氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)說明書

1、. 精品 摘要 目前，國內(nèi)生產(chǎn)的錨桿鉆機(jī)無論從技術(shù)上還是質(zhì)量上都落后于某些發(fā)達(dá)國家，所以對(duì)錨 桿鉆機(jī)的理論研究尚需進(jìn)一步深化，鉆機(jī)的質(zhì)量需進(jìn)一步提高。 本文全面、系統(tǒng)、深入地分析了氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的工作原理、齒輪馬達(dá)運(yùn)動(dòng)的特性， 對(duì)氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)組成元件進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，提出氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路和方法，并 對(duì)氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)部分進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)校核，利用 proe 對(duì)其進(jìn)行建模和仿真。 本文根據(jù)流體力學(xué)和氣壓傳動(dòng)原理，分析了齒輪式氣動(dòng)馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，本文還 分析了氣動(dòng)式錨桿鉆機(jī)產(chǎn)生噪聲、油霧的機(jī)理，探討了消除噪聲和油霧的途徑和方法， 研制了具有消除排氣油霧和減小噪聲雙重功能的多機(jī)理除油霧消音器

2、，消音器性能良好， 能很好地滿足設(shè)計(jì)要求和使用要求。 關(guān)鍵詞:氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)、齒輪馬達(dá)、回轉(zhuǎn)部分、強(qiáng)度校核、消音器、支腿、操縱臂、建 模、仿真 . 精品 abstract at present, the domestic production of the jumbolter no matter from technology and quality are behind some developed countries, so the jumbolter to the study of the theory of the pending further deepening, the quali

3、ty of the drilling rig to further improve this paper, system, a further study on the working principle of the jumbolter pneumatic, gear motor sports characteristics, the jumbolter to pneumatic components design analysis, it puts forward the jumbolter pneumatic design basic idea and method, and the j

4、umbolter to pneumatic rotating parts of detailed design respectively,using proe the modeling and simulation. in this paper, according to the principle of fluid mechanics and pneumatic transmission, this paper analyzes the gear type structure and characteristics of the pneumatic motor, this paper als

5、o analyzes the pneumatic type the jumbolter to produce noise, the mechanism of oil mist, and probes into the oil mist eliminate noise and the way and the method, developed with dispels exhaust oil mist and reduce the noise of the double function mechanism in addition to more oil mist muffler, muffle

6、r performance is good, can well meet the design requirement and the use requirement. key words: pneumatic anchor rig gear motor rotary body strength check muffler outrigger manipulating arm modeling simulation . 精品 目錄 摘要摘要.i abstract .ii 第一章第一章 緒論緒論 .1 1 錨桿鉆機(jī)簡介.1 1.1錨桿支護(hù)的作用及意義.1 1.2錨桿鉆機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀.1 1.3我

7、國煤礦用錨桿鉆孔設(shè)備存在的主要技術(shù)問題.2 1.4本課題研究的主要內(nèi)容.4 第二章第二章 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)總體方案的研究與設(shè)計(jì)氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)總體方案的研究與設(shè)計(jì) .5 2.1 設(shè)計(jì)方案的確定.5 2.1.1推進(jìn)方案的確定.5 2.1.2動(dòng)力機(jī)構(gòu)方案的確定.6 2.1.3操縱機(jī)構(gòu)方案的確定.8 2.2 工作原理.9 2.3 性能參數(shù)指標(biāo).10 第三章第三章 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .10 3.1 整體結(jié)構(gòu)及參數(shù)的確定.10 3.2 回轉(zhuǎn)部分的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算.11 3.2.1減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).11 3.2.2氣動(dòng)馬達(dá)的參數(shù)確定.33 3.2.3消聲器的設(shè)計(jì).35 3.3 支腿部件設(shè)計(jì).

8、35 3.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).35 3.3.2支腿材料的分析與選擇.36 3.3.3支腿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).37 3.4 操縱臂設(shè)計(jì).37 3.5 整機(jī)結(jié)構(gòu).37 第四章第四章 proe 建模及仿真建模及仿真.38 . 精品 4.1 pro/engineer軟件簡介 .38 4.2 pro/engineer軟件主要特性 .38 4.3 pro/e 建模.39 4.4 pro/e 裝配.51 4.4 pro/e 仿真.55 第五章第五章 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)使用維護(hù)說明氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)使用維護(hù)說明 .59 5.1 適用范圍及型號(hào)定義.59 5.1.1適用范圍簡介.59 5.1.2型號(hào)定義.59 5.2 性能參數(shù).60

