【正文】 tan((b/2)。c? 為管與土之間的粘著力 (KPa)； cP 為土倉內(nèi)的壓力 (KPa)。 AP 為掘進(jìn)所處土層的主動土壓力 (KPa)； BP 為掘進(jìn)所處 土 層的主動土應(yīng)力(KPa)； P? 為給土倉的額加壓力 (KPa)。 a 為考慮到土質(zhì)不同設(shè)置的修正系數(shù) 。 表 修正系數(shù)表 畢業(yè)設(shè)計 13 13 土質(zhì) 軟土 沙性土 礫石土 ? 綜合上述各式得： W u 39。Lu 39。LcπBπ q u 39。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 。 b、工況特點：分析動力頭進(jìn)退機(jī)構(gòu)的功能是拉動動力頭部分即鉆桿部分通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)在鉆機(jī)底盤上前進(jìn)后退 。 當(dāng)進(jìn)退機(jī)構(gòu)的力為設(shè)定值時，鉆進(jìn)速度決定于巖石的可鉆性 。 通過調(diào)節(jié)給進(jìn)力也就在一定的鉆進(jìn)規(guī)程下調(diào)節(jié)進(jìn)退速度 。 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)巖石可鉆性改變時適應(yīng)進(jìn)退速度的變化規(guī)律 。 綜上所述，進(jìn)退系統(tǒng)工況較復(fù)雜，可分為加壓鉆進(jìn)工況，減壓 鉆進(jìn)工況，兼有高壓小流量慢速給進(jìn)和低壓大流量快速給進(jìn)的情形 。 因此進(jìn)退系統(tǒng)要求壓力可調(diào)、速度適應(yīng) 。 2. 3. 3 鉆具夾緊及擰卸回路工況分析 a、 負(fù)載分析：這個回路其實包括兩套回路，一個是夾緊環(huán)節(jié)的負(fù)載，一個擰卸環(huán)節(jié)的負(fù)載 。 夾緊環(huán)節(jié)的負(fù)載主要是由兩個液壓缸完成，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 。 在實際的設(shè)計過程中，可以在實際中測定鉆桿之問的擰緊力和卸扣力，而液壓系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)還應(yīng)該留有一定的余地 。 保證一定的安 全系統(tǒng) 。 b、工況分析：如前所述鉆機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)有兩個卡盤和夾持器，卡盤和夾持器的夾緊與松開是通過與回轉(zhuǎn)回路、給迸起拔回路聯(lián)動實現(xiàn)的 。 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； 2） 回轉(zhuǎn)器反轉(zhuǎn)與夾持器夾緊及卡盤夾緊聯(lián)動，實現(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，完成起下鉆及倒桿動作 。 畢業(yè)設(shè)計 14 14 2. 3. 4 履帶行走系統(tǒng)工況分析 負(fù)載分析：履帶行走回路主要鉆機(jī)在開始工作以前或者結(jié)束工作以后，通過液壓馬達(dá)驅(qū)動底盤履帶系統(tǒng)在水平地面或者斜 坡上行走 。 因此主要是克服由鉆機(jī)重力引起的摩擦力做功 。 mgs inc o sFf ）（ ?? ?? f （ ） 式中： fF — 行走系統(tǒng)負(fù)載； f — 履帶與地面接觸摩擦系數(shù)； ?— 接觸面傾斜角度，水平接觸面取 0。 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，因此此時應(yīng)該確保鉆機(jī)履帶行走系統(tǒng)的絕對同步 。 2. 3. 5 支腿支撐回路工況分析 負(fù)載分析 ： 支 腿支撐的負(fù)載主要分兩部分： 1)鉆機(jī)本身的重量； 2)鉆機(jī)在工作過程中對地面的支撐作用 。 約等于鉆機(jī)的 拉 力或推力 。 工況分析：支撐回路有幾個液壓缸組成，幾個液壓缸共同分擔(dān)系統(tǒng)的負(fù)載，但是也要主要由于有力位置發(fā)生改變而造成的偏載現(xiàn)象，要求液壓缸的需要壓力有一定的余地 。 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)計以前做的基本的準(zhǔn)備工作，主要是對鉆機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點以及工況進(jìn)行介紹和分析 。 非開挖水平定向鉆進(jìn)鋪管過程主要分為導(dǎo)向孔鉆進(jìn)、回拉擴(kuò)孔、回拉鋪設(shè)管道三個階段，在鉆進(jìn)過程中，通過控制鉆頭的傾斜角來控制 鉆桿鉆進(jìn)的角度；可以通過控制鉆桿旋轉(zhuǎn)控制鉆桿的路徑，沿直線鉆進(jìn)還是沿曲線鉆進(jìn)，因此可以看出，在水平定向鉆機(jī)工作過程中，鉆桿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及動力頭行走機(jī)構(gòu)是系統(tǒng)完成工作的關(guān)鍵機(jī)構(gòu) 。 