200米液压钻机变速箱设计【含CAD图纸、说明书】
200 米液压钻机变速箱设计本科毕业设计(论文)题 目_ 200 米液压钻机变速箱姓 名 专 业 学 号 指导教师 郑州科技学院电气工程学院二一 年 月200 米液压钻机变速箱设计1200 米液压钻机变速箱设计摘 要随着我国农业土地的地质勘探,工程和节水的发展,对各种钻井设备提出了越来越多的要求。钻井设备的重要工具之一,钻井平台在这些项目中发挥着重要作用。为了满足浅层钻井平台对各种勘探和技术施工工作的要求,该设计任务在普通钻机和液压钻机的基础上得到了改进。进而开发与设计出来了 200米的深度设计钻机。根据设备中使用的环境和场合,设计和参考方法用于依赖相同类型钻机的设计参数。通过对比分析,博重新绘制并计算速度阶段。在此基础上,生态设计的概念被用于优化不影响平台性能的方面。最后,200 米设计的钻机理论上满足 200 米钻孔深度的设计要求。钻机齿轮总成图的计算与分析完成主要部件的绘制,以及钻机总体结构的绘制。同时,尽可能节省制造成本和生产时间。关键字 地质勘探;钻机;变速箱;改进设计; 200 米液压钻机变速箱设计2Design of gearbox for 200 m hydraulic drilling rigAbstractWith the development of geological exploration, engineering and water saving of agricultural land in China, more and more requirements are put forward for various drilling equipment. The drilling platform plays an important role in these projects. In order to meet the requirements of exploration and technical construction of shallow drilling platform, the design task is improved on the basis of common drilling rig and hydraulic drilling rig. Then developed and designed a 200 - meter depth design rig. Design and reference methods are used to rely on the same type of rig design parameters depending on the environment and occasion used in the equipment. By contrastive analysis, bo redraws and computes the velocity phase. On this basis, the concept of ecological design is used to optimize aspects that do not affect platform performance. Finally, the 200 - meter drill theoretically meets the 200 - meter drilling depth design requirements. Calculation and analysis of the gear assembly diagram of the drilling rig complete the drawing of the main components, as well as the drawing of the overall structure of the drilling rig. At the same time, as far as possible to 200 米液压钻机变速箱设计3save manufacturing costs and production time.Key words geology explore drill machine gear-box200 米液压钻机变速箱设计4目 录摘 要 1Abstract2第 1 章 绪 论 41.1 钻机概述 41.1.1 钻机的主要功用 .41.1.2 钻机的设计要求 .41.2 选题的目的与意义 51.3 钻机的国内外发展趋势 51.4 钻机的组成 61.5 钻机的分类 71.6 研究的方法及技术路线 91.6.1 研究方法 91.6.2 研究技术路线 91.7 本设计主要内容 10第 2 章 钻机的总体设计 112.1 钻机的用途 112.2 确定总体设计方案 112.2.1 钻机的特点 .112.2.2 总体设计方案的确定 .13200 米液压钻机变速箱设计52.3 设计的技术参数 13第 3 章 钻机的总体设计计算 153.1 输出功率的计算 153.2 回转功率计算 153.3 工作油缸功率的计算 173.3.1 给进油缸的基本参数 .173.3.2 油缸工作压力的计算 .173.3.3 最大工作流量计算 .183.3.4 给进油缸功率计算 .183.3.5 负载功率计算 .183.4 输入功率的计算 19第 4 章 钻机传动系统的设计与计算 214.1 主要参数的选择 214.1.1 回转器设计 .214.1.2 绞车的计算 .214.1.3 变速箱的选择 .214.2 机械传动系统初步计算 214.2.1 轴的转速 .214.2.2 绞车的速度 .23第 5 章 钻机变速箱的设计与计算 245.1 变速箱的设计要求 24200 米液压钻机变速箱设计65.1.1 结构分析 .245.1.2 总体设计要求 .245.2 齿轮的计算与校核 255.2.1 齿轮主要参数确定 .255.2.2齿轮副的强度设计计算与校核 .255.3 轴的强度计算与校核 315.3.1 轴的强度计算 .325.3.2 轴的强度验算校核 .36第 6 章 旋转器的设计 386.1 旋转器的机构特点 386.2 旋转器的强度与寿命计算 386.2.1 齿轮副的参数设计 .386.2.2 齿面接触疲劳强度的计算 .39第 7 章 绞车的设计与计算 437.1 钻机绞车的结构 437.2 主要参数的选择 437.2.1 性能参数 .437.2.2 提升速度计算 .447.3 工作功率计算 457.4 齿轮副强度的校核 467.4.1 按接触疲劳强度校核 .46200 米液压钻机变速箱设计77.4.2 按弯曲疲劳强度校核 .48第 8 章 液压系统的设计与计算 498.1 卡盘的设计与计算 498.2 油缸的设计与计算 528.2.1 摩擦力的计算 .528.2.2 油缸直径的计算 .53第 9 章 钻机的工况设计 539.1 概述 539.2 钻机工作情况 539.3 工作原理 549.3.1 钻机结构 549.3.2 钻机的工作原理 .569.4 操作手册 579.5 钻机的维护与保养 599.6 常见问题分析 609.7 钻机的安全注意事项 62第 10 章 经济可行性分析 6310.1 钻机的市场研究 6310.2 经济效益分析 64结 论 66致 谢 67200 米液压钻机变速箱设计8参考文献 69200 米液压钻机变速箱设计9第 1 章 绪 论1.1 钻机概述1.1.1 钻机的主要功用钻探是重要的勘探手段之一。