【正文】 動態(tài)平衡，從而保證鉆具整體進尺的均衡性和穩(wěn)定性。這樣就可以充分發(fā)揮星形輪上刃具群在大面積切削中的功能性作用。有待進一步考證其機械運動原理的新穎性和適用范圍。據有關業(yè)內人士的感覺判斷，此機械運動的機構及原理具有獨立、獨創(chuàng)和實用性。目前的應用除適用于開發(fā)樁基鉆具外，還可應用于開發(fā)土工“灌砂法密實度檢測”取樣機。其Ⅰ型機構原理還可應用于引進技術開發(fā)生產的異形大斷面“地鐵隧道盾構機”和“頂管掘進機”刀盤的新型化設計、改造和完善。由于其具有可臨空施工的條件，因而更有利于采取其他措施（如電動），大大強化沖擊碎石功能。主要是由對巖土體的磨削或壓碎掘進，改為絞削和沖擊破碎掘進。有望開發(fā)生產出掘進刀盤（控制系統(tǒng)除外）結構原理全新、工況條件合理、效率更高、易維護和適用于各類地質情況的新刀盤類型的機械。（也需要在托板上以主動軸為圓心，分別圍繞星形齒輪一側，安裝三條帶狀螺旋機構，以將渣土攏耙集中在中空軸孔中排出，實現各單元獨立排渣）綜上所述，樁基礎工程施工的效率，首先決定于成孔設備的效率，成孔設備的效率又主要決定于鉆具的綜合性能，而鉆具的性能主要是體現對巖土的成渣和排渣能力兩方面。本文提出的方案，就是綜合解決鉆具既具有沖擊破碎和旋削巖土的成渣能力，也建立了鉆具高效排渣的結構和性能條件，同時由于采用了星形運動以及模塊化結構的方案，也使解決大（中）直徑成孔鉆具地質通用性、施工適用性、高效率、輕性化和小扭矩的設計問題成為了可能。其主要是采用了“星形運動”的機械原理，構思了全新的運動機構，使鉆具具有了當前多種常規(guī)鉆頭的優(yōu)勢功能。即：一是鉆具的刃具群既可單獨徑向轉動，以旋削軟散小顆粒巖土，又可軸向沖擊運動，以破碎整體和孤立巖石，所以適應各種地質條件施工。二是特別適合氣舉反循環(huán)排渣施工，由于鉆具對成渣具有實時攏耙功能，所以對于小于排渣管直徑的成渣顆粒，可直接及時快凈地氣舉排渣。三是鉆具部件大部分采取開放式泥漿潤滑，局部采取封閉油潤滑，相對于美日德進口設備的鉆具結構大大簡化。四是鉆具設計既可適用于3米以上至6米直徑，甚至更大的直徑，當然更可應用于中小直徑鉆具。五是鉆具相對質量輕，對鉆壓無要求。刃具工作面小，因而摩阻力小，無效功耗小，功率因數高。與同直徑常規(guī)鉆具相比，需匹配的驅動扭矩小。六是可模塊化設計和裝配使用，在鉆具直徑不變時，通過現場調整刃具裝配數量，可與不同設計扭矩的鉆機匹配。七是可開發(fā)出兩種鉆具形式產品，分別適用于樁基泥漿護壁成孔和各種材質的套管護壁成孔或沉井密集開挖不排水施工。八是施工震動小，運動可靠，穩(wěn)定高效?？傊苓m合與回旋系列鉆機配套使用，特別是可進一步發(fā)掘回旋系列鉆機的潛能和提升其綜合性能。第4章 行星齒輪設計 ：行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比較，它具有許多獨特的優(yōu)點。它的最顯著的特點是：在傳遞動力時它可以進行功率分流；同時，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸出軸與輸入軸均設置在同一主軸線上。所以，行星齒輪傳動現已被人們用來代替普通齒輪傳動，而作為各種機械傳動系統(tǒng)中的減速器，增速器和變速裝置。