5m钻深32mm孔径底板锚索钻机设计【含CAD图纸、说明书】
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When workers mine coal mines, we need to use anchor bolts to support the coal roadway. Therefore, we need to introduce another key equipment here: the cable rig. Ordinary mine tunnel floor cable rig includes frame, fixed mechanism, swing mechanism, propulsion mechanism, impact mechanism and operating mechanism. It is the work done by each organizations mutual restraint and assisting the impact on the rock of the mine. When the coal mine becomes deeper and deeper, the surrounding rock in the deep roadway will appear soft. At this time, the support of the roadway must use bolts to form a closed structural support ring. But the downside is that the roadway floor of the mine has not been supported by the corresponding support, and no bearing ring has been formed. This has certain adverse effects on the drilling rig, and it also brings serious economic and personal safety risks.The 5m-drilled 32mm hole-bottomed cable rig developed by this thesis has studied in detail the equipment of various mining coal mines at home and abroad, combined the advantages and disadvantages of the body, and according to the characteristics of coal mine roadway, concluded that: it is urgent to develop a more advanced technology. , The operation and convenient operation of the bolt drilling equipment, the bolt support technology and methods continue to improve. Through the study of the drilling equipment, it is hoped that it will provide a meager force for the coal mine industry.Keywords deformation of roadway surrounding rock floor anchor cable rig the structure design目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1背景和意义11.1.1背景11.1.2 课题研究的意义12 底板锚索钻机整体结构方案设计22.1设计参数22.2底板锚索钻机总体结构设计223履带式行走机构设计33.1结构组成33.1.1车架33.1.2三轮一带33.1.3张紧装置43.2 履带行走部的传动方式43.3 