【正文】 （ ） 式中 Tt—— 工作循環(huán)周期 (s)； z—— 投入工作液壓泵的臺數(shù)； pri—— 液壓泵的輸入功率 (W)。對一般液壓傳動系統(tǒng)來說，主要是進一步確切地計算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系統(tǒng)效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。 3） 油箱 畢業(yè)設計 25 25 容量 V (單位為 L)的計算公式為 : V＝ aqv () 由于是高壓系統(tǒng)， a=10?？紤]到其余工作裝置的需要，供油壓力選擇 20MPa，考慮到齒輪泵的機械效率，消耗發(fā)動機功率： 69kW，扭矩：314N? m。在回擴或拖管時，由于鉆孔直徑較大，泥漿用量相對較多，泥漿泵要調(diào)整為大流量。 (2)液壓馬達 對于動力頭推拉液壓系統(tǒng)來說：液壓馬達排量大，工作壓力高，輸出扭矩大，通 過減速機、鏈傳動裝置提供給動力頭的推拉力越大；反之則小。這里以全排量來計算系統(tǒng)流量： m i n/.62 0 11 0 0 0/1 2 6 08021 0 0 0/n2Q m i ngm a x2 LV ????? 對于動力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)來說：負載扭矩減小，系統(tǒng)壓 力降低，馬達排量減小，回轉(zhuǎn)速度增大，鉆進速度加快；負載扭矩增大時情況相反。 動力頭由兩個相同的液壓馬達共同驅(qū)動，單個液壓馬達的輸出扭矩為： 1020i2 3rrm a x0 ???? ??? NTT ? 馬達 的工作壓力 a28pm MP? ，機械效率 m? =，由液壓馬達的輸出軸扭矩推算，可以得到馬達的排量： LP TV .1 .73 3 mm 0g ?? ???? ?? 動力頭的最高回轉(zhuǎn)速度為 130r/min，折算到液壓馬達輸出軸上的轉(zhuǎn)速為 n=130=4095r/min，即液壓馬達的最高轉(zhuǎn)速不應低于 4100 r/min。 圖 重慶康明斯 NTA855C 型發(fā)動機的外特性曲線 康明斯 NTA855C型發(fā)動機的額定轉(zhuǎn)速為 2100r/min，此時的輸出扭矩為 1356N? m，輸出功率為 298kW。 由于 45t 水平定向鉆機的工況復雜，對液壓元件的性能要求較高，所以選用了國際上先進成熟的力士樂產(chǎn)品。 畢業(yè)設計 16 16 畢業(yè)設計 17 17 3. 鉆機液壓系 統(tǒng)設計 液壓系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理 本液壓系統(tǒng)構(gòu)成主要包括鉆機動力頭回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、進給回拖系統(tǒng)、鉆桿卸扣系統(tǒng)、泥漿泵控制和整機行走系統(tǒng)等幾大部分。 畢業(yè)設計 15 15 除了鉆進 /回拖力以及鉆桿旋轉(zhuǎn)扭矩兩項最基本的結(jié)構(gòu)參數(shù)以外，鉆機還有一些參數(shù)在鉆機工作過程中也是不可或缺的 。 因此主要是克服由鉆機重力引起的摩擦力做功 。 因此進退系統(tǒng)要求壓力可調(diào)、速度適應 。Lu 39。qf e ）（ () PPPP BAc ???? () 4/20 DPF C ?? ?? () 式中： D為管道外徑 (m)； q為管道周邊均布載荷 (KPa)； W為管道單位長度自重 (KN/m )。 b、工況特點分析：鉆探工藝要求回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速有較大的調(diào)節(jié)范圍，以適應不同的鉆進方法及鉆進規(guī)程，并能雙向回轉(zhuǎn)及微動回轉(zhuǎn)；同時要求轉(zhuǎn)矩能在較大范圍內(nèi)適應負載的變化 。 2. 3 鉆機液壓系統(tǒng)工況分析 準確分析液壓系統(tǒng)工況是進行液壓系統(tǒng)功能設計的前提 。 (4)鉆桿自動裝卸裝置 鉆桿自動裝卸裝置包括鉆桿存放／提取和夾持／擰卸機構(gòu) 。 底盤主要包括車架及行走裝置 。 由于鉆機時高負荷連續(xù)工作，因此要考慮發(fā)動機的連續(xù)輸出功率 。 (1) 推力 (回拖力 ) 鉆機拉力決定拖拉管道的長度 。 由于定向鉆鉆頭有一個非對稱的斜面，它使 得鉆頭所受的合力是與鉆桿垂直的 。排 出孔內(nèi)多余殘土，等待鋪管 。 只有完全理解主機的工作原理、機構(gòu)特點、負載特性才能合理地設計出一套比較完善的液壓系統(tǒng) 。 施工工藝包括現(xiàn)場勘察工藝、鉆進軌跡設計工藝、鉆進先導孔工藝和擴孔鋪管工藝。 現(xiàn)代工程的施工量較大，工期要求比較嚴格，因此在施工過程中，提高作業(yè)效率、減輕操作人員的勞動強度，就顯得尤為重要。 1. 3. 2 鉆機液壓系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 20 世紀是科學技術(shù)飛速發(fā)展的一個世紀，各項科學技術(shù)在各個 領(lǐng)域取得了全所未有的突破性進展 。 但是，總的說來，我國的 HDD 與國外相比還是存在相當?shù)牟罹?，還有待于我們一起努力，使我國的鉆機行業(yè)早 日 趕上并超越國際先進水平 。 目前國外 HDD 的發(fā)展朝著大型化、微型化、硬巖作業(yè)、機械自動化、超深度導向監(jiān)控等趨勢發(fā)展 。 開挖鋪管技術(shù)主要包括水平定向鉆進鋪管技術(shù)，微型隧道鋪管技術(shù)、沖擊矛鋪管技術(shù)、夯管法鋪管技術(shù)等 。s performance to good condition, engine power utilization, rig hydraulic system transmission efficiency and higher operating efficiency. Key words: horizontal directional drilling。 目前，對比與國外先進的水平定向鉆機研發(fā)水平，我國的鉆機研發(fā)還處于一個比較落后的水平，因此加快水平定向鉆機的研發(fā)工作具有明顯的社會意義和經(jīng)濟意義 。 首先 ，比較詳盡地描述了水平定向 鉆 機的工作原理、各項性能指標、設計參數(shù)、結(jié)構(gòu)組成，同時分析了各機構(gòu)的工況和負載情況，為下一步液壓系統(tǒng)的設計提供設計依據(jù) 。 performance calculation 湖南理工學院畢業(yè)設計 I 目錄 摘 要 ........................................................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................................................... II 1. 