【正文】 若系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，則 Phr＝ Phc，油溫不再升高，此時(shí)，最大溫差 22。 4. 2. 2 計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率 液壓系統(tǒng)的散熱渠道主要是油箱表面，但如果系統(tǒng)外接管路較長，而且計(jì)算發(fā)熱功率時(shí)，也應(yīng)考慮管路表面散熱。 ???zi PiiiitrtqpTP11 ? （ ） ???????? ?? ? ?? ?nimj jjWjiWitc tTsFTP 1 11 ? （ ） 畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 28 式中 Tt—— 工作周期 (s)； z、 n、 m—— 分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)的數(shù)量； pi、 qi、η Pi—— 第 i 臺(tái)泵的實(shí)際輸出壓力、流量、效率； ti—— 第 i 臺(tái)泵工作時(shí)間 (s)； TWj、ω j、 tj—— 液壓馬達(dá)的外載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、工作時(shí)間 (N (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)。 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(gè)執(zhí)行元件工作時(shí)間 (s)。液壓系統(tǒng)的功率損失主要有以下幾種形式： ⑴ 液壓泵的功率損失 ?? ??zi iPirith tPTP 11 )1(1 ? （ ） 式中 Tt—— 工作循環(huán)周期 (s)； z—— 投入工作液壓泵的臺(tái)數(shù)； pri—— 液壓泵的輸入功率 (W)。 系統(tǒng)的調(diào)整壓力 pT≥ pl＋Δ p 式中 pT—— 液壓泵的工作壓力或支路的調(diào)整壓力。 qn—— 閥的額定流量 (m3／ s)； q—— 通過閥的實(shí)際流量 (m3／ s)； Δ pn—— 閥的額定壓力損失 (Pa)，可從產(chǎn)品樣本 中查到。 4. 1 液壓系統(tǒng)壓力損失 壓力損失包括管路的沿程 損失 Δ p1，管路的局部壓力 損失 Δ p2和閥類元件的局部 損失 Δ p3，總的壓力損失為 Δ p＝Δ p1＋Δ p2＋Δ p3 （ ） ?? 222 vp ?? ， 23 ???????????nn qqpp 式中 l—— 管道的長度 (m)； d—— 管道內(nèi)徑 (m)； v—— 液流平均速度 (v/s)； ρ —— 油密度 (kg/m3)；λ —— 沿程阻力系數(shù)； ζ —— 局部阻力系數(shù)。對(duì)一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來說，主要是進(jìn)一步確切地計(jì)算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系統(tǒng)效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。管接頭采用焊接管接頭。選用 LXZ 系列箱外自封式吸油過濾器中的 LXZ250? *FCY 型號(hào)的吸油過濾器。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。 3） 油箱 畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 25 容量 V (單位為 L)的計(jì)算公式為 : V＝ aqv () 由于是高壓系統(tǒng)， a=10。據(jù) GB 234893,選取 d=32mm； 液壓缸壁厚計(jì)算公式為 ]][ ][[2 ???? ppD ??? () 可算得 ? =。 據(jù)缸筒內(nèi)徑計(jì)算公式： p4?FD? () 式中液壓缸負(fù)載力 F=450kN，工作壓力 p=28MPa，可得 D=，據(jù) GB 234893取 D=45mm。因此溢流閥 6 和 11 均可選擇錐閥式 DBD 直動(dòng)型溢流閥（工作壓力可達(dá) 40MPa，最大流量330L/min）?？紤]到其余工作裝置的需要，供油壓力選擇 20MPa，考慮到齒輪泵的機(jī)械效率，消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率： 69kW，扭矩：314N? m。 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)排量為 314mL/r，最高轉(zhuǎn)速為 640rpm，為使馬達(dá)獲得最高轉(zhuǎn)速，液壓泵的排量要達(dá)到 。 以上計(jì)算值為初步估算值，實(shí)際泥漿用量比估算值稍大。國外有關(guān)泥漿 公司對(duì)此進(jìn)行了量化，總結(jié)出一套泥漿用量的經(jīng)驗(yàn)公式，用戶可根據(jù)該公式進(jìn)行初步計(jì)算，得到每分鐘泥漿用量、回拖時(shí)泥漿用量 、工程所用泥漿總量等相關(guān)參數(shù)。在回?cái)U(kuò)或拖管時(shí)，由于鉆孔直徑較大，泥漿用量相對(duì)較多，泥漿泵要調(diào)整為大流量。 表 力士樂 A6VM55 液壓馬達(dá)技術(shù)參數(shù) 排量 (mL) 額 定壓力 (MPa) 最大壓力 (MPa) 最大流量 (L/min) 最高轉(zhuǎn)速 (r/min) 最大 扭 矩 (N? m) 重量 (kg) 40 45 244 7000 349 26 3. 