭或金剛石鉆頭鉆進(jìn)； 7. 鉆進(jìn)速度快，效率高 ； 8. 動(dòng)力為電機(jī)或柴油機(jī)。 第 1 章 總體設(shè)計(jì) 經(jīng)過調(diào)研和幾次方案論證，考慮到現(xiàn)場特點(diǎn)，從實(shí)用角度出發(fā)，確定方案如下： 1. 考慮到井下、井上和野外作業(yè)，動(dòng)力可選電機(jī)或柴油機(jī)。 2. 考慮到有軟巖石、硬巖石的鉆進(jìn)，除了正常的鉆進(jìn)速度外，增加高速 340r/min。 3. 鉆機(jī)除配機(jī)動(dòng)絞車外，增加了液壓卡盤減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約時(shí)間，提高有效鉆進(jìn)速度。 4. 考慮到高轉(zhuǎn)速時(shí)，絞車速度不能太快，所以增加了互鎖裝置，安全可靠。 5. 由于本機(jī)動(dòng)力較大，動(dòng)力由 V 型帶傳動(dòng)到變速箱的傳動(dòng)軸上易使傳動(dòng)軸彎曲，所以增加了卸荷裝置。 6. 采用二級(jí)回 歸式變速箱，減少變速箱體積，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，選用不同的鉆進(jìn)速度。 7. 設(shè)置壓帶輪，皮帶調(diào)整安全可靠。 8. 在滿足上述要求的同時(shí)，盡量結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適于整體或解體搬運(yùn)。盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化 , 通用化，系列化。 第 2 章 鉆機(jī)技術(shù)特性 1. 鉆進(jìn)深度 100m 2. 鉆孔直徑 1開孔直徑 89 2終孔直徑 60 3. 鉆孔傾斜角度 0 360 4. 立軸轉(zhuǎn)速 110、 190、 340 /min 5. 立軸行程 400 6最大液壓給進(jìn)壓力 4MPa 7卡盤最大工作壓力（彈簧常閉式液壓卡盤） 6MPa 8立軸內(nèi)孔直徑 52 9油缸最大起拔力 28.5KN 10油缸最大給進(jìn)力 20KN 11. 絞車提升速度 0.25、 0.57、 0.65m/s 12. 絞車轉(zhuǎn)速 28、 50、 78r/min 13絞車提升負(fù)荷 0.75m/s 3.35KN . 0.44m/s 6.00KN . 0.22m/s 12KN 14. 卷筒 直徑 140mm 寬度 100m 鋼絲繩直徑 8.8mm 容繩長度 32.8m 15配備動(dòng)力 電動(dòng)機(jī) 型號(hào) YB160M 4 電壓 380/660V 功率 5.5KW 轉(zhuǎn)速 1440r/min 柴油機(jī) 型號(hào) S1100 功率 5.5KW 轉(zhuǎn)速 1500r/min 16外型尺寸（ Lhb）m 17重量（不含柴油機(jī)） 750Kg 第 3 章 動(dòng)力機(jī)的確定 本機(jī)組的驅(qū)動(dòng)裝置采用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@種動(dòng)力機(jī)重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便易實(shí)現(xiàn)防爆。 為了便于搬運(yùn)和機(jī)場的布置，鉆機(jī)和水泵各用一臺(tái)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，而回轉(zhuǎn)器與油泵共用一臺(tái)電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)。 輸出功率為 N。 N。 1.2Nj 式中： Nj鉆機(jī)所需功率 KW Nj（ Nh Ny） / 式中 : Nh回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)所需功率 KW 效率 =0.85 Ny油泵所需功率 KW Nh=N1+N2+N3 式中 : N1井底破碎巖石、土層所需功率 KW N2鉆頭與孔底摩擦所需功率 KW N3回轉(zhuǎn)鉆桿所需功率 KW 3.1 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)及破碎巖石、土層所需功率 KW Nh=N1+N2+N3 1. N1=3060000A4 3 m n h 3-1 式中 : m鉆頭切削刃數(shù) 取 m=6 n立軸轉(zhuǎn)速 r/min h鉆進(jìn)速度 h=1.5cm/min. 巖石抗壓強(qiáng)度 ,其值見表 3-1 A 井底環(huán)狀面積，取鉆頭直徑 D=7.3cm,內(nèi)孔直徑 d=5.8cm, A= (D2d2)/4= (7.325.82)/4=15.43cm2 2. N2= fen(R+r)/1944800 3-2 式中 : 孔底壓力或巖石抗壓強(qiáng)度 . f鉆具與巖石直接的摩擦系數(shù) f=0.3 e側(cè)摩擦系數(shù) e=1.1 n立軸轉(zhuǎn)速 R鉆頭外圓半徑 R=3.65cm r鉆頭內(nèi)孔半徑 r=2.91cm 將立軸不同轉(zhuǎn)速和不同空底壓力代入式 3-2 中 ,所得相應(yīng)數(shù)值見表 3-2。 3. N3=7.810 11Ldn1。 7 (當(dāng) n200r/min時(shí) ) 3-3-2 式中： L孔深 ， 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)時(shí)，取 L 150000mm 金剛石鉆進(jìn)時(shí)，取 L 75000mm d鉆桿直徑 ，取 d=42mm 計(jì)算 n立軸轉(zhuǎn)速， r沖洗液比重。 r=1.15 將上述參數(shù)及 立軸不同轉(zhuǎn)速代入上式，所得值列表 3 2 中。 3.2 給進(jìn)油缸所需功率的計(jì)算 3.2.1. 給進(jìn)油缸的基本參數(shù) 1）給進(jìn)油缸的數(shù)量 n 2 2）油缸直徑 D 55mm 3）活塞桿直徑 d 30mm 4）活塞桿有效行程 L 400mm 5）油缸面積 A1 23.76cm2 6）活塞桿面積 A2 7cm2 7）有效面積 A A1 A2 16.76cm2 3.2.2油缸工作壓力的計(jì)算 鉆機(jī)大水平孔時(shí)，油缸的最大推力為： W C Fm 式中： W油缸最大推力 C孔底最大壓力 C 10000N Fm鉆桿與孔壁間的摩擦力 Fm q L f 式中： q鉆桿單位長度重量 q 45.6N/m L鉆桿長度 L 1050m f摩擦系數(shù) f 0.35 Fm 45.610500.35=1675.8N W=10000+1675.8=11675.8N 油泵的工作壓力 P P=W/A=11675.8/16.76=696.6N/cm2 3.2.3.