9、5.3 使用條件.60 5.3.1壓縮空氣.60 5.3.2沖洗水.61 5.3.3潤滑.61 5.4 作業(yè)前檢查.61 5.5 鉆錨桿孔作業(yè).62 5.6 攪拌和安裝錨桿作業(yè).62 5.7 作業(yè)之后.62 5.8 其他操作注意事項(xiàng).62 第六章第六章 結(jié)束語結(jié)束語 .63 參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)： .64 致謝致謝 .65 . 精品 第一章 緒論 1 錨桿鉆機(jī)簡介 1.1 錨桿支護(hù)的作用及意義 錨桿支護(hù)作為地下工程的一種新型的支護(hù)型式，目前已成為歐美和澳大利亞等先進(jìn) 采煤國家煤礦井下的主要支護(hù)方式。美國煤礦房柱式開采幾乎全部采用錨桿支護(hù)，長壁 開采的巷道 80%采用錨桿支護(hù)，澳大利亞 90%的煤

10、礦巷道采用錨桿支護(hù)。 50 年代末，錨桿支護(hù)就在我國少數(shù)煤礦得到利用，但是由于對(duì)其認(rèn)識(shí)不足，特別是 缺乏對(duì)其支護(hù)機(jī)理的全面認(rèn)識(shí)，在煤礦的應(yīng)用始終得不到推廣。七十年代以后，在引進(jìn) 國外先進(jìn)的采煤和掘進(jìn)設(shè)備的同時(shí)，又片面強(qiáng)調(diào)了歐洲、美國的采煤模式，把鋼架支護(hù) 作為煤礦的主要方向加以推廣。八十年代起，人們對(duì)錨桿支護(hù)有了重新認(rèn)識(shí)，開始在煤 層頂板比較穩(wěn)定的巷道中使用，如七臺(tái)河、大同、雙鴨山等礦區(qū)，繼而逐步在地質(zhì)條件 比較復(fù)雜的煤礦也得到了應(yīng)用。如在新漢、徐州等礦區(qū)巷道圍巖穩(wěn)定性較差的地方;在龍 口、平莊等礦區(qū)“三軟”條件下順槽的錨桿支護(hù)和錨梁網(wǎng)支護(hù)等。至今，幾乎在全國各 大礦區(qū)都不同程度地應(yīng)用了錨桿支

11、護(hù)技術(shù)。 煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù)在改善支護(hù)效果，降低支護(hù)成本，加快成巷的速度，減少輔 助運(yùn)輸量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高巷道斷面利用率等方面有著十分突出的優(yōu)越性，對(duì)我國 煤礦的技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)意義是十分巨大的。 原煤炭工業(yè)部于 1996 年將煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)列為“九五”五大科技攻關(guān)項(xiàng)目之一， 攻關(guān)內(nèi)容包括錨桿支護(hù)機(jī)理的研究、錨桿設(shè)計(jì)方法、錨桿材料、監(jiān)測(cè)儀器、支護(hù)工藝、 快速掘進(jìn)和錨桿鉆機(jī)等六個(gè)方面。 我國錨桿鉆機(jī)的發(fā)展較晚，雖然從六十年代就開始了研制，但一直處于緩慢發(fā)展和 低水平重復(fù)的階段。至今為止，尚無比較完善的錨桿鉆機(jī)設(shè)計(jì)理論。因此，研究適應(yīng)我 國煤礦的新型、高效、結(jié)實(shí)可靠、使用方便、維修簡單的錨桿

12、鉆機(jī)，是我國錨桿支護(hù)技 術(shù)中急待解決的問題。 1.2 錨桿鉆機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀 從結(jié)構(gòu)型式上，錨桿鉆機(jī)可以分成臺(tái)車型、機(jī)載型和單體型三大類。由于臺(tái)車型錨 桿鉆機(jī)(亦稱錨桿鉆車)和機(jī)載錨桿鉆機(jī)具有功率大、鉆孔能力強(qiáng)、功能齊全、適應(yīng)范圍 . 精品 廣、可自帶動(dòng)力、操作安全等優(yōu)點(diǎn)，所以在國外應(yīng)用較多，如瑞典 alas-copco 公司、芬 蘭 tamrock 公司以及法國 secoma 公司生產(chǎn)的錨桿鉆車。但這兩類錨桿鉆機(jī)操作復(fù)雜，維 護(hù)成本高，一次投資成本也大，因而在國內(nèi)使用較少。目前在巷道錨桿支護(hù)中，大量采 用的是單體錨桿鉆機(jī)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、移動(dòng)靈活、適合手工操作等優(yōu)點(diǎn)。 從機(jī)型結(jié)構(gòu)上分