3. 3 泥漿系統(tǒng)設(shè)計(jì) 及液壓元件選擇 任何一種型號(hào)的水平定向鉆機(jī)所配置的泥漿泵流量是一定的。 馬達(dá)的工作壓力 a28pm MP? ，機(jī)械效率 m? =。 動(dòng)力頭最大推拉力 F=450kN，最大推拉力時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度為 v=。 (2)液壓馬達(dá) 對(duì)于動(dòng)力頭推拉液壓系統(tǒng)來說：液壓馬達(dá)排量大，工作壓力高，輸出扭矩大，通 過減速機(jī)、鏈傳動(dòng)裝置提供給動(dòng)力頭的推拉力越大；反之則小。 (1)液壓泵 與動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)類似，動(dòng)力頭推拉液壓系統(tǒng)也是 由 變量泵和變量馬達(dá)構(gòu)成 的閉式系統(tǒng)。 由計(jì)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(bǔ)油泵，可通軸驅(qū)動(dòng)，技術(shù)參數(shù)如表 所示。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。這里以全排量來計(jì)算系統(tǒng)流量： m i n/.62 0 11 0 0 0/1 2 6 08021 0 0 0/n2Q m i ngm a x2 LV ????? 對(duì)于動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)來說：負(fù)載扭矩減小，系統(tǒng)壓 力降低，馬達(dá)排量減小，回轉(zhuǎn)速度增大，鉆進(jìn)速度加快；負(fù)載扭矩增大時(shí)情況相反。動(dòng)力頭由兩個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，故系統(tǒng)流量為： m i n/??????? 當(dāng)負(fù)載扭矩變大時(shí)，動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)速度降低。 動(dòng) 力 頭 的 最 高 回 轉(zhuǎn) 速 度 為 130r/min ， 折 合 到 馬 達(dá) 輸 出 軸 上 的 轉(zhuǎn) 速 為m in/r4095n m ax ? 。 液壓馬 達(dá)選用力士樂公司生產(chǎn)的 A6VM80 斜軸式柱塞馬達(dá)，該變量馬達(dá)的技術(shù) 參數(shù)如表 所示。 動(dòng)力頭由兩個(gè)相同的液壓馬達(dá)共同驅(qū)動(dòng)，單個(gè)液壓馬達(dá)的輸出扭矩為： 1020i2 3rrm a x0 ???? ??? NTT ? 馬達(dá) 的工作壓力 a28pm MP? ，機(jī)械效率 m? =，由液壓馬達(dá)的輸出軸扭矩推算，可以得到馬達(dá)的排量： LP TV .1 .73 3 mm 0g ?? ???? ?? 動(dòng)力頭的最高回轉(zhuǎn)速度為 130r/min，折算到液壓馬達(dá)輸出軸上的轉(zhuǎn)速為 n=130=4095r/min，即液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速不應(yīng)低于 4100 r/min。由于壓力變化范圍較大，所以系統(tǒng)的適應(yīng)性很強(qiáng)。鉆機(jī)在這一壓力范圍內(nèi)工作 ，可以提高元件的使用壽命。 (1)液壓馬達(dá) 變量馬達(dá)有多種結(jié)構(gòu)形式，與斜盤式軸向柱塞馬達(dá)相比，斜軸式馬達(dá)在耐沖擊、容積效率、機(jī)械效率、功率密度等方面均高于前者，在啟動(dòng)性能方面也具有明顯優(yōu)勢(shì)。 圖 重慶康明斯 NTA855C 型發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線 康明斯 NTA855C型發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 2100r/min，此時(shí)的輸出扭矩為 1356N? m，輸出功率為 298kW。 由式 ，推拉系統(tǒng)最大輸入 功率 : WFP .57450vm a x2 ????? ? 綜上所述，動(dòng)力頭液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需的輸入功率 kW23221 ??? PPP 水平定向鉆機(jī)作業(yè)時(shí)，泥漿泵與動(dòng)力頭液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合工作。動(dòng)力頭的最大回轉(zhuǎn)扭矩 maxT =20kN? m，此時(shí)的回轉(zhuǎn)速度 n=40r/min，回轉(zhuǎn)系統(tǒng) 總效率 ? =。 表 45t 水平定向鉆機(jī)動(dòng)力頭技術(shù)參數(shù) 動(dòng)力頭最大推 力 450kN 動(dòng)力頭最大回轉(zhuǎn)扭 20KN? m 最大推拉力時(shí)運(yùn)動(dòng)速 度 動(dòng)力頭最高 回 轉(zhuǎn)速度 130r/min 3. 2 發(fā)動(dòng)機(jī)選型和計(jì)算 根據(jù)馬達(dá)輸出功率的計(jì)算公式： 9549nTP? （ ） 式中， T—— 馬達(dá)輸出扭矩； n—— 馬達(dá)轉(zhuǎn)速。 