油泵最大工作流量計(jì)算 油缸回程時(shí)的最大容油量 : V1=A1L=23.7640=950.4mL=0.9504L 油缸送進(jìn)時(shí)的最大容油量 : V2=AL=16.7640=0.6704L 當(dāng)選用立軸的鉆進(jìn)速度 V=0.06m/min=0.6dm/min 時(shí) ,立軸 送進(jìn)時(shí)每分鐘所需的油量為 : Q=2AV=20.16760.6=0.2 令活塞回程時(shí)間為 0.3min,則回程所需油量為 : Q1=0,95042/0.3=6.336 3.2.4.給進(jìn)油缸功率 Ny Ny=PQ/60102=696.60.2/60102=0.023 3.2.5.根據(jù)上面的計(jì)算 , 選用 YBC10/80 型 齒 輪 油 泵 (排 油 量 10L/min, 壓力800N/cm2 )。油泵滿負(fù)荷時(shí)所需功率是 : Ny=PQ/60102 1 2 式中 :P額定壓力 P=800N/cm2 Q額定流量 Q=10L/min 1機(jī)械效率 1=0.9 2容積效率 2=0.71 Ny=80010/601020.90.71=2.04KW 3.3 動(dòng)力機(jī)功率的確定 通過上述的計(jì)算說明，立軸鉆進(jìn)時(shí)給進(jìn)所需功率很小，而且油 泵滿負(fù)荷工作時(shí)一般是立軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，液壓卡盤松開時(shí)，必須停止鉆進(jìn)。所以參考表 32 本機(jī)選用 5.5KW 電機(jī)或柴油機(jī)，基本能滿足表 32 中粗線以上各種工作狀態(tài)。 表 31 巖 石 名 稱 抗 壓 強(qiáng) 度 （ N/cm2 ） 粘土、頁巖、片狀砂巖 4000 石灰?guī)r、砂巖 8000 大理石、石灰?guī)r 10000 堅(jiān)硬的石灰?guī)r、頁巖 12000 黃鐵況、磁鐵礦 14000 煤 2000 N (kw) r/min N/cm2 110 190 340 N1 2000 0.0693 0.0794 0.0918 4000 0.1386 0.1589 0.1837 8000 0.2771 0.3177 0.3675 10000 0.3464 0.3971 0.4593 12000 0.4157 0.4765 0.5512 N2 2000 0.2443 0.4230 0.7569 4000 0.4898 0.8460 1.5138 8000 0.9795 1.6919 3.0277 10000 1.2244 2.1149 37846 12000 1.4693 2.5379 4.5346 N3 r/min N/cm2 1.0160 2.5728 2.2804 Nh 2000 1.3296 3.0752 3.1292 4000 1.6444 3.5769 3.9779 8000 2.2726 4.5824 5.6756 10000 2.5868 5.0848 6.5243 12000 2.9010 5.5879 7.3662 Ny r/min N/cm2 0.023 0.023 0.023 Nj=Nh/ 3.4129 3.6179 3.6814 N0=1.2Nj 4.0920 4.3415 4.4177 第 4 章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 主要參數(shù)的選擇 4.1.1 回轉(zhuǎn)器 立軸的轉(zhuǎn)速，主要取決于地質(zhì)條件、鉆頭直徑及鉆進(jìn)方式，當(dāng)使用直徑為 75mm 鉆頭時(shí)，采用硬質(zhì)合金和鉆粒，根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，立軸轉(zhuǎn)速取 n 90 400r/min 比較適宜；采用金剛石鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，立軸轉(zhuǎn)速取 n 400 1000r/min 比較適宜。本機(jī)選用 110 340r/min，即適合合金鉆頭鉆進(jìn)，由適合金剛石鉆頭鉆進(jìn)。 4.1.2 升降機(jī) 為了減輕鉆機(jī)重量， 不使動(dòng)力機(jī)過大，絞車的纏繩速度不宜過高，基本上采用低速，本機(jī)升降機(jī)速度為 0.220.66m/s。 4.1.3 變速箱 參考國內(nèi)外現(xiàn)有小型鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速系列，本機(jī)采用了不規(guī)則排列的中間轉(zhuǎn)速系列。 （ 1） 立軸有三種轉(zhuǎn)速， 110、 190、 340r/min 轉(zhuǎn)速適合合金鉆 頭鉆進(jìn)。 （ 2） 卷筒纏繩速度為三種，見表 41 表 4 1 檔 檔 檔 立軸轉(zhuǎn)速 r/min 110 190 340 纏繩速度 m/s 0.22 0.37 0.66 4.2 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)路線見圖 4 1 傳動(dòng)計(jì)算如下： 1.立軸的轉(zhuǎn)速 : n =nD1/D2Z 1/Z2Z 3/Z4Z10/Z11 式中 : n 立軸的第一檔轉(zhuǎn)速 r/min n電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1440r/min D1主動(dòng)皮帶輪直徑 D1=125mm D2大皮帶輪直徑 D2=285mm Z1Z11 傳動(dòng)鏈中各齒輪的齒數(shù) ,Z1=31,Z2=54,Z3=31,Z4=54 Z10=21,Z11=39 n =1440125/28531/5431/5421/39=112.1 110r/min n =nD1/D2Z 1/Z2Z5/Z6Z 10/Z11 式中 :Z5=42,Z6=43 n =1440125/28531/5442/4321/39=190.69 190r/min n =nD1/D2Z 1/Z4 內(nèi) Z10/ Z11 式中 : Z4 內(nèi) =31 n =1460160/36531/3121/39=340.08 340r/min 考慮到皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、軸承等的效率，所以各檔轉(zhuǎn)速確定為 110、 190、 340r/min。 2. 絞車的纏繩速度 V1= D(nD1/D2Z 1/Z2Z3/Z4Z9/Z12/Z13/Z14)/60000 m/s 式中 :D=D0+d=140+8.8=148.8mm 式中 :D0=140mm 為卷筒直徑 ,d=8.8mm 為鋼絲繩直徑。 V1=148.8(1460160/36525/3118/3833/8318/1818/54)/60000 =0.22m/s V2=0.44m/s V3=0.75m/s (計(jì)算從略 ) 考慮到皮帶、軸承、齒輪等的效率，確定絞車提升速度分別為： U1 0.22m/s U2=0.44m/s U3=0.75m/s。 第 5 章 回轉(zhuǎn)器 5.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)如圖 5 1 所示，是由本體、立軸、立軸導(dǎo)管、弧齒錐齒輪等組成。