13、，單體錨桿鉆機(jī)可 . 精品 分為架柱式、手持式和支腿式三種。架柱式錨桿鉆機(jī)機(jī)身固定在巷道頂、底板與側(cè) 幫之間，由推力裝置將鉆機(jī)沿導(dǎo)軌推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)鉆孔。這種架柱式錨桿鉆機(jī)整機(jī)重量較手 持式錨桿鉆機(jī)和支腿式錨桿鉆機(jī)大，操作不方便，如國內(nèi) mz 系列液壓錨桿鉆機(jī)，國外美 國 vitor 公司生產(chǎn)的液壓鉆機(jī)等。手持式錨桿鉆機(jī)與支腿式不同，它沒有推進(jìn)系統(tǒng)，適 于煤巷側(cè)壁的使用，如:澳大利亞 cram 公司、眼鏡王蛇公司生產(chǎn)的幫錨桿鉆機(jī)，國內(nèi)煤 科總院研制的 zqs-50 幫錨桿鉆機(jī)。 支腿式(手扶)錨桿鉆機(jī)是目前煤礦中錨桿鉆機(jī)應(yīng)用的主流，這種鉆機(jī)使用的靈活性 優(yōu)于架柱式，按動(dòng)力上進(jìn)行分有電動(dòng)、液壓和氣動(dòng)三

14、種型式。 電動(dòng)錨桿鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)鉆削直接由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，不需要二次能量轉(zhuǎn)換，設(shè)備效率高。 但受電機(jī)重量的限制，一般輸出功率較小(2-3kw )，支腿的推進(jìn)需要采用另外動(dòng)力源， 且電機(jī)容易受潮，故障率高，同時(shí)也不很安全，故目前實(shí)際應(yīng)用較少。 液壓支腿式錨桿鉆機(jī)帶有分體的專用液壓站，由它提供的動(dòng)力液驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)切削用的 液壓馬達(dá)和推進(jìn)用的液壓油缸，操作系統(tǒng)通過液壓閥組實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速、扭矩和推進(jìn)力的控 制，這種鉆機(jī)輸出功率大，但主機(jī)重量較重，效率較低，維修相對(duì)困難。 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)是目前國內(nèi)外大力發(fā)展的一種機(jī)型，應(yīng)用前景非常廣泛。最初，井下 曾使用氣動(dòng)鑿巖機(jī)來鉆鑿錨桿孔，但由于打頂眼困難、鉆孔質(zhì)量差、鉆進(jìn)速度低、勞

15、動(dòng) 強(qiáng)度大，因而專用的氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)便受到人們的重視。 國內(nèi)在八十年代中期開始采用葉片式氣馬達(dá)，如 zqm 系列，m10 系列，目前這兩種系 列都停止生產(chǎn)。九十年代后期生產(chǎn)的 mfc300 活塞式氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)，由于故障率高，維修 困難，也慢慢退出市場(chǎng)，而齒輪式馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，加之性能控制相對(duì)穩(wěn) 定，故障率較低，操作、維護(hù)和維修也相對(duì)簡單，因而在我國得到大力發(fā)展。 1.3 我國煤礦用錨桿鉆孔設(shè)備存在的主要技術(shù)問題 1. 開發(fā)的品種多，但性能適宜、可靠性高的產(chǎn)品不多 目前我國已開發(fā)了 40 多種型號(hào)的錨桿鉆機(jī)，但適于井下使用且可靠性較好的只有 3- 4 種產(chǎn)品，當(dāng)前正式投入使用的僅占已開

16、發(fā)產(chǎn)品總數(shù)的 10%左右。目前錨桿鉆機(jī)技術(shù)發(fā)展 狀況有以下基本特點(diǎn): . 精品 （1）單體氣動(dòng)回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)是錨桿鉆機(jī)產(chǎn)品的主流，在齒輪式、柱塞式和葉片式三種 類型氣馬達(dá)中，葉片式馬達(dá)已基本淘汰，齒輪式馬達(dá)與柱塞式馬達(dá)在扭矩轉(zhuǎn)速特性、不 同氣壓下的性能、噪聲特性、機(jī)重、對(duì)潤滑的要求與抗污染等方面各有優(yōu)缺點(diǎn)，在不同 使用條件下都有各自的市場(chǎng)，總的來說，國產(chǎn)氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的水平在逐步提高，齒輪氣 馬達(dá)式錨桿鉆機(jī)已基本能代替進(jìn)口產(chǎn)品，但玻璃鋼支腿等部分的可靠性應(yīng)進(jìn)一步提高， 柱塞馬達(dá)式錨桿鉆機(jī)尚處于小批量生產(chǎn)階段，尚需進(jìn)一步考核。 （2）液壓錨桿鉆機(jī)輸出的扭矩高于氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)，在某些場(chǎng)合下應(yīng)用較好，與

