【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0應(yīng)力σ（mpa）00由圖表可以看出：當(dāng)旋挖鉆機(jī)在鉆進(jìn)時(shí)，最大壓應(yīng)力位置是中桅桿滑輪架處，最大值為σ壓max=；最大拉應(yīng)力位置是桅桿油缸支架處，最大值為σ拉max=。應(yīng)力校核已知：桅桿材料16Mnσs=270～340MPaσb=470～510MPa許用拉應(yīng)力〔σ〕拉=σb/nb=235～255MPa（安全系數(shù)取2）許用壓應(yīng)力〔σ〕壓=σs/ns=135～170MPa※對(duì)于旋挖鉆機(jī)在工作狀態(tài)時(shí)σ拉max=〔σ〕拉=235～255MPa；σ壓max=〔σ〕壓=135～170MPa※對(duì)于旋挖鉆機(jī)提升鉆桿和工作裝置時(shí)σ拉max=〔σ〕拉=235～255MPa；σ壓max=33MPa〔σ〕壓=135～170MPa由此應(yīng)力校核可以得出結(jié)論：桅桿設(shè)計(jì)符合軸向應(yīng)力要求，且剪切應(yīng)力較小，可以不予校核。2）桅桿穩(wěn)定性計(jì)算已知：彈性模量E=108MPa；安全系數(shù)取n=6；截面軸慣性矩I=108mm4(由平行移軸公式Iy=Iyc+a2A計(jì)算)當(dāng)旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)：臨界載荷Pcr=ηEI/L12=10108/125652=105(T)（）∴桅桿穩(wěn)定的許用載荷P許=Pcr/n=105T/6=105(T)∵此時(shí)桅桿實(shí)際最大受力為P=F+G=(T)∴P＜P許=105(T)當(dāng)旋挖鉆機(jī)吊鉆桿及工作裝置時(shí)，臨界載荷Pcr=ηEI/L2L2=108108/187402=105(T)（）∴桅桿穩(wěn)定的許用載荷P許=Pcr/n=105T/6=105(T)∵此時(shí)桅桿實(shí)際最大受力為P=2T+G=(T)∴P＜P許=105(T)由此可見，桅桿設(shè)計(jì)符合穩(wěn)定性要求。3）桅桿剛度校核已知：桅桿材料16Mn；彈性模量E=108MPa；截面軸慣性矩I=108mm4 當(dāng)旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)：所受彎矩：M=(F+G3)(a2+ac2)+G1(a/2c2)=(20+1)(190+560150)+(280150)=108(Nmm)當(dāng)旋挖鉆機(jī)吊鉆桿及工作裝置時(shí)：(）桅桿所受彎矩：M=T(a+a1c2)T(C4+C2)+G1(a/2c2）=20(560+850150)20(280+150)+(280150)=108(Nmm)比較2結(jié)果，在這里取最大值M=108Nmm進(jìn)行計(jì)算桅桿上端轉(zhuǎn)角：θ=M(l+3a)/3EI=108(2690+313350)/3108108=105rad=(103)176。桅桿最大撓度：f=Ma(2l+3a)/6EI=10813350(22690+313350)=/6108108=已知旋挖鉆機(jī)最大傾角為4176。，則θ＜4176。；同時(shí)參照起重機(jī)許用撓度[f]=16040=16(mm)，則f=＜16mm所以根據(jù)選挖鉆機(jī)工況，桅桿在符合以上許用轉(zhuǎn)角及許用撓度情況下，其結(jié)構(gòu)符合剛度要求。第3章 旋挖鉆機(jī)桅頂設(shè)計(jì)當(dāng)旋挖鉆機(jī)鉆頭工作完成，需要由桅頂?shù)幕啂?dòng)鋼絲繩提起鉆頭、鉆桿、桅桿以及鉆頭上所帶泥土。桅頂由兩組滑輪構(gòu)成，一組滑輪用于提升鉆桿和鉆頭，一邊連接桅桿另一邊連接主卷?yè)P(yáng)；另外一組滑輪用于在使用前組裝好桅桿，連接副卷?yè)P(yáng)?；喗Y(jié)構(gòu)如下：圖1 滑輪示意圖 鋼絲繩的選取。