【導(dǎo)讀】鉆機(jī)作為鉆探設(shè)備的重要工具之一，在這些工程中起了舉足輕重的作用。設(shè)計(jì)中根據(jù)鉆機(jī)使用的環(huán)境和場合，運(yùn)用比較和參照的方法，借鑒同類型鉆機(jī)的。設(shè)計(jì)參數(shù)，通過比較分析，重點(diǎn)對變速箱重新進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。在此基礎(chǔ)之上運(yùn)用綠色。設(shè)計(jì)的理念，對不影響鉆機(jī)性能的環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化。上滿足鉆探深度為200米的設(shè)計(jì)要求，同時盡量節(jié)省了制造成本和生產(chǎn)時間。產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的擴(kuò)大，市場對上鉆探深度為幾百米的液壓鉆機(jī)的需求量正在逐步上漲，鉆探是地質(zhì)勘探工作的重要手段之一。用是以機(jī)械動力帶動鉆頭向地殼鉆孔并采取巖礦心。短；鉆孔施工周期短；體力勞動強(qiáng)度低等。地完成鉆探生產(chǎn)任務(wù)創(chuàng)造有利條件。速及調(diào)節(jié)范圍，以便有效地破碎巖石；，保證連續(xù)鉆進(jìn)；調(diào)整破碎巖石所需要的軸心壓力和控制給進(jìn)速度。在出現(xiàn)孔內(nèi)事故時，可以進(jìn)行。支承上述各機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)，使之組裝成一個整體，成為完整的機(jī)器。根據(jù)不同孔深范圍，將各種不同鉆進(jìn)孔深的鉆機(jī)分成三類或四類。

　　

【正文】 = 1 6 0 2 5 1 9 3 3 1 8 1 81460 3 5 5 3 1 4 0 8 3 1 8 5 4? ? ? ? ? ? = 39 第 Ⅱ 檔 : n Ⅱ 5 9 1 31 1 1 40 2 2 6 1 2 1 4 1 5Z Z ZD Z Zn D Z Z Z Z Z? ? ? ? ? ? ? 1 6 0 2 5 2 8 3 3 1 8 1 814603 5 5 3 1 3 1 8 3 1 8 5 4? ? ? ? ? ? ? =第 Ⅲ 檔 : n Ⅲ 9 1 31 1 1 40 2 1 2 1 4 1 54 ZZD Z Zn D Z Z Z Z? ? ? ? ? ?內(nèi) 1 6 0 2 5 3 3 1 8 1 81460 3 5 5 2 4 8 3 1 8 5 4? ? ? ? ? ? = 在 中已經(jīng)對絞車的繞繩速度，即提升速度進(jìn)行了計(jì)算，現(xiàn)加上提升力總結(jié)于表 7— 1 中。 表 7— 1 提升速度 卷筒轉(zhuǎn)速 提升力 v Ⅰ =Ⅰ =28r/min 12021N v Ⅱ =Ⅱ =50r/min 6000N v Ⅲ =Ⅲ =78r/min 3350N 絞車所需功率 ： ( ) ( ) 12021893 N mTM D d Q??? ? ? ?? : 40 2 9 8 N m2Z MTM ?? : 2 .6 K W9550ZM n IP ??? 絞車 齒輪 副強(qiáng)度簡單校核 按接觸疲勞強(qiáng)度校核 2021 2 0 0 0 2 9 8 5 5 1 8 . 5 N2 2 5 4Zt MF d ?? ? ?? 查閱相關(guān)資料 ,將校核所涉及的其它參數(shù)列于表 7— 2 中。 