17、掘進(jìn)機(jī)配 套是較優(yōu)越的工作方式，從目前已正式投入使用的支腿式液壓錨桿鉆機(jī)來看，鉆機(jī)輸出 扭矩仍然偏低，液壓系統(tǒng)容易發(fā)熱。由于以礦物油為工作介質(zhì)，在煤礦井下使用中存在 安全隱患。 （3）電動(dòng)錨桿鉆機(jī)的輸出特性較差，鉆孔速度較低，電機(jī)可靠性及防水性能存在嚴(yán)重問 題，尚無良好的推進(jìn)方式。因此，盡管已鑒定了多種電動(dòng)錨桿鉆機(jī)，但近期尚難大量用 于井下錨桿支護(hù)。 2. 錨桿鉆機(jī)產(chǎn)品制造、使用管理不規(guī)范，很多產(chǎn)品難以在井下連續(xù)使用 錨桿鉆機(jī)的可靠性與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用等因素有關(guān)，目前來說，錨桿鉆機(jī)實(shí)際 利用率不高的主要原因是產(chǎn)品本身的可靠性問題，但使用中存在的問題也不容忽視。 （1）錨桿鉆機(jī)產(chǎn)品可靠性不高

18、主要來自產(chǎn)品設(shè)計(jì)不成熟與加工質(zhì)量不高，有的錨桿鉆機(jī) 因性能盲目改進(jìn)，參數(shù)確定不合理，從投產(chǎn)起在井下工作無力，產(chǎn)品性能提高緩慢，有 些產(chǎn)品的生產(chǎn)過程無可靠的質(zhì)量保證體系，部件質(zhì)量無法保證，又缺乏必要的檢測(cè)手段， 產(chǎn)品性能與質(zhì)量無法控制，自然影響井下長期使用，近年來，煤炭系統(tǒng)正式鑒定的錨桿 鉆機(jī)有 23 種型號(hào)，但在煤礦井下正式使用的只有 2-3 種，其主要原因是成果質(zhì)量不高又 沒有做技術(shù)鑒定后的后續(xù)工作。 （2）錨桿鉆機(jī)與鉆具的產(chǎn)品管理問題嚴(yán)重，偽劣產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)有可乘之機(jī)，錨桿鉆機(jī)與 鉆具有一定技術(shù)含量，但結(jié)構(gòu)并不十分復(fù)雜，很多人看好煤礦錨桿支護(hù)量大面廣的市場(chǎng)， 有些人受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)，不按國家與

19、煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，產(chǎn)品性能與可靠性低劣，使煤 礦無法正常使用，有的廠家雖已批量生產(chǎn)錨桿鉆機(jī)與鉆具，但采取不正當(dāng)手段推銷產(chǎn)品， 對(duì)銷售的產(chǎn)品不負(fù)質(zhì)量責(zé)任，煤礦用戶常常不知道有哪些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與錨桿鉆機(jī)、鉆具有 關(guān)，盲目相信廠家的“廣告” ，采用未經(jīng)技術(shù)鑒定與法定檢驗(yàn)的產(chǎn)品，或購買不合格產(chǎn)品， 致使企業(yè)遭受不必要的損失。 . 精品 （3）鉆頭是回轉(zhuǎn)式錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備的重要鉆具，鉆頭型式、國產(chǎn)硬質(zhì)合金片的性能，影 響鉆頭的應(yīng)用范圍，目前，普通硬質(zhì)合金的巖石鉆頭主要適用于頁巖、砂頁巖及部分砂 巖磨蝕性不高的砂巖，壽命為 30m 左右-高于常規(guī)鉆頭價(jià)格 50%的國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)合金鉆頭，可 以鉆進(jìn)抗壓強(qiáng)度 60-80

20、mpa 的中等磨蝕性巖石，壽命可達(dá) 25-30m，然而，相當(dāng)多的生產(chǎn)廠 家因受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)，不按標(biāo)準(zhǔn)要求組織生產(chǎn)，硬質(zhì)合金質(zhì)量低劣，工藝技術(shù)不高，產(chǎn) 品壽命只有 10-20m，甚至是 5-10m。 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)力圖開發(fā)一種適合煤礦掘進(jìn)用的新型錨桿鉆機(jī)，要求結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便， 重量輕，移動(dòng)方便，適應(yīng)性強(qiáng)，便于運(yùn)輸和安裝。在設(shè)計(jì)中要嚴(yán)格執(zhí)行國家煤炭行業(yè)相 關(guān)規(guī)程、規(guī)定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保設(shè)計(jì)符合質(zhì)量要求。 本課題整個(gè)研究內(nèi)容分以下幾個(gè)方面: （1）氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)總體方案的研究與設(shè)計(jì)； （2）氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （3）氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)使用維護(hù)說明； . 精品 第二章 氣動(dòng)錨桿鉆