行走装置的设计与计算43.4 计算行走装置牵引力73.4.1计算爬坡能力73.4.2计算附着力73.5计算单边履带行走机构输入功率74 钻进系统设计74.1钻进系统的结构894.2钻进系统相关计算94.2.1链传动设计计算94.2.2销轴的与校核114.2.3螺栓的校核115 液压系统设计155.1 底板锚索钻机对液压系统的要求155.2液压系统方案设计15(1)马达切换回路165.4初选工作压力165.5推进液压缸的结构设计175.5.1液压缸参数的计算17(1)缸筒内径175.5.2缸筒壁厚的确定195.5.3液压缸缸底厚度的计算205.5.4液压缸的左右腔面积的确定205.5.5活塞杆的稳定性验算215.5.6液压缸的性能参数225.5.7液压缸的零部件235.6液压执行元件的计算与选择265.6.1钻进马达的选取265.6.2行走马达的选取275.6.3 液压缸主参数计算与选型305.7液压泵的选型305.8泵站电动机的选型316 液压泵站的设计326.1泵站的类别326.2液压元件的选型336.3油箱的设计346.4液压泵站的使用与检查38结论39致 谢40参考文献41X1 绪论1.1背景和意义1.1.1背景在中国,煤炭的产量占世界第一。据了解,随着浅部资源的不断开采,煤矿的巷道的深度在不断的向地下延伸,深部巷道出现了严重的高压和高渗透压力等问题。随着高应力巷道越来越大的变形和不稳定,大量的开挖和维修费用增加了一倍,不仅给工人的工作环境带来了安全隐患,而且极大地阻碍了矿井的正常生产。一般来说,高应力巷道和弱围岩巷道的变形是完全横断面的,不仅在巷道的两侧和拱顶,而且在底部。地面变形对巷道的影响很大,不仅降低了巷道断面,而且破坏了设备的底板和轨道,极大地影响了巷道的运输、通风和行人要求。为了处理底板变形,一般可以将螺栓、锚索和灌浆应用于底板。然而,这些措施的实施需要钻探底板岩体,钻孔施工质量直接影响锚索锚索的安装效果。过去,在矿山巷道中使用的地面钻机大多是旋转麻花钻。这种钻具被广泛应用,特别是在顶板钻进中,实际上可以收到一定的效果。但是当遇到底部时,深部的碎石不能排除和卡住。这种现象,特别是当它遇到非常松散的岩石,当它钻打好了就好马上出现塌陷,卡钻,和断棒等。钻进深度不能太深,不能安装长锚索。高应力松软围岩巷道底板变形的控制,长期不能完全解决。关键在于地面钻机和锚索。施工问题尚未彻底解决。1.1.2 课题研究的意义通过上述的详细分析,我们可以深刻的认识到对锚杆支护和方法完善的必要性。锚杆钻机的作用对锚杆打孔的影响极大,是锚杆支护非常重要的设施。通过对该设备的研究,我们希望能够在加速巷道成形、减少一些不必要的支护成本,提高器械以及工人的工作效率等等各个方面都有显著变好的趋势,为煤矿挖掘事业提供技术支撑。2 底板锚索钻机整体结构方案设计2.1设计参数(1) 钻机钻孔深:=5m(2)钻孔孔径:2.2底板锚索钻机总体结构设计钻机是由起升系统,旋转系统,控制系统,底座还有辅助设备等等系统组成。该钻机体积不大,占空间小,有利于钻机工作的进行。见图2-1:3履带式行走机构设计 3.1结构组成众所周知,履带式的行走机构主要用在井下作业的设备上,比如煤矿用掘进机和装煤机等等,因为其主要组成结构是履带链,驱动装置,支重轮,引导轮,底板架子还有张紧装置。见图3-1:3.1.1车架它的组成结构是横梁,履带安装板架,底板,并且它的焊接一般是用16锰钢板。3.1.2三轮一带1.履带履带分为组合式履带和整体式履带。在国内的煤矿机械行走机构基本上用的是整体式履带。整体式履带是履带板上带啮合齿,和驱动轮啮合,并且啮合方式是属于非共轭啮合传动。这种履带相对于组合式履带来说,制造相对简单,制造拆装相对容易,成本较低。但是,缺点也较为显著,那就是损耗快。组合式履带行走式到现在为止主要是应用在液压挖掘机、装载机中,它的组成结构由履带板,履带螺栓,销套等等。它的优点是耐磨,有比较快的行走速度,绕转性能也比较好,缺点就是拆装相对麻烦。本机采用密封式组合履带。2.驱动轮驱动轮是一种提供动力的部件,主要是用于驱动装载机的行走,并且承载着较大的重量以及磨粒的损耗。为了延长履带的使用时间和提高功率以及减少履带驱动的长度,一般情况下,会将其放在后面。驱动轮的形状是由与履带的啮合情况来决定的。3.