【正文】 （ ） 式中 K1—— 油箱散熱系數(shù)，見表 ； K2—— 管路散熱系數(shù)，見表 ； Al、 A2—— 分別為油箱、管道的散熱面積 (m2)； T—— 油溫與環(huán)境溫度之差 (℃ )。根據(jù)分析計算發(fā)現(xiàn)問題，對某些不合理的設(shè)計要進行重新調(diào)整，或采取其他必要的措施。 3. 3. 4 其他液壓元件的選擇 畢業(yè)設(shè)計 24 24 1） 溢流閥 由上述 3. 3. 1 計算可知，系統(tǒng) 最大工作 壓力為 40MPa，流量不小于 242L/min， 主油路上溢流閥 6 的壓力值即為 40MPa；另外，回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的最大工作壓力為 32MPa。 選用 SumerNR350 三級減速機，減速比 .5106ip ? ，額定輸出扭矩 ? m，驅(qū)動 半徑為 r=。 由上述計算可知，系統(tǒng)額定壓力為 40MPa，馬達最大輸出扭矩時的工作壓力取28MPa，排量為 ，最大輸出扭矩為 ? m，最高轉(zhuǎn)速為 4100 r/min。 以下是根據(jù)各液壓回路對液壓元件進行選擇。 諸如鉆桿的參數(shù)以及發(fā)動機的參數(shù)都對鉆機起至關(guān)重要的影響，各個參數(shù)之間有一定的匹配關(guān)系 。 2. 3. 3 鉆具夾緊及擰卸回路工況分析 a、 負載分析：這個回路其實包括兩套回路，一個是夾緊環(huán)節(jié)的負載，一個擰卸環(huán)節(jié)的負載 。 u39。 通過對液壓系統(tǒng)工況的分析，可以明確負載情況、控制對 象、控制內(nèi)容及控制要求，為液壓系統(tǒng)功能的合理設(shè)計提供依據(jù) 。 行走裝置主要包括兩縱梁、履帶張緊裝置、履帶總成、驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪及行走減速機 。 在穿越地質(zhì)和施工工藝相同時鉆機的整體能力主要體現(xiàn)在所能施工管道的具體尺寸上，即管道直徑和相應(yīng)長度 。根據(jù)鋪設(shè)管道的直徑、材質(zhì)、地層等因素確定擴孔方式、擴孔級序，一般最大擴孔直徑畢業(yè)設(shè)計 7 7 比預(yù)埋管徑大中 100mm。這方面的提高和完善，既需要理論上的研究和分 析，還需要實踐經(jīng)驗的總結(jié)。 液壓技術(shù)也不斷取得新的突破，使整個機械裝備性能發(fā)生突破性前進 。 1. 2. 2 國內(nèi) HDD 現(xiàn)狀 國內(nèi)的 HDD 研發(fā)相對于國外來說，起步較晚，與國際先進水平存在很大的差距，特別是在導(dǎo)向監(jiān)控方面 ，很大程度上依賴國外的技術(shù) 。 hydraulic system design。 本文敘述了水平定向鉆機液壓系統(tǒng)設(shè)計過程 。 特別是在需要穿越地表以上障礙物或大中型河流時，定向鉆進方法是最好的管線鋪設(shè)方法之一 。 畢業(yè)設(shè)計 3 3 a)國外某型號水平定向鉆機 b） 國內(nèi)某廠商研制的水平定向鉆機 圖 水平定向鉆機的基本外形 1. 3 水平定向鉆機液壓系統(tǒng) 1. 3. 1 水平定向鉆機液壓系統(tǒng)簡介 液壓技術(shù)在水平定向鉆機上特別是在中大功率鉆機上被廣泛采用 。 為了滿足日益增長的非開挖施工建設(shè)的需要，應(yīng)盡快提高我國水平定向鉆進技術(shù)水平，這需要從結(jié)構(gòu)設(shè)計、液壓系統(tǒng)、智能控制以及施工工藝等幾個方面入手。 2. 1 水平定向鉆機的工作原理 2. 1. 1 水平定向鉆進鋪管過程 非開挖水平定向鉆進鋪管過程主要分為導(dǎo)向孔鉆進、回拉擴孔、回拉鋪設(shè)管道三個階段 。 