21、機(jī)總體方案的研究與設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)方案的確定 2.1.1 推進(jìn)方案的確定 一、氣缸的選擇 氣動(dòng)執(zhí)行元件與液壓執(zhí)行元件相比，具有如下的特點(diǎn): (l）氣動(dòng)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度快，工作壓力低，適用于低輸出力的場(chǎng)合。能正常工 作的環(huán)境溫度范圍寬，一般可在 35一+80(有的甚至可達(dá)+200的環(huán)境下正常工作)。 (2)相對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)來說，氣動(dòng)執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，維修方便，便干調(diào) 節(jié)其輸出力和速度的快慢。另外，其安裝方式、運(yùn)動(dòng)方向和執(zhí)行元件的數(shù)目，又可根據(jù) 機(jī)械裝置的要求由設(shè)計(jì)者自由選擇。特別是制造技術(shù)的發(fā)展，氣動(dòng)執(zhí)行元件已向模塊化、 標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。借助于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)發(fā)展起來的氣動(dòng)閥，使氣動(dòng)

22、系統(tǒng)的接線大大簡 化。這就為簡化整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制提供了有利條件。 二、氣缸結(jié)構(gòu)和安裝方式的選擇 氣缸的種類很多，一般按壓縮空氣作用在活塞面上的方向、結(jié)構(gòu)特征和安裝方式來 分類。按壓縮空氣作用在活塞面上的方向可以分為單作用氣缸、雙作用氣缸和特殊氣缸 等;按結(jié)構(gòu)特征則可以分為柱塞式、活塞式、薄膜式、套筒式等;按安裝方式的不同則可 以分為固定式、軸銷式等。結(jié)合要設(shè)計(jì)的氣動(dòng)支腿式幫錨桿鉆機(jī)的推進(jìn)機(jī)構(gòu)對(duì)運(yùn)動(dòng)和結(jié) 構(gòu)的要求，選擇單作用套筒式(即伸縮式)氣缸，工作時(shí)氣缸的一端固定，另一端自由。 伸縮式氣缸與其他類型的氣缸相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn): (l)伸縮氣缸工作時(shí)行程可以相當(dāng)長，不工作時(shí)整個(gè)缸的長度可以縮

23、的較短; (2)伸縮缸逐個(gè)伸出時(shí)，有效工作面積逐漸減少。因此，當(dāng)進(jìn)氣量相同時(shí)，外伸速度 逐次增大，當(dāng)負(fù)載恒定時(shí)，氣缸的工作壓力逐次提高; (3)單作用伸縮缸的外伸依靠氣壓，內(nèi)縮依靠自重或負(fù)載的作用。因此，多用于垂直 放置的場(chǎng)合。 缸筒的安裝由內(nèi)到外為三、二、一級(jí)，外缸筒二各缸筒的外導(dǎo)向部分裝有密封圈， 防止氣體泄漏。內(nèi)、外導(dǎo)向套均與各級(jí)缸筒加工成一體。當(dāng)一級(jí)缸筒上升到全部伸出時(shí)， 一級(jí)缸筒的外導(dǎo)向部分與外缸筒的內(nèi)導(dǎo)向部分相遇，帶動(dòng)二級(jí)缸筒上升，三級(jí)缸筒的上 升同理。 . 精品 2.1.2 動(dòng)力機(jī)構(gòu)方案的確定 一、馬達(dá)的選擇 氣馬達(dá)是把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能的氣動(dòng)執(zhí)行元件。氣

24、馬 達(dá)與油馬達(dá)相比，其具有油馬達(dá)所沒有的特點(diǎn):即氣馬達(dá)在長時(shí)間的滿載工作時(shí)，溫升較 低。一般使用的 4-8kg 每平方厘米的低壓輸氣管也比高壓油管便宜，經(jīng)濟(jì)性比油馬達(dá)有 優(yōu)勢(shì)，使用費(fèi)用較低。 由于空氣的可壓縮性與氣馬達(dá)的工作轉(zhuǎn)速隨負(fù)載而降低。氣馬達(dá)和電動(dòng)機(jī)相比，有 如下的特點(diǎn): （1）工作安全，適用于惡劣的工作環(huán)境。在易燃、高溫、振動(dòng)、潮濕及粉塵等不利 條件下都正常工作。在具有爆炸性瓦斯的工作場(chǎng)所，無引起爆炸的危險(xiǎn)，同時(shí)不受震動(dòng) 與高溫的影響； （2）可以無級(jí)調(diào)速。只要控制進(jìn)氣閥的開閉程度即控制氣體流量就能調(diào)節(jié)馬達(dá)的功 率； （3）有過載保護(hù)作用，不會(huì)因過載而發(fā)生燒毀二過載時(shí)氣馬達(dá)會(huì)降低速度或