钻机是实现这一目标的主要设备。它的主要功能是将钻头带到地壳并取出岩石的核心。该钻机还是油气勘探开发,水文钻井和工程地质钻探的重要设备。1.1.2 钻机的设计要求钻机的技术性能必须确保在施工期间能够满足合理的技术要求,并且可以通过最佳程序满足预期的质量要求,维护简单方便,安装,拆卸和搬迁是实用的,便于快速钻井,短的钻井辅助时间施工期短,体力劳动强度低。总之,它是为更多,更快,更高效和省范围的钻井生产点创造条件的设备。我们依据不同的使用要求,对钻机的设计要求也不同,有以下几方面:1.使用钻孔工具(例如旋转钻孔工具)将动力传递到钻头,使得钻头具有适合于钻孔过程的旋转速度和调节范围,以有效地破碎岩石.2轴可以被供给足够的轴向压力通过演习。并且它具有显着的调节范围,使钻头能够有效地切割或压碎岩石,3它可以调节和控制钻头的进给速度,以确保连续钻孔; 4可以完成升降钻的工作,可以在改变钻具重量时改变提升速度,充分利用动力机的动力,减少辅助时间;5.钻孔可以改变钻孔角度和旧深200 米液压钻机变速箱设计10度响应的某些技术经济指标,满足钻井设计要求,提高钻井效率。1.2 选题的目的与意义随着中国经济的不断发展,国力的不断自强,人们的生活,工作中的要求逐渐的提高,我们国家的设备行业,机械行业随着需求的不断增加,技术也在不断地发展我国的国力也在快速加大的更新,各个领域提供广泛的产品和广泛的业务,从住房改革和中国经济的快速发展开始。该设计选择了 200 米钻机钻机的设计,主要是由于当前地质勘探,建设和节水工程的逐步完善。中国,对包括钻机在内的各种钻井设备提出了越来越多的要求。今天流行的钻机主要集中在深度约 100 米的液压钻机上,这在各种生产和建筑项目中起着至关重要的作用。然而,经过调查和了解,我们发现随着生产和建设项目的扩大,对数百米深度的液压钻机的需求逐渐增加,特别是钻探深度约 200.市场更乐观。 。变速箱是该平台最重要的部分之一。通过改进齿轮箱的设计,它解决了平台设计和制造的基本方面。因此,200 米液压装置的变速箱设计不仅对装置具有重要的经济意义,而且间接促进了中国国民经济的发展。1.3 钻机的国内外发展趋势与国外相比,国家液压钻机的发展相对较晚,与国际先进水平存在较大差距,特别是在监测方面。自 20 世纪 90 年代中期以来,原位矿山部,建设部,冶金部等相关单位在独立小型研发方面取得了突破性和令人遗憾的成果。液压钻机。主要产品包括中国地质科学院勘探院生产的 GBS 系列定向钻机和连云港黄海机械厂开发的 FDP 系列定向钻机。在第十个五年计划期间?国内液压200 米液压钻机变速箱设计11钻机的产品开发取得了重大成功。例如,中联重科,深圳钻探,徐工,北京图兴孙,南京迪龙等公司都开发了自己的产品。生产力得到了很大提高,许多产品技术水平较高,达到了国际先进水平。例如,基于类似国外型号的 ZD 徐工集团系列钻机,采用机电液体集成 PLC 控制系统和比例控制电液技术,具有较高的技术水平和市场竞争力。然而,总的来说,中国和国外的液压钻井平台之间仍然存在相当大的差距。我们将共同努力,使我们的钻井行业迎头赶上并超越国际先进水平,还有待观察。1.4 钻机的组成现在一般的钻机都由 6 个机构组成,具体包含以下六方面:1.机械传动系统:输入动力转移并分配到摆动和提升机构。还有一种用于利用液压钻机驱动油泵来操作液压系统的装置。 2.液压传动系统:利用油泵压力油输出驱动电机,油缸等液体图案,使垂直轴旋转和控制进给机构,移动钻孔机,弹性夹具等.3.摆动机构:旋转钻具驱动钻孔破碎底部岩石。 4.进给机构:调整轴向压力,调整破碎岩石所需的进给速度。如果在洞中发生事故,可以产生强烈的吸引力。5.提升机构:用于提升钻(取芯和更换钻头)和提升盖。 6.支架:支持上述各种机构和系统,将它们组合在一起,成为一台整机。1.5 钻机的分类近几年来,人们的需求不断的增加,钻井设备也在越来的越趋于智能化和200 米液压钻机变速箱设计12先进行。由于钻井设备广泛应用于国民经济的各个领域,钻机的类型和型号也在不断增加。为此,钻机的科学分类和识别对于钻机的识别,评估和选择非常重要。 1.分类以使用的方式不同进行区分出于各种目的,目前广泛使用的钻井平台可以细分为三类,即用于地质勘探的钻井平台,用于石油钻井的钻井平台,特殊钻井平台(用于井的水文井,地球物理钻井平台,用于工程的钻井平台等);按钻机标准钻进孔深分类根据孔深的不同范围,不同深度的各种钻机分为三种或四种类型。按三类分见表 11。表 11 (m)类别 浅孔钻机 中深孔钻机 深孔钻机1030010300300800300800800120010002000按四类分类见表 12。表 12 (m)浅孔钻机 次深孔钻机 中深孔钻机 深空钻机10150 200400 500800 900 以上按设备管理类型进行区别200 米液压钻机变速箱设计13井架可以细分为六类,即浅孔钻井平台,钻井平台,钻井平台,带水井的水文钻井平台,汽车钻井平台和采砂机;(4)通过下载方法分类可分为雪橇式,卡车式,拖车式;(5)破碎岩石分类。可分为旋转式,冲击式和减震式;(6)按转动机构的类型分类可分为垂直轴,旋转型,动力头型;(7)饲料分类它可分为飞轮(握把) ,液压式,螺旋差速器,长缸,油机 - 链轮等类型。2.名称钻机的名称以钻机的完整特征和主要性能表示,它们以字母和中文字母数字组织。此代码通常称为型号,并在带有铭牌的设备上标记。国内钻机的名称通常由三部分组成:第一部分是使用类别和结构特征代码,用拼音中文字母表示。例如, “X”是中文“心脏”字符的拼音首字母,表示该设备用于钻孔。 “U”是汉字“油”的首字母,表示进给机构的类型是液压的。200 米液压钻机变速箱设计14中心部分是主要性能参数代码,由钻孔深度标准表示。例如,标准钻孔深度为200 米,中间代码为 200。尾部是变体代码,可以用拼音字母表的字母或数字编码。没有尾部的是第一个产品。对于第二个修改的产品,结束代码是 2。1.6 研究的方法及技术路线1.6.1 研究方法(1)参考相关数据,检查钻床的基本参数。(2)充分考虑现有钻机的优缺点,确定钻机的整体设计,分析现有设备的不足。(3)修改和优化工程钻床,最后设计出符合要求的钻床1.6.2 研究技术路线(1)根据标题和原始数据查看相关数据,了解国内外钻机的发展现状和发展前景,并撰写文献综述和报告。开幕。(2)根据产品功能和技术要求,提供各种设计方案,详尽评估,选择更好的原理图,然后修改或进一步优化选定的原理图,然后确定整体设计方案。(3)具体设计钻头的训练装置和工作装置。4)检查和计算设计的机械结构中的重要部件,如齿轮,轴,轴承等,以确保设计的合理性和可行性。 ;(5)绘制部分图纸和装配图,以完成所需的图纸数量;(6)组织各种设计资料和撰写论文。200 米液压钻机变速箱设计151.7 本设计主要内容1.设计题目:200 米液压钻机变速箱的设计主要技术参数:见表 11表 11钻探深度 200m立轴转速 120、240、350、600r/min开孔直径 89mm终孔直径 60mm钻机角度 0360200 米液压钻机变速箱设计16第 2 章 钻机的总体设计2.1 钻机的用途200 米钻机主要用于 200 米深度不同角度的钻井水井,地质孔,灭火孔,气体和铁路孔,公路,桥梁,隧道,国防建设,工业土木工程,农业用地钻井和各种工程井,用于勘探,工程爆破等用途。本机可用于在不同硬度的岩石的任何角度钻孔,在钻煤层、软岩、电视等方面最为有效。