尤其是對于那些要求體積小、質量小、結構緊湊和傳動效率高的航空發(fā)動機、起重運輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動裝置以及需要差速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動裝置，行星齒輪傳動已得到了越來越廣泛的應用。行星齒輪傳動的主要特點如下:（1）體積小，質量小，結構緊湊，承載能力大 由于行星齒輪傳動具有功率分流和各中心輪構成共軸線式的傳動以及合理地應用內嚙合齒輪副，因此可使其結構緊湊。再由于在中心輪的周圍均勻地分布著數個行星輪來共同分擔載荷，從而使得每個齒輪所承受的負荷較小，并允許這些齒輪采用較小的模數。此外，在結構上充分利用了內嚙合承載能力大和內齒圈本身的可容積體積，從而有利于縮小其外廓尺寸，使其體積小，質量小，結構非常緊湊，且承載能力大。一般，行星齒輪傳動的外廓尺寸和質量約為普通齒輪的1/2～1/5（即在承受相同的載荷條件下）。（2）傳動效率高 由于行星齒輪傳動結構的對稱性，即它具有數個勻稱分布的行星輪，使得作用于中心輪和轉臂軸承中的反作用力能互相平衡，從而有利于達到提高傳動效率的作用。在傳動類型選擇恰當、結構布置合理的情況下，～。（3）傳動比較大，可以實現運動的合成與分解 只要適當選擇行星齒輪傳動的類型及配齒方案，便可以用少數幾個齒輪而獲得很大的傳動比。在僅作為傳遞運動的行星齒輪傳動中，其傳動比可到幾千。應該指出，行星齒輪傳動在其傳動比很大時，仍然可保持結構緊湊﹑質量小、體積小等許多優(yōu)點。而且，它還可以實現運動的合成與分解以及實現各種變速的復雜的運動。（4）運動平穩(wěn)、抗沖擊和振動的能力較強 由于采用了數個結構相同的行星輪，均勻的分布于中心輪的周圍，從而可使行星輪與轉臂的慣性力相互平衡。同時，也使參與嚙合的齒數增多，故行星齒輪傳動的運動平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動的能力較強，工作較可靠?？傊?，行星齒輪傳動具有質量小、體積小、傳動比大及效率高（類型選用得當）等優(yōu)點。因此，行星齒輪傳動現已廣泛地應用于工程機械、礦山機械、冶金機械、起重運輸機械、輕工機械、石油化工機械、機床、機器人、汽車、坦克、火炮、飛機、輪船、儀器和儀表等各方面。行星傳動不僅適用于高轉速、大功率，而且在低速大轉矩的傳動裝置上也已獲得了應用。它幾乎可適用于一切功率和轉速范圍，故目前行星傳動技術已成為世界各國機械傳動發(fā)展的重點之一。行星齒輪傳動的缺點是：材料優(yōu)質、結構復雜、制造和安裝較困難。但隨著人們對行星傳動技術進一步深入地了解和掌握以及對國外行星技術的引進和消化吸收，從而使其傳動結構和均載方式都不斷完善，同時生產工藝水平也不斷提高。因此，對于行星齒輪傳動的設計者，不僅應該了解其優(yōu)點，而且應該在自己的設計工作中，充分發(fā)揮其優(yōu)點，且把其缺點降低到最低限度，從而設計出性能優(yōu)良的行星齒輪傳動裝置。：根據本設計方案選用的傳動類型為2ZX(A)型嚙合。其傳動簡圖為：配齒計算就是根據給定的傳動比ip來確定行星齒輪傳動中各輪的齒數。