【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 f＝ Fm＝ 1050= W=10000+= 油泵的工作壓力 P P=W/A= 油缸回程時(shí)的最大容油量 : V1=A1L=40== 油缸送進(jìn)時(shí)的最大容油量 : V2=AL=40= 當(dāng)選用立軸的鉆進(jìn)速度 V=,立軸送進(jìn)時(shí)每 分鐘所需的油量為 : Q=2AV=2= 令活塞回程時(shí)間為 ,則回程所需油量為 : Q1=0,95042/= Ny Ny=PQ/60102=102= , 選用 YBC—10/80 型 齒 輪 油 泵 ( 排 油 量 10L/min, 壓力800N/cm2 )。油泵滿負(fù)荷時(shí)所需功率是 : Ny=PQ/60102η 1η 2 式中 :P—額定壓力 P=800N/cm2 Q—額定流量 Q=10L/min η 1—機(jī)械效率 η 1= η 2—容積效率 η 2= Ny=80010/60102= 動(dòng)力機(jī)功率的確定 通過(guò)上述的計(jì)算說(shuō)明，立軸鉆進(jìn)時(shí)給進(jìn)所需功率很小，而且油 １３ 泵滿負(fù)荷工作時(shí)一般是立軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，液壓卡盤松開時(shí)，必須停止鉆進(jìn)。所以參考表 3—2 本機(jī)選用 電機(jī) 或柴油機(jī)，基本能滿足表 3—2 中粗線以上各種工作狀態(tài)。 表 3—1 巖 石 名 稱 抗 壓 強(qiáng) 度 δ（ N/cm2 ） 粘土、頁(yè)巖、片狀砂巖 4000 石灰?guī)r、砂巖 8000 大理石、石灰?guī)r 10000 堅(jiān)硬的石灰?guī)r、頁(yè)巖 12020 黃鐵況、磁鐵礦 14000 煤 2020 N (kw) r/min N/cm2 110 190 340 N1 2020 4000 8000 10000 12020 N2 2020 4000 8000 10000 37846 12020 N3 r/min N/cm2 Nh 2020 4000 8000 10000 12020 １４ Ny r/min N/cm2 Nj=Nh/η N0= １５ 第 4 章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主要參數(shù)的選擇 回轉(zhuǎn)器 立軸的轉(zhuǎn)速，主要取決于地質(zhì)條件、鉆頭直徑及鉆進(jìn)方式，當(dāng)使用直徑為 75mm 鉆頭時(shí)，采用硬質(zhì)合金和鉆粒，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，立軸轉(zhuǎn)速取 n＝ 90～ 400r/min 比較適宜；采用金剛石鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，立軸轉(zhuǎn)速取 n＝ 400～ 1000r/min 比較適宜。本機(jī)選用 110～ 340r/min，即適合合金鉆頭 鉆進(jìn)，由適合金剛石鉆頭鉆進(jìn)。 升降機(jī) 為了減輕鉆機(jī)重量，不使動(dòng)力機(jī)過(guò)大，絞車的纏繩速度不宜過(guò)高，基本上采用低速，本機(jī)升降機(jī)速度為 ~。 變速箱 參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有小型鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速系列，本機(jī)采用了不規(guī)則排列的中間轉(zhuǎn)速系列。 （ 1） 立軸有三種轉(zhuǎn)速， 1 190、 340r/min 轉(zhuǎn)速適合合金鉆 頭鉆進(jìn)。 （ 2） 卷筒纏繩速度為三種，見表 4—1 表 4－ 1 Ⅰ檔 Ⅱ檔 Ⅲ檔 立軸轉(zhuǎn)速 r/min 110 190 340 纏繩速度 m/s 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)路線見圖 4－ 1 傳動(dòng)計(jì)算如下： : nⅠ =nD1/D2Z 1/Z2Z 3/Z4Z 10/Z11 式中 : nⅠ —立軸的第一檔轉(zhuǎn)速 r/min １６ n—電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1440r/min D1—主動(dòng)皮帶輪直徑 D1=125mm D2—大皮帶輪直徑 D2=285mm Z1—Z11 傳動(dòng)鏈中各齒輪的齒數(shù) ,Z1=31,Z2=54,Z3=31,Z4=54 Z10=21,Z11=39 nⅠ =1440125/28531/5431/5421/39=112 .1≈ 110r/min nⅡ =nD1/D2Z 1/Z2Z 5/Z6Z 10/Z11 式中 :Z5=42,Z6=43 nⅡ =1440125/28531/5442/4321/39=≈ 190r/min nⅢ =nD1/D2Z 1/Z4 內(nèi) Z 10/ Z11 式中 : Z4 內(nèi) =31 nⅢ =1460160/36531/3121/39=≈ 340r/min 考慮到皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、軸承等的效率，所以各檔轉(zhuǎn)速確定為 1 190、 340r/min。 2. 絞車的纏繩速度 V1=π D(nD1/D2Z 1/Z2Z 3/Z4Z 9/Z12/Z13/Z14)/60000 m/s 式中 :D=D0+d=140+= 式中 :D0=140mm 為卷筒直徑 ,d= 為鋼絲 繩直徑。 V1=π(1460160/36525/3118/3833/8318/1818/54)/60000 = V2=(計(jì)算從略 ) 考慮到皮帶、軸承、齒輪等的效率，確定絞車提升速度分別為： U1＝ 。 １７ 第 5 章 回轉(zhuǎn)器 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)如圖 5－ 1 所示，是由本體、立軸、立軸導(dǎo)管、弧齒錐齒輪等組成。立軸上端裝有常閉式液壓卡盤。其 特點(diǎn)是： 回轉(zhuǎn)器尺寸小、緊湊。 回轉(zhuǎn)器適用于各種角度的孔的鉆進(jìn)。 離開孔口采用開箱式，簡(jiǎn)單可靠，減輕鉆機(jī)重量。 立軸行程比過(guò)去小型鉆機(jī)大，為 500mm，縮短鉆進(jìn)輔助時(shí)間。 零部件的強(qiáng)度與壽命計(jì)算 弧齒錐齒輪副的強(qiáng)度校核 : Z 10 與 Z11 的主要參數(shù)見表 5－ 1。齒面硬度 Z10 為 HRC5 Z11為 HRC57，錐距 R＝ ,節(jié)錐角 δ 10=28018’ 22‖,δ 11=61041’28‖ 表 51 齒 號(hào) 齒 數(shù) 模數(shù) 變位 系數(shù) 齒寬 材料 齒頂系數(shù) 壓力角 螺旋角 旋向 精度 Z10 21 0 22 20CrMnTi 200 350 右 8DC Z11 39 0 22 20CrMnTi 200 350 左 8DC 齒輪在各種轉(zhuǎn)速下傳遞的功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩見表 5－ 2 表 5－ 2 功率 KW 轉(zhuǎn)速 r/min 轉(zhuǎn)矩 n m 632 80 208 233 354 137 １８ 齒面按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （ 1）接 觸應(yīng)力 б H＝ Z E ma xKA KVKH β ZR 3 Ft1 N/mm2 b d1 I Ftmax ZE—彈性系數(shù) ZE＝ N/mm2 Ft1=Ftma x—小輪運(yùn)轉(zhuǎn)中最小切向力 Ftmax=2758N KA—使用系數(shù) KA= Kv—?jiǎng)虞d系數(shù) KV1=KV2=1 KHβ —齒間載荷分布系數(shù) KHβ = Zx—尺寸系數(shù) Zx= ZR—表面狀況系數(shù) ZR=1 b—有效齒寬 b=22mm d1—小輪大端分圓直徑 d1= I—幾何系數(shù) I= 將以上各值代入上式 ,得б H=1197N/mm2 (2)接觸疲勞極限應(yīng)力 б ’HIin=б HIin ZN ZW/ZQ N/mm2 б HIin—接觸疲勞極限應(yīng)力 б HIin＝ 1352 Zw—gz 工作硬化系數(shù) Zw＝ 1 ZN—壽命系數(shù) ZN＝ 1 ZQ—溫度系數(shù) ZQ=1 б ’HIin=135211=1352 (3)安全系數(shù) : SH=б ’HIin/б H=1352/1197=SHIin=1 所以安全。 