整个机组由两个部分组成:一个 200 米的钻机和一个 TBW-150/3.0 型泵。在地面钻井时不需要钻柱,但为了提升和使用,需要有足够的高度棱镜。一个 200 米的钻机,配备了电钻。3.三极管或柴油发动机的设计是在没有电的矿场、矿场或野外条件下工作。2.2 确定总体设计方案2.2.1 钻机的特点通过市场调查,现在的挖掘工程对挖掘深度 200 米左右钻头的需求量日益增加,但目前 200 米钻头的劳动强度大,适应性差等缺点。由于以上的原因,决定改良 200 米的钻头。研究了几项方案后,挖掘机应具有以下特点。1.经济结实,品质优良,价格低廉。2.便于拆卸搬运。3.体积小,重量轻。4.操作简单,修理方便。5.42、50 mm2 种钻头适用。 6.应用于合金钻头或钻石钻头。7.潜入速度快,效率高。8.动力是马达或柴油机。200 米液压钻机变速箱设计172.2.2 总体设计方案的确定6.在审查了若干备选办法并提出了理由之后,根据当地的具体情况,从实际角度确定了下列备选办法:1.考虑到地下作业、井下作业和野外作业,并考虑到软岩石和硬岩石的存在,替代性或柴油发动机 1.将钻探速度增加到正常的 600 R/min;2.除了电动绞车外,还增加了液压夹头,降低了劳动强度,节省了时间,提高了有效钻速。考虑到高速,卷扬机速度不能太快,增加了联锁装置,安全可靠。3. 由于本机功率大,采用 V 带传动时,传动箱传动轴容易弯曲,故增设了卸料装置。采用两级回归变速箱,减小变速箱体积,根据不同地质条件选择不同的钻进速度。在满足上述要求的同时,结构简单,操作方便,适合整体或解体搬运。尽可能实现标准化、泛化、系列化。2.3 设计的技术参数考虑到钻机的实际工作情况,根据我国当前生产技术和工艺水平,本TXU200 型钻机的技术特性为:1.钻进深度(使用 42 或 50 钻杆) 200m 2.钻孔直径 开孔直径 89m 终孔直径 60mm3.钻孔倾斜角度 03604.立轴转速 120、240、350、600r/mm5.立轴行程 500mm6.最大液压给进压力 4 MPa7.卡盘最大工作压力(弹簧常闭式液压卡盘) 6 MPa8.立轴内孔直径 52mm9.油缸最大起拔力 28.5KN10.油缸最大给进力 20KN11.绞车提升速度 0.26、0.61、0.70m/s12.绞车转速 33、79、91r/min13.绞车提升负荷200 米液压钻机变速箱设计180.70m/s 3.35KN0.61m/s 6.00KN0.26m/s 12KN14.卷筒 直径 140mm 宽度 100m 钢丝绳直径 8.8mm 容绳长度 32.8m15.配备动力 电动机 型号 YB160L4 电压 380/660V 功率 15KW 转速 1460r/min200 米液压钻机变速箱设计19第 3 章 钻机的总体设计计算3.1 输出功率的计算根据现场需要,动力机的选择偏大些,加大储备系数,这样可以提高钻进效率。输出功率为 0N(31)01.jN式中: 钻机所需功率(KW)j hyj式中: 回转钻及破坏岩石、土层所需功率(KW) hN 效率 =0.9油泵所需功率(KW)y3.2 回转功率计算回转钻进及破碎岩石、土层所需功率计算公式如下:= (32)hN123式中: 井底破碎岩石、土层所需功率(KW)1N1= 406Amn式中: m钻头切削刃数 取 m=6n立轴转速(r/min) r/minh钻进速度(cm/min) 当转速 130r/min、250r/min 时,h=5cm/min当转速 350r/min、600r/min 时,h=1.5cm/min岩石抗压强度,其值见表 3-1井底环状面积,取钻头直径 D=7.7cm,内孔直径 d=5.9cmA200 米液压钻机变速箱设计2022()(7.59)1.344DdAcm2钻头与孔底摩擦所需功率(KW)2N(33)2()19480fenNRr式中: 孔底压力或岩石抗压强度;钻具与岩石直接的摩擦系数 f=0.5fe侧摩擦系数 e=1.1立轴转速(r/min)nR钻头外圆半径(cm) R=3.85cmr钻头内孔半径(cm) r=2.95cm将立轴不同转速和不同孔底压力代入式(33)中,所得相应数值见表 31。回转钻杆所需功率(KW)3N当 200r/min 时121.33.9Nr式中: 孔深(mm) , 硬质合金钻进时,取 200000mmLL金刚石钻进时,取 75000mm钻杆直径(mm) 取 =50mmd d立轴转速(r/min)n冲洗液比重, =1.15r r将上述参数及立轴不同转速代入上式,所得值列表 32 中。200 米液压钻机变速箱设计213.3 工作油缸功率的计算3.3.1 给进油缸的基本参数1. 给进油缸的基本参数给进油缸的数量 2n油缸直径 55mmD活塞杆直径 30mmd活塞杆有效行程 500mmL油缸面积 23.75cm 21A活塞杆面积 7cm 22有效面积 16.76cm 23.3.2 油缸工作压力的计算钻机大水平孔时,油缸的最大推力为: mWCF式中: 油缸最大推力(N)W孔底最大压力(N) C13345NC钻杆与孔壁间的摩擦力(N)mFmFqLf式中: 钻杆单位长度重量(N/m) 55.46N/mq q钻杆长度(m) 200mL L摩擦系数 0.35f fN5.4620.3582.mF故 N13817W油泵的工作压力 P200 米液压钻机变速箱设计22MPa172.0.86WPA3.3.3 最大工作流量计算油缸回程时的最大容油量: 123.7501.87VLL油缸送进时的最大容油量: 263AL当选用立轴的钻进速度 =0.05m/min=0.5dm/min 时,立轴送进时每分钟v所需的油量为: 0.17.5016QL/min令活塞回程时间为 0.3min,则回程所需油量为:1.82.93L/min3.3.4 给进油缸功率计算根据以上的计算,可以得到给进油缸的功率: 1027.860.286gyPQNKW3.3.5 负载功率计算根据上面的计算,选用 YBC12/80 型齿轮油泵(排油量 12L/min,额定压力8MPa,最大压力 12MPa)。油泵满负荷时所需功率是:(34)1260yPQN式中: 额定压力(N/cm 2) =800N/cm2P P额定流量(L/min) =12L/minQ Q机械效率 =0.91 1容积效率 =0.712 2将上述参数代入式(34)中可以得到:200 米液压钻机变速箱设计238012.456.97yNKW上式油泵排量在额定转速 1460r/min 时是 12L,在 995r/min 时是 8L。3.4 输入功率的计算通过上述的计算说明,立轴钻进时给进所需功率很小,而且油泵满负荷工作时一般是立轴停止转动状态,液压卡盘松开时,必须停止钻进。所以参考表31,本机选用 15 电机或柴油机,基本能满足表 31 中粗线以上各种工KW作状态。