表 7— 2 序號 參數(shù)名稱 參數(shù)符號 參數(shù)值 1 工況系數(shù) KA 2 動載系數(shù) KV 1 3 齒間載荷分配系數(shù) KHα 4 齒向載荷分配系數(shù) KHβ 1 5 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH 6 彈 系數(shù) ZE 7 重合度系數(shù) Zε 8 螺旋角系數(shù) Zβ 1 9 壽命系數(shù) ZN1， ZN2 ， 10 最小安全系數(shù) SHmin， SFmin 1， 11 潤滑劑系數(shù) ZL 1 12 速度系數(shù) ZV 13 粗糙度系數(shù) ZR 14 齒面工作硬化系數(shù) ZW 1 41 15 尺寸系數(shù) ZX 1 16 傳動比 u 17 齒寬 b 22mm 根據(jù)軸的材料，查閱相關(guān)資料可得 2lim 1500 N /m mH? ? 2lim 45 0 N /m mF? ? 載荷系數(shù) K= KA KV KHα KHβ = 1 1= ? 計(jì)算接觸應(yīng)力： 214222 ( 1 )2 1 .3 1 2 9 8 ( 0 .3 3 1 )1 8 9 .8 2 .3 5 0 .9 72 2 5 4 0 .3 39 5 8 .2 N /m mZH E HKM uZ Z Zb d u?? ??? ? ?? ? ? ???? ? 許用接觸應(yīng)力： l im 11l im2[]15 00 1. 021 0. 9 1 0. 9 1112 39 .3 N / m mHNH L V W R XHZZ Z Z Z ZS?? ??? ? ? ? ? ?? 同樣可以得到 22[ ] N/m mH? ? 顯然， 1[]HH??? ，通過接觸強(qiáng)度校核。 按彎曲疲 勞強(qiáng)度校核 校核涉及的參數(shù)列于表 7— 3 中。 42 表 7— 3 序號 參數(shù)名稱 參數(shù)符號 參數(shù)值 1 齒向載荷分布系數(shù) KFβ 1 2 應(yīng)力修正系數(shù) YSα 1， YSα 2 ， 3 重合度系數(shù) Yε 4 螺旋角系數(shù) Yβ 1 5 壽命系數(shù) YNT 1 6 相對齒根圓角敏感系數(shù) Yδ reIT 1 7 相對齒根表面狀況系數(shù) YRreIT 8 尺寸系數(shù) YX 1 9 齒形系數(shù) YFα 1 1 1255 18 .5 1. 25 1 1 1. 11 2. 35 1. 62 0. 9 122 339 7. 5 N / m mtF A V F F F SF K K K K Y Y Y Ybm ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ??? 同 樣可以求得 2F? ? 512 2N/mm l im 11 2 1 1l im2[ ] [ ]450 2 1 1 1 N / m mF ST N TF F re lT R re lT XFYY Y Y YS ????????? ? ? ?? 顯然 , 1 1 2 2[ ], [ ]F F F F? ? ? ???,通過彎曲校核 . 43 第 8 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的作用： 。 。 。 液壓卡盤的設(shè)計(jì)與計(jì) 算 卡盤的工作原理是夾緊鉆桿依靠碟 型彈簧安裝時的預(yù)緊力，使移動套上移，移動套內(nèi)孔為圓錐形，迫使主軸槽內(nèi)的三塊卡塊同時向中心移動，完成卡緊動作。 