【文章內容簡介】 S YYXR re lTre lTF NTSTFFp ??? m inlim? 仿上，通過查表或采用相應的公式計算，可得出各 系數。 齒根彎曲應力 ?F ，即： 如需更多全套圖紙和論文資料，請聯(lián)系扣扣九七一九二零八零零 ? ?21 mmNF ????????????? ? ?22 mmNF ????????????? 取彎曲應力 266 mmNF ??。 ? ? mmNFp ???????? 因齒根應力 266 mmNF ??小 于 許 用齒 根 應 力 2189 mmNFp ??，即?? FpF? 。 所以，齒輪副滿足彎曲強度條件。 第 6 章 鉆桿回 轉驅動齒輪設計 鉆頭在沖擊破石的同時，如果還進行回轉運動，就能更好的破石，提高鉆具的成孔效率。 在行星齒輪上，在一定半徑的圓周上，均勻布置三根鉆桿，每根鉆桿在行星齒輪上表面有一個齒輪與其連接，這樣三個齒輪與均勻布置在圓周上，在行星齒輪中央有一齒輪分別與三個齒輪嚙合，通過該齒輪轉動，帶動鉆桿作回轉運動。而該齒輪的動力通過與其軸的上端大齒與中心齒輪嚙合而得來。這樣兩個齒輪應作成雙聯(lián)齒輪。 前面已算出下端小齒輪的各項參數，下面進行上端大齒輪的參數設計計算。已知中心距為 342mm。 如需更多全套圖紙和論文資料，請聯(lián)系扣扣九七一九二零八零零 太陽輪 a的分度圓線速度 ??? 27622762111 ???? rv。 則與其嚙合的行星輪 c的角速度 ??? 204276212 ??? rv。 設大齒輪半徑 R1，中心輪半徑為 R2，則 R1+R2=342(mm)。 大齒輪分度圓的線速度 RRv1113 2?? ??，則與其嚙合的中心輪角速度RRRv 21233 2?? ?? 。 要使鉆桿相對行 星輪 c 產生轉動則應該： ??23?即 ?? 35 21 ?RR ，得1381?R (mm)。 通過該參數取大齒輪齒數 441?z，中心輪齒數 252?z，傳動比 10?i ，計算得中心距 342345 ??a ，可知應進行漸開線齒輪的變位修正。 由以上可知為已知中心距的設計，已知參數如下： 441?z， 252?z， 10?m ，?20?? ， 34239。 ?a (mm)。 則各項參數的計算如下： (1) 確定嚙合角： ? ? ? ? ?? os345a rc c osc osa rc c os 39。39。39。 ??? aa ?? (2) 確定變位系數和： ? ?? ? ? ???? t a n22139。21 zzin vin vxx ???? =? ?? ? ?20t a n225440 1 4 9 0 1 1 8 7 ?? = (3) 確定中心距變動系數： ? ? ? ? 39。 ?????? my aa (1) 確定齒頂高降低系數： ? ? ???????? yy xx (3) 分配變位系數 x1 、 x2 ，并計算齒輪的幾何尺寸： ① 節(jié)圓直徑： ?? 39。139。1 co sco sdd ? =440 ?? 2 4 84 3 66 8 439。2 ???d 如需更多全套圖紙和論文資料，請聯(lián)系扣扣九七一九二零八零零 ② 嚙合角 ?39。 ?? ③ 齒頂高 ? ? ? ? 4 3 6 1 2 4 3 6 11 ????????? ? myxhh aa ? ? ? ? 4 3 6 1 2 4 3 6 22 ????????? ? myxhh aa ④ 齒根高 ? ? ? ? 11 ???????? ?? mxchh af ? ? ? ? 239。2 ???????? ? mxchh af ⑤ 齒頂圓直徑 3 6 111 ?????? hdd aa 3 6 222 ?????? hdd aa ⑥ 齒根圓直徑 1 2 1 29 3 6 4 02111 ?????? hdd ff 1 2 2 29 3 6 5 02222 ?????? hdd ff ⑦ 中心距 ? ? ? ? 3422248436239。239。139。 ????? dda ⑧ 中心距變動系數 ? ? ? ? 39。 ?????? my aa ⑨ 齒頂高變動系數 0 1 2 21 ????? yy xx 第 7 章 鉆具的設計 本 鉆具適應于軟散顆粒和巖石（中軟巖）地質層成孔施工。 潛孔鉆進采用沖擊旋轉方式破碎巖石。沖擊回旋鉆孔時，作用在鉆頭上的沖擊力（每個鉆刃軸向沖擊力） Spyy??時才能實現(xiàn)鉆進。式中： ?y為巖石的極限抗壓強度2cmkgf ， ?y 為鉆刃接觸巖石的面積 2cm 。 扇形面積 S 內的巖石破碎條件是減切力： STjj?? kgf。式中： ?j為巖石的極限抗剪強度 2cmkgf ， Sj為巖石受剪切的面積 2cm 。 kg ftgpT ?????? ?? 2902 ??，式中： p 為鉆刃上軸向沖擊力 kgf ， ? 為鉆刃 的刃角 deg ，如需更多全套圖紙和論文資料，請聯(lián)系扣扣九七一九二零八零零 kgftgSp jj?????? ??2902 ???。 查得中軟巖的抗壓強度為 450～ 850 2cmkgf ，這里取 2500 cmkgfy ??， cmSy ? 。 kgfSp yy 9 00??? 。 則 k g ftgtgpT 4502909029002902 ????????? ???????? ????? ? 