支重轮支重轮轮体材料通常是等材料,它的主要结构是由轮体,支重轮轴,密封圈以及端盖等等有关部件组成。其主要作用是支撑着整个钻机的重量,让履带沿着轮子前进。并夹着履带,使其纵向运动,避免横向脱落,在改变方向时,让履带沿着地上滑移。对支重轮的要求是其轮子边缘要有足够的强度和硬度,并且耐磨性要高,另外,其密封性也要高,避免出现漏油的情况。3.1.3张紧装置我们都知道,履带式行走装置用了不久过后,会导致履带脱落,无法继续行走,那是因为磨损导致节距变大,履带长度变长。所以,这时候张紧装置就体现了作用,它能是每条履带拥有适当的张紧力,这样做的目的是为了不让履带脱出。我们在对行走装置研究时,其重点就是要计算张紧装置的参数。3.2 履带行走部的传动方式该装置主要采用的传动方式是液压传动,采用这种传动方式是为了能够去掉传动中一些复杂的部件。液压传动上的履带自带液压马达还有减速系统,并且可以独自运行,因此装载机既可以换后移动还可以原地打转,提高作业效率。减速器可以安装在驱动轮和行走马达之间,液压马达转速和驱动轮所需转速来规定减速器的减速比。该钻机应用的是低速大扭矩液压马达,减速器与马达结合一体。3.3 行走装置的设计与计算(1)轮距、轨距和履带板宽的计算履带接地长度,履带间中心距和履带板宽度,他们之间的关系要满足以下这些要求: (3-1)取质量,代入得: 取(2)履带中心距的计算采用宽为的履带板,履带中心距与履带板的宽度之间的关系: (3-2)履带中心距为 所以(3)履带板长度的计算履带板长度与履带中心距的关系: (3-3) 所以所以(4) 平均接地比压 (3-4)公式 (5)履带节距和齿数的计算履带节距,应该尽量取较小的值。与G的经验公式为: (3-5)上式 为;G为驱动轮齿数为奇数,。当较小值时,那么为较大值;同理,当较大值时,则为较小值。代入(3-5),查表,取(6)“三轮”直径的计算由确定后的和Z,可以计算“四轮”直径。驱动轮直径 (3-6)引导轮直径比略小 (3-7) 支重轮直径 (3-8)将,代入上式,得(7)履带板总数的计算由公式得: (3-9)式中 -。 (3-10) 代入数据,得圆整后,3.4 计算行走装置牵引力3.4.1计算爬坡能力通常情况下,钻机行走装置的爬坡要求,那么钻机爬坡时一般要克服如下阻力:(1)坡阻力 (2)运行阻力 则 总阻力 3.4.2计算附着力附着力 式中 数,通常情况下可以为了使得牵引力上坡有足够的力度,牵引力取值范围:取则单边履带的牵引力 F3.5计算单边履带行走机构输入功率 (3-11) ,有支重轮时本机构履带链有支重轮,取;则单边履带行走机构输入功率为:则履带行走机构输入功率为:6.6KW4 钻进系统设计4.1钻进系统的结构钻机的整体结构设计决定了其钻进速度。所以这个钻机的结构设计如下:;在设计该锚索钻机的推进系统,我们采取应用的是链条-油缸倍增推进机构,其目的是可以便于对边孔的施工,确保钻进的安全性和有效性。在钻机打孔时,撑顶油缸和滑道组件都受到巷道顶板与底板的反作用力。摆角油缸的作用是调节钻机的水平面的倾斜角度。支撑油缸的作用是支撑钻架的作用。翻转油缸是位于连接架子上,它的作用是调整钻架与水平面角度。链条-油缸倍增推进机构也叫做倍速机构,因为在油缸的推动行程是动力头行程的二分之一。又因为油缸两腔的截面积不同,所以其回拖力与顶进力大小也链条-油缸倍增推进机构的传动效果图,见图4-2:图4-2 链条-油缸倍增推进机构传动示意图1-前链轮;2-前链条;3-动力头;4-后链条;5-后链轮;6-油缸;7-链轮组4.2钻进系统相关计算4.2.1链传动设计计算设钻进速度为。(1)平均传动比有上述可知,该设计是采取的是链条-油缸倍增推进机构,因此平均传动比。(2)大小链轮齿数小链轮大,链条总拉力下降,结构重量变大,切取奇数合适一点,。(3)链条的选用对于链速的低速链传动,链条会出现断开的情况,所以有必要对其静强度校核。静强度安全系数满足: (4-1)式中, 已知, ,则根据机械设计手册,选用 链条节距,用双排链,极限拉伸载荷为,符合要求。(4)滚子链链轮参数计算齿数取分度圆直径 (4-2)查机械设计手册可知则齿顶圆直径 齿根圆直径尺侧凸缘直径 (4-3)可由机械设计手册查取,为带入得齿宽为,链轮宽度。4.2.2销轴的与校核(1)链轮在轴上的压轴力 (4-4)式中 压轴力系数,取=1.3销轴选取钢,。