當(dāng)松開卡盤時，是靠加入卡盤油缸中的壓力油克服碟型彈簧的彈力，并壓縮碟型彈簧，迫使活塞及移動套下移，由于移動套離開了卡瓦，主軸的兩個漲環(huán)將卡瓦彈回到圓錐面外徑的位置，完成松開鉆桿的動作。 卡盤夾緊力的大小，取決于碟型彈簧的軸向推力，軸向推力越大，夾緊力就越大。 N 卡瓦對鉆桿的夾緊力 N 必須滿足下式： N f Q? 式中 ： Q — 最大起拔力 Q ＝ 28500（ N） f — 卡瓦與鉆桿的摩擦系數(shù) f = 故 28500 5 7 0 0 0 N0 .5QN f? ? ? 彈簧的軸向推力 0 ()F K N tg ???? 式中： N— 卡瓦與鉆桿間的法向推力 ?— 卡瓦的斜角 ?＝ 8186。 ? — 當(dāng)量摩擦角 ? ＝ 39。830 44 K— 儲備系數(shù) K＝ 故 0 1. 6 57 00 0 ( 8 8 30 39。) 27 00 0 NF tg? ? ? ? 松開卡盤時所需油壓力為： pPs? 式中： p— 碟型彈簧的最大理論彈力 p＝ 40890N s— 環(huán)狀油缸面積 42()4Dds ? ?? 式中： D— 油缸直徑 (cm) D＝ 17cm d— 活塞桿直徑 (cm) d=14cm 故 22 2(1 7 1 4 ) 7 3 c m4s ? ??? 故 40890 5 6 M Pa73P ?? 4．碟型彈簧總變形量的計(jì)算 ( 4. 5 3. 37 5 ) 9 40 .5 30 .3 75 ( m m )Ln?? ? ? ? ? ? 式中 ： L? — 碟型彈簧總變形量 (mm) ?— 單 片彈簧的變形量 (mm) n— 彈簧片數(shù) n＝ 9 九片彈簧預(yù)壓變形最低為 ,最大為 ,移動套軸向移動范圍只能在L? =~= 卡瓦徑向伸縮量計(jì)算 45 2 2 8 m md L tg tg?? ? ? ? ? ? ? 式中 ： d? — 卡瓦徑向伸縮量 (mm) ? — 卡瓦的斜角 8?? 剛體強(qiáng)度 的計(jì)算 油缸壁厚為： 2PpDtP ?? ? ? 式中： PP— 試驗(yàn)壓力 (MPa) PP＝ Pn 150% 當(dāng) Pn16MPa 時 PP＝ Pn 125% Pn— 工作壓力（ Pa） D— 油缸內(nèi)徑 (m) D＝ (m) p? — 缸體材料許用拉壓力 bP S?? ? 式中： p? —— 為材料抗拉強(qiáng)度 S—— 安全系數(shù) S=～ 5， 取 S=4 故 Pn=600 104(Pa) PP=600 104 150%=900 104（ Pa） 6 66 0 1 0 1 7 1 0 Pa3 . 5bp S?? ?? ? ? ? 460 . 1 79 0 0 1 0 1 7 1 0 0 . 0 0 4 5 m2t ? ? ? ? ? ? 取 t=8mm,所以強(qiáng)度足夠。 給進(jìn)油缸的設(shè)計(jì) 46 給進(jìn)油缸 為雙作用單活塞桿往復(fù)運(yùn)動油缸，所起的作用是： ； ，配合絞車起拔在鉆桿。 鉆桿摩擦力的計(jì)算 TXU－ 200 型鉆機(jī)，打水平孔時，需克服 200m 鉆桿的自重和孔壁的摩擦力，其力為： 69 .6 20 0 5 48 72F q L f N? ? ? ? ? ? ?摩 式中 ： q— 長度重量 (N m)。 q=L— 鉆桿長度 (m) L=200m。 f — 摩擦系數(shù) f = 在低速鉆進(jìn)時 ,當(dāng)井底壓力 C=10000N時 ,則活塞桿所產(chǎn)生的推力必須大于 F摩+C,即 4872+10000=14872N,活塞桿有效面積 ： 214872 4 4 6 .0 7 4 4 5 N /c m1 6 .6 7 2P ? ? ?? 