复合式多功能摊铺机毕业设计

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1、摘 要摊铺机是一种复合式多功能摊铺机，为适应我国深基础和连续墙以及水利、纺织的发展与需要，结合大口径摊铺机灌注桩和地下连续墙施工的特点，为解决在复杂地层、硬岩中成孔而研制，特别卵石层、基石、漂石层能大幅度提高施工效率，在各种成孔方法中是比较经济有效的方法。摊铺机是集回转、冲击钻进工艺于一体的多功能复合型摊铺机，用转盘回转钻进时可用于第四世纪覆盖层，冲击钻进时可用于卵石、灰岩、花岗岩等硬岩地层。本摊铺机的特点是结构简单，紧凑，而且各种操作手柄布置合理，操作简单，便于使用与维护。关键词：摊铺机 变速箱 转盘 AbstractThe types GCPS-20 drill the machine i

2、s a kind of compound type multi-function drill the machine, in order to adapt the our country development and demands of the deep foundation and consecution wall and marine hydraulic engineering, the bridge engineering, combine the big caliber to drill the machine to infuse to note the stake and the

3、 characteristics of underground continuous wall construction, in order to solve to become the bore but research to manufacture in complicated geologic strata, hard rock, significant exaltation of ability of special egg stone layer, sill, the stone layer construction efficiency, is a more economic va

4、lid method in variously become the bore method.Drill the machine is to gather the turn-over and pound at to drill into the craft in the integral whole of multi-function and compound type drill the machine, can used for to overlay the layer the fourth century while using to turn the dish turn-over to

5、 drill into, can used for the hard rock geologic strata of egg stone, ash rock, granite.etc. while pounding at to drill into.Drill the characteristics of the machine originally is a structure simple, tightly packed, and various operation hand handle arrange reasonable, operate in brief, easy to usag

6、e and support.Keyword：The impact drill into Become soon box Deceleratethe machine Turn the dishX 毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有

7、权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1

8、万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文

9、（复印件）次序装订3）其它目 录摘 要IAbstract II第1章 绪论 11.1 项目的研究意11.2 国内外科技现状11.3 设计产品的用途和应用领域1第2章 摊铺机的总体设计 22.1 总体布局设计22.1.1 传动系统22.1.2 气动系统22.1.3 电气系统22.1.4 工具系统22.1.5 各部件的功能22.2 主要设计参数32.3 主要性能特点4第3章 动力机确定 53.1 按钻头钻进所需功率计算53.2 按摊铺机冲击钻进所需功率计算7第4章 带轮选择 9第5章 变速箱的设计及计算125.1 变速箱的结构特点 125.2 结构计算 12 5.2.1 初步选定 12 5.2.2

10、 选定变速箱传动公比 12 5.2.3 按弯曲强度确定齿轮模数 13 5.2.4 按接触强度确定齿轮分度圆直径与中心距 14 5.2.5 齿宽的确定 15 5.2.6 齿轮齿数确定 16 5.2.7 计算齿轮相关参数、确定齿轮 165.3 锥齿轮计算 17 5.3.1 初步计算 17 5.3.2 几何计算 175.4 齿轮校验 22 5.4.1 齿轮受力分析 22 5.4.2 齿轮传动齿面接触疲劳强度校核 22 5.4.3 齿轮传动齿根弯曲疲劳强度校核 255.5 变速箱轴的计算 27 5.5.1 一轴计算 27 5.5.2 二轴计算 27 5.5.3 三轴计算 285.6 轴的校验 28 5

11、.6.1 按转矩计算 28 5.6.2 轴上受力分析 29 5.6.3 求支反力 29 5.6.4 作弯矩和转矩图 30 5.6.5 确定危险截面及安全系数校核计算 33第6章 转盘的计算366.1 转盘输出转速 366.2 大、小锥齿轮计算 36 6.2.1 初步计算 36 6.2.3 几何计算 376.3 锥齿轮齿面接触疲劳强度校验 42 6.3.1 计算公式 42 6.3.2 许用接触应力计算 43 6.3.3 齿面接触强度校核结果 446.4 齿根抗弯疲劳强度校核 44 6.4.1 计算公式 446.4.2 齿根许用弯曲应力计算 456.4.3 齿根弯曲强度校核结果 466.5 转盘轴