销轴直径 取4.2.3螺栓的校核滑块见图4-3图4-3 滑块滑块所选螺栓为(1)剪应力校核横向载荷 螺栓机械性能等级 螺栓屈服强度 : 满足。(2)疲劳强度校核 a a: aa 见图4-4。图4-4 动力头连接套所选螺栓为(1)剪应力校核: (2)疲劳强度校核a : aa 。5 液压系统设计5.1 底板锚索钻机对液压系统的要求为了使底板锚索钻机能够正常运行,我们对液压系统做出以下几个要求:(1)为避免液压油参杂空气中的灰尘小颗粒等杂质,最好在系统中设置过滤器和防尘设备,尽量保持液压油干净。(2)我们要让每个油缸都能保持独立工作,也能可以相互合作配合。(3)要保证液压系统和原件的强度和硬度,避免在剧烈的工作强度之下而轻易损坏。(4)为保持系统的工作温度能够在适合的范围内波动,我们将选择合适的冷却散热器。(5)尽量不要让运输马达一直制动和启动不停地转换,这样会降低马达的使用寿命。(6)为使钻机能够更加灵活,既可以左右前后行走,又可以原地旋转,我们将钻机的左右两条履带设置可以自主运动。5.2液压系统方案设计该系统采用双联齿轮泵,系统原理图如下,见图5-1。;2;5.3液压系统工作原理(1)马达切换回路我们选择的换向阀是三位六通手动换向阀,来自液压泵的压力油可以在行走机构和钻进马达之间相互流动提供压力。为使双边行走马灯可以进行完成行走动作,我们可以将三位六通阀处于中位状态,将压力油切换到行走机构的分流阀。如果该阀不出于中位时,压力油将流向钻进马达,这样马达就可以正反转。当钻机钻进时,就没有压力油进入行走装置,行走马达就停止运行,避免对工作人员和器械造成损失。(2)油缸回路 油缸回路的动力源来自于泵供应的压力油。其油缸的伸缩运动是通过三位六通手动换向阀来控制的。(3)马达调速回路我们通过调节旁路节流阀的开口来控制马达的速度。当旁路节流阀的开口调大时,马达速度变慢,当旁路节流阀的开口调小时,马达速度变快。这种调速的好处就是消耗的能量可以尽可能地降低。(4)冷却系统在井下工作时,其液压冷却方式一般可以油两种形式,一水冷,二风冷。我们通常对液压油的冷却方式是风冷,防止对底板造成损坏。5.4初选工作压力工作压力的选择,不仅仅要考虑载荷和工作压力的大小,还要根据执行元件的结构尺寸以及性价比来决定。对于液压系统来说,对缸,阀,泵以及其他元件的材料质量,密封性以及其制造精度都有极高的要求。这对于在矿山机械中,要做到性价比高,稳定性高,且安全性高,拆装简便的液压系统是极其困难的。以下是同类钻机的调查了解,见表5-1。表5-1不同类别机械的系统工作压力选取锚索钻机的液压系统的工作压力为。5.5推进液压缸的结构设计缸筒的要求:(1) 要有一定的强度和硬度,因为液压缸是一直承受高强度的工作压力以及瞬时试验压力,而且缸筒还承受活塞的侧向力,如果没有足够的强度和硬度,缸筒极易容易导致变形和报销。(2)安装缸筒的缓冲装置,避免因部件运动速度过快,在行程终点产生活塞跟端盖的撞击,破坏液压缸。(3)应在缸筒内安装排气装置,因为液压油中可能会混入空气,在运行过程中因气体的压缩会导致部件运行缓慢等不良现象。所以缸筒应有排气装置。综上所述,在设计缸筒时,一定要保证缸筒的密封性,耐用性。5.5.1液压缸参数的计算(1)缸筒内径当钻机开始运行时,钻杆受到的压力为,根据前面提到的链条-油缸倍增推进机构,所以推进液压缸活塞杆受力为F。 () 通过查表可以得出以下与工作压力 的关系,见表5-2。表5-2速度比与工作压力的关系,; ,; 根据尺寸系列,圆整,取。(2) 计算活塞杆的直径由速度比可以确定 (5-2) 式中 代入数据,得根据标准圆整(3)计算液压缸行程s液压缸行程,为了使成本低一点,所以选取。5.5.2缸筒壁厚的确定 (5-3) 式中 ();();();(); ,取缸筒材料屈服强度为610;当,可以通过借鉴各种液压缸的参数可以确定的取值,=11。因此缸外径一般情况下当额定压力时。当额定压力时。本文刚开始确定的额定压力,因此,其耐压试验压力 (5-4) 由此所以液压缸安全使用式中 缸筒内径(); 缸筒外径(); 液压缸的额定压力();缸筒耐压试验压力();缸筒材料的屈服强度();缸筒材料为45钢,其屈服强度为610;5.5.3液压缸缸底厚度的计算因为液压缸底面是平的,所以可以依据圆盘强度公式来确定缸底上底面与下底面的宽度。 (5-5) 式中 ();(); ();(MPa)因此,缸底厚度不能小于才符合要求。