彎曲疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力 （ 1） 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力 б F＝ Ft KA KU KFβ YX/b ms J N/mm2 Ft— 作用于大端分度圓上的切向力 Ft=2758N KA— 使用系數(shù) KA = Kv— 動(dòng)載系數(shù) Kv=1 KFβ —載荷分布系數(shù) KFβ ＝ １９ Yx—尺寸系數(shù) Yx＝ 1 ms—大端端面模數(shù) ms= J—幾何系數(shù) J＝ б F＝ 141N/mm2 （ 2） 齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力 б ’FIim＝б FIim YN/YQ N/mm2 YQ—溫度系數(shù) YQ＝ 1 YN—壽命系數(shù) YN＝ 1 б FIim—齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力 б ’FIim＝ （ 3） 安全系數(shù) SF＝б ’FIim/б F＝ SFmin=1 所以安全。 ２０ 第 6 章 變速箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算 變速箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 變 速箱的結(jié)構(gòu)如圖 6－ 1 所示，它是由變速部分、分動(dòng)部分及操縱部分和殼體等組成。也是變速部分和分動(dòng)部分合為一體的傳動(dòng)箱。其特點(diǎn)是： 采用了回歸式的傳動(dòng)形式，箱體呈扁平狀，有利于降低鉆機(jī)的高度，齒輪 Z4 即是移動(dòng)齒輪由是結(jié)合子，因此結(jié)構(gòu)緊湊。 變速、分動(dòng)相結(jié)合，減少了零件數(shù)目，有效利用變速箱內(nèi)的空間。 操縱結(jié)構(gòu)采用了齒輪齒條撥叉機(jī)構(gòu)，操縱靈活可靠，每個(gè)移動(dòng)齒輪單獨(dú)控制，并有互鎖裝置，這種互鎖裝置安全可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 增加了卸荷裝置，減少了軸齒輪的受力狀況。 零件的強(qiáng)度計(jì)算 在校核零 件的強(qiáng)度時(shí)，假設(shè)電機(jī)的功率全部輸入變速箱，然后再輸入絞車和回轉(zhuǎn)器。 變速箱在不更換齒輪的情況下，可連續(xù)工作 10000 小時(shí)，純機(jī)動(dòng)時(shí)間每班 16 小時(shí)，可連續(xù)工作 20 個(gè)月。 每個(gè)速度的工作時(shí)間分配情況如下： 第一速（ 110r/min） 為 40％即 4000 小時(shí)； 第二速（ 190r/min） 為 40％即 4000 小時(shí)； 第三速（ 340r/min） 為 20％即 2020 小時(shí)； 本機(jī)零部件的強(qiáng)度和壽命計(jì)算方法和數(shù)據(jù)是按 《 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 （冶金工業(yè)出版社）計(jì)算的。 齒輪強(qiáng)度計(jì)算 變速箱內(nèi) 各齒輪主要參數(shù)及材料見表 6－ 1 表 6－ 1 齒數(shù) 模數(shù) 齒寬 變位系數(shù)材料 硬度 RC 應(yīng)力角 備注 ２１ Xn Z1 31 2 35 40Cr 4045 200 Z2 54 2 22 40Cr 4045 200 Z3 31 2 26 40Cr 4045 200 Z4 54 2 26 40Cr 4050 200 Z5 42 2 24 40Cr 4045 200 Z6 43 2 24 40Cr 4045 200 Z7 35