立軸上端裝有常閉式液壓卡盤。其特點(diǎn)是： 1、回轉(zhuǎn)器尺寸小、緊湊。 2、回轉(zhuǎn)器適用于各種角度的孔的鉆進(jìn) 。 3、離開孔口采用開箱式，簡單可靠，減輕鉆機(jī)重量。 4、立軸行程比過去小型鉆機(jī)大，為 500mm，縮短鉆進(jìn)輔助時(shí)間。 5.2 零部件的強(qiáng)度與壽命計(jì)算 弧齒錐齒輪副的強(qiáng)度校核 : Z 10 與 Z11 的主要參數(shù)見表 5 1。齒面硬度 Z10 為 HRC52、 Z11為 HRC57，錐距 R 77.515m,節(jié)錐角 10=28018 22, 11=6104128 表 5-1 齒 號(hào) 齒 數(shù) 模數(shù) 變位 系數(shù) 齒寬 材料 齒頂系數(shù) 壓力角 螺旋角 旋向 精度 Z10 21 3.5 0 22 20CrMnTi 0.85 200 350 右 8DC Z11 39 3.5 0 22 20CrMnTi 0.85 200 350 左 8DC 齒輪在各種轉(zhuǎn)速下傳遞的功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩見表 5 2 表 5 2 功率 KW 轉(zhuǎn)速 r/min 轉(zhuǎn)矩 n m 5.17 632 80 5.07 208 233 5.07 354 137 5.2.1 齒面按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （ 1）接觸應(yīng)力 H Z E 1.5ft m axKAKVKH ZR 3 Ft1 N/mm2 b d1 I Ft m ax ZE彈性系數(shù) ZE 189.8 N/mm2 Ft1=Ft m ax小輪運(yùn)轉(zhuǎn)中最小切向力 Ft m ax=2758N KA使用系數(shù) KA=1.25 Kv動(dòng)載系數(shù) KV1=KV2=1 KH 齒間 載荷分布系數(shù) KH =1.2 Zx尺寸系數(shù) Zx=1.0 ZR表面狀況系數(shù) ZR=1 b有效齒寬 b=22mm d1小輪大端分圓直徑 d1=94.5mm I幾何系數(shù) I=0.1 將以上各值代入上式 ,得 H=1197N/mm2 (2)接觸疲勞極限應(yīng)力 HIin= HIin ZN ZW/ZQ N/mm2 HIin接觸疲勞極限應(yīng)力 HIin 1352 Zwgz 工作硬化系數(shù) Zw 1 ZN壽命系數(shù) ZN 1 ZQ溫度系數(shù) ZQ=1 HIin=135211=1352 (3)安全系數(shù) : SH= HIin/ H=1352/1197=1.12SHIin=1 所以安全。 5.2.2 彎曲疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力 （ 1） 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力 F Ft KA KU KF YX/b ms J N/mm2 Ft 作用于大端分度圓上的切向力 Ft =2758N KA 使用系數(shù) KA =1.25 Kv 動(dòng)載系數(shù) Kv=1 KF 載荷分布系數(shù) KF 1.15 Yx尺寸系數(shù) Yx 1 ms大端端面模數(shù) ms=4.5 J幾何系數(shù) J 0.18 F 141N/mm2 （ 2） 齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力 FIim FIim YN/YQ N/mm2 YQ溫度系數(shù) YQ 1 YN壽命系數(shù) YN 1 FIim齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力 FIim 206.82N/mm2 （ 3） 安全系數(shù) SF FIim/ F 206.82/141=1.46SFmin=1 所以安全。 第 6 章 變速箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算 6.1 變速箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 變速箱的結(jié)構(gòu)如圖 6 1 所示，它是由變速部分、分動(dòng)部分及操縱部分和殼體等組 成。也是變速部分和分動(dòng)部分合為一體的傳動(dòng)箱。其特點(diǎn)是： 1、采用了回歸式的傳動(dòng)形式，箱體呈扁平狀，有利于降低鉆機(jī)的高度，齒輪 Z4 即是移動(dòng)齒輪由是結(jié)合子，因此結(jié)構(gòu)緊湊。 2、變速、分動(dòng)相結(jié)合，減少了零件數(shù)目，有效利用變速箱內(nèi)的空間。 3、操縱結(jié)構(gòu)采用了齒輪齒條撥叉機(jī)構(gòu)，操縱靈活可靠，每個(gè)移動(dòng)齒輪單獨(dú)控制，并有互鎖裝置，這種互鎖裝置安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單。 4、增加了卸荷裝置，減少了軸齒輪的受力狀況。 6.2 零件的強(qiáng)度計(jì)算 1、在校核零件的強(qiáng)度時(shí)，假設(shè)電機(jī)的功率全部輸入變速箱，然后再輸入絞車和回轉(zhuǎn)器。 2、變速箱在不更換齒輪的情況下，可連續(xù)工作 10000 小時(shí)，純機(jī)動(dòng)時(shí)間每班 16 小時(shí)，可連續(xù)工作 20 個(gè)月。 每個(gè)速度的工作時(shí)間分配情況如下： 第一速（ 110r/min） 為 40即 4000 小時(shí)； 第二速（ 190r/min） 為 40即 4000 小時(shí)； 第三速（ 340r/min） 為 20即 2000 小時(shí)； 3、本機(jī)零部件的強(qiáng)度和壽命計(jì)算方法和數(shù)據(jù)是按 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) （冶金工業(yè)出版社）計(jì)算的。 