畢業(yè)設(shè)計 15 15 除了鉆進(jìn) /回拖力以及鉆桿旋轉(zhuǎn)扭矩兩項最基本的結(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 。 諸如鉆桿的參數(shù)以及發(fā)動機(jī)的參數(shù)都對鉆機(jī)起至關(guān)重要的影響，各個參數(shù)之間有一定的匹配關(guān)系 。 在本文中給出了一些參數(shù)匹配的表格 。在現(xiàn)有的鉆機(jī)機(jī)型中，其主要部件可以分成七個部件：底盤、動力頭總成、鉆桿和鉆頭、鉆桿自動裝卸裝置、發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、導(dǎo) 向系統(tǒng)、泥漿系統(tǒng) 。 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整說明書和 設(shè)計 圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣： 九七 一 九二 零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計下載！ 該論文已經(jīng)通過答辯 工況分析是液壓系統(tǒng)設(shè)計的前提和基礎(chǔ)，本章在最后的部分對主要部件的液壓工況進(jìn)行比較詳盡的分析 。 主要分析機(jī)構(gòu)運(yùn)行的負(fù)載特性分析和工況特點分析，對整臺機(jī)械的工作特點有了比較詳盡的了解 。 特別在動力頭 進(jìn) 退工況分析中，并給出最大鉆進(jìn)力的具體計算公式，對機(jī)構(gòu)設(shè)計以及液壓設(shè)計都有一定的指導(dǎo)意義 。 畢業(yè)設(shè)計 16 16 畢業(yè)設(shè)計 17 17 3. 鉆機(jī)液壓系 統(tǒng)設(shè)計 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。 7．單向閥 1 1 1 1 2 達(dá) 2 2 2 3 3 圖 鉆機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 該系統(tǒng)的工作原理：當(dāng)鉆機(jī)進(jìn)場條件具備，操作手操作鉆機(jī)的履帶行走手柄即換向閥 1 13 至左位驅(qū)動履帶行走馬達(dá)使鉆機(jī)進(jìn)場，待進(jìn)場就位以后，扳動手動換向閥 14至右位，升起鉆臂調(diào)整角液壓缸至需要的人土角度 (通常為 ?? 16~8 )，調(diào)整完成后，把手動換向閥 14 扳向中位，液壓鎖鎖緊該支路，然后定位并打下地錨樁。之后司鉆扳動電磁比例換向閥 16 至左位，調(diào)節(jié)進(jìn)給回拖方向閥使動力頭和卸扣器之間留 出上鉆桿空間，用吊車把鉆桿放在動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)動力頭使畢業(yè)設(shè)計 18 18 鉆桿擰緊，完成后，操作手動換向閥 18 至左位，松開后夾緊鉗，然后按下電磁換向閥 9至左位，啟動泥漿泵馬達(dá)給鉆桿內(nèi)通泥漿，通泥漿的同時操作比例電磁換向閥 16 至左位，使動力頭沿鉆臂前進(jìn)，待鉆頭快到入土位置，一邊繼續(xù)前進(jìn)一邊扳動比例電磁換向閥 8 至左位使動力頭同轉(zhuǎn)，一邊前進(jìn)一邊回轉(zhuǎn)，使整個動力頭采取螺旋式鉆進(jìn)。一根鉆桿鉆進(jìn)完成后扳動比例電磁換向閥 16 至右位退 回動力頭到原先位置，上第 2 根鉆桿，如此周而復(fù)始，完成整個打?qū)蚩椎倪^程。在打?qū)蚩淄瓿珊蠡乩瓟U(kuò)孔卸鉆桿時，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 動作，使其卸松鉆桿螺紋扣，只需卸松一絲扣，然后反轉(zhuǎn)動力頭即可。依次周而復(fù)始的完成整個鉆桿的拆卸。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，操作手動換向閥15，調(diào)整浮動缸 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。至 此完成了水平定向鉆機(jī)打?qū)蚩缀突乩瓟U(kuò)孔的全過程，也完成了整個鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的功能。 由于 45t 水平定向鉆機(jī)的工況復(fù)雜，對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。 以下是根據(jù)各液壓回路對液壓元件進(jìn)行選擇。 表 45t 水平定向鉆機(jī)動力頭技術(shù)參數(shù) 動力頭最大推 力 450kN 動力頭最大回轉(zhuǎn)扭 20KN? m 最大推拉力時運(yùn)動速 度 動力頭最高 回 轉(zhuǎn)速度 130r/min 3. 2 發(fā)動機(jī)選型和計算 根據(jù)馬達(dá)輸出功率的計算公式： 9549nTP? （ ） 式中， T—— 馬達(dá)輸出扭矩； n—— 馬達(dá)轉(zhuǎn)速。 