25、停車， 當(dāng)過載減少時(shí)即能重新正常運(yùn)轉(zhuǎn)； （4）能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，氣馬達(dá)回轉(zhuǎn)部分慣性矩小，所以能快速啟動(dòng)和停止。只要改 變進(jìn)排氣的方向，就能實(shí)現(xiàn)輸出軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換； （5）具有高的起動(dòng)力矩，可以直接負(fù)載起動(dòng)，起動(dòng)、停止迅速； （6）滿載連續(xù)運(yùn)行，由于壓縮空氣的絕熱膨脹的冷卻作用，能降低滑動(dòng)摩擦部分的 發(fā)熱，因此氣馬達(dá)可在高溫環(huán)境中使用。在長時(shí)間滿載連續(xù)運(yùn)行時(shí)，其溫升較?。?（7）功率范圍及轉(zhuǎn)速范圍較寬，氣馬達(dá)功率小到幾百瓦:大到幾萬瓦，轉(zhuǎn)速可以從 0-25000r/min 或更高； （8）操縱方便，維修簡單； (9)功率較低。 除此之外汽馬達(dá)得到正確良好潤滑后，它可在 2 次檢修期間實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)

26、 2500-3000h。 根據(jù)其性能來看氣馬達(dá)應(yīng)用于以下場(chǎng)合:需要安全、無級(jí)調(diào)速、經(jīng)常改變旋轉(zhuǎn)方向、 起動(dòng)頻繁以及防爆、負(fù)載起動(dòng)、有過載可能的場(chǎng)合。當(dāng)要求多種速度運(yùn)轉(zhuǎn)、瞬時(shí)起動(dòng)和 制動(dòng)或可能經(jīng)常發(fā)生失速和過負(fù)載的情況時(shí)采用氣馬達(dá)要比別的類似設(shè)備價(jià)格便宜，維 護(hù)簡單。因此氣馬達(dá)廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)械中。 基于以上氣馬達(dá)與油馬達(dá)及電動(dòng)機(jī)相比所具有的各種優(yōu)點(diǎn)，在本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中選用 了氣馬達(dá)。 . 精品 馬達(dá)按結(jié)構(gòu)形式可分為葉片式、活塞式和齒輪式 3 類。其性能、特點(diǎn)比較如表 2-1。 根據(jù)表 2-1 中性能比較，本產(chǎn)品采用了齒輪式氣馬達(dá)。這是由于齒輪式氣馬達(dá)與其 他類型的氣馬達(dá)相比，具有體積小、重量輕、

27、結(jié)構(gòu)簡單、對(duì)氣源質(zhì)量要求低、耐沖擊及 慣性小等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于礦山機(jī)械。 表 2-1 齒輪式、柱塞式、葉片式 3 種氣馬達(dá)性能特點(diǎn)比較 二、傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定 傳動(dòng)系統(tǒng)方案如圖 2-1 所示，動(dòng)力由馬達(dá)齒輪 3 輸入，經(jīng)過減速箱后，由主軸 6 將 動(dòng)力傳遞給鉆桿。傳動(dòng)路線為:馬達(dá)齒輪 3-馬達(dá)輸出齒輪 4-初級(jí)被動(dòng)齒輪 2-齒輪軸 l-次級(jí)被動(dòng)齒輪 5-主軸 6。減速箱采用同軸線式，即輸入軸與輸出軸的軸線在同一直 線上。這種型式減速箱箱體長度小，結(jié)構(gòu)緊湊。 圖 2-1 減速器傳動(dòng)系統(tǒng)圖 三、消聲器的選擇 噪聲是眾所周知的公害之一。它損害人的聽覺，影響人的健康和工作，嚴(yán)重時(shí)還會(huì) . 精品 造

28、成各種意外事故。所以噪聲問題已日益引起重視并把它作為改善勞動(dòng)條件和保護(hù)環(huán)境 的重要內(nèi)容之一。 . 精品 使用消聲器消除噪聲的主要措施是吸聲。吸聲使用吸聲材料，如玻璃棉、礦渣棉等 裝飾在容器的內(nèi)壁，或敷設(shè)在管道的內(nèi)壁上，將噪聲吸收一部分，從而達(dá)到降低噪聲的 目的。 本產(chǎn)品使用的阻性消聲器是利用在氣流通道內(nèi)表面的多孔吸聲材料來吸收聲能。其 結(jié)構(gòu)簡單，能在較寬的高頻范圍內(nèi)消聲，特別是對(duì)刺耳的高頻聲波有突出的消聲作用， 但對(duì)低頻的消聲效果較差。 2.1.3 操縱機(jī)構(gòu)方案的確定 一、氣閥和水閥的選擇 （1）開關(guān)方式的選擇 該氣動(dòng)支腿式錨桿鉆機(jī)有 l 個(gè)主氣閥、l 個(gè)氣腿閥和 l 個(gè)水閥，都采用了人力控制