6.3 齒輪強(qiáng)度計(jì)算 1、變速箱內(nèi)各齒輪主要參數(shù)及材料見表 6 1 表 6 1 齒數(shù) 模數(shù) 齒寬 變位系數(shù)材料 硬度 RC 應(yīng)力角 備注 Xn Z1 31 2 35 1.0 40Cr 40-45 200 Z2 54 2 22 0.1 40Cr 40-45 200 Z3 31 2 26 1.0 40Cr 40-45 200 Z4 54 2 26 0.1 40Cr 40-50 200 Z5 42 2 24 0.1 40Cr 40-45 200 Z6 43 2 24 1.0 40Cr 40-45 200 Z7 35 3 25 0 40Cr 40-45 200 Z8 26 3 26 0 40Cr 45-50 200 Z9 33 4 22 0 40Cr 45-50 200 Z12 17 3 26 0 45 40-45 200 Z13 18 3 35 0.15 20CrMnTi 57-62 200 Z14 18 3 20 0.1 20CrMnTi 57-62 200 Z15 54 3 28 0.35 40Cr 200 2、 Z3、 Z4 齒輪副的強(qiáng)度校核 1) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 （ A） 計(jì)算齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力 l i m l i m * * *F F b N X s rY Y Y 式中l(wèi)imF 被校核齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力 limFb 實(shí)驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力，由圖 F8 13 查得： l i m 3 l i m 4 400F b F b（ Mpa） NY 彎曲壽命系數(shù)，因兩齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： 3N= 410 *0.4*60*365=0.87* 810 次 4N= 410 *0.4*60*210=0.5* 810 次 由圖 F8 14 知3NY=4NY=1 XY 尺寸系數(shù)3XY=4XY=1（圖 F8 15） SrY 有效應(yīng)力集中系數(shù)，有圖 F8 16 查知3SrY=1.03，4SrY=0.97 所以 lim3F=lim 3Fb*3NY*3XY/3SrY=400*1*1/1.03=370（ Mpa） lim4F=lim 4Fb*4NY*4XY/4SrY=400*1*1/0.97=412（ Mpa） （ B） 比較彎曲強(qiáng)度 圖 F8 6 查得齒形系數(shù)3FY=1.94，4FY=2.26 則有 lim3F/3FY=370/1.94=191lim4F/4FY=412/2.26=182 因此齒輪4Z彎曲強(qiáng)度弱。 （ C） 計(jì)算彎曲工作應(yīng)力4F 4F=tcF/bm(FY Y Y) （ Mpa） 式中 tcF 計(jì)算圓周力，而tcF=tF AK UK K K 其中 tF 工作圓周力tF=20003T/3d=2000*132.5/62=4273（ N） AK 工作狀況系數(shù)，由表 F8 7 查知AK=1.25 UK 動(dòng)載系數(shù)，因?yàn)?V3Z/100=1.18*31/100=0.37，由 F8 4 知UK=1 K 載荷分配系數(shù)， K =1/ Y ，當(dāng) =1.6 時(shí)， Y =0.7，所以K =1/0.7=1.43 K 載荷分布系數(shù)，因 d =b/ 3d =26/62=0.45,故由表 F85 查知 K=1.05 則 tcF=4273*1*1*1.43*1.05=6417.5（ N） Y 載荷作用位置數(shù) Y=0.7 Y 螺旋角系數(shù) Y=1 b 齒寬 b=26 (毫米 ) m 模數(shù) m=2 (毫米 ) Fc=tcF/bm(4FY Y Y)=6417.5/26*2(2.26*0.7*1=195（ Mpa） (d)計(jì)算齒輪的彎曲疲勞安全系數(shù)FS FS=lim4F/4F=412/195=2.11 可靠 2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 （ A）計(jì)算齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力limH limH=limHb*NZ* Z 式中 limHb 實(shí)驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，由 F8 17 查知 lim 3Hb=lim 4Hb=1100（ Mpa） NZ 壽 命 系 數(shù) ， 由 圖 F8 18 查知3NZ=1.19 ， 4NZ=1.22 Z 硬化系數(shù)， 取 Z =1 所以 lim3H=1100*1.19*1.03=1348（ Mpa） lim4H=1100*1.22*1.03=1424 （ Mpa） （ B）計(jì)算接觸工作應(yīng)力 H=EZ HZ Z31*tcF ubd u （ Mpa） 式中 EZ 材料系數(shù)，由 F8 9 查知EZ=189.8 MPa HZ 節(jié)點(diǎn)系數(shù)，HZ=2.27 由圖 F8 10 Z 重合度系數(shù) Z =0.9 由圖 F8 9 U 齒數(shù)比 U=43/ZZ=54/31=1.74 則 H=189.8*2.27*0.9 6 4 1 7 . 5 1 . 7 4 1*2 6 * 6 2 1 . 7 4=889（ Mpa） （ C） 算安全系數(shù)HS HS=lim3H/H=1384/889=1.516 安全可靠 3）短期過載強(qiáng)度校驗(yàn)計(jì)算 取最大短期尖峰載荷是額定工作載荷的 1.5 倍 短期過載彎曲極限應(yīng)力，根據(jù)表 F8 12 知 limFs=18*CHR=18*45=810（ Mpa） 最大的彎曲工作應(yīng)力為 maxF=4F*1.5/AK=195*1.5/1.25=234（ Mpa） 短期過載彎曲強(qiáng)度安全系數(shù) FSS=limFs/maxF=810/234=3.5（安全） 短期過載接觸極限應(yīng)力，根據(jù)表 F8 12 知 l i m 4 1 . 3H s CHR =41， 3*45=1859 （ Mpa） 而最大接觸應(yīng)力為 m a x1 .5HHAK =889* 1.51.25 =974 （ Mpa） 短期過載接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)為 HSS limm a x1859974HsH=1.9（安全） 3、其他齒輪對(duì)的強(qiáng)度校核 按上面的方法和步驟，對(duì)變速箱中的其他齒輪對(duì)可進(jìn)行類似的計(jì)算，略。 6.4 軸系零件與部件的強(qiáng)度與壽命的校核計(jì)算 在變速 箱中共有三根軸，其中 軸負(fù)荷最大，而且相對(duì)尺寸直徑小、長度長。下面僅以該軸的強(qiáng)度壽命進(jìn)行驗(yàn)算。 軸共有七種工作狀態(tài)，向回轉(zhuǎn)器傳遞四種狀態(tài)的動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)絞車三種狀態(tài)。相比而言回轉(zhuǎn)器的 130r/min 的轉(zhuǎn)速時(shí)該軸扭矩最大，受力最大。 1、軸的驅(qū)動(dòng)校核 已知下列條件：材料 40Cr，調(diào)質(zhì) T 220-250，各齒輪分度圓直徑為： d4 108、 d6 84、 d8 105. 