5.5.4液压缸的左右腔面积的确定(1)液压缸无杆腔面积 (2)液压缸有杆腔面积5.5.5活塞杆的稳定性验算液压缸工作时受到轴向的压力,活塞杆直径远远大于长度时,我们就要校核其稳定性。1、 无偏心载荷没有偏心载荷的细长杆,按等截面法和非等截面法计算。等截面计算法:当细长比时,可按欧拉公式计算临界载荷。式中 n,对于钢,取 ()实心活塞杆式中 实心活塞杆 A活塞杆截面积()实心活塞杆 如果活塞杆是实心的话,那么将上面公式变为:已知: 代入数据,得 通过上述可得,其强度完全符合要求。5.5.6液压缸的性能参数1、效率(1) 机械效率有摩擦力的存在,所以其效率不可能完全都发挥到极致,必然有机械能受到损耗,一般情况下。(2)容积效率因为液压缸并不是完全是密不透风的,多少会出现泄漏,当出现这种情况是,我们可以采用弹性封闭也可以采用活塞环密封。本系统采用弹性密封,所以。(3)作用力效率由回油背压的原因,当回油口接油箱时,。(4)总效率 2、实际工作压力 式中; 。本系统最先的压力为,,因此结果符合条件。3、计算推进液压缸最大流量活塞杆伸出时主进液压缸的流量为:活塞杆缩回时主退液压缸的最大流量: 由上可得主推进液压缸的最大流量为5.5.7液压缸的零部件1、 缸筒与端盖缸筒是液压缸的主要部件,所以它要有一定的刚度和强度。而且在工艺制造缸筒时,必须要精密加工,使其与活塞和其密封件和支承件保证密封效果。端盖的结构有前端盖和后端盖。前端盖在液压缸的作用是对活塞杆的导向和密封。后端盖是起到了密封的效果,并且是连接液压缸其他元件。(1)材料缸筒要有足够的强度,因为缸筒要长期受到强度较大的工作压力和瞬时试验压力,如果强度不够的话很容易发生形变或者损坏。缸筒的材料要还有一定的刚度,不会因为活塞的侧向力而发生形变。缸筒要焊接,所以要有好的焊接性能。到现在为止,我们一般用的缸筒材料都是热轧或是冷轧无缝钢管。通过计算了解,可选如下材料:1. 铝合金等;2. 碳素钢号等;3. 铸钢。在本文中,缸筒材料是钢。(2) 结构通常情况下,缸筒与端盖的连接方式有很多种,比如有焊接,内外螺纹,法兰等等。在本文中,前端盖采用法兰连接,后端盖采用焊接连接。2、活塞(1)结构活塞的结构形式由密封件的的工作条件决定的,比如说速度,温度等等。活塞的宽度的由密封件和导向环的大小决定的。(2)密封缸筒与活塞的密封方式一般有活塞环,间隙密封,形密封等。就现在来说,市面上用的比较多的就是组合密封设备。这样做的好处有很多,比如说能是它的密封性更好,减少摩檫力等等。但是在本系统中两者之间的的密封方式是间隙密封,这样可以减少之间的摩擦,延长使用寿命。(3)导向环 导向环支撑活塞与活塞杆运动的零件,预防活塞或活塞杆在运动中与缸体发生摩擦,起到保护缸体或活塞或活塞缸的作用。导向环还可以起到导向的作用。导向环制作材料是采用的是耐磨的材料,具有很好的耐磨性。同时,导向环还可以是活塞与缸筒之间的间隙更加均匀,封闭效果更佳。(4)活塞的材料本文中,活塞的材料选用钢。3、活塞杆(1)结构活塞杆有分为实心杆和空心杆。活塞杆的外端是与外界负载接触。活塞杆内端是用来与活塞接触。本文选用的是实心活塞杆结构。(3) 活塞杆的导向、密封和防尘(4)1 导向活塞杆的导向,一是有无导向,二是金属导向,三是非金属导向。最小导向长度当活塞杆全部伸出时,从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度。对于普通液压缸,最小导向长度必须符合下列要求: (5-6) 2 密封型密封加挡圈有加普通挡圈和加弧形挡圈。型密封圈有两种截面形状,一种是单唇,另一种是双唇。本文采用的是型密封。3 防尘双唇形防尘圈是较为常用的防尘设施,同时还可以起到密封的作用。本文用的是型防尘圈。4、排气阀液压缸上面必须安装排气阀,这是为了防止空气进入液压缸里面,如果有过多的空气跑进液压系统,那么会造成整个机器的震动,很大影响液压的工作效率。不仅要装排气阀,且安装的位置也及其关键,最好是要装在端盖的上方,因为空气的的密度比油小,会漂浮在油的上端。安装完毕后,在运行之前,还得将缸的空气及时排出去,避免在缸内出现多余的空气。我们将采用整体排气阀结构形式。这种结构的阀体和阀针是连在一起的,构成一个整体。用螺纹与缸筒或者端盖连在一起。当需要排气时。将螺母拧松,缸内空气就通过出空排出去。