表 31 各种类型岩层的抗压强度 (N/cm 2)岩 石 名 称 抗 压 强 度 粘土、页岩、片状砂岩 4000石灰岩、砂岩 8000大理石、石灰岩 10000坚硬的石灰岩、页岩 12000黄铁况、磁铁矿 14000煤 2000表 32 电机功率选择计算功率N(KW)转速 r/min抗压强度 (N/cm2)120 240 350 6002000 0.21768 0.25887 0.11532 0.131954000 0.43537 0.51775 0.23064 0.263918000 0.87075 1.03550 0.46128 0.5278210000 1.08844 1.29438 0.57660 0.6597812000 1.30613 1.55326 0.69192 0.79173N114000 1.52382 1.81214 0.80724 0.923692000 0.46153 0.92307 1.34615 2.30769200 米液压钻机变速箱设计244000 0.92307 1.84615 2.69230 4.615388000 1.84615 3.69230 5.38461 9.2307610000 2.30769 4.61538 6.73076 11.538412000 2.76923 5.53846 8.07692 13.8461N214000 3.23076 6.46153 9.42307 16.1538N3 2.67 7.75 4.8 9.832000 3.34922 8.93195 6.26147 12.26964000 4.02845 10.1139 7.72295 14.70938000 5.38691 12.4778 10.6459 19.588510000 6.06613 13.6597 12.1073 22.028212000 6.745364 14.84172 13.56885 24.46789N 回转器(N1+N2+N3)14000 7.424592 16.02368 15.03033 26.90754N 油泵 0.028 0.028 0.028 0.0282000 3.377227 8.959954 6.289475 12.297654000 4.056455 10.14191 7.75095 14.73738000 5.41491 12.50582 10.6739 19.6165910000 6.094137 13.68777 12.13538 22.0562412000 6.773364 14.86972 13.59685 24.49589N(N 油+N 回)14000 7.452592 16.05168 15.05833 26.93554=N/0.9j 8.280658 11.26879 13.4838 13.6640=1.10Nj 9.108724 12.39567 14.8321 15.0304200 米液压钻机变速箱设计25第 4 章 钻机传动系统的设计与计算4.1 主要参数的选择4.1.1 回转器设计主要取决于地质条件、钻头直径和钻探方法的轴转速,是以使用硬合金和直径75 毫米的钻颗粒为基础,并以国家和国际经验为基础,N=90 400R/min 更为合适;P 采掘法( o)N 轴400 100 000 R/min 对钻钻石更为合适,可选择120 至 600 R/min 用于钻合金和钻钻石,因此本机选用 120600r/min 。4.1.2 绞车的计算为了减轻挖掘机的重量,不要把动力机放得太大。英寸的链接速度不应该太高,基本上采用低速。本机的升降速度是 0.260.7 m/s。卷筒缠绳速度为三种,见表 41 表 41 绞车卷筒缠绳速度4.1.3 变速箱的选择考虑到国内外小型钻机的一系列转数,该机使用了一系列不规则的中间转数。垂直轴的速度为 4 米旋转速度,120,240,350r/min 适用于钻合金钻头,600r/min 旋转速度适用于钻金刚石钻头。4.2 机械传动系统初步计算4.2.1 轴的转速根据机械传动路线,立轴的转速计算如下: 310124ZDn式中: 立轴的第一档转速(r/min) n 档 档 档 档立轴转速 r/min 120 240 350 600缠绳速度 m/s 0.26 0.61 0.70 200 米液压钻机变速箱设计26电机转速(r/min) n=1460r/minn主动皮带轮直径(mm) D1=160mm1D大皮带轮直径(mm) D2=355mm2Z1Z11 传动链中各齿轮的齿数,Z 1=25,Z2=31,Z3=19,Z4=40Z10=20,Z11=39故 r/min60590145.61034n第二档、第三档和第四档转速分别计算如下:第二档: = 510126ZD式中:Z 5=28,Z6=31故 = r/minn60814245.035139第三档: = 1024ZD内式中: Z 4 内 =24故 = =351.5350r/minn1605439第四档: = 7810126ZD内式中: Z 7=46,Z8=21,Z6 内 =21故 =n05421409.1/min313r考虑到皮带传动、齿轮传动、轴承等的效率,所以各档转速确定为120、240、350、600r/min。4.2.2 绞车的速度第一档速度: 3913112424( )60ZDnm/s200 米液压钻机变速箱设计27式中: mm0148Dd式中: =140mm 为卷筒直径 , =8.8mm 为钢丝绳直径。d故 =0.281.160258318(4)60354/ms同样方法可以得到:m/s m/s (计算从略)2.83.7考虑到皮带、轴承、齿轮等的效率,确定绞车提升速度分别为:0.26ms =0.61m/s =0.70m/s。1U23U200 米液压钻机变速箱设计28第 5 章 钻机变速箱的设计与计算5.1 变速箱的设计要求5.1.1 结构分析变速箱的结构由传动部分、传动部分、控制部分和箱体组成。在本设计中,变速部分和差速器部分集成在一起,减小了箱体的结构尺寸。其特点是:1采用回归传动。箱体平整,有助于降低钻机的高度。Z4 齿轮结构紧凑,即使其运动齿轮为合路器。2.变速箱与变速箱的结合减少了零件数量,有效地利用了变速箱中的空间。 3. 操纵机制使用灵活可靠的齿轮转移机制,对每一个机动齿轮实行单独控制,并采用结构简单、安全的相互锁机制。安装了装填装置,齿轮的强度降低了。5.1.2 总体设计要求1。在检查零件的强度时,假定发动机的功率是全进变速箱,然后是绞车和旋转装置的引入;不更换齿轮变速箱可连续工作 10 000 小时,一天净工作 16小时,连续工作 20 个月。每种速度的工作时间分配情况见表 61。表 51 变速箱四种速度工作时间分配情况转速(r/min) 占总工作时间百分率 工作时间(h)120 30% 3000240 30% 3000350 20% 2000600 20% 20003.本设计零件的强度和寿命计算方法和数据是按机械设计手册 (化学工业出版社)计算的。200 米液压钻机变速箱设计295.2 齿轮的计算与校核5.2.1 齿轮主要参数确定根据主轴转速要求,前选择每齿轮的齿数是根据钻机的实际位置,主控轴变速箱中每六个齿轮的设计参数见表 6-2。表 52 变速箱内齿轮的主要设计参数齿轮编号 齿数 Z 模数 m 齿宽 b变 位系数Xn材料 硬度 RC 应力角 备注Z1 25 4 40 1.0 40Cr 4050 20Z2 31 4 30 0.76 40Cr 4050 20Z3 19 4 30 0 20CrMnTi 5762 20Z4 40 4 30 0 40Cr 4050 20Z5 28 4 25 0 40Cr 4050 20Z6 31 4 25 0 40Cr 4050 20Z7 47 3.5 25 -1.03 40Cr 4050 20Z8 21 3.5 35 0.04 40Cr 4050 205.2.2齿轮副的强度设计计算与校核现选择变速箱中重要传动轴轴上的 Z3、Z 4齿轮副为例进行齿轮副的强度设计计算和校核。1.