據2ZX(A)型行星齒輪傳動的傳動比公式： 式中p—行星齒輪傳動的特性參數特性參數p與給定的傳動比有關，p值必須合理地選取。一般應選取p=3～8。由①式可得： 由上式可知，當選定最小齒數時，便容易求得內齒輪b的齒數值。一般情況下，齒輪a的最少齒數的范圍為14～18。據同心條件可求得行星輪c的齒數為： 再考慮到其安裝條件為： （整數） 即 （整數）綜合上述公式，則可知2ZX(A)型傳動的配齒比例關系式為： :::=:::最后，再按以下公式校核其鄰接條件： 和 式中：、＿分別為行星輪c的齒頂圓半徑和直徑； ＿行星輪個數；＿a、c齒輪副的中心距；＿相鄰兩個行星輪中心之間的距離。根據給定的行星齒輪傳動的傳動比的大小和中心輪a的齒數及行星輪個數，由表（32）（2ZX(A)型行星齒輪傳動的配齒）可查的2ZX(A)型行星齒輪的傳動比及其各輪齒齒數。據表查得：=23,=34,=91,=5,=齒輪材料和熱處理選擇：中心輪a、內齒圈b和行星輪c均采用20CrMnTi滲碳淬火，回火，齒面硬度56～62HRC,據圖612和圖627（均為《行星齒輪傳動設計》，后同），取=1400和=340，則加工精度為6級。按彎曲強度的初步計算公式計算齒輪的模數m為 現已知=23，=340。中心齒輪名義轉矩；取算式系數=；按表（67）取使用系數=2；按表（64）取綜合系數=；取接觸強度計算的行星輪間載荷分布不均勻系數=，由公式（712）可得=1+（1）=1+（）=；由圖（622）查得齒形系數=；由表（66）查得齒寬系數=，則齒輪模數m為： 取齒輪模數為12mm。在兩個嚙合副ac，bc中，其標準中心距a為：==12(23+34)/2=342mm==12(9134)/2=342mm由此可知，兩個齒輪副的標準中心距相等，因此，該行星齒輪傳動滿足非變位的同心條件。（1） 模數m=12。（2） 壓力角=20176。（3） 分度圓直徑： ==12x23=276 ==12x91=1092 ==12x34=408(4)齒頂高 外嚙合副ac： ===12 內嚙合副bc： ==12(5)齒根高 =(6)全齒高 (7)齒頂圓直徑 (8)齒根圓直徑 =+2=1092+215=1122 (9)基圓直徑 (10)中心距a (1) 鄰接條件: 4322342= 即滿足鄰接條件。(2) 同心條件:滿足同心條件。(3) 安裝條件：所以，滿足安裝條件。由表(51)查得效率計算公式： 可見，該行星齒輪傳動的效率很高，可滿足要求。為了使行星輪間載荷分布均勻，以提高行星齒輪傳動的承載能力。在本設計中，采用齒輪聯軸器作為其均載機構。查表（71）得齒面接觸強度的行星輪間載荷分布不均勻系數，則齒根彎曲強度的載荷分布不均勻系數=1+根據2ZX(A)型行星傳動的工作特點、傳遞功率的大小和轉速的高低等情況，對其進行具體的結構設計。首先應確定中心輪a的結構，因為它的直徑d較大，所以中心輪a應該采用中心輪與輸入軸分開的結構形式。內齒輪b采用小件分段裝配式結構形式，已減小耐磨鋼精密鑄造件及模具尺寸，也有利于減少使用過程中的維護工作量和費用成本。行星輪c采用整體結構式的結構，它的齒寬應當加大，以便保證該行星輪c與中心輪a的嚙合良好，同時還保證其與內齒輪b相嚙合。在每個行星輪的內孔中，安裝兩個滾動軸承來支撐。轉臂上各行星輪軸孔與轉臂軸線的中心距極限公差由公式（91）計算?