由于 45t 水平定向鉆機(jī)的工況復(fù)雜，對(duì)液壓元件的性能要求較高，所以選用了國際上先進(jìn)成熟的力士樂產(chǎn)品。如果鉆桿帽長度不一樣，前后夾緊鉗不能夠準(zhǔn)確夾緊兩根鉆桿的鉆帽，操作手動(dòng)換向閥15，調(diào)整浮動(dòng)缸 2 28 的長度從而使前后夾緊缸正好能夠夾緊兩根鉆桿帽，有利于鉆桿的拆卸。在打?qū)蚩淄瓿珊蠡乩瓟U(kuò)孔卸鉆桿時(shí)，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(dòng)作，使其卸松鉆桿螺紋扣，只需卸松一絲扣，然后反轉(zhuǎn)動(dòng)力頭即可。之后司鉆扳動(dòng)電磁比例換向閥 16 至左位，調(diào)節(jié)進(jìn)給回拖方向閥使動(dòng)力頭和卸扣器之間留 出上鉆桿空間，用吊車把鉆桿放在動(dòng)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(dòng)力頭使畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 18 鉆桿擰緊，完成后，操作手動(dòng)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(dòng)泥漿泵馬達(dá)給鉆桿內(nèi)通泥漿，通泥漿的同時(shí)操作比例電磁換向閥 16 至左位，使動(dòng)力頭沿鉆臂前進(jìn)，待鉆頭快到入土位置，一邊繼續(xù)前進(jìn)一邊扳動(dòng)比例電磁換向閥 8 至左位使動(dòng)力頭同轉(zhuǎn)，一邊前進(jìn)一邊回轉(zhuǎn)，使整個(gè)動(dòng)力頭采取螺旋式鉆進(jìn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 16 畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 17 3. 鉆機(jī)液壓系 統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理 本液壓系統(tǒng)構(gòu)成主要包括鉆機(jī)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、進(jìn)給回拖系統(tǒng)、鉆桿卸扣系統(tǒng)、泥漿泵控制和整機(jī)行走系統(tǒng)等幾大部分。 主要分析機(jī)構(gòu)運(yùn)行的負(fù)載特性分析和工況特點(diǎn)分析，對(duì)整臺(tái)機(jī)械的工作特點(diǎn)有了比較詳盡的了解 。 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。 在本文中給出了一些參數(shù)匹配的表格 。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 15 除了鉆進(jìn) /回拖力以及鉆桿旋轉(zhuǎn)扭矩兩項(xiàng)最基本的結(jié)構(gòu)參數(shù)以外，鉆機(jī)還有一些參數(shù)在鉆機(jī)工作過程中也是不可或缺的 。 2. 4 本章小結(jié) 本章是在進(jìn)行水平定向鉆機(jī)液壓設(shè)計(jì)以前做的基本的準(zhǔn)備工作，主要是對(duì)鉆機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工況進(jìn)行介紹和分析 。 約等于鉆機(jī)的 拉 力或推力 。 工況分析：在自由地面上行走，工作人員可以在鉆機(jī)上控制鉆機(jī)的轉(zhuǎn)向，但是在鉆機(jī)完成工作以后，鉆機(jī)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(jī)上控制，因此此時(shí)應(yīng)該確保鉆機(jī)履帶行走系統(tǒng)的絕對(duì)同步 。 因此主要是克服由鉆機(jī)重力引起的摩擦力做功 。 要求具備如下功能： 1） 回轉(zhuǎn)器正轉(zhuǎn)與夾持器松開及卡盤夾緊聯(lián)動(dòng)； 2） 回轉(zhuǎn)器反轉(zhuǎn)與夾持器夾緊及卡盤夾緊聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鉆具卸扣； 3） 回轉(zhuǎn)器前進(jìn)與后退與夾持器及卡盤的夾緊與松開聯(lián)動(dòng)，完成起下鉆及倒桿動(dòng)作 。 保證一定的安 全系統(tǒng) 。 夾緊環(huán)節(jié)的負(fù)載主要是由兩個(gè)液壓缸完成，從理論上之需要克服液壓缸本身的摩擦力即可，但在實(shí)際饋況下要增加一定量的壓力；而擰卸環(huán)節(jié)的負(fù)載主要的克服鉆桿 之聞錐螺紋的擰緊里和卸扣力 。 因此進(jìn)退系統(tǒng)要求壓力可調(diào)、速度適應(yīng) 。 進(jìn)退機(jī)構(gòu)的特性就是保持給定的初始給進(jìn)力條件下，當(dāng)巖石可鉆性改變時(shí)適應(yīng)進(jìn)退速度的變化規(guī)律 。 當(dāng)進(jìn)退機(jī)構(gòu)的力為設(shè)定值時(shí)，鉆進(jìn)速度決定于巖石的可鉆性 。LFF ????? 0 () 上式代表的意思是，鉆機(jī)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 。Lu 39。 a 為考慮到土質(zhì)不同設(shè)置的修正系數(shù) 。c? 為管與土之間的粘著力 (KPa)； cP 為土倉內(nèi)