12、结构计算 46第7章 摊铺机其余部分零部件选择 487.1 联轴器的选用 487.2 减速器齿轮安排 48第8章 摊铺机的维护保养 518.1 摊铺机维护保养的重要性 518.2 维护保养要求 518.3 主要部件保养项目 52 8.3.1 转盘 52 8.3.2 变速箱 52 8.3.3 减速器 52 8.3.4 主、副卷扬机 52 8.3.5 水龙头 52 8.3.6 钻具 53 8.3.7 冲击卷扬机 53 8.3.8 气路系统 53 8.3.9 传动链条 53 8.3.10 冲击钢丝绳53 8.3.11 气胎离合器53 8.3.12 主离合器548.4 安全操作注意事项 54第9章 经

13、济性分析56第10章 专题 水平定向摊铺机的结构探讨 58结 论64致 谢65参考文献 66附录1中文（译文） 68附录2英文（原文） 74第1章 绪 论1.1 项目的研究意义随着国家基本建设的投入持续增长,尤其是像京沪高速铁路、奥运场馆等一批国家重点项目的陆续启动,将对摊铺机技术要求更高、摊铺机不仅要具有高效性、环保性，更要具有复合性。通常使用的摊铺机在工作时只有钻进，当遇到较为坚硬的岩石层，如卵石、灰岩、花岗岩等硬岩石地层，就不得不改变钻进方位，或另钻它孔，为解决此问题在老师的指导下我设计这台带有冲击钻的多功能复合型摊铺机，它可有效的解决上述问题。我相信这台摊铺机一定会有很广阔的市场前景!

14、1.2 国内外的科技现状随着全球经济的高速发展,各类和施工的数量激增,难度日益加大,质量要求越来越高,极大的推动了各类基础处理施工技术的发展,尤其是近 20 年来,由于的大型化和高层化,各种处理范围广,效率高,污染少,成本低的深基础施工工法，如大型旋挖桩、地下连续墙、各种锚固、高压旋喷、深层搅拌等已成为基础施工的重要手段。而现有国产基础施工设备效率低下,污染严重,不能适应新施工技术的要求,施工企业一直在大量进口该类设备。加大开发适合我国国情的新型基础施工摊铺机的力度,满足市场急需,替代进口,是该类设备制造业的首要任务。1.3设计产品的用途和应用领域这台摊铺机设计为散装式转盘冲击、回转复合式多功

15、能摊铺机，适用于基础和连续墙以及水利、钻凿高层纺织、港口基础桩孔的钻进，也用于大口径水井及其他孔的钻，主要用于第四世纪地层及其卵石、灰岩、花岗岩、漂石层等硬岩地层。主要应用于水利、纺织、矿井钻进等领域。第2章 摊铺机的总体设计2.1 总体布局设计 摊铺机由底座、传动装置、减速器（分动箱）、主副卷扬机、冲击卷扬机、转盘、钻塔、气动系统、电气系统、工具系统组成。2.1.1传动系统电机的动力经皮带传至变速器，变速器为一进三出结构，一路输出经齿轮传至主副卷扬机；一路输出至减速器，经由万向轴传至转盘，供回转钻进；一路输出经链轮传动冲击卷扬机，供冲击提升。2.1.2气动系统空压机输出压力气，由空气包至气控

16、箱，分两路经操纵阀控制，传至冲击卷扬机两只气胎离合器，完成冲击提升及降落。2.1.3电气系统控制电机启动及关闭，为气动系统提供电源控制，为操纵箱提供控制系统。2.1.4工具系统 游动滑车、水龙头、主动钻杆、孔内钻杆、加重块、刮刀钻头、垫叉组成回转钻进工具系统。游动滑车、水龙头、孔内钻杆、冲击排渣管、冲击钻头、孔口导向工具、垫叉组成冲击钻进工具系统。2.1.5各部件的功能1 转盘 转盘用于驱动主动钻杆及钻具回转，转盘系一级圆锥齿轮传动机构，通过大锥齿、转台、大、小补心驱动钻杆工作。2 减速器 减速器是进一步降低转速、提高扭矩而设计的，有两档变速，由双联滑动齿轮实行。3 变速箱 变速箱为二轴一级变