該軸的四個(gè)轉(zhuǎn)速及傳遞的扭矩見表 6-2 表 6-2 轉(zhuǎn)速（ r/min） 扭矩（ N m） 備 注 檔 210 221 7 檔 356 118 4 III 檔 636 79 28 （ A） 在各種轉(zhuǎn)速下齒輪受力支反力計(jì)算結(jié)果列表 6 3 中 （ B） 軸的疲勞強(qiáng)度校核： 從表 6 2 中得知，校核軸的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)取低轉(zhuǎn)速的受力狀態(tài)。表 6 3 RCY RBY Ft6 Ft4 RAY C B Ft6 FR4 A RCX RBX RAX 125 94.5 115 60.5 270 395 續(xù)表 6 3 檔 檔 檔 檔 Ft4 5362 Fr4 1952 Ft6 4 2594 Fr6 944 Ft1 3113 2450 Fr1 1133 892 Ft8 2450 Fr8 292 RAX 194 174 RBX 883 1092 RCX 603 75 RAY 3680 724 RBY 720 1502 RCY 492 1027 RR 3684 745 RB 1139 1506 RC 778 1030 軸的扭矩圖如圖 6 3 所示，現(xiàn)計(jì)算 ，截面的安全系數(shù)。 截面 -的彎矩： 水平彎矩： Mxz =Fr410010-3+RBX17010-3 199N m 垂直彎矩 -： MYZ =Ft410010-3+RBY910-3 542N m 合成彎矩： M Mxz 2 + MYZ 2 575N m 截面 -的彎矩： 水平彎矩： Mxz RAX60510-3+19460.510-3=11N m 垂直彎矩： MYZ RAY60.510-3=223.6N m 合成彎矩： M Mxz +MYZ =223N m 12 量截面扭矩 T 356.6N m 下面是按當(dāng)量彎矩計(jì)算 -、 -兩截面的安全系數(shù)。 水平受力圖： C B Frx A 180 47 水平彎矩圖： 11 199 Fty 垂直受力圖： C B 垂直彎矩圖： 80 145 223 542 合成彎矩圖： 60 231 223 575 扭矩圖： 356 圖 6 3 表 6 4 名 稱 -截面 -截面 說 明 扭 矩 T（ N m） 356 356 彎 矩 M（ N m） 575 223 當(dāng)量力矩 Ml 652 380 軸 經(jīng) d（ mm） 36、 42 36、 42 工作應(yīng)力 m(Mpa) 131 76.92 w=4.9410-6 疲勞極限 -1(Mpa) 350 350 尺寸系數(shù) 0.77 0.77 表面質(zhì)量 0.85 0.85 有效應(yīng)力 集中系數(shù) K 1.57 1.57 安全系數(shù) S 2.29 3.91 許用安全系數(shù) 2.29 2.29 安 全 通過上述驗(yàn)算 軸通過 ,其它軸系從略。 第 7 章 絞車 7.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 本鉆機(jī)考慮到井上、井下鉆探作業(yè)，故設(shè)置了絞車，如圖 7 1。在井下矮巷道內(nèi)鉆孔時(shí)，絞車難以發(fā)揮作用，這時(shí)可將絞車拆除。設(shè)置絞車也給機(jī)器在井下短距離搬運(yùn)提供自牽的方便。 在結(jié)構(gòu)上選擇常用的固定輪系的 NGW 型行星式傳動(dòng)絞車，其特點(diǎn)是： 1、結(jié)構(gòu)簡單而緊湊，傳動(dòng)裝置兼起離合作用，并有過載保護(hù)作用。 2、在一定范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速和微動(dòng)升降。 3、傳動(dòng)功率大，效率高。 4、傳動(dòng)平穩(wěn)，操縱靈活。 7.2 主要參數(shù)的選擇 1、確定鋼絲繩直徑 d 根據(jù) GB1102 74 標(biāo)準(zhǔn)，選定鋼絲繩直徑如下： 外 徑： d=8.8mm 總斷面積： A=27.88mm2 總破斷力： S=47300N 抗拉強(qiáng)度： =1700Mpa 繩 型：繩 637（纖維芯） 2、鋼絲繩的強(qiáng)度校核 絞 車最大提升負(fù)荷： Q=12000N 最小安全系數(shù)： S=45 在正常情況下，最大起重時(shí)的安全系數(shù)為： S= S/Q=47300/12000=3.49 S 在急剎車時(shí)，取 Q 2.5Q，則安全系數(shù) S S/Q 1.6 3、卷筒參數(shù)確定如下： 卷筒內(nèi)徑： D 140mm 卷筒外徑： D 230mm 卷筒有效長度： L0 100mm 容繩長度： L n D 式中： n鋼絲繩圈數(shù) n 11 D 每層纏繩長度之和，共五層， D 5（ D+d） +20d 32m。 4、絞車參數(shù) 提升速度 卷筒轉(zhuǎn)速 提升力 V1=0.22m/s n1=28r/min 12000N V2=0.44m/s n2=50r/min 6000N V3=0.75m/s n3=78r/min 3350N 7.3 絞車所需功率 1. 卷筒所受扭矩： MT 0.5(D+d)Q=0.5(0.14+0.0088)12000 =893N m 2.絞車軸所受扭矩 : MZ=MT/2=298N m 3.絞車軸所需功率 : P=MZ n1 I/9550=2.6KW 7.4 零部件的強(qiáng)度及壽命計(jì)算 （一）齒輪強(qiáng)度校核 對(duì) NGW 型行星齒輪傳動(dòng)，只校核外嚙合。即 Z13 與 Z14。 Z13 18、 m 3、 X13=0.15、 材料為 20C rMnTi、 HRC=5762 Z14 18、 m 3、 X14=0.15、 材料為 20C rMnTi、 HRC=5762 HIim=1500N/mm2 FIim=450 N/mm2 傳遞扭矩： Mz 298N m 轉(zhuǎn) 速： nz=n1 i 84r/min 按接觸強(qiáng)度校核： 1. 分度圓圓周力 Ft=1000MZ/CS R1=5518.5N 2. 工況系數(shù) KA=1.25 3. 動(dòng)載系數(shù) KV=1 4. 齒間載荷分配系數(shù) KH =1.05 5. 齒向載荷分配系數(shù) KH =1 6. 節(jié) 點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH=2.35 7. 彈性系數(shù) ZE=189.8 N/mm2 8. 重合度系數(shù) Z =0.97 9. 螺旋角系數(shù) Z =1 10. 計(jì)算接觸應(yīng)力 H Ft i+1 KA KV KH KH ZH ZE Z Z db i 11.壽命系數(shù) ZN1=1.02 ZN2=1.11 12.最小安全系數(shù) SHm in=1 SFm in 1.4 13.潤滑劑系數(shù) ZL=1 14.速度系數(shù) ZV=0.9 15.粗糙度系數(shù) ZR=0.9 16.齒 面工作硬化系數(shù) ZW=1 17.尺寸系數(shù) ZX=1 18.許用接觸應(yīng)力 HP 1min1limHNH S Z ZL1 ZV1 ZR1 ZW1 ZX1 1239N/mm2 HP 2=1308.7N/mm2 19.接觸強(qiáng)度判斷 因?yàn)?H 978N/mm2 HP1 1239N/mm2,所以接觸強(qiáng)度校核通過。 