緒論 ....................................................................................................................................... 1 1. 1 水平定向鉆進鋪管技術(shù)簡介 ..................................................................................... 1 1. 1. 1 非開挖技術(shù)簡介 ............................................................................................. 1 1. 1. 2 水平定向鉆進鋪管技術(shù)簡介 ......................................................................... 1 1. 2 國內(nèi)外水平定向鉆機研發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展 ..................................................................... 2 1. 2. 1 國外水平定向鉆機的研發(fā)現(xiàn)狀 ..................................................................... 2 1. 2. 2 國內(nèi) HDD 現(xiàn)狀 .............................................................................................. 2 1. 3 水平定向鉆機液壓系統(tǒng) ............................................................................................. 3 1. 3. 1 水平定向鉆機液壓系統(tǒng)簡介 ......................................................................... 3 1. 3. 2 鉆機液壓系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 ................................................................. 4 1. 4 課題背景及論文主要工作內(nèi)容 ................................................................................. 4 1. 4. 1 課題背景及來源 ............................................................................................. 4 1. 4. 2 論文主要內(nèi)容及各章安 排 ............................................................................. 5 2. 鉆機結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)工況分析 ........................................................................................... 6 2. 1 水平定向鉆機的工作原理 ......................................................................................... 6 2. 1. 1 水平定向鉆進鋪管過程 ................................................................................. 6 2. 1. 2 鉆孔鉆進原理 ................................................................................................. 7 2. 2 水平定向鉆機的結(jié)構(gòu)特點 ......................................................................................... 8 2. 2. 1 鉆機的主要設計參數(shù) ..................................................................................... 8 2. 2. 2 鉆機結(jié)構(gòu)的主要組成部分 ........................................................................... 10 2. 3 鉆機液壓 系統(tǒng)工況分析 ............................................................................................11 2. 3. 1 鉆桿旋轉(zhuǎn)工況分析 ........................................................................................11 2. 3. 2 動力頭進退工況分析 ................................................................................... 12 2. 3. 3 鉆具夾緊及擰卸回路工況分析 ................................................................... 13 2. 3. 4 履帶行走系統(tǒng)工況分析 ............................................................................... 14 2. 3. 5 支腿支撐回路工況分析 ............................................................................... 14 湖南理工學院畢業(yè)設計 II 2. 4 本章小結(jié) .............................