對于動力頭回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，將動力頭當(dāng)做馬達(dá)來計算，可以得到回轉(zhuǎn)系統(tǒng)所需的輸入 畢業(yè)設(shè)計 19 19 功率。動力頭的最大回轉(zhuǎn)扭矩 maxT =20kN? m，此時的回轉(zhuǎn)速度 n=40r/min，回轉(zhuǎn)系統(tǒng) 總效率 ? =。 由式 ， 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)最大輸入 功率 : WTP 401000209549 nm a x1 ?? ????? ? 根據(jù)運(yùn)動學(xué)上功率的定義，可以計算出動力頭推拉系統(tǒng)所需的輸入功率： P=Fv () 動力頭 最大推拉力 NF k450max? ，此時的推進(jìn)速度 v=，推拉系統(tǒng)總效率 ? =。 由式 ，推拉系統(tǒng)最大輸入 功率 : WFP .57450vm a x2 ????? ? 綜上所述，動力頭液壓驅(qū)動系統(tǒng)所需的輸入功率 kW23221 ??? PPP 水平定向鉆機(jī)作業(yè)時，泥漿泵與動力頭液壓驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合工作?？紤]到泥漿泵的 需要，發(fā)動機(jī)選用重慶康明斯 NTA855C 型發(fā)動機(jī)。 圖 重慶康明斯 NTA855C 型發(fā)動機(jī)的外特性曲線 康明斯 NTA855C型發(fā)動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 2100r/min，此時的輸出扭矩為 1356N? m，輸出功率為 298kW。 畢業(yè)設(shè)計 20 20 3. 3 各液壓子系統(tǒng)設(shè)計及液壓元件選擇 3. 3. 1 動力頭回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計及液壓元件選擇 動力頭回轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用采用單泵 +雙馬達(dá) +減速機(jī)的驅(qū)動形式。 (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，在啟動性能方面也具有明顯優(yōu)勢。 為保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和泵的使用壽命，系統(tǒng)正常的工作壓力為泵的額定壓力的 60％~80％之間，約為 24~32MPa。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。當(dāng)負(fù)載增大時，若不改變馬達(dá)排量，也可以通過提高系統(tǒng)供油壓力，增大液壓馬達(dá)輸出扭矩。由于壓力變化范圍較大，所以系統(tǒng)的適應(yīng)性很強(qiáng)。 動力頭的最大回轉(zhuǎn)扭矩為 maxT =20kN? m，最高回轉(zhuǎn)速度為 130r/min，顯然需要減速機(jī)，選用 SumerNR350 二級減速機(jī)，減速比為 .531ir ? ，額定輸出扭矩 8kN? m，傳動效率為 r? =。 動力頭由兩個相同的液壓馬達(dá)共同驅(qū)動，單個液壓馬達(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。 由上述計算可知，系統(tǒng)額定壓力為 40MPa，馬達(dá)最大輸出扭矩時的工作壓力取28MPa，排量為 ，最大輸出扭矩為 ? m，最高轉(zhuǎn)速為 4100 r/min。 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。 畢業(yè)設(shè)計 21 21 表 力士樂 A6VM80 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) 80 40 45 312 6150 509 34 (2)液壓泵 由于斜軸式軸向柱塞泵不能通軸驅(qū)動，所以不宜在閉式液壓系統(tǒng)中使用，在這里 選用斜盤式軸向柱塞泵。 動 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 ? 。為保證液壓系統(tǒng)的效率不至于過低，液壓馬達(dá)的排量比不應(yīng)小于 。動力頭由兩個液壓馬達(dá)驅(qū)動，故系統(tǒng)流量為： m i n/??????? 當(dāng)負(fù)載扭矩變大時，動力頭回轉(zhuǎn)速度降低。為保證作業(yè)效率，參照其它同種規(guī)格水平定向鉆機(jī)的技術(shù)參數(shù)，動力頭回轉(zhuǎn)速度不應(yīng)低于 40r/min，折合到馬達(dá)輸出軸上的轉(zhuǎn)速為 minn =1260r/min，此時馬達(dá)在大排量下工作。這里以全排量來計算系統(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 ????? 對于動力頭回轉(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