當(dāng)鉆頭斜面向下而鉆桿只推進不旋轉(zhuǎn)時，鉆頭將帶動鉆桿向上偏移 ； 而當(dāng)鉆桿帶動鉆頭高速旋轉(zhuǎn)時，由于垂直方向的力相互抵消，所以鉆機將直線前進 (如圖 所 示 )。 表 是鉆機的主要參數(shù) 。 夾持／擰卸機構(gòu)均配有雙夾持器，與回轉(zhuǎn)機構(gòu)和動力頭進退相配合， — 起組成鉆機的鉆桿夾卸系統(tǒng) 。 2. 3. 2 動力頭進退工況分析 a、 負載特性分析：動力頭進退 主要是回拖力的計算 。LFF ????? 0 () 上式代表的意思是，鉆機的總回拖力是由以下四部分組成： (1)管道前端的迎面阻力；(2)由于上理荷載作用管外壁上產(chǎn)生的摩阻力； (3)由于管外壁與土之問的粘聚力產(chǎn)生的摩阻力； (4)由于管段重量產(chǎn)生的摩阻力 。 工況分析：在自由地面上行走，工作人員可以在鉆機上控制鉆機的轉(zhuǎn)向，但是在鉆機完成工作以后，鉆機需要自身在事先搭好的斜坡平板上行駛，并且平板的寬度有限，工作人員本能停留在鉆機上控制，因此此時應(yīng)該確保鉆機履帶行走系統(tǒng)的絕對同步 。之后司鉆扳動電磁比例換向閥 16 至左位，調(diào)節(jié)進給回拖方向閥使動力頭和卸扣器之間留 出上鉆桿空間，用吊車把鉆桿放在動力頭主軸和后夾緊缸 32 之間，完成后，操作后夾緊鉗換向閥18 至右位，夾緊鉆桿，另一只手操作電磁比例換向閥 8 至左位，正向高速旋轉(zhuǎn)動力頭使畢業(yè)設(shè)計 18 18 鉆桿擰緊，完成后，操作手動換向閥 18 至左位，松開后夾緊鉗，然后按下電磁換向閥 9至左位，啟動泥漿泵馬達給鉆桿內(nèi)通泥漿，通泥漿的同時操作比例電磁換向閥 16 至左位，使動力頭沿鉆臂前進，待鉆頭快到入土位置，一邊繼續(xù)前進一邊扳動比例電磁換向閥 8 至左位使動力頭同轉(zhuǎn)，一邊前進一邊回轉(zhuǎn)，使整個動力頭采取螺旋式鉆進。 (1)液壓馬達 變量馬達有多種結(jié)構(gòu)形式，與斜盤式軸向柱塞馬達相比，斜軸式馬達在耐沖擊、容積效率、機械效率、功率密度等方面均高于前者，在啟動性能方面也具有明顯優(yōu)勢。系統(tǒng)在中高壓下工作，取泄漏系數(shù) K=，故液壓泵的流量不應(yīng)小于 242L/min。國外有關(guān)泥漿 公司對此進行了量化，總結(jié)出一套泥漿用量的經(jīng)驗公式，用戶可根據(jù)該公式進行初步計算，得到每分鐘泥漿用量、回拖時泥漿用量 、工程所用泥漿總量等相關(guān)參數(shù)。油箱長、寬、高之比為 1：（ 12）：（ 13），可初步算得油箱尺 寸為長 940mm，高 1400mm，寬 1880mm。 ⑵液壓執(zhí)行元件的功率損失 ?? ??Mj jjrjth tPTP 12 )1(1 ? （ ） 式中 M—— 液壓執(zhí)行元件的數(shù)量； Prj—— 液壓執(zhí)行元件的輸人功率 (W)； η j—— 液壓執(zhí)行元件的效率； tj—— 第 j 個執(zhí)行元件工作時間 (s)。 (4)油液流經(jīng)閥或管路的功率損失 Ph4＝Δ pq （ ） 式中 Δ p—— 通過閥或管路的壓力損失 (Pa)； q—— 通過閥或管路的流量 (m3/s)。選用 LXZ 系列箱外自封式吸油過濾器中的 LXZ250? *FCY 型號的吸油過濾器。 以上計算值為初步估算值，實際泥漿用量比估算值稍大。 由計算所得到的排量和系統(tǒng)工作壓力，選擇力士樂 A4VGl25 斜盤式軸向柱塞泵 ,該泵自帶補油泵，可通軸驅(qū)動，技術(shù)參數(shù)如表 所示。鉆機在這一壓力范圍內(nèi)工作 ，可以提高元件的使用壽命。在打?qū)蚩淄瓿珊蠡乩瓟U孔卸鉆桿時，先操作方向閥 17 使夾緊缸 3l 夾緊第一根鉆桿帽，然后操作換向閥 18 使后夾緊缸 32 夾緊第2 根鉆桿帽，待壓力升高到一定值后打開順序閥 19 使扭轉(zhuǎn)缸 33 動作，使其卸松鉆桿螺紋扣，只需卸松一絲扣，然后反轉(zhuǎn)動力頭即可。 