17、速箱，有三挡变速，由单、双联齿轮滑移实现变速。变速箱内有正、反转装置，由双向牙嵌离合器实现，单向牙嵌离合器实现卷扬机离合。4 主、付卷扬机 主、付卷扬机均为行星式卷扬机，靠制动行星轮来实现钻具的提升。5 底座 底座由滑台、下座、油缸、孔口板组成，转盘、卷扬机组固定于滑台上，钻塔固定于下座上，油缸一端固定于滑台，另一端与孔口板相联，油缸用于滑台的后移和孔口板开合。6 钻塔 钻塔用于悬挂游动滑车、水龙头和提升器等提升设备，结构形式为“n”型，钻塔内设有导向槽和主动钻杆后置悬挂装置。导向槽用于水龙头导向，悬挂装置用于换接钻杆时主动钻杆不落地。钻塔起落由油缸完成。2.2 主要设计参数1. 冲击卷扬机

18、提升能力 （kN） 60提升速度 （m/s） 0.4 .05 0.62. 冲击行程 (m) 0.543. 冲击次数 (1/min) 6144. 冲锤质量 (kg) 300050005. 主、副卷扬机 提升能力 (单绳kN) 30 卷绳速度 (m) 0.45, 0.68, 1.13, 1.69 0.31, 0.46, 0.77, 1.156. 转盘转速 (r/min) 13, 17, 21, 26, 42, 527. 主机动力型号(功率) YD280S 55 KW (1480 r/min )8. 钻塔额定负载 ( kN) 1809. 空压机型号( 排量，压力) UB 300500 （3.55 /

19、min, 0.8 MP）10. 配备砂石泵型号（型号） 6BS (180/h) 或8BS（340 /h）11. 外型尺寸 （长X宽X高） 10000X2400X170012. 重量 主机重量 （t） 10.4 全套设备总重 （t） 282.3 主要性能特点这台摊铺机的主要性能特点是：1. 摊铺机是集回转、冲击钻进工艺于一体的多功能复合型摊铺机，用转盘回转钻进时可用于第四世纪覆盖层，冲击钻进时可用于卵石、灰岩、花岗岩等硬岩地层；2. 最大钻孔直径为2000毫米；3. 摊铺机为机械传动，机械、液压操动，操作方便、可靠；4. 摊铺机转速范围广，有6档变速，适用于不同地层要求，利于提高钻进效率；5.

20、整套设备安装在滑撬式底座上，对孔就位方便，机动性强6. 液压操纵滑台平移让出孔口，孔口开阔，起下大直径钻具灵活、方便；7. 钻塔上设有导向槽，有助于提高钻孔垂直度，降低超径系数。钻塔上有水龙头后置悬挂装置，主动钻杆不落地，减轻劳动强度，缩短辅助作业时间；8. 主、付卷扬机均采用行星式卷扬机构，提生能力强，辅助水龙头后置悬挂装置，可实现塔上无人作业；9. 钻进可采用加重块加压（根据不同地层选用）；10. 排渣方式为泵吸反循环，排屑效率高，减少孔底重复破碎，钻进速度快；11. 整机尺寸设计合理，便于汽车运输及安装；12. 动力为电机；13. 经济耐用、性能可靠。第3章 动力机确定根据现场需要，动力