按照齿面接触疲劳强度计算初步计算计算转矩 3TNmm663313.989.5109.50256.7Pn200 米液压钻机变速箱设计本科毕业设计(论文)题 目_ 200 米液压钻机变速箱姓 名 专 业 学 号 指导教师 郑州科技学院电气工程学院二一 年 月200 米液压钻机变速箱设计1200 米液压钻机变速箱设计摘 要随着我国农业土地的地质勘探,工程和节水的发展,对各种钻井设备提出了越来越多的要求。钻井设备的重要工具之一,钻井平台在这些项目中发挥着重要作用。为了满足浅层钻井平台对各种勘探和技术施工工作的要求,该设计任务在普通钻机和液压钻机的基础上得到了改进。进而开发与设计出来了 200米的深度设计钻机。根据设备中使用的环境和场合,设计和参考方法用于依赖相同类型钻机的设计参数。通过对比分析,博重新绘制并计算速度阶段。在此基础上,生态设计的概念被用于优化不影响平台性能的方面。最后,200 米设计的钻机理论上满足 200 米钻孔深度的设计要求。钻机齿轮总成图的计算与分析完成主要部件的绘制,以及钻机总体结构的绘制。同时,尽可能节省制造成本和生产时间。关键字 地质勘探;钻机;变速箱;改进设计; 200 米液压钻机变速箱设计2Design of gearbox for 200 m hydraulic drilling rigAbstractWith the development of geological exploration, engineering and water saving of agricultural land in China, more and more requirements are put forward for various drilling equipment. The drilling platform plays an important role in these projects. In order to meet the requirements of exploration and technical construction of shallow drilling platform, the design task is improved on the basis of common drilling rig and hydraulic drilling rig. Then developed and designed a 200 - meter depth design rig. Design and reference methods are used to rely on the same type of rig design parameters depending on the environment and occasion used in the equipment. By contrastive analysis, bo redraws and computes the velocity phase. On this basis, the concept of ecological design is used to optimize aspects that do not affect platform performance. Finally, the 200 - meter drill theoretically meets the 200 - meter drilling depth design requirements. Calculation and analysis of the gear assembly diagram of the drilling rig complete the drawing of the main components, as well as the drawing of the overall structure of the drilling rig. At the same time, as far as possible to 200 米液压钻机变速箱设计3save manufacturing costs and production time.Key words geology explore drill machine gear-box200 米液压钻机变速箱设计4目 录摘 要 1Abstract2第 1 章 绪 论 41.1 钻机概述 41.1.1 钻机的主要功用 .41.1.2 钻机的设计要求 .41.2 选题的目的与意义 51.3 钻机的国内外发展趋势 51.4 钻机的组成 61.5 钻机的分类 71.6 研究的方法及技术路线 91.6.1 研究方法 91.6.2 研究技术路线 91.7 本设计主要内容 10第 2 章 钻机的总体设计 112.1 钻机的用途 112.2 确定总体设计方案 112.2.1 钻机的特点 .112.2.2 总体设计方案的确定 .13200 米液压钻机变速箱设计52.3 设计的技术参数 13第 3 章 钻机的总体设计计算 153.1 输出功率的计算 153.2 回转功率计算 153.3 工作油缸功率的计算 173.3.1 给进油缸的基本参数 .173.3.2 油缸工作压力的计算 .173.3.3 最大工作流量计算 .183.3.4 给进油缸功率计算 .183.3.5 负载功率计算 .183.4 输入功率的计算 19第 4 章 钻机传动系统的设计与计算 214.1 主要参数的选择 214.1.1 回转器设计 .214.1.2 绞车的计算 .214.1.3 变速箱的选择 .214.2 机械传动系统初步计算 214.2.1 轴的转速 .214.2.2 绞车的速度 .23第 5 章 钻机变速箱的设计与计算 245.1 变速箱的设计要求 24200 米液压钻机变速箱设计65.1.1 结构分析 .245.1.2 总体设计要求 .245.2 齿轮的计算与校核 255.2.1 齿轮主要参数确定 .255.2.2齿轮副的强度设计计算与校核 .255.3 轴的强度计算与校核 315.3.1 轴的强度计算 .325.3.2 轴的强度验算校核 .36第 6 章 旋转器的设计 386.1 旋转器的机构特点 386.2 旋转器的强度与寿命计算 386.2.1 齿轮副的参数设计 .386.2.2 齿面接触疲劳强度的计算 .39第 7 章 绞车的设计与计算 437.1 钻机绞车的结构 437.2 主要参数的选择 437.2.1 性能参数 .437.2.2 提升速度计算 .447.3 工作功率计算 457.4 齿轮副强度的校核 467.4.1 按接触疲劳强度校核 .46200 米液压钻机变速箱设计77.4.2 按弯曲疲劳强度校核 .48第 8 章 液压系统的设计与计算 498.1 卡盘的设计与计算 498.2 油缸的设计与计算 528.2.1 摩擦力的计算 .528.2.2 油缸直径的计算 .53第 9 章 钻机的工况设计 539.1 概述 539.2 钻机工作情况 539.3 工作原理 549.3.1 钻机结构 549.3.2 钻机的工作原理 .569.4 操作手册 579.5 钻机的维护与保养 599.6 常见问题分析 609.7 钻机的安全注意事项 62第 10 章 经济可行性分析 6310.1 钻机的市场研究 6310.2 经济效益分析 64结 论 66致 谢 67200 米液压钻机变速箱设计8参考文献 69200 米液压钻机变速箱设计9第 1 章 绪 论1.1 钻机概述1.1.1 钻机的主要功用钻探是重要的勘探手段之一。钻机是实现这一目标的主要设备。