我们采用阀的材料是号碳素钢。5、液压缸进油口尺寸和出油口尺寸见图5-3。 本系统的进、出油口采取的是螺纹连接的方式。可参考国家标准GB/T2878-1993规定了液压缸进、出油口螺纹连接尺寸系列。如表。()(6)液压缸缓冲装置活塞杆在行进过程中,会与液压缸的端盖和缸底发生接触抨击,那么这时候为了减少这种碰撞的冲击力,我们就很有必要给液压缸安装缓冲装置,虽然安装了这种装置也无法避免机械碰撞,但可以大大减少这个冲击力。本文中是用减少缸底进油口和出油口的横截面积去减少冲击力。5.6液压执行元件的计算与选择5.6.1钻进马达的选取已知见表。表5-4马达额定转速与额定扭矩因为动力头不减速,因此钻进马达力矩:钻进马达所需转速为。马达理论排量 (5-7)式中 ,m3/r, ,单位为。取 ,取代入得:马达所需流量 (5-8)式中 ,m3/rn,m3/r,取钻进马达功率 (5-9)式中 ,单位为Pa。取代入得根据转速、排量、压力、力矩选取马达型号,见表。5-5马达技术参数表5.6.2行走马达的选取已知:见表5-6。表5-6 每条履带所需牵引力、行走速度与驱动轮分度圆直径则:每条履带所需牵引力矩,为 (5-10)式中 ,代入得驱动轮转速 (5-11)式中 代入得 (5-11) (5-11)驱动轮转速低,扭矩大,应选用低速大扭矩马达。选用系列柱塞马达。其传动比。则:马达所需力矩 (5-12)式中 M,取马达转速 (5-13)代入公式驱动马达排量 (5-14)式中 ,m3/r, ,单位为。取 ,取=代入公式:马达所需流量 (5-15) 式中 ,m3/rn,m3/r,取=单边履带行走机构输入功率 (5-16)式中 P1, ,单位为。取=q2代入得双边履带行走机构输入功率 根据转速、排量、压力、力矩选取IKY2.5B系列集成马达,其型号和参数见表5-7。表5-7 选取型号和主要参数5.6.3 液压缸主参数计算与选型推进油缸在5.5中已经讲述。本机液压缸选用工程液压缸,根据国标规定的相关尺寸系列,选取本机液压缸的尺寸参数,见表5-8。表5-8 液压缸的尺寸参数油缸名称伸出速度(v1m/s)速度比行程S(mm)支撑油缸撑顶油缸摆角油缸补偿油缸翻转油缸推进油缸我们通常是由系统的工况来选择液压泵的类型泵的主要参数有压力、流量、转速、效率。5.7液压泵的选型1.液压泵的参数计算(1) 泵的最大工作压力通常情况下,泵的最大工作压力等于工作时液压缸需要的最大压力加上油路压力损失的总和。也就是: (5-17)式中;,初算时可按经验数据选取:管路简单、流速不大的,取;管路复杂,进口有调阀的,取。本系统取。2.泵的流量液压系统总流量 (5-18)式中 q1代入得 液压泵的输出流量应为 (5-19)式中 K,一般取,。代入得3.主泵排量:选取型号为双联齿轮泵。见表5-9。表5-9 选用型号和主要参数5.8泵站电动机的选型1传动装置效率本系统中,效率有液压缸的传动效率:;液压泵的效率:;马达的传动效率:则总效率为2电动功率的确定由可得出,泵的驱动功率为,因此,电动机的输出功率为:式中;6 液压泵站的设计液压泵属于的动力元件,主要是提供压力油给执行元件,能够让执行元件有足够的动力运行。液压运行的可靠性和有效性完全取决于液压泵质量的好坏。我们在进行液压泵站的设计时,应尽量根据需求和能发挥出其优点的液压泵,争取设计出一款能够提高工作效率并且能够将成本降到最低并且操控起来较为便捷但是又能保证质量的传动系统。6.1泵站的类别液压泵按布置形式可分为整体式和分离式。(1) 整体式 可制造成定量型或变量型。整体式可分为(1) 上置式主要是应用在中功率和小功率液压泵站,油箱容量可以达到。(2)非上置式通常情况下,在传动功率大的地方用到这种非上置式的会比较多。2分离型可分为非上置式和旁置式分离型顾名思义泵站是油箱不连在一起,独立分开安装在地面上,这种类型的泵站维修起来比较方便,但是占地面积很大。分离型的泵站一般主要是运用在那些传动功率较大的地方。可制造成定量型或变量型在这里我们运行的液压泵站是分离型的泵站。液压泵是属于动力元件,将油箱里的压力油通过管道提供给钻机,给钻机的运行提供带来动力。见图。 6.2液压元件的选型本设计系统所有液压阀的额定压力为,系统总额定流量定为,。查手册,选取各阀的型号如下:1 溢流阀选型 溢流阀主要是安置在泵站的出口处附近,也可以安置在执行元件的进口处附近。