旋挖鉆機(jī)屬于桅頂滑輪在工作中起到提升重物作用且需要繞過滑輪，查表，選用起升變幅用鋼絲繩，選取e=D/d≥20，三角股鋼絲繩，選用鋼絲繩型號(hào)6V21，：圖2 鋼絲繩截面圖.（1）鋼絲繩1（連接主卷?yè)P(yáng)和桅桿）：承受最大載荷為78KN即最大工作拉力為78KN,鋼絲繩直徑的選取需要考慮安全系數(shù)和最大工作拉力。 F0=nSmax。F0——為整根鋼絲繩的破裂拉力，n——鋼絲繩的安全系數(shù)，Smax——鋼絲繩的最大工作拉力。因?yàn)槭瞧鹕惼鹬貦C(jī)，用于起升用的起重機(jī)安全系數(shù)不得小于5，這里選取5級(jí)精度，經(jīng)查表得即選取安全系數(shù)n=5，計(jì)算F0=785=390KN,查表選取鋼絲繩直徑d=28mm。（2）鋼絲繩2(連接副卷?yè)P(yáng)) ：承受最大載荷為62KN即最大工作拉力為60KN,F0=nSmax=562=310KN,考慮實(shí)際情況，查表得d=20mm。 桅頂設(shè)計(jì)計(jì)算（）(1）第一組滑輪直徑：第一組滑輪連接主卷?yè)P(yáng)和桅桿，該組鋼絲繩直徑為28mm，滑輪卷?yè)P(yáng)直徑D0≥e2d，旋挖鉆機(jī)為中級(jí)起升起重機(jī)，查表得，5級(jí)精度，選取推薦值e 2=18，所以計(jì)算D0=1828=494，這里我們選取500mm。這里D＞350mm，一般要鑄成福板上帶孔和筋的結(jié)構(gòu)，=28mm的滑輪關(guān)尺寸如下：D1=500，R=15, H=40, B1=75,E=53, R1=22，α－40176。~60176。R2=18,R3=4,R4=6, M=16,N=,S=16.(2)第二組滑輪直徑：該組鋼絲繩直徑d=20mm，計(jì)算得D≥e2d=1820=360，取D2=:R=11,H=35,B1=60, E=44,R3= ,R4= ,S=14滑輪結(jié)構(gòu)如下：圖3 滑輪相關(guān)尺寸示意圖 銷軸的計(jì)算 （1）第一組銷軸：鋼絲繩拉力78KN，銷軸受到剪力作用，桅頂支架壁厚為30mm，于是計(jì)算出需要的銷軸的截面直徑d，受力分析如下圖4 銷軸受力分析圖式中：A為剪切面的面積；為極限切應(yīng)力,說選材料為45，查表得到[τ]=155Mpa,所以，τ=78／π（d/2）2≤155，解得d≥103m=56mm，這里我們?nèi)?0mm所以計(jì)算所得銷軸直徑為60mm。（2）第二組銷軸： 式中：A為剪切面的面積；為極限切應(yīng)力,說選材料為45，查表得到[τ]=155Mpa,所以，τ=60／π（d/2）2≤155，解得d≥103m=49mm。 支架形狀等強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算（等強(qiáng)度計(jì)算）將滑輪支架兩邊當(dāng)作一個(gè)整體，因?yàn)橹Ъ芎?0mm，所以簡(jiǎn)支梁寬度b=60mm，而高度h在滿足等強(qiáng)度要求下是變化的。滿足σmax=M(x)/W(x)= [σ]，或者W(x)= M(x) /[σ]=Fx/[σ]=bh2(x)/6,得出 h（x）=(3Fx/b[σ])1/2，對(duì)于連接鉆桿的一端：分別取x1=606,x2=100,計(jì)算得h1=,h2=258mm。對(duì)于連接卷?yè)P(yáng)的一端：分別取x1=344,x2=100,計(jì)算得h1=,h2=321mm。立體圖如下：圖6 桅頂立體圖 軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 1)軸承分析與選擇因?yàn)樾阢@機(jī)桅頂滑輪較簡(jiǎn)單，選用滑動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承特點(diǎn)：滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，壽命長(zhǎng)，抗振動(dòng)性能好，可以在強(qiáng)沖擊和重載下工作。