它的主要功能是将钻头带到地壳并取出岩石的核心。该钻机还是油气勘探开发,水文钻井和工程地质钻探的重要设备。1.1.2 钻机的设计要求钻机的技术性能必须确保在施工期间能够满足合理的技术要求,并且可以通过最佳程序满足预期的质量要求,维护简单方便,安装,拆卸和搬迁是实用的,便于快速钻井,短的钻井辅助时间施工期短,体力劳动强度低。总之,它是为更多,更快,更高效和省范围的钻井生产点创造条件的设备。我们依据不同的使用要求,对钻机的设计要求也不同,有以下几方面:1.使用钻孔工具(例如旋转钻孔工具)将动力传递到钻头,使得钻头具有适合于钻孔过程的旋转速度和调节范围,以有效地破碎岩石.2轴可以被供给足够的轴向压力通过演习。并且它具有显着的调节范围,使钻头能够有效地切割或压碎岩石,3它可以调节和控制钻头的进给速度,以确保连续钻孔; 4可以完成升降钻的工作,可以在改变钻具重量时改变提升速度,充分利用动力机的动力,减少辅助时间;5.钻孔可以改变钻孔角度和旧深200 米液压钻机变速箱设计10度响应的某些技术经济指标,满足钻井设计要求,提高钻井效率。1.2 选题的目的与意义随着中国经济的不断发展,国力的不断自强,人们的生活,工作中的要求逐渐的提高,我们国家的设备行业,机械行业随着需求的不断增加,技术也在不断地发展我国的国力也在快速加大的更新,各个领域提供广泛的产品和广泛的业务,从住房改革和中国经济的快速发展开始。该设计选择了 200 米钻机钻机的设计,主要是由于当前地质勘探,建设和节水工程的逐步完善。中国,对包括钻机在内的各种钻井设备提出了越来越多的要求。今天流行的钻机主要集中在深度约 100 米的液压钻机上,这在各种生产和建筑项目中起着至关重要的作用。然而,经过调查和了解,我们发现随着生产和建设项目的扩大,对数百米深度的液压钻机的需求逐渐增加,特别是钻探深度约 200.市场更乐观。 。变速箱是该平台最重要的部分之一。通过改进齿轮箱的设计,它解决了平台设计和制造的基本方面。因此,200 米液压装置的变速箱设计不仅对装置具有重要的经济意义,而且间接促进了中国国民经济的发展。1.3 钻机的国内外发展趋势与国外相比,国家液压钻机的发展相对较晚,与国际先进水平存在较大差距,特别是在监测方面。自 20 世纪 90 年代中期以来,原位矿山部,建设部,冶金部等相关单位在独立小型研发方面取得了突破性和令人遗憾的成果。液压钻机。主要产品包括中国地质科学院勘探院生产的 GBS 系列定向钻机和连云港黄海机械厂开发的 FDP 系列定向钻机。在第十个五年计划期间?国内液压200 米液压钻机变速箱设计11钻机的产品开发取得了重大成功。例如,中联重科,深圳钻探,徐工,北京图兴孙,南京迪龙等公司都开发了自己的产品。生产力得到了很大提高,许多产品技术水平较高,达到了国际先进水平。例如,基于类似国外型号的 ZD 徐工集团系列钻机,采用机电液体集成 PLC 控制系统和比例控制电液技术,具有较高的技术水平和市场竞争力。然而,总的来说,中国和国外的液压钻井平台之间仍然存在相当大的差距。我们将共同努力,使我们的钻井行业迎头赶上并超越国际先进水平,还有待观察。1.4 钻机的组成现在一般的钻机都由 6 个机构组成,具体包含以下六方面:1.机械传动系统:输入动力转移并分配到摆动和提升机构。还有一种用于利用液压钻机驱动油泵来操作液压系统的装置。 2.液压传动系统:利用油泵压力油输出驱动电机,油缸等液体图案,使垂直轴旋转和控制进给机构,移动钻孔机,弹性夹具等.3.摆动机构:旋转钻具驱动钻孔破碎底部岩石。 4.进给机构:调整轴向压力,调整破碎岩石所需的进给速度。如果在洞中发生事故,可以产生强烈的吸引力。5.提升机构:用于提升钻(取芯和更换钻头)和提升盖。 6.支架:支持上述各种机构和系统,将它们组合在一起,成为一台整机。1.5 钻机的分类近几年来,人们的需求不断的增加,钻井设备也在越来的越趋于智能化和200 米液压钻机变速箱设计12先进行。由于钻井设备广泛应用于国民经济的各个领域,钻机的类型和型号也在不断增加。为此,钻机的科学分类和识别对于钻机的识别,评估和选择非常重要。 1.分类以使用的方式不同进行区分出于各种目的,目前广泛使用的钻井平台可以细分为三类,即用于地质勘探的钻井平台,用于石油钻井的钻井平台,特殊钻井平台(用于井的水文井,地球物理钻井平台,用于工程的钻井平台等);按钻机标准钻进孔深分类根据孔深的不同范围,不同深度的各种钻机分为三种或四种类型。按三类分见表 11。表 11 (m)类别 浅孔钻机 中深孔钻机 深孔钻机1030010300300800300800800120010002000按四类分类见表 12。表 12 (m)浅孔钻机 次深孔钻机 中深孔钻机 深空钻机10150 200400 500800 900 以上按设备管理类型进行区别200 米液压钻机变速箱设计13井架可以细分为六类,即浅孔钻井平台,钻井平台,钻井平台,带水井的水文钻井平台,汽车钻井平台和采砂机;(4)通过下载方法分类可分为雪橇式,卡车式,拖车式;(5)破碎岩石分类。可分为旋转式,冲击式和减震式;(6)按转动机构的类型分类可分为垂直轴,旋转型,动力头型;(7)饲料分类它可分为飞轮(握把) ,液压式,螺旋差速器,长缸,油机 - 链轮等类型。2.名称钻机的名称以钻机的完整特征和主要性能表示,它们以字母和中文字母数字组织。此代码通常称为型号,并在带有铭牌的设备上标记。国内钻机的名称通常由三部分组成:第一部分是使用类别和结构特征代码,用拼音中文字母表示。例如, “X”是中文“心脏”字符的拼音首字母,表示该设备用于钻孔。 “U”是汉字“油”的首字母,表示进给机构的类型是液压的。200 米液压钻机变速箱设计14中心部分是主要性能参数代码,由钻孔深度标准表示。例如,标准钻孔深度为200 米,中间代码为 200。尾部是变体代码,可以用拼音字母表的字母或数字编码。没有尾部的是第一个产品。对于第二个修改的产品,结束代码是 2。1.6 研究的方法及技术路线1.6.1 研究方法(1)参考相关数据,检查钻床的基本参数。(2)充分考虑现有钻机的优缺点,确定钻机的整体设计,分析现有设备的不足。(3)修改和优化工程钻床,最后设计出符合要求的钻床1.6.2 研究技术路线(1)根据标题和原始数据查看相关数据,了解国内外钻机的发展现状和发展前景,并撰写文献综述和报告。开幕。(2)根据产品功能和技术要求,提供各种设计方案,详尽评估,选择更好的原理图,然后修改或进一步优化选定的原理图,然后确定整体设计方案。(3)具体设计钻头的训练装置和工作装置。4)检查和计算设计的机械结构中的重要部件,如齿轮,轴,轴承等,以确保设计的合理性和可行性。 ;(5)绘制部分图纸和装配图,以完成所需的图纸数量;(6)组织各种设计资料和撰写论文。200 米液压钻机变速箱设计151.7 本设计主要内容1.设计题目:200 米液压钻机变速箱的设计主要技术参数:见表 11表 11钻探深度 200m立轴转速 120、240、350、600r/min开孔直径 89mm终孔直径 60mm钻机角度 0360200 米液压钻机变速箱设计16第 2 章 钻机的总体设计2.1 钻机的用途200 米钻机主要用于 200 米深度不同角度的钻井水井,地质孔,灭火孔,气体和铁路孔,公路,桥梁,隧道,国防建设,工业土木工程,农业用地钻井和各种工程井,用于勘探,工程爆破等用途。本机可用于在不同硬度的岩石的任何角度钻孔,在钻煤层、软岩、电视等方面最为有效。整个机组由两个部分组成:一个 200 米的钻机和一个 TBW-150/3.0 型泵。