油缸直徑的計(jì)算 根據(jù)所需油缸最大作用力以及液壓系統(tǒng)的最大工作壓力可求得油缸直徑。 24 4 3 2 5 0 0 5 . 8 c m2 2 3 . 1 4 6 0 0PD P? ?? ? ??? 式中： D— 油缸計(jì)算直徑 (cm) D＝ P— 油壓系統(tǒng)的調(diào)整壓力 (N/cm2) P=600N/cm2； P2— 油缸最大起拔力 (N) P2=32500N。 第 9 章 使用說明 概述 47 本 200 米鉆機(jī)主要用于礦井內(nèi)部，供鉆探深度為 200 米的各種角度的放水孔、地質(zhì)構(gòu)造孔、滅火孔、抽放瓦斯孔及其他用途的各種工程孔，也可以在地面鉆探深度為200 米的地質(zhì)勘探孔 及其他用途的各種淺孔。 本鉆機(jī)可在各種不同硬度的巖層中鉆探任意角度的孔，尤其在煤層、軟巖石及中硬巖石中鉆孔效率為最高。整個機(jī)組由 200 米鉆機(jī)及泥漿泵兩部分組成。在礦井內(nèi)部鉆探時不需要井架。鉆孔沖洗液為泥漿、清水或煤水。在地面鉆探時也不需要使用鉆塔 ,只要有一定高度的三角架可供提升使用就可以。 鉆機(jī)分組情況 本 200 米鉆機(jī)共分六組，整機(jī)外觀總裝圖附錄 3。 1．回轉(zhuǎn)器（ JW— 01）：是鉆機(jī)立軸產(chǎn)生回轉(zhuǎn)及往復(fù)運(yùn)動部分。 2．變速箱（ JW— 02）：是鉆機(jī)立軸、絞車產(chǎn)生各種不同轉(zhuǎn)數(shù)的傳動與變速部分。 3．絞車（ JW— 03）：是升降鉆具的部分。 4．抱閘（ JW— 04）：是用來提升與停止鉆具在任何位置的部分。 5．機(jī)架（ JW— 05）：是連接機(jī)器各組的機(jī)體，并將機(jī)器穩(wěn)定地固定在鉆場基臺木上。 6．操縱儀（ JW— 06）：是控制鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的總樞鈕。 結(jié)構(gòu)特征與工作原理 本鉆機(jī)型式為：機(jī)械傳動、液壓給進(jìn)、彈簧夾緊、立軸式鉆機(jī)。 鉆機(jī)結(jié)構(gòu) （ JW01— 05） 回轉(zhuǎn)器部分主要由液壓卡盤、立軸、本體、立軸導(dǎo)管、大弧齒錐齒輪、兩根油缸和兩根導(dǎo)向桿組成。 （ 1）液壓卡盤主要由下列構(gòu)件組成：五片碟形彈簧和位 于其上的帶外環(huán)、內(nèi)錐的移動套；位于外環(huán)上的活塞；插入碟形彈簧和移動套內(nèi)孔中的主軸；主軸中的三片卡瓦外錐與移動套內(nèi)錐相配合，卡瓦置于主軸上部的三個等分的槽中。下部由兩軸承支持。卡盤的外殼，即缸體和壓頭座，由螺栓聯(lián)接在一起。卡盤的主要動作是高壓油從上部進(jìn)入缸體推動活塞下移壓移動套，移動套壓碟形彈簧，由于移動套下移，三片 48 卡瓦在主軸槽內(nèi)呈自由狀態(tài)，被主軸內(nèi)的漲環(huán)外推，松開鉆桿。當(dāng)釋放油壓時，在碟形彈簧的彈力推動下，移動套上移，迫使卡瓦向中心移動，在壓縮漲環(huán)的同時夾緊了鉆桿。組裝時碟形彈簧的預(yù)緊力為 32KN。更換卡瓦 時，先將上端螺釘取出，再取下壓蓋，防塵蓋 ,墊及卡環(huán)，然后取出漲環(huán)，卡瓦，即更換新的卡瓦和漲環(huán)。 （ 2）給進(jìn)油缸主要有活塞桿、油缸上蓋、下蓋，用鎖緊鋼絲連接在一起。 在更換弧齒錐齒輪時，為保證成對弧齒錐齒輪錐頂