29、閥。 在單體式氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)中一般用人力控制閥直接操縱氣動(dòng)執(zhí)行元件。 水閥和氣腿閥都采用了撥動(dòng)式開關(guān)。這是因?yàn)閾軇?dòng)式開關(guān)的操縱方式具有定位性能 即操作力除去后仍能保持閥的工作狀態(tài)不變。而這 2 個(gè)閥在工作開始之前需要打開，以 進(jìn)氣和進(jìn)水，但是在工作過程中需要穩(wěn)壓，撥動(dòng)式手動(dòng)閥能很好的解決這個(gè)問題。其閥 芯結(jié)構(gòu)基本上和機(jī)控閥相同。 馬達(dá)進(jìn)氣閥開關(guān)采用了壓柄式。可以根據(jù)工作需要，控制進(jìn)氣量的大小。 （2）控制閥原理的選擇 氣腿閥原理圖如圖 2-2 采用二位三通閥，手動(dòng)換位，彈簧復(fù)位的形式，p 口接高壓氣， t 口接大氣，a 口接氣腿氣路。左位機(jī)能接通 p、t 口，高壓氣排入大氣。右位機(jī)能接通 p、a

30、 口，高壓氣進(jìn)入氣腿氣路。 主氣閥原理圖如圖 2-2 采用二位二通閥，手動(dòng)換位，彈簧復(fù)位的形式。p 口接高壓氣， a 口接馬達(dá)氣路。左位機(jī)能將兩口斷開，高壓氣無法進(jìn)入馬達(dá)氣路。右位機(jī)能接通兩口， 高壓氣進(jìn)入馬達(dá)氣路。 水閥原理同主氣閥。p 口接水接頭，a 口接冷卻水水路。 氣腿的排氣閥采用快速排氣閥二快速排氣閥安裝在靠近氣腿氣缸排氣口，使氣缸快 速排氣，達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。 二、油霧器的選擇 氣動(dòng)系統(tǒng)中所用的許多元件和裝置都有運(yùn)動(dòng)部分。為使其能正常的工作，需要進(jìn)行 潤滑。然而，以壓縮空氣為動(dòng)力源的氣動(dòng)元件運(yùn)動(dòng)部分都構(gòu)成密封的氣室，不能用普通 的方法注油，只能用某種特殊的方法將油注入氣流帶到

31、需要潤滑的部位。因此，必須在 . 精品 空氣管路中設(shè)置特殊功能的元件，使普通的液態(tài)油滴霧化成細(xì)微的油霧進(jìn)入高壓氣，隨 氣流輸入到運(yùn)動(dòng)部位。油霧器就是這樣一種特殊的給油裝置。當(dāng)壓縮空氣流過時(shí)，它將 潤滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣一起流進(jìn)需要潤滑的部件，達(dá)到潤滑的目的。 . 精品 使用油霧器有以下優(yōu)點(diǎn):油霧可輸送到任何有氣流的地方，且潤滑均勻穩(wěn)定。氣 路一接通就開始潤滑，氣路斷開就停止供油?？梢酝瑫r(shí)對(duì)多個(gè)元件進(jìn)行潤滑。 油霧器的主要特性參數(shù)有流量特性和起霧流量 2 個(gè)參數(shù)，他們是選用油霧器的主要 依據(jù)。流量特性是指壓力降流量特性，即油霧器的進(jìn)口壓力在規(guī)定值時(shí)，其輸出空氣的 流量與出口側(cè)的壓力降之間的

32、關(guān)系;起霧流量是指進(jìn)口壓力在規(guī)定值、潤滑油在正常工作 油位，滴油量每分鐘 5 滴時(shí)流過的空氣流量。對(duì)于一定的進(jìn)口壓力而言，起霧流量越低 說明油霧器在小流量工作時(shí)潤滑油的霧化性能越好。 2.2 工作原理 如圖 2-2 所示， 壓縮空氣經(jīng)過濾器、注油器、濾網(wǎng) j 進(jìn)入操縱臂部件的閥塊。手壓 扳機(jī)，開啟馬達(dá)控制閥，壓縮空氣驅(qū)動(dòng)齒輪式氣馬達(dá)，輸出齒輪經(jīng)兩級(jí)減速，帶動(dòng)主軸 順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕開啟氣腿控制閥，壓縮空氣經(jīng)快速排氣閥進(jìn)入氣腿上腔，氣 腿伸長。當(dāng)關(guān)閉氣腿控制閥，氣腿上腔余氣即從快速排氣閥放空，氣腿靠鉆機(jī)重力回落。 轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕開啟水控制閥，沖洗水即經(jīng)濾網(wǎng)、水閥、水套、主軸內(nèi)孔進(jìn)入鉆桿，沖洗鉆孔

33、。 手動(dòng)調(diào)節(jié)各閥的開啟量，即可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，推力或水量。 圖 2-2 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)工作原理圖 . 精品 2.3 性能參數(shù)指標(biāo) 根據(jù)我國煤礦井下巷道和地下工程實(shí)際情況，要求氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)既可鉆頂板錨桿孔， 也可鉆頂板錨索孔，還可以作為樹脂藥卷類的錨桿，錨索攪拌和安裝設(shè)備，不再需要其 它輔助設(shè)備，實(shí)行螺母一次性旋緊，達(dá)到一次性初錨預(yù)緊力的要求。確定氣動(dòng)錨桿鉆機(jī) 的輸出參數(shù)為: 最大功率 1.0-3.okw 最大功率時(shí)轉(zhuǎn)矩 50n.m 最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速 230-250r/min 推進(jìn)力 6-8kn 上述氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)性能參數(shù)，既能滿足現(xiàn)場(chǎng)的使用要求，又能最大限度地利用鉆機(jī) 的功率，并盡可能地降低鉆機(jī)的重量，改