它的主要功能是保证整个液压系统的压力的稳定或者是对执行元件进行保护,保证整个系统能够正常运行。根据结构它可以分为直动型和先导型两种形式。在这里我们选取的是:名称:直动型溢流阀公称直径:型号: 调压范围/:调定压力为。重量/:生产厂家:北京华德液压阀分公司;上海立新液压件厂。2三位四通手动换向阀选型名称:型手动换向阀型号:通径/:工作压力/:额定流量:重量/:生产厂家:沈阳液压件制造有限公司;北京华德液压阀分公司;上海立新液压件厂。3.单向调速阀选型名称:型号:通径/:最大流量:工作压力/:过滤精度/ :重量/:4.压力表我们知道,压力表会因为装备的剧烈震荡导致压力表的精度大大降低,缩短其使用寿命。所以,在这里,我们将采用耐震压力表。选取型耐震压力表。5.过滤器我们都知道,为了避免液压油受污染,我就需要安装过滤器来给系统过滤油液中的杂质。所以,过滤器是很有必要装置的。(1)选择过滤器的基本要求1.过滤精度应满足液压系统的要求,见表6-1。表6-1 1.过滤器要有优良的耐腐蚀性;2.在规定的温度保持稳定,要有足够大的过滤能力;3.清洁和简单的维修,更换过滤器;4.尽可能的简单,结构紧凑。 (2)选型在本文中,为了降低油液污染对泵体的损害,我们将在泵吸油管路上安装一个过滤器,这里我们选用的是网式过滤器。型号为。为了降低油箱的油液受污染程度,我们需要在系统的回油管路中装置一个过滤器,其型号为。6.3油箱的设计1.油箱的设计要点1) 油箱要有足够大的容量。因为其一,不管液压系统是否处于工作状态,系统内都应要有足够的工作液。其二,只有当油箱容积足够大时,才能够散热充足,如果不满足散热时,就有必要安装冷却装置。2) 油箱最好跟地面保持一定的距离,可以控制在以上,这样做的主要原因是为了方便油箱的散热以及搬运等等。3) 吸油管和回油管最好隔离远一点好些,如果可以的话,有隔离板是最好的,这样既可以促进液体之间的流动循环,还可以提高散热效果,顺便可以把一些杂质或沉淀物沉淀下来便于过滤。4) 油箱底面可以做成一定的倾斜度,并设置清洗空和放油塞,箱底要朝放油塞和清洗空倾斜,这样做可以加速油箱的清洗效率。2.油箱的功用油箱在液压系统的主要作用是为液压系统储备充足的油量,和散发热量等等。油箱在整个液压系统起到非常关键的作用,其质量好坏直接影响这个液压系统工作的效率,所以,对于油箱的设计,我们应该注意以下几点:(1)可以储存足够的油量,使液压系统正常工作。(2)液位指示器和其他设备提供的位置应便于观测显示的水平的变化。(3)体积要够大,便于系统热量的挥发。(4)要设有隔板,能够阻止外物污染油液。(5)油箱中的油管应尽量延长,这样油液在流动的过程中就可以对杂质进行沉淀和分离。(6)强度和硬度是油箱质量的保证。3.油箱的类型油箱的构造,分为整体式油箱和分离式油箱两种结构。整体式油箱和主机一起浇铸或焊接大型储油库。这种油箱形式结构较为紧凑,便于回收漏油。但是,缺点也比较显著,那就是散热性差,会影响周围机械设备的精度,再者其机械设备复杂,不方便维修。因此,到目前为止,大多数的还是才用的是分离式油箱结构居多。分离式油箱是一个单独与主机分开的装置。这种装置的长处很明显,其维修和保养起来相对来说较为简单,能够减少油箱热量的散和对周围设备精密度的干扰。对于一些小型的液压设备,我们为了节省占地面积和加快生产效率,我们采用的是整体式油箱。4.油箱容量的确定油箱容量的计算对于油箱的设计是至关重要的,当油箱只供油而没有回油的时候,为了避免气体的进入,必须保证最低液面在过滤器之上。当油箱只回油而没有供油时,要保证油液不会漫出来。参照经验公式,综合考虑本机是闭式回路,油箱容量取最大流量的倍,=:钻进时最大取查手册取油箱公称容量系列取:取油箱的长宽高分别为:;根据手册,油箱的散热面积为:见图6-1 液压系统的发热和温升计算在整个工作循环中,行走并卷缆产生的温升最大,故按行走并卷缆工况验算液压系统温升。液压泵的输入功率为:,液压泵输出功率为:油箱的散热功率为,查手册取,取油箱必须再安装冷却器。因为油箱管路散热的功效的微乎其微的。冷却器所需冷却面积的计算冷却面积为: 式中, 取油进冷却器的热度为,出冷却器的热度为,冷却水入口温度,冷却水出口温度为则 求得所需冷却器散热面积为: 考虑到设备侵蚀和油垢,水垢对传导热量油有比较严重的干扰。