按彎曲疲勞強(qiáng)度校核 1. 齒向載荷分布系數(shù) KF =1 2. 應(yīng)力修正系數(shù) YS 1=1.62 YS 2=1.58 3. 重合度系數(shù) Y =0.9 4. 螺旋角系數(shù) Y =1 5. 計(jì)算齒根應(yīng)力 F F1 mtbF KA KV KF KF YF 1 YS 1 Y Y 263.5N/mm2 F2=423 N/mm2 6. 壽命系數(shù) YNT=1 7. 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù) Y reIT =1 8. 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù) YRreIT =1.04 9. 尺寸系數(shù) YX=1 10. 許用齒根應(yīng)力 FP 1= FP 2 min1limFNTSTF S YY Y reIT1 YRreIT1 YX1 668.6N/mm2 因?yàn)?F1 =263.5N/mm2 FP 1 668.6N/mm2； F2=423 N/mm216MPa 時(shí)， PP Pn125 Pn工作壓力（ Pa） D油缸內(nèi)徑 D 0.17(m) p缸體材料許用拉壓力 p= b/S 其中 b 為材料抗拉強(qiáng)度 S安全系數(shù) S=3.5 5 取 S=4 Pn=600104(Pa) PP=600104150%=900104 p= b/S=60106/3.5=17106Pa t=9001040.17/217106=0.0045(m) 取 t=8mm,所以強(qiáng)度足夠。 8.2 給進(jìn)油缸的設(shè)計(jì) 給進(jìn)油缸的結(jié)構(gòu)如圖 8 4 所示，為雙作用單活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)油缸，所起的作用是： 1、完成鉆孔過程中的給進(jìn)運(yùn)動(dòng)； 2、當(dāng)卡鉆及處理事故時(shí)，配合絞車起拔在鉆桿。 1、 TXU 150 型鉆機(jī)，打水平孔時(shí)，需克服 150m 鉆桿的自重和孔壁的摩擦力，其力為： F 摩 q L f 69.61500.35=3660N 式中 :q鉆桿單位長度重量 q=69.6N/m； L鉆桿長度 L=150m； f摩擦系數(shù) f=0.33 在低速鉆進(jìn)時(shí) ,當(dāng)井底壓力 C=10000N 時(shí) ,則活塞桿所產(chǎn)生的推力必須大于 F 摩 +C,即 3660+10000=13660N,活塞桿有效面積 16.76cm2 油泵工作壓力為 : P=13660/16.762=407.5 400N/cm2 2、油缸直徑的計(jì)算 根據(jù)所需油缸最大作用力以及液壓系統(tǒng)的最大工作壓力可求得油缸直徑。 D 4P2/2 P= 428500/23.14600=5.49cm2 5.5cm2 式中： D油缸計(jì)算直徑 D 5.5cm P油壓系統(tǒng)的調(diào)整壓力 , P=600N/cm2； P2油缸最大起拔力 ,P2=28500N。 第 9 章 鉆機(jī)的使用說明 一、概 述 100 型液壓鉆機(jī)主要用于礦井內(nèi)部，供鉆探深度為 100 米的各種角度的放水孔、地質(zhì)構(gòu)造孔、滅火孔、抽放瓦斯孔及其它用途的各種工程孔，也可以在地面鉆探深度為 100 米的地質(zhì)勘探孔及其它用途的各種淺孔。 100 型 鉆機(jī)可在各種不同硬度的巖層中鉆探任意角度的孔，尤其在煤層、軟巖石及硬巖石中鉆孔效率為最高。整個(gè)機(jī)組由 100 型鉆機(jī)和 TBW-75/2.0 泥漿泵，兩部分組成。在礦井內(nèi)部鉆探時(shí)不需要井架。鉆孔沖洗液為泥漿、清水或煤水。在地面鉆探時(shí)需要有有一定高度的三角架可供提升使用。 鉆機(jī)具有以下特點(diǎn)： 1、 鉆機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)范圍寬，有兩組供六個(gè)轉(zhuǎn)速，高轉(zhuǎn)數(shù)需換一對(duì)高速齒輪（根據(jù)用戶需要配備高速齒輪），可使用硬質(zhì)合金鉆頭，適合各種地質(zhì)情況，以提高鉆進(jìn)效率。 2、 鉆機(jī)裝有摩擦離合器，可避免主軸變速時(shí)頻繁起、停電動(dòng)機(jī)，具有超載保護(hù)作用。 3、 本機(jī)在較大 范圍內(nèi)采用了液壓技術(shù)，裝有液壓卡盤、液壓夾持器、液壓送進(jìn)機(jī)構(gòu)，能強(qiáng)力起拔鉆桿。操作安全可靠，大大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。 4、 立軸讓開孔口的方式采用開箱式，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 型號(hào)說明： T 勘探機(jī)械； X 巖心鉆機(jī)； U 油壓； 150 鉆進(jìn)深度 150 米。 二、技 術(shù) 特 性 1最大鉆進(jìn)深度（使用 50mm 鉆桿或 42mm 鉆桿） 100m 2鉆孔直徑 1）開孔孔徑 89mm 2）終孔直徑 不小于 50mm 3鉆孔傾斜角度 0 360 4立軸轉(zhuǎn)數(shù) 110、 119、 340 r/min 5. 立軸扭矩 640、 358、 232、136N m 6立軸行程 400mm 7液壓送進(jìn)最大液壓給進(jìn)壓力 4MPa 8卡盤形式 常閉式液壓卡盤 液壓卡盤最大工作壓力 6MPa 9立軸內(nèi)孔直徑 52mm 10油缸最大起拔力 28.5 KN 11絞車轉(zhuǎn)速 0.217、 0.368、 0.656m/s 12絞車提升速度 0.22、 0.44、 0.75m/s 13絞車提升負(fù)荷 1200 、 600、 335Kg 14卷筒 1)直徑 110mm 2)鋼絲繩直徑 8.8mm 3)容繩長度 20m 15電動(dòng)機(jī) 1)型號(hào) YB132S 4 2)功率 5.5kw 3)轉(zhuǎn)速 1440r/min 16鉆機(jī)外形尺寸 (L b h) 1230 600 11160mm 17鉆機(jī)總重量 550kg 三、鉆機(jī)分組情況 100 型鉆機(jī)共分六組，各組布局及外觀如圖 1 所示。 1回轉(zhuǎn)器：是鉆機(jī)立軸產(chǎn)生回轉(zhuǎn)及往復(fù)運(yùn)動(dòng)部分。 2變速箱：是鉆機(jī)立軸、絞車產(chǎn)生各種不同轉(zhuǎn)數(shù)的傳動(dòng)與變速部分。 3離合器：是動(dòng)力的傳遞部分，用以接通或切斷動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)不停電動(dòng)機(jī)變更立軸或絞車的轉(zhuǎn)數(shù)。鉆進(jìn)負(fù)荷超載時(shí)可保護(hù)鉆機(jī)。 4絞車：是升降鉆具的部分。 5抱閘：是控制絞車的機(jī)構(gòu)，用來提升與停止鉆具在任何位置的部分。 