34、善煤巷支護(hù)的勞動(dòng)條件。 第三章 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 整體結(jié)構(gòu)及參數(shù)的確定 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)由回轉(zhuǎn)切削機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)三大部分組成。 回轉(zhuǎn)切削機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)器總成、消聲器總成、護(hù)圈總成三部分組成，包括馬達(dá)、齒輪 箱、超越軸承、主軸、水套、消聲器等零部件。 推進(jìn)機(jī)構(gòu)包括支腿、固定套兩大部件。支腿部分由三級(jí)氣缸組成，通過固定套與回 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，氣缸下部裝有頂錐，作業(yè)時(shí)頂錐頂住地面。支腿氣缸及固定套均由非金屬 材料制成，強(qiáng)度高，重量輕，耐腐蝕，阻然、抗靜電。 操縱部分由閥體、操縱桿兩大總成組成，包括注油器、三通閥、操縱桿、手把架等 零部件，三通與固定套連接，通過操縱開關(guān)、水、氣旋扭控制馬達(dá)

35、閥、水閥、支腿氣閥。 根據(jù)我國煤礦煤巷錨桿支護(hù)的大部分巷道頂板巖石硬度為 f5，錨桿鉆孔直徑為 28-30mm，確定該氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的輸出參數(shù)為: 額定壓力：0.5mpa；額定轉(zhuǎn)速：240r/min；額定轉(zhuǎn)矩：50n.m；最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩：120n.m； 推進(jìn)力：6.2kn . 精品 該氣動(dòng)煤幫錨桿鉆機(jī)適用于礦山企業(yè)，特別是巷道巖石硬度f4 的、巷道高度 1.6 米3.6 米的錨桿支護(hù)的巖巷、半煤巷、煤巷的臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)。它主要完成鉆孔、 安裝錨桿、攪拌藥卷、緊固螺母等項(xiàng)工作。 3.2 回轉(zhuǎn)部分的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 回轉(zhuǎn)切削機(jī)構(gòu)是氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的核心，它由氣動(dòng)馬達(dá)、減速機(jī)構(gòu)、消音器三部分組 成。它的輸

36、出是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，是由氣動(dòng)馬達(dá)的輸出特性決定的。 3.2.1 減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 減速機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)效率941.097.099.098.0 1 ，。減速比為9603.097.099.0 2 904.09603.0941.0 21 1:17.45。 4.5 10 54 7 2 2 z z i 231.3 13 42 5 1 1 z z i 一、各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 （一）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 min/240 6 r n min/385.775231.3240 26 1 rin n min/079.41874.5385.775 11 4 rin n （2）計(jì)算各軸功率 kwnt p 25.124050

37、9550 1 9550 1 66 6 kw p p 33.1 99.097.098.0 25.1 1 6 1 kw p p 39.1 99.097.0 33.1 2 6 7 . 精品 （3）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩 mn t 50 6 mn i t t 444.16 231.3941.0 50 11 6 1 mn i t t 171.3 4.59603.0 444.16 22 1 7 將以上計(jì)算參數(shù)整理成表 軸名 p(kw)t(n.m)n(r/min) 傳動(dòng)比效率 軸 6 1.2550240 軸 1 1.3316.444773.385 3.2310.941 軸 7 1.393.1714187.0795.4

38、0.9603 表 3-1 （4）齒輪強(qiáng)度校核 （1）次級(jí)被動(dòng)齒輪 5 與齒輪軸 1 輪齒的校核 1.齒輪的類型、材料、精度等級(jí)及主要尺寸 該減速機(jī)構(gòu)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，精度等級(jí)都為 8 級(jí)，齒輪 5 材料為 40cr（調(diào)質(zhì)） ， 硬度為 250hbs，齒輪軸 1 輪齒材料為 40cr（齒面淬火） ，硬度為 47hrc。 主要尺寸如表 3-2。 齒輪 5齒輪軸 1 齒數(shù) 42 2 z 13 1 z 模數(shù) 75.1m 齒寬 18 2 b21 1 b 變位系數(shù) 0 2 x403.0 1 x 齒數(shù)比 231.3 13 42 1 2 z z u 分度圓直徑 5.734275.1 22 mzd75.221375.1 11 mzd 節(jié)圓直徑 532.74068.23231.3u 12 dd 068.23 231.4/8.