所以:冷却实际散热面积: 选择型号冷却器,散热面积取 6.4液压泵站的使用与检查高质量的液压系统是专为长期无故障使用寿命。它只需要很小的维修。但是,就是这些少量的维修才是使液压泵站正常工作的必要保证。同时,为了避免液压系统受到污染或者维护不足,我们还应对这个液压系统进行定期的检测和维护,使其提高工作效率和延长使用寿命。液压泵站使用中的注意事项如下:在低的温度下,油应摄氏度以上的连续操作;油温度以上应注意工作的系统的工作状况。该设备运行小时以上时,应将液压泵工作在分钟内开孔。检查各种类型的液压系统有其特性和使用要求。为了了解和控制液压站,以及整个系统状态,消除故障、维修时间,减少了现场检查的规则和程序,用系统的查证进行验证。55结论1、 这篇论文是对履带式液压底板锚索钻机的设计,其内容是设计了锚索钻机钻进系统的结构和钻机的液压系统。2、 本文设计的锚索钻机采用的是履带式行走机构与钻进机构设计于一体的设计,这种机构功能齐全,安全性好,可靠性高,且接地面大,转弯半斤小,移动方便,钻孔可准确定位,转速稳定。3、 该设计主要是可用于矿山深部破碎围岩,为煤矿高应力软岩巷道底板快速锚杆支护提供有力的技术支持,实现一定的社会效益和经济效益。4、液压泵在较低的温度下,油应20摄氏度以上的连续操作;油温度60以上应注意工作的系统的工作状况。5、为了避免液压系统受到污染或者维护不足,我们应对这个液压系统进行定期的检测和维护,使其提高工作效率和延长使用寿命。致 谢不得不感叹时间过得真的快,大学马上就面临毕业。在徐州工程学院机电工程学院的四年学习生涯里,我为全面地学习了机械相关方面的知识,感觉受益匪浅。当然除了学到了书本上的知识,我感受最深的还是跟老师还有同学为人处世的道理,并深深的感受到了师生之间和同学之间的情谊。在这里我尤其要谢谢我的毕业设计指导老师刘磊老师。在论文撰写的整个过程当中,从论文的选题到撰写,刘老师都为我做出了许多指导性的建议和意见。刘老师是一个为人极为谦逊的老师,在我遇到瓶颈的时候,老师总是毫无保留的帮我提供思路,在我放一些错误的时候,老师也是孜孜不倦的教导我,我真的非常感动,感激刘老师。我的论文还有诸多不足之处,但这次撰写论文的经历的的确确让我受益匪浅。它让我明白了要想成功,就得真真正正用心去做,耐下心来,沉住气,功夫不负有心人的。参考文献 1 许福玲, 陈尧明.液压与气压传动 M .北京:机械工业出版社,2000;6-9. 2 吴振起.气压传动与控制 M .哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1995:100-101. 3 黄迷梅.液压气动密封与泄漏防制 M .北京:机械工业出版社,2003:44-56. 4煤矿巷道锚杆钻机性能与检验方法课题研究报告D. 煤科总院北京建井研究所,1998.6:56-58.6 袁和生.煤矿巷道锚杆支护技术M. 北京:煤炭工业出版社,1997.9:55-99.7 周卫金,袁店 二 矿采区回风巷道修复加固建井 技术,2010:15-26.8 张洪鹏 快速掘进支护工艺和液压自移式掘进超前支架的研究与应用山东煤炭科技,2010:15-26.9 许福玲,陈尧明.液压与气压传动.北京:机械工业出版社,2007:123-156.10 李爱军,陈国平.画法几何及机械制图.徐州:中国矿业大学出版社,2007:89-152.11 李斌,唐圆,陈浩等.MGl00全液压锚杆钻机钻架工作原理分析J.沈阳建筑大学学报.2009,25(2):362-365.12 蒋顺东,郭传新,李丽等. 锚杆钻机的结构特点分析J.建筑机械,2010:235-236.13 国家经济贸易委员会. MT/T910-2002. 悬臂式掘进机履带行走机构设计导则.2002-09-01:278-300.黎中银,焦生杰,吴方晓.旋挖钻机与施工技术M.人民交通出版社.1986:333-360.14 Jacek Karliski. New generation automated drilling machine for tunneling and underground mining work.2007:123-235.附录:中英文文献翻译名称基于模糊可靠性理论的液压锚杆钻机的电液进料系统的研究
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