6機(jī)架：是連接機(jī)器各組的機(jī)體，并將機(jī)器穩(wěn)定地固定在鉆場基臺(tái)木上。 7操縱儀：是控制鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的總樞鈕。 四、結(jié)構(gòu)特征與工作原理 鉆機(jī) 型式為：機(jī)械傳動(dòng)、液壓給進(jìn)、彈簧夾緊、立軸式鉆機(jī)。 1、鉆機(jī)結(jié)構(gòu)如下： 1.1 回轉(zhuǎn)器 ,如圖 2 回轉(zhuǎn)器部分主要由液壓卡盤、立軸、本體、立軸導(dǎo)管、大弧齒錐齒輪、兩根油缸和兩根導(dǎo)向桿組成。 1）、液壓卡盤如圖 2 所示，主要由下列構(gòu)件組成：碟形彈簧和位于其上的帶外環(huán)、內(nèi)錐的移動(dòng)套；位于外環(huán)上的活塞；插入碟形彈簧和移動(dòng)套內(nèi)孔中的主軸；主軸中的三片卡瓦外錐與移動(dòng)套內(nèi)錐相配合，卡瓦置于主軸上部的三個(gè)等分的槽中。下部由兩軸承支持?？ūP的外殼，即缸體和壓頭座，由螺栓聯(lián)接在一起。卡盤的主要?jiǎng)幼魇歉邏河蛷纳喜窟M(jìn)入缸體推動(dòng)活塞下移壓 移動(dòng)套，移動(dòng)套壓碟形彈簧，由于移動(dòng)套下移，三片卡瓦在主軸槽內(nèi)呈自由狀態(tài)，被主軸內(nèi)的漲環(huán) 14 外推，松開鉆桿。當(dāng)釋放油壓時(shí)，在碟形彈簧的彈力推動(dòng)下，移動(dòng)套上移，迫使卡瓦向中心移動(dòng)，在壓縮漲環(huán)的同時(shí)夾緊 了鉆桿。組裝時(shí)碟形彈簧的預(yù)緊力為 32KN。更換卡瓦時(shí)，先將上端螺釘取出，再取下壓蓋，防塵蓋 ,墊及卡環(huán)，然后取出漲環(huán)，卡瓦，即更換新的卡瓦和漲環(huán)。 2）、給進(jìn)油缸主要有活塞桿、油缸上蓋、下蓋，用鎖緊鋼絲連接在一起。在更換弧齒錐齒輪時(shí)，為保證成對(duì)弧齒錐齒輪錐頂重合，需加墊調(diào)整間隙保證嚙合。每次安裝液壓卡盤時(shí)立軸螺紋端部 不許接觸卡盤螺紋內(nèi)端面，卡盤與立軸用圓螺母防止松動(dòng)。 1.2、變速箱，如圖 3 變速箱主要由四對(duì)直齒園柱齒輪及兩根平行的花鍵軸構(gòu)成。動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)首先傳到裝在變速箱體的帶有卸荷裝置的大皮帶輪上，然后經(jīng)過不同的傳動(dòng)鏈，將動(dòng)力傳給小園弧錐齒輪 Z10。 主動(dòng)齒輪為軸齒輪，通過滾動(dòng)軸承架于箱體內(nèi)，軸齒輪端面加工有不通孔，內(nèi)裝滾動(dòng)軸承與滾動(dòng)軸承構(gòu)成支點(diǎn)，支撐花鍵軸?；ㄦI軸是通過滾動(dòng)軸承架于變速箱體內(nèi)?；ㄦI軸上裝有齒輪。在花鍵軸上安裝的齒輪為移動(dòng)齒輪，變速箱所產(chǎn)生的不同轉(zhuǎn)速，就是改變移動(dòng)齒輪的位置來實(shí)現(xiàn)的。 安裝在花鍵軸上 的齒輪也是移動(dòng)齒輪，該齒輪將三種不同速度傳給絞車。變速箱前部的 T 型槽是與回轉(zhuǎn)器部分的連接盤連用的，連接盤上的 T 型螺釘可在 T 型槽內(nèi)固定于任何位置，鉆機(jī)給進(jìn)角度的調(diào)整就是用 T 型槽來實(shí)現(xiàn)的。 1.3絞車，如圖 4 絞車為行星齒輪機(jī)構(gòu)，絞車軸固定在軸承座及變速箱體的滾動(dòng)軸承上，絞車軸的左端用鍵與傳動(dòng)齒輪相連接。絞車軸中部帶有齒輪。當(dāng)變速箱中的齒輪（圖 3）將動(dòng)力傳給齒輪時(shí)，絞車軸就會(huì)同傳動(dòng)齒輪一同旋轉(zhuǎn)。當(dāng)提升時(shí)，應(yīng)將用閘帶剎??；使固定在閘筒上的兩個(gè)游星齒輪只能在游星齒輪軸上自轉(zhuǎn)而無公轉(zhuǎn)。因而帶動(dòng)內(nèi)齒圈使卷筒產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)鉆具提升到一定高度，需要使卷筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)很快的松開剎住閘筒的抱閘，同時(shí)又很快的用另一抱閘將卷筒右側(cè)的制動(dòng)部分抱緊，使卷筒與內(nèi)齒圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)由絞車軸傳來的動(dòng)力，傳給游星齒輪后，游星齒輪除了自身的轉(zhuǎn)動(dòng)外又通過游星 齒輪軸帶動(dòng)閘筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)。下降鉆具時(shí)左右閘帶全松開，卷筒因鉆具自重下落而回轉(zhuǎn)。依此循環(huán)往返便可完成鉆具的升降工作。 為了牢固的將鋼絲繩固定在絞車上，在卷筒右側(cè)開有小孔將繩頭穿過孔后，通過繩卡將鋼絲繩固定。在更換拆裝內(nèi)齒圈時(shí)應(yīng)先將內(nèi)齒圈與卷筒相固定用的螺釘取下，然后，在卷筒容繩側(cè)用螺釘將內(nèi)齒圈頂出 。 1.4制動(dòng)閘： 鉆機(jī)所選用的制動(dòng)閘，左右是一致的，整個(gè)閘帶與閘筒（或卷筒）之間的間隙是用調(diào)整連桿下部螺釘來實(shí)現(xiàn)的。 10、 11 分別為左右閘把。 1.5機(jī)架，如圖 1 機(jī)架是連接鉆機(jī)各組的總框架，電機(jī)也裝在機(jī)架上，皮帶松緊是通過調(diào)整壓帶輪來實(shí)現(xiàn)的。 1.6操縱儀，如圖 5 操縱儀由油路控制閥和壓力表、手輪（調(diào)壓）和手輪（調(diào)速）等組成。其功能主要是控制液壓卡盤和進(jìn)給油缸的。壓力控制閥是調(diào)整油路壓力，改變立軸壓力的控制機(jī)構(gòu)；手輪是控制進(jìn)給速度的；控制閥控制油缸上升與下降；控制閥控制液壓卡盤松卡鉆桿。液壓卡盤的 壓力為 6Mpa，給進(jìn)油缸壓力為 4Mpa。 2、鉆機(jī)的工作原理 鉆機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)動(dòng)力通過以下各傳動(dòng)鏈傳到固定在立軸上的大弧齒錐齒輪上，從而使立軸帶動(dòng)鉆具一起產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；齒輪油泵輸送出一定的壓力，一方面用于打開液壓卡盤，另一方面通過油路控制閥使給進(jìn)油缸產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，給進(jìn)油缸帶動(dòng)鉆具往復(fù)運(yùn)動(dòng)。至此，鉆具即可旋轉(zhuǎn)，又可給進(jìn)，從而完成鉆進(jìn)任務(wù)。鉆屑的排泄是通過與鉆機(jī)配套的泥漿泵來完成。