約等于鉆機的 拉 力或推力 。 當(dāng)進退機構(gòu)的力為設(shè)定值時，鉆進速度決定于巖石的可鉆性 。 重力負載性質(zhì)取決于鉆孔傾角，鉆孔上揚時為阻性負載，鉆孔下斜時為超越負載；重力負載的大小與鉆孔深度、鉆孔傾角大小及單位長度鉆桿的重量有關(guān) 。 (5)發(fā)動機系統(tǒng) 主要有于機型相匹配的柴油機和液壓泵組成，由于鉆機的機構(gòu)比較復(fù)雜，液壓油路比較負載，一般采用多聯(lián)泵，可以同 時提供多個 排 量的高壓油 。 主機主要包括以下幾個部分：鉆桿旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、動力頭行走機構(gòu)、整機行走機構(gòu)、支腿機構(gòu)、大粱翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、夾持器夾緊機構(gòu)、夾持器翻轉(zhuǎn) (卸扣 )、泥漿系統(tǒng) 等 。 同時，在定向鉆的鉆頭中裝有斜面位置傳感器和信號發(fā)射器，操作人員通過接收器便能夠隨時知道斜面的傾角和鉆頭的實 際深度等信息，便于進行曲線運行控制 。 導(dǎo)向孔鉆進過程中，地面接收儀隨時顯示斜面鉆頭的深度，傾角及斜面的面向角，操作者據(jù)此進行造斜鉆進或直線鉆進 。 液壓系統(tǒng)包括動力頭液壓驅(qū)動系統(tǒng) (包含回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和推拉系統(tǒng) )、行走液壓系統(tǒng)、鉆畢業(yè)設(shè)計 5 5 桿自動存取液壓系統(tǒng)、虎鉗液壓系統(tǒng)、錨固液壓系統(tǒng)和輔助液壓系統(tǒng)。 隨著液壓技術(shù)的蓬勃發(fā)展，液壓技術(shù)在鉆機上的應(yīng)用也越來越普遍 。 水平定向鉆進鋪管技術(shù)可用于穿越道路、河流、建筑物等障礙物鋪設(shè)管線，工作原理是采用定向鉆進技術(shù)，按設(shè)計的鉆孔軌跡施工一個定向孔，然后在鉆桿柱端部換接大直徑的擴孔鉆頭和直徑小于擴孔鉆頭的待鋪設(shè)管線，在拉回鉆桿的同時將鉆孔擴大，同時拉入需鋪設(shè)的管道，在鉆掘定向孔的過程中， 利用膨潤土、水，氣混合物來潤滑、冷卻和運載切削的土至地面，鉆具上安裝了定向測控儀，可改變鉆頭的傾斜角度，鉆進的長度就是鉆桿總長度，適用于各種土層，砂卵石層和巖層 。然后 根據(jù)前面分析的結(jié)果， 對液壓系統(tǒng)進行設(shè)計，并合理選擇各子系統(tǒng)的液壓元件，最后，進行液壓系統(tǒng)的性能驗算。 D levels, accelerate research and development of horizontal directional drilling has obvious social significance and economic significance. Drilling machine hydraulic system is directly responsible for the control and transmission system, directly affect the system performance is the key technology of drilling rig. This paper describes the design of the hydraulic system of horizontal directional drilling process. First, more detailed description of the horizontal directional cobalt machine works, the performance indicators, design