在地面钻井时不需要钻柱,但为了提升和使用,需要有足够的高度棱镜。一个 200 米的钻机,配备了电钻。3.三极管或柴油发动机的设计是在没有电的矿场、矿场或野外条件下工作。2.2 确定总体设计方案2.2.1 钻机的特点通过市场调查,现在的挖掘工程对挖掘深度 200 米左右钻头的需求量日益增加,但目前 200 米钻头的劳动强度大,适应性差等缺点。由于以上的原因,决定改良 200 米的钻头。研究了几项方案后,挖掘机应具有以下特点。1.经济结实,品质优良,价格低廉。2.便于拆卸搬运。3.体积小,重量轻。4.操作简单,修理方便。5.42、50 mm2 种钻头适用。 6.应用于合金钻头或钻石钻头。7.潜入速度快,效率高。8.动力是马达或柴油机。200 米液压钻机变速箱设计172.2.2 总体设计方案的确定6.在审查了若干备选办法并提出了理由之后,根据当地的具体情况,从实际角度确定了下列备选办法:1.考虑到地下作业、井下作业和野外作业,并考虑到软岩石和硬岩石的存在,替代性或柴油发动机 1.将钻探速度增加到正常的 600 R/min;2.除了电动绞车外,还增加了液压夹头,降低了劳动强度,节省了时间,提高了有效钻速。考虑到高速,卷扬机速度不能太快,增加了联锁装置,安全可靠。3. 由于本机功率大,采用 V 带传动时,传动箱传动轴容易弯曲,故增设了卸料装置。采用两级回归变速箱,减小变速箱体积,根据不同地质条件选择不同的钻进速度。在满足上述要求的同时,结构简单,操作方便,适合整体或解体搬运。尽可能实现标准化、泛化、系列化。2.3 设计的技术参数考虑到钻机的实际工作情况,根据我国当前生产技术和工艺水平,本TXU200 型钻机的技术特性为:1.钻进深度(使用 42 或 50 钻杆) 200m 2.钻孔直径 开孔直径 89m 终孔直径 60mm3.钻孔倾斜角度 03604.立轴转速 120、240、350、600r/mm5.立轴行程 500mm6.最大液压给进压力 4 MPa7.卡盘最大工作压力(弹簧常闭式液压卡盘) 6 MPa8.立轴内孔直径 52mm9.油缸最大起拔力 28.5KN10.油缸最大给进力 20KN11.绞车提升速度 0.26、0.61、0.70m/s12.绞车转速 33、79、91r/min13.绞车提升负荷200 米液压钻机变速箱设计180.70m/s 3.35KN0.61m/s 6.00KN0.26m/s 12KN14.卷筒 直径 140mm 宽度 100m 钢丝绳直径 8.8mm 容绳长度 32.8m15.配备动力 电动机 型号 YB160L4 电压 380/660V 功率 15KW 转速 1460r/min200 米液压钻机变速箱设计19第 3 章 钻机的总体设计计算3.1 输出功率的计算根据现场需要,动力机的选择偏大些,加大储备系数,这样可以提高钻进效率。输出功率为 0N(31)01.jN式中: 钻机所需功率(KW)j hyj式中: 回转钻及破坏岩石、土层所需功率(KW) hN 效率 =0.9油泵所需功率(KW)y3.2 回转功率计算回转钻进及破碎岩石、土层所需功率计算公式如下:= (32)hN123式中: 井底破碎岩石、土层所需功率(KW)1N1= 406Amn式中: m钻头切削刃数 取 m=6n立轴转速(r/min) r/minh钻进速度(cm/min) 当转速 130r/min、250r/min 时,h=5cm/min当转速 350r/min、600r/min 时,h=1.5cm/min岩石抗压强度,其值见表 3-1井底环状面积,取钻头直径 D=7.7cm,内孔直径 d=5.9cmA200 米液压钻机变速箱设计2022()(7.59)1.344DdAcm2钻头与孔底摩擦所需功率(KW)2N(33)2()19480fenNRr式中: 孔底压力或岩石抗压强度;钻具与岩石直接的摩擦系数 f=0.5fe侧摩擦系数 e=1.1立轴转速(r/min)nR钻头外圆半径(cm) R=3.85cmr钻头内孔半径(cm) r=2.95cm将立轴不同转速和不同孔底压力代入式(33)中,所得相应数值见表 31。回转钻杆所需功率(KW)3N当 200r/min 时121.33.9Nr式中: 孔深(mm) , 硬质合金钻进时,取 200000mmLL金刚石钻进时,取 75000mm钻杆直径(mm) 取 =50mmd d立轴转速(r/min)n冲洗液比重, =1.15r r将上述参数及立轴不同转速代入上式,所得值列表 32 中。200 米液压钻机变速箱设计213.3 工作油缸功率的计算3.3.1 给进油缸的基本参数1. 给进油缸的基本参数给进油缸的数量 2n油缸直径 55mmD活塞杆直径 30mmd活塞杆有效行程 500mmL油缸面积 23.75cm 21A活塞杆面积 7cm 22有效面积 16.76cm 23.3.2 油缸工作压力的计算钻机大水平孔时,油缸的最大推力为: mWCF式中: 油缸最大推力(N)W孔底最大压力(N) C13345NC钻杆与孔壁间的摩擦力(N)mFmFqLf式中: 钻杆单位长度重量(N/m) 55.46N/mq q钻杆长度(m) 200mL L摩擦系数 0.35f fN5.4620.3582.mF故 N13817W油泵的工作压力 P200 米液压钻机变速箱设计22MPa172.0.86WPA3.3.3 最大工作流量计算油缸回程时的最大容油量: 123.7501.87VLL油缸送进时的最大容油量: 263AL当选用立轴的钻进速度 =0.05m/min=0.5dm/min 时,立轴送进时每分钟v所需的油量为: 0.17.5016QL/min令活塞回程时间为 0.3min,则回程所需油量为:1.82.93L/min3.3.4 给进油缸功率计算根据以上的计算,可以得到给进油缸的功率: 1027.860.286gyPQNKW3.3.5 负载功率计算根据上面的计算,选用 YBC12/80 型齿轮油泵(排油量 12L/min,额定压力8MPa,最大压力 12MPa)。油泵满负荷时所需功率是:(34)1260yPQN式中: 额定压力(N/cm 2) =800N/cm2P P额定流量(L/min) =12L/minQ Q机械效率 =0.91 1容积效率 =0.712 2将上述参数代入式(34)中可以得到:200 米液压钻机变速箱设计238012.456.97yNKW上式油泵排量在额定转速 1460r/min 时是 12L,在 995r/min 时是 8L。3.4 输入功率的计算通过上述的计算说明,立轴钻进时给进所需功率很小,而且油泵满负荷工作时一般是立轴停止转动状态,液压卡盘松开时,必须停止钻进。所以参考表31,本机选用 15 电机或柴油机,基本能满足表 31 中粗线以上各种工KW作状态。