比較沖擊破碎的沖擊力 p 與剪切破碎的剪切力 T ，得到 p T ，取 p =900kgf作為潛孔鉆機沖擊器設計的依據。 鉆桿的施力裝置 由以上計算可知，巖石的破碎主要是鉆桿軸向沖擊力的大小決定。而對于脆性的巖石面的破碎，也數首次的沖擊破碎效果最佳，所以必須保證每次沖擊的能量足夠大。 根據以上要求，我查了很多相關資料，最后決定采用氣動力沖擊或液壓力沖擊。但根據本鉆具采用氣舉升排渣，決定采 用氣動力沖擊，這樣就可以就地利用氣源，減少了其配套設備，降低了生產成本。 查得氣動沖擊有關的書籍，決定采用沖擊汽缸來產生巖石破碎的沖擊力。沖擊汽缸是一種結構簡單、體積小、耗氣功率小，但能產生相當大的沖擊力，能完成多種沖壓的氣動執(zhí)行元件。在沖擊汽缸中，采用快排型沖擊汽缸。下頁圖為快排型沖擊汽缸的結構圖和工作原理圖： 它是在非快排型沖擊汽缸下部增加了快排機構而成的?？炫艡C構的作用是當活塞需要下沖時，能使活塞下腔以通流面積足夠大的通道迅速與大氣連通，相當于一快速排氣閥，使活塞下腔背壓迅速降至很低?？炫判蜎_擊汽缸 工作過程見圖 b,接通氣源，壓縮空氣經 F1由 k1輸入快排活塞下腔，快排活塞上腔經 k2排氣，快排活塞上移，封住沖擊缸下腔排氣孔 T ；同時壓縮空氣經節(jié)流后經 k3輸入沖擊缸下腔， k4排氣，活塞和活塞桿上升，封住中蓋 5的噴氣口；同時活塞桿上的擋塊觸動閥 F3 的推桿 6，發(fā)出信號使 F2動作，壓縮空氣經 F2 由 k4 輸入蓄氣腔，并使之充滿，此時若給 F1 一個氣信號使之動作，則 k2 進氣， k1 排氣，快排活塞 3 下移，迅速打開沖擊缸下腔排氣孔 T ，沖擊缸下腔背壓迅 速降至很低，活塞桿便可在最大壓差下快速向下沖擊。這種汽缸活塞下腔氣體已經不像非快排型沖擊汽缸那樣被急劇壓縮，使有效工作行程可以加長十幾倍甚至幾十倍，加速行程很大，故沖擊能量遠遠大于非快排型沖擊汽缸，沖擊頻率比非快排型提高約一倍。 如需更多全套圖紙和論文資料，請聯(lián)系扣扣九七一九二零八零零 K 45K 3K 234T7C2(a )結 構圖(b )工 作原理圖K 4F 1 K 3K 2K 1581436F 2F 3T71 快 排導向蓋；2快 排密封膠墊；3 快 排活塞；4 快 排缸體；5 中 蓋；6推 桿；7節(jié) 流閥；8氣 罐 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 900kgf 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(xiàn)采用氣壓為 10Mpa 來進行計算： ? ? NPSF 5226 ??????? ? 進行力的換算，相當于 37680kgf ，大于巖石的抗壓強度所要求的沖擊力。可知，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： m i n57 cjsakn ccc ?????。 耗氣量： Q21?? 如需更多全套圖紙和論文資料，請聯(lián)系扣扣九七一九二零八零零 ? ? ? ? 362226213211 mplSSkkkQ n ?????????????? ???總共裝有 9個汽缸，則： 321 mQ ?????? 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： 如需更多全套圖紙和論文資料，請聯(lián)系扣扣九七一九二零八零零 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(lián)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，牙輪中如需更多全套圖紙和論文資料，請聯(lián)系扣扣九七一九二零八零零 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，以便于提高成孔效率。 其主要參數的確定必須考慮到，巖石的堅硬性，孔的直徑，深度及方向是設計鉆機的主要依據，它們決定鉆機的主要結構和機重，同時又影響其它參數的選擇。在穿孔中，鉆機、鉆桿和鉆頭三者的互相影響，必須選擇恰當，否則就不能順利的實現(xiàn)鉆進。 軸壓計算：當鉆頭對巖石 的作用力大于巖石的臨界抗壓應力時，巖石才會迅速破碎。軸壓越大，越容易達到體積破碎，鉆進速度就越快。但軸壓太高，會導致牙輪鉆頭容易損壞和迅速磨損，降級鉆頭的使用壽命，浪費能量，增加鉆孔成本。軸壓值根據下式：?w0 （ 130～ 150） D kgf ,式中： D— 鉆頭直徑 cm。則軸壓為 ?w0 （ 130～ 150） ??15（ 1950～ 2250） kgf 回轉功率計算：牙輪鉆頭的回轉扭矩采用下列經驗公式計算： WkDM ? WknDN ? ? ?mk g fM ??????? ? ??????? ? 1 3 ? ?kw 回轉速度：根據巖石性質的不同及操作需要，鉆具鉆速應能調整。穿硬巖、開孔及接、卸鉆桿時宜用低速；鉆軟巖時，轉速可以適當提高。這樣可以提高鉆進 速度。當轉速增加到一定值時，特別是在硬巖上鉆孔時，會使鉆機強烈振動，降低鉆頭壽命，致使鉆進速度降低。鉆具的回轉速度應能在 0～ 120 minr 間無級變速。本鉆具通過調節(jié)水下電機的變速器達到這一要求。 第 9 章 主軸的設計 軸的設計也和其它零件的設計相似，包括結構設計和工作能力計算兩方面。軸的