旋挖鉆機(jī)桅頂對(duì)軸承的工作要求不高，并且作低速間隙回轉(zhuǎn)，所有選擇類型：低速重載軸承、非液體摩擦軸承、徑向軸承。同時(shí)，桅頂軸承只受徑向載荷，所以選擇徑向滑動(dòng)軸承。2)滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)形式因?yàn)樾阢@機(jī)桅頂滑輪工作特性是：低速、重載、間隙運(yùn)動(dòng)，所以選用整體式結(jié)構(gòu)。3)滑動(dòng)軸承材料的選擇與桅頂滑輪連接的主副卷?yè)P(yáng)的提升速度為70m/min，拉力分別為78KN和60KN,所以屬于中速重載，查表得，選用軸承材料為ZCuSn10P1（101錫青銅）。4)滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑旋挖鉆機(jī)桅頂難以經(jīng)常供油，選用脂潤(rùn)滑，中速重載，軸頸周轉(zhuǎn)速度為70m/min=＞1m/s，工作溫度范圍為200～1200查表得，潤(rùn)滑材料為：2號(hào)通用鋰基潤(rùn)滑脂。5)軸瓦及其軸套尺寸確定選擇整體式徑向軸瓦，卷制軸套式。前面選了軸瓦材料為ZCuSn10P1（101錫青銅），查表得，許用值為：[p]=15MPa，[v]=10m/s，[pv]=15 MPa. m/s① 銷軸1（主卷?yè)P(yáng)對(duì)應(yīng)）直徑為d1=60mm，查軸瓦表得：軸瓦壁厚eT=2mm，軸瓦外經(jīng)為DL=62mm。(GB1261390)查軸套表得：軸套外經(jīng)D=67mm，壁厚t=3mm,C=,C1=。(GB1261390)查表得，起重機(jī)中B/～，據(jù)表得B=70mm。（GB293182）② 銷軸2（對(duì)應(yīng)副卷?yè)P(yáng)）直徑d2=50mm，查軸瓦表得，軸瓦壁厚eT=2mm，軸瓦外經(jīng)為DL=52mm。(GB1261390)查軸套表得，軸套外經(jīng)為D=56mm,軸瓦壁厚t=3mm，C=,C1= (GB1261390)查表得，起重機(jī)中B/～，據(jù)表得B=60mm。（GB293182）6)軸承驗(yàn)算許用值為：[p]=15MPa，[v]=10m/s，[pv]=15 MPa. m/s① 壓強(qiáng)p驗(yàn)算Pmax=Fmax/dB≤[p]MPa式中: Fmax軸承所受的最大徑向載荷 N， d軸頸的直徑 mm， B軸頸的工作寬度 mm， [p]壓強(qiáng)的許用值MPa 。對(duì)軸承1（主卷?yè)P(yáng)對(duì)應(yīng)）：Pmax= Fmax/dB=78000/（6770）=≤15對(duì)軸承2（副卷?yè)P(yáng)對(duì)應(yīng)）：Pmax= Fmax/dB=60000/（5660）=≤15② 滑動(dòng)速度V驗(yàn)算V=πdn/（601000）≤[v]式中：d軸頸的直徑 mm， n軸頸轉(zhuǎn)速 r/min， [v]許用滑動(dòng)速度 m/s， 對(duì)軸承1：V=πdn/（601000）=67 2300/（601000）=≤10 對(duì)軸承2：V=πdn/（601000）=56 2300/（601000）=≤10③ Pv值驗(yàn)算Pv=Fn/19100B≤[pv]F軸所受到的平均徑向載荷 N,n軸頸轉(zhuǎn)速 r/min ，B軸頸的平均工作寬度，[pv]pv許用值 MPa。對(duì)軸承1：Pv=Fn/19100B=78000230/（1910070）=≤15對(duì)軸承2：Pv=Fn/19100B=60000230/（1910060）=≤157)軸頸與軸瓦配合 軸頸與軸承之間必須有必要的間隙，所以對(duì)軸承1（與主卷?yè)P(yáng)對(duì)應(yīng)）60=；軸承2(與副卷?yè)P(yáng)對(duì)應(yīng))50=。配合選用選用8級(jí)精度，H8/e7。 桅頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