，F已知嚙合中心距(mm),則得：(mm)取。各行星輪軸孔的孔距相對偏差可按公式（92）計算，即： (3～5)=(3～)=～ (mm)取=。轉臂的偏心誤差約孔距相對誤差的1/2，即： 針對2ZX(A)型行星齒輪傳動的工作特點，只需按其齒根彎曲應力的強度條件公式（672）進行校核計算，即.首先，按公式（669）計算齒輪的齒根應力，即： 其中，齒根應力的基本值可按公式（670）計算，即：許用齒根應力可按公式（671）計算，即： 現將該傳動按照兩個齒輪副ac、bc分別驗算如下：(1)ac齒輪副①名義切向力中心輪a的切向力可按公式（63）計算；已知，和。則得： ②有關參數a. 使用系數使用系數按中等沖擊查表（67）得=。b. 動載荷系數需完整說明書和圖紙找扣扣 二五一一三三四零八此處省略NNNNNNNNNNNN字由于本設計主要為鉆具設計，選擇采用標準汽缸來進行組合，減少另外設計的生產的成本。破碎巖石的沖擊力要求大于900才能破碎巖石。由空氣壓縮機處提供的氣壓一般大于10Mpa，選用的標準汽缸的缸內徑為80mm，汽缸的活塞桿外徑為40mm，活塞的行程為500mm，現采用氣壓為10Mpa來進行計算：進行力的換算，相當于37680，大于巖石的抗壓強度所要求的沖擊力?？芍?，可以減小空氣壓力的大小來調節(jié)沖擊力的大小，以適應不同的地質要求。汽缸往復沖擊次數：。耗氣量： 總共裝有9個汽缸，則：第8章 主鉆頭的設計按本鉆具的特點來分析，由于運動不能使徑向力完全達到平衡，就可能使鉆具工作時不穩(wěn)定，影響工作效率，且中心處是刀具路徑不能到達的地方。因此，應在中心處裝一鉆頭來保持中心的穩(wěn)定。根據這一要求，在主動軸端安裝一個定型產品的小直徑牙輪式中心鉆，其與主軸采用裝配式的連接方法，便于鉆頭的拆卸和維修方便。牙輪鉆頭的結構和工作原理為下圖：牙輪鉆頭由三個牙爪及三個安裝在牙輪軸頸上的牙輪組成。牙輪分兩種型式。見下氣，對軸承進行吹洗和冷卻。從鉆機送入的排渣壓氣通過噴嘴，形成了高速氣流，噴入孔底表，三個牙爪焊成一體，在端部加工成錐螺紋，與鉆桿聯結。吹洗風道用于通入壓縮空排渣。 牙輪主要型式為：鑲齒鉆頭楔齒鉆頭適應中硬巖，硬巖；牙輪體表面鑲硬質合金柱；三牙輪中心交于一點；無滑動破巖。適應于表土，軟巖；牙輪體表面齒為楔形；三牙輪中心不交于一點；有滑動破巖。牙輪鉆頭靠鉆機的回轉，加壓機構施加在鉆頭上的回轉力矩及軸壓力破碎巖石。鉆頭的回轉帶動牙輪滾動，在軸壓力靜載荷及牙輪轉動時的動載荷作用下，牙輪上的齒以壓碎、沖擊、減切等形式破碎巖石，巖渣由壓風吹出孔口。對不同性質的巖石使用不同類型的鉆頭，是提高破巖效率的重要條件。大部分堅硬的巖石均具有脆性，應采用鑲硬質合金柱的鉆頭，用純滾動而無滑動的牙輪鉆頭鉆進，牙輪借助于軸壓力和沖擊力的作用切入巖石，使之破碎。對于中硬具有塑性的巖石，為了提高破碎效果，牙輪除滾動外，同時應具有一定的滑動剪切巖石。在軟巖中使用的銑齒牙輪鉆頭，應具有較大的滑動力切削巖石。鉆頭旋轉時，牙輪還繞本身軸線旋轉，則牙輪以一個齒著地或兩個齒著地，牙輪中心隨之上下運動，對巖石產生沖擊作用。在鉆進過程中，由于鉆頭不斷被磨損，受到鉆鑿的巖石表面的幾何形狀也隨之變化，因而影響到巖石破碎前的應力狀態(tài)。本設計采用已定型的小徑牙輪中心鉆頭。根據巖石的特性不同，選用不同的牙輪型式，以便