表 31 各种类型岩层的抗压强度 (N/cm 2)岩 石 名 称 抗 压 强 度 粘土、页岩、片状砂岩 4000石灰岩、砂岩 8000大理石、石灰岩 10000坚硬的石灰岩、页岩 12000黄铁况、磁铁矿 14000煤 2000表 32 电机功率选择计算功率N(KW)转速 r/min抗压强度 (N/cm2)120 240 350 6002000 0.21768 0.25887 0.11532 0.131954000 0.43537 0.51775 0.23064 0.263918000 0.87075 1.03550 0.46128 0.5278210000 1.08844 1.29438 0.57660 0.6597812000 1.30613 1.55326 0.69192 0.79173N114000 1.52382 1.81214 0.80724 0.923692000 0.46153 0.92307 1.34615 2.30769200 米液压钻机变速箱设计244000 0.92307 1.84615 2.69230 4.615388000 1.84615 3.69230 5.38461 9.2307610000 2.30769 4.61538 6.73076 11.538412000 2.76923 5.53846 8.07692 13.8461N214000 3.23076 6.46153 9.42307 16.1538N3 2.67 7.75 4.8 9.832000 3.34922 8.93195 6.26147 12.26964000 4.02845 10.1139 7.72295 14.70938000 5.38691 12.4778 10.6459 19.588510000 6.06613 13.6597 12.1073 22.028212000 6.745364 14.84172 13.56885 24.46789N 回转器(N1+N2+N3)14000 7.424592 16.02368 15.03033 26.90754N 油泵 0.028 0.028 0.028 0.0282000 3.377227 8.959954 6.289475 12.297654000 4.056455 10.14191 7.75095 14.73738000 5.41491 12.50582 10.6739 19.6165910000 6.094137 13.68777 12.13538 22.0562412000 6.773364 14.86972 13.59685 24.49589N(N 油+N 回)14000 7.452592 16.05168 15.05833 26.93554=N/0.9j 8.280658 11.26879 13.4838 13.6640=1.10Nj 9.108724 12.39567 14.8321 15.0304200 米液压钻机变速箱设计25第 4 章 钻机传动系统的设计与计算4.1 主要参数的选择4.1.1 回转器设计主要取决于地质条件、钻头直径和钻探方法的轴转速,是以使用硬合金和直径75 毫米的钻颗粒为基础,并以国家和国际经验为基础,N=90 400R/min 更为合适;P 采掘法( o)N 轴400 100 000 R/min 对钻钻石更为合适,可选择120 至 600 R/min 用于钻合金和钻钻石,因此本机选用 120600r/min 。4.1.2 绞车的计算为了减轻挖掘机的重量,不要把动力机放得太大。英寸的链接速度不应该太高,基本上采用低速。本机的升降速度是 0.260.7 m/s。卷筒缠绳速度为三种,见表 41 表 41 绞车卷筒缠绳速度4.1.3 变速箱的选择考虑到国内外小型钻机的一系列转数,该机使用了一系列不规则的中间转数。垂直轴的速度为 4 米旋转速度,120,240,350r/min 适用于钻合金钻头,600r/min 旋转速度适用于钻金刚石钻头。4.2 机械传动系统初步计算4.2.1 轴的转速根据机械传动路线,立轴的转速计算如下: 310124ZDn式中: 立轴的第一档转速(r/min) n 档 档 档 档立轴转速 r/min 120 240 350 600缠绳速度 m/s 0.26 0.61 0.70 200 米液压钻机变速箱设计26电机转速(r/min) n=1460r/minn主动皮带轮直径(mm) D1=160mm1D大皮带轮直径(mm) D2=355mm2Z1Z11 传动链中各齿轮的齿数,Z 1=25,Z2=31,Z3=19,Z4=40Z10=20,Z11=39故 r/min60590145.61034n第二档、第三档和第四档转速分别计算如下:第二档: = 510126ZD式中:Z 5=28,Z6=31故 = r/minn60814245.035139第三档: = 1024ZD内式中: Z 4 内 =24故 = =351.5350r/minn1605439第四档: = 7810126ZD内式中: Z 7=46,Z8=21,Z6 内 =21故 =n05421409.1/min313r考虑到皮带传动、齿轮传动、轴承等的效率,所以各档转速确定为120、240、350、600r/min。4.2.2 绞车的速度第一档速度: 3913112424( )60ZDnm/s200 米液压钻机变速箱设计27式中: mm0148Dd式中: =140mm 为卷筒直径 , =8.8mm 为钢丝绳直径。d故 =0.281.160258318(4)60354/ms同样方法可以得到:m/s m/s (计算从略)2.83.7考虑到皮带、轴承、齿轮等的效率,确定绞车提升速度分别为:0.26ms =0.61m/s =0.70m/s。1U23U200 米液压钻机变速箱设计28第 5 章 钻机变速箱的设计与计算5.1 变速箱的设计要求5.1.1 结构分析变速箱的结构由传动部分、传动部分、控制部分和箱体组成。在本设计中,变速部分和差速器部分集成在一起,减小了箱体的结构尺寸。其特点是:1采用回归传动。箱体平整,有助于降低钻机的高度。Z4 齿轮结构紧凑,即使其运动齿轮为合路器。2.变速箱与变速箱的结合减少了零件数量,有效地利用了变速箱中的空间。 3. 操纵机制使用灵活可靠的齿轮转移机制,对每一个机动齿轮实行单独控制,并采用结构简单、安全的相互锁机制。安装了装填装置,齿轮的强度降低了。5.1.2 总体设计要求1。在检查零件的强度时,假定发动机的功率是全进变速箱,然后是绞车和旋转装置的引入;不更换齿轮变速箱可连续工作 10 000 小时,一天净工作 16小时,连续工作 20 个月。每种速度的工作时间分配情况见表 61。表 51 变速箱四种速度工作时间分配情况转速(r/min) 占总工作时间百分率 工作时间(h)120 30% 3000240 30% 3000350 20% 2000600 20% 20003.本设计零件的强度和寿命计算方法和数据是按机械设计手册 (化学工业出版社)计算的。200 米液压钻机变速箱设计295.2 齿轮的计算与校核5.2.1 齿轮主要参数确定根据主轴转速要求,前选择每齿轮的齿数是根据钻机的实际位置,主控轴变速箱中每六个齿轮的设计参数见表 6-2。表 52 变速箱内齿轮的主要设计参数齿轮编号 齿数 Z 模数 m 齿宽 b变 位系数Xn材料 硬度 RC 应力角 备注Z1 25 4 40 1.0 40Cr 4050 20Z2 31 4 30 0.76 40Cr 4050 20Z3 19 4 30 0 20CrMnTi 5762 20Z4 40 4 30 0 40Cr 4050 20Z5 28 4 25 0 40Cr 4050 20Z6 31 4 25 0 40Cr 4050 20Z7 47 3.5 25 -1.03 40Cr 4050 20Z8 21 3.5 35 0.04 40Cr 4050 205.2.2齿轮副的强度设计计算与校核现选择变速箱中重要传动轴轴上的 Z3、Z 4齿轮副为例进行齿轮副的强度设计计算和校核。1.按照齿面接触疲劳强度计算初步计算计算转矩 3TNmm663313.989.5109.50256.7Pn
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