parameters, structure, and analyzes the various agencies working conditions and load conditions, for the next design of the hydraulic system design basis. Then the previous results of the analysis of the hydraulic system design, and a reasonable choice of hydraulic ponents of each subsystem, and finally, checking the performance of the hydraulic system. This design allows the hydraulic system of the engine hydraulic system39。 國外 HDD 產(chǎn)品規(guī)格齊全，自動化程度高，結(jié)構(gòu)緊湊，地層適應(yīng)性強，性能覆蓋范圍大，功率匹配合理、可靠，技術(shù)水平含量高，尤其是在 PLC 控制、自動更換鉆桿等方面尤其獨特的先進性和優(yōu)越性 。 因此，在全液壓鉆機設(shè)計中，迫切需要應(yīng)用液壓技術(shù)和液壓元件發(fā)展的最新成果，對傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)進行技術(shù)改造，達到完善功能、提高效率的目的 水平定向鉆機智能化控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是改進鉆機作業(yè)的經(jīng)濟性和動力性，提高鉆機的作業(yè)效率，同時簡化操作人員的操作，通過友好的人機界面，在操作靈活簡便的同時保證作業(yè)的精度，在這方面要予以高度重視并進行深入研究。 圖 （ 2） 回拉擴孔 導(dǎo)向孔鉆出目標(biāo)點后，卸下導(dǎo)向斜面鉆頭，換上大徑擴孔鉆頭，并在其后連接鉆桿，自 B 向 A 逐級回拉擴孔，直至能夠容放預(yù) 埋管道為止 。 設(shè)計的主要原則是：根據(jù)施工需求設(shè)畢業(yè)設(shè)計 9 9 計選擇一定拉力范圍的鉆機，然后將鉆機的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn) 桿 的參數(shù)作為關(guān)鍵參數(shù)進行對比，同時考慮發(fā)動機持續(xù)功率的大小 。 (1)底盤 底盤為液壓驅(qū)動，橡膠履帶，剛性連接式車架 。 泥漿攪拌系統(tǒng)用于泥漿混配、攪拌、向隨車泥漿系統(tǒng)提供泥漿，隨車泥漿系統(tǒng)將泥漿加壓，通過動力頭、鉆桿、鉆頭打入孔內(nèi)，以穩(wěn)定孔壁、降低回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和拉管阻力，還可冷卻鉆頭、發(fā)射探頭、清除鉆進產(chǎn)生的土屑等 。 cBWD ???? ?? u39。 綜上所述，進退系統(tǒng)工況較復(fù)雜，可分為加壓鉆進工況，減壓 鉆進工況，兼有高壓小流量慢速給進和低壓大流量快速給進的情形 。 非開挖水平定向鉆進鋪管過程主要分為導(dǎo)向孔鉆進、回拉擴孔、回拉鋪設(shè)管道三個階段，在鉆進過程中，通過控制鉆頭的傾斜角來控制 鉆桿鉆進的角度；可以通過控制鉆桿旋轉(zhuǎn)控制鉆桿的路徑，沿直線鉆進還是沿曲線鉆進，因此可以看出，在水平定向鉆機工作過程中，鉆桿旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及動力頭行走機構(gòu)是系統(tǒng)完成工作的關(guān)鍵機構(gòu) 。至 此完成了水平定向鉆機打?qū)蚩缀突乩瓟U孔的全過程，也完成了整個鉆機液壓系統(tǒng)