各傳動(dòng)鏈如下： 立軸的三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)： 2.1、立軸的速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 125r/min D1 D2 Z1 Z2 Z3 Z4 Z7 Z16 Z10 Z11 2.2立軸的速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 210r/min D1 D2 Z1 Z2 Z5 Z6 Z7 Z16 Z10 Z11 2.3立軸的速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 340r/min D1 D2 Z1 Z4（內(nèi)齒） Z7 Z16 Z10 Z11 絞車的三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)： 2.4絞車的低速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) D1 D2 Z1 Z2 Z3 Z4 Z7 Z8 Z9 Z13 Z14 Z15 2.5絞車的中速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) D1 D2 Z1 Z2 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z13 Z14 Z15 2.6絞車的高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) D1 D2 Z1 Z4（內(nèi)齒） Z7 Z8 Z9 Z13 Z14 Z15 2.7立軸的給進(jìn)運(yùn)動(dòng) D3 D4 經(jīng)低壓油管，將油箱中的 20 號(hào)機(jī)油吸入油泵，使其產(chǎn)生需用的壓力，再經(jīng)高壓油管、調(diào)壓閥、高壓油管及進(jìn)入油缸中的活塞上部，推動(dòng)活塞產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，活塞下部具有一定的壓力的 20 號(hào)機(jī)油經(jīng)高壓油管及，進(jìn)入調(diào)速閥，調(diào)整調(diào)速閥的回油量大小即可控制給進(jìn)速度的快慢。（當(dāng)需要減壓鉆進(jìn)時(shí)，也按此操作控制活塞的下部壓力）然后流經(jīng)高壓油管及操縱閥、低壓油管回到油箱。 2.9立軸的快速移動(dòng) D3 D4 經(jīng)油泵、高壓油管、調(diào)壓閥、操縱閥、高壓油管、 調(diào)速閥、高壓油管，進(jìn)入活塞的下部，推動(dòng)活塞產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，活塞上部的機(jī)油經(jīng)過高壓油管和、操縱閥及低壓油管回到油箱，當(dāng)調(diào)速閥的流量調(diào)整為最大時(shí)，立軸得到快速移動(dòng)。完成一個(gè) 400mm 進(jìn)尺后，將卡盤控制閥打開，經(jīng)油管松開液壓卡盤，將操縱閥手柄位置板到上升位置，操縱調(diào)速閥將立軸快速上升，然后板動(dòng)卡盤控制閥手柄，卡瓦自動(dòng)卡緊鉆桿。 五、操作程序 所有鉆探人員都應(yīng)按下列操作程序進(jìn)行操作，避免因操作不當(dāng)而造成機(jī)器或人身事故。 1、鉆機(jī)在搬運(yùn)過程中應(yīng)避免碰撞，在分組搬運(yùn)過程中，應(yīng)將油管固定后方能進(jìn)行。 2、在工作場地安裝時(shí) ，應(yīng)使用地腳螺栓將鉆機(jī)固定于基臺(tái)木上。無論鉆任何角度的孔都應(yīng)在基臺(tái)木的上面打支柱。 3、電源接通前首先仔細(xì)檢查鉆機(jī)各部分安裝是否正確。并應(yīng)用手搬動(dòng)外部可轉(zhuǎn)動(dòng)部分看是否零活。 4、電源接通后首先應(yīng)驗(yàn)證立軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否正確。 5、將離合器手把放在斷開位置，并將邊速手把 3 放在 1 速位置，旋轉(zhuǎn)立軸，檢查各立軸旋轉(zhuǎn)部位的轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，有無阻力過大現(xiàn)象或異音，如有應(yīng)設(shè)法消除。 6、檢查油路系統(tǒng)各接頭是否擰緊，快速接頭是否扦入 U 型卡圈，油箱油位是否在指定位置上。 7、開動(dòng)電機(jī)檢查離合器的可靠性。 8、絕對(duì)禁止在運(yùn)行中變速， 若搬動(dòng)變速手柄，必須先切斷離合器，待離合器停止轉(zhuǎn)動(dòng)后再進(jìn)行掛檔，以免齒輪打壞，并注意把手柄定位銷置于定位孔內(nèi)，以免齒輪掉檔。 9、需要變速或接通絞車時(shí)，必須關(guān)閉電機(jī)。 10、在正式工作前應(yīng)使機(jī)器空轉(zhuǎn) 10 分鐘，此時(shí)油路系統(tǒng)應(yīng)調(diào)整到零壓。 11、在開動(dòng)回轉(zhuǎn)器立軸轉(zhuǎn)動(dòng)前，必須先將鉆具提離孔底，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后再進(jìn)行鉆進(jìn)。 12、各操作手把的操作及配合使用程序如下： 1） 開車前首先將手把 1、 2 放在 0（斷開）位置，手輪 3 向左旋至 0 位，手把 4 置于位置 3，手輪 5 向右旋死。 2）上述各手把全部按規(guī)定位置準(zhǔn)確無誤后即可開動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)2 3 分鐘后將電機(jī)關(guān)閉，這時(shí)即可將手把 2 調(diào)到低速 I 的位置，再進(jìn)行開車并空轉(zhuǎn) 10 分鐘。 3）空運(yùn)轉(zhuǎn)完畢后，關(guān)閉電機(jī)，將手把 2 調(diào)到需要的轉(zhuǎn)數(shù)后再開動(dòng)電機(jī)。 4）上述各傳動(dòng)操作完畢后就可以調(diào)整液壓部分，液壓部分的調(diào)整是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行的，同時(shí)裝入鉆桿。所以手把位置調(diào)的正確與否對(duì)機(jī)器的安全使用非常重要。 5）手輪 5 向右旋死（擰不動(dòng)為止），手把 4 搬到第 4 個(gè)位置，手把 7 搬到卡緊位置后再松開使其自然回到中間位置，然后慢慢的向右擰動(dòng)手輪 3，當(dāng)壓力表中的指針逐漸上升到 0 5 1 0Mpa 時(shí)停止擰動(dòng)手輪 3 而將手輪 5 向左慢慢 擰動(dòng)，當(dāng)立軸開始移動(dòng)應(yīng)繼續(xù)擰動(dòng)手輪 5 使鉆具下至井底，最后將節(jié)流閥調(diào)到最慢位置，并根據(jù)井下巖石的軟硬程度向右旋轉(zhuǎn)，調(diào)整手輪 3 使立軸壓力達(dá)到