21、机的选择偏大些，加大储备系数，这样可以提高钻进效率。3.1 按钻头所需功率计算 设电机输出实际功率为N。N。1.2Nj式中：Nj摊铺机所需功率 KW Nj（NhNy）/式中: Nh回转钻进所需功率 （KW） 效率 =0.8 Ny油泵所需功率 （KW） Nh=N1+N2+N3式中: N1井底破碎岩石、土层所需功率 （KW） N2钻头与孔底摩擦所需功率 （KW） N3回转钻杆所需功率 （KW）1. Nh=N1+N2+N3的计算N1=其中： m-钻头切削刀数 取m=4 n-转盘转数 钻进时 =26 r/min h-转进速度 试取h=0.8cm/min -岩石抗压强度 其值见表3-1 A-井底破碎环状

22、面积 A=2. N 2=fen(R+r)/1944800式中： f-钻具与岩石直间的摩擦系数 f=0.5 e-侧摩擦系数 e=1.1 R-钻头外圆半径 R=200cm r-钻头内孔半径 r=0cm3. N3= (当n,该轴H截面是安全的。 第6章 转 盘 的 计 算6.1 转 盘 输 出 转 速转盘输出转速（r/min）: 13、17、21、26、42、52输入转盘转速 (r/min): 65、85、105、130、210、260转盘用于驱动主动钻杆及钻具回转，转盘系一级圆锥齿轮传动机构，通过大锥齿、转台、大、小补心驱动钻杆工作。6.2 大、小 锥 齿 轮 计 算 6.2.1 初步计算 （1）

23、按齿面接触强度计算 由设计公式 得 式中： 载荷系数 K= 1.5 齿数比 5 转矩： 估算时的齿轮许用接触应力 估算结果 （2）按齿根抗弯强度计算由式得： 式中 K载荷系数 取 K=1.5 复合齿形系数 取= 4.6 小齿轮齿数 =18 齿轮许用弯曲应力 = 式中 抗弯强度=600 抗弯强度的安全系数 =1.8 =计算 取 =16 mm（3）齿轮齿数 = 取 =186.2.2 几何计算（1） 齿数 =18 =518=90 （2） 分锥角 =11.3 （3） 大端模数 （4） 分度圆直径 = =1618=288 mm = =1690=1440 mm（5） 外锥距 = 734.88 mm（6）

24、齿宽系数 取 =0.3 b =220.464 mm 取 b=200 mm 实际齿宽系数 （7） 中点模数 =（1-0.5）=13.8 mm 中点分度圆直径 =248.8 mm =1244.2 mm（8） 切向变位系数 =0 =0 高变位系数 =0 =0（9） 顶隙 0.216 =3.2 mm (GB12369-1990)（10）大端齿顶高 mm =16 mm 大端齿根高 mm mm 全齿高 h=35.2 mm齿根角 齿顶角 =1.497 = 1.497（11） 顶锥角 根锥角 （12） 大端齿顶圆直径 mm（13） 冠顶距 （14）大端分度圆弧齿厚 （15） 大端分度圆弦齿厚 mm （16）

25、当量齿数 当量齿轮分度圆直径 当量齿轮顶圆直径 当量齿轮根圆直径 当量齿轮传动中心距 当量齿轮基圆齿距 （17）啮合线长度 = 1199.10 - 1128.15 = 70.95 mm （18） 端面重合度 （19） 齿中部接触线长度 齿中部接触线的投影长度 6.3 锥齿轮齿面接触疲劳强度校核6.3.1 计算公式式中 中点分度圆上的切向力 使用系数 =2.25 动载系数 由7级精度和中点节线速度 取=1.1 齿向载荷分布系数 取 =1.2 有效工作齿宽 取 =1.5=1.8 端面载荷系数 取 =1 节点区域系数 =2.5 中点区域系数 式中 参数=2 =1.123 弹性系数 =189.8 螺旋角系数 直齿轮 =1 锥齿轮系数 =0.8 载荷分配系数 =1计算接触应力 6.3.2 许用接触应力 式中 实验齿轮的接触疲劳极限 =1300 寿命系数 =1 润滑油影响系数 =0.95 工作硬化系数 =1 尺寸系数 =1 最小安全系数 =1.1许用接触应力值 6.3.3 齿面接触强度校核结果；通过。6.4 齿根抗弯疲劳强度校核