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(OK)100米钻机变速箱设计说明书.doc
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1、度弱。计算弯曲工作应力式中计算圆周力，而其中工作圆周力.工作状况系数，由表查知.动载系数，因为，由知载荷分配系数当.时，.，所以载荷分布系数，因.,故由表查知.则.载荷作用位置数.螺旋角系数齿宽毫米模数毫米.计算齿轮的弯曲疲劳安全系数.可靠齿面接触疲劳强度验算计算齿轮的接触疲劳极限应力式中实验齿轮的接触疲劳极限应力，由查知寿命系数，由图查知.，.硬化系数，取所以计算接触工作应力式中材料系数，由查知.节点系数，.由图重合度系数.由图齿数比.则.算安全系数.安全可靠短期过载强度校验计算取最大短期尖峰载荷是额定工作载荷的.倍短期过载弯曲极限应力，根据表知最大的弯曲工作应力为.短期过载弯曲强度安全系数.安全短期过载接触极限应力，根据表知，而最大接触应力为短期过载接触强度的安全系数为.安全其他齿轮对的强度校核按上面的方法和步骤，对变速箱中的其他齿轮对可进行类似的计算，略。.轴系零件与部件的强度与寿命的校核计算在变速箱中共有三根轴，其中Ⅲ轴负荷最大，而且相对尺寸直径小长度长。下面仅以该轴的强度寿命进行验算。Ⅲ轴共有七种工作状态，向回转器传递四种状态的动力，驱动绞车三种状态。相比而言回转器的的转速时该轴扭矩最大，受力最大。Ⅲ轴的驱动校核已知下列条件材料，调质，各齿轮分度圆直径为.该轴的四个转速及传递的扭矩见表表转速扭矩•备注Ⅰ档．Ⅱ档．档．在各种转速下齿轮受力支反力计算结。
2、各齿轮的齿数,Ⅰ.Ⅱ式中,Ⅱ.Ⅲ内式中内Ⅲ.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。.绞车的缠绳速度式中式中为卷筒直径,.为钢丝绳直径。计算从略考虑到皮带轴承齿轮等的效率，确定绞车提升速度分别为.。第章回转器.结构特点回转器的结构如图所示，是由本体立轴立轴导管弧齿锥齿轮等组成。立轴上端装有常闭式液压卡盘。其特点是回转器尺寸小紧凑。回转器适用于各种角度的孔的钻进。离开孔口采用开箱式，简单可靠，减轻钻机重量。立轴行程比过去小型钻机大，为，缩短钻进辅助时间。.零部件的强度与寿命计算弧齿锥齿轮副的强度校核与的主要参数见表。齿面硬度为为，锥距.,节锥角”,”表齿号齿数模数变位系数齿宽材料齿顶系数压力角螺旋角旋向精度右左齿轮在各种转速下传递的功率转速及转矩见表表功率转速转矩•.齿面按接触疲劳强度计算接触应力б••.•••弹性系数.小轮运转中最小切向力使用系数.动载系数齿间载荷分布系数.尺寸系数.表面状况系数有效齿宽小轮大端分圆直径.几何系数.将以上各值代入上式,得б接触疲劳极限应力бб••б接触疲劳极限应力б工作硬化系数寿命系数温度系数б安全系数бб.所以安全。弯曲疲劳强度极限应力计算齿根弯曲应力б••••••作用于大端分度圆上的切向力使用系数.动载系数载荷分布系数.尺寸系数大端端面模数.几何系数.б齿根弯曲疲劳极限应力бб•温度系数寿命系数б齿根弯曲疲。
3、．电动机型号电压功率.转速．柴油机型号功率.转速．外型尺寸．重量不含柴油机第章动力机的确定本机组的驱动装置采用交流感应电动机，因为这种动力机重量轻结构简单使用维护方便易实现防爆。为了便于搬运和机场的布置，钻机和水泵各用台电机单独驱动，而回转器与油泵共用台电机联合驱动。输出功率为.式中钻机所需功率η式中回转钻进所需功率η效率η.油泵所需功率式中井底破碎岩石土层所需功率钻头与孔底摩擦所需功率回转钻杆所需功率.回转钻进及破碎岩石土层所需功率.式中钻头切削刃数取立轴转速钻进速度岩石抗压强度,其值见表井底环状面积，取钻头直径.,内孔直径.,..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.侧摩擦系数.立轴转速钻头外圆半径.钻头内孔半径.将立轴不同转速和不同空底压力代入式中,所得相应数值见表。。当.。时式中孔深，硬质合金钻进时，取金刚石钻进时，取钻杆直径，取计算立轴转速，冲洗液比重。.将上述参数及立轴不同转速代入上式，所得值列表中。.给进油缸所需功率的计算.给进油缸的基本参数给进油缸的数量油缸直径活塞杆直径活塞杆有效行程油缸面积.活塞杆面积有效面积油缸工作压力的计算钻机大水平孔时，油缸的最大推力为式中油缸最大推力孔底最大压力钻杆与孔壁间的摩擦力式中钻杆单位长度重量.钻杆长度摩擦系数油泵的工作压力油泵最大工作流量计算油缸回程时的最大容油量.油缸送进时的最大容油量..当选用立轴的钻进速度时,立轴送进时每分钟所需的油量为.令活塞回程时间为.,则回程所需油量为.给进油缸功率..根据上面的计算,选用型齿轮油泵排油量,压力。油泵满负荷时所需功率是ηη式中额定压力额定流量η机械效率η.η容积效率η...动力机功率的确定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。所以参考表本机选用.电机。
4、技术委员会矿煤田系统多工艺空气钻探技术的采用更加完善和成熟。国外传统的地质勘查工程技术与装备已十分成熟。立轴式液压钻机仍然是主要机型，全液压动力头钻机获得广泛应用，美国金刚石岩心钻机制造商协会制定的绪论国内外的科技现状国内“六五”“九五”期间，我国地质调查工作中探矿工艺与设备获得长足发展，在引进消化吸收的基础上，研究开发了大批新技术新装备，如以绳索取心为主体的金刚石钻探技术液动冲击回转钻探技术受控定向钻探技术含对接井施工技术多工艺空气钻探技术中心反循环连续取样及空气潜孔锤钻探技术水力反循环连续取心钻探技术人造金刚石超硬复合材料及其钻头低固相泥浆等钻井液应用及护壁堵漏技术系列系列全液压等新型岩心钻机及配套装备水文水井钻探设备短浅坑道机械化作业线等等。在这领域，我省煤田地质局在煤田地质钻探方面，成功地采用了受控定向钻探技术，并完善了型取芯器，发展成型取芯器此外，还研制改进了煤层气储存监测罐。地矿煤田系统多工艺空气钻探技术的采用更加完善和成熟。国外传统的地质勘查工程技术与装备已十分成熟。立轴式液压钻机仍然是主要机型，全液压动力头钻机获得广泛应用，美国金刚石岩心钻机制造商协会制定的标准仍然占据钻探管材和钻具市场的主流，国际标准化组织的矿业技术委员会金刚石钻探设备分技术委员会也制定了些标准，可能成为今后的发展方向。通过调研了解到，对钻孔深度米左右的钻机需求量比较大，而。
5、极限应力б.安全系数бб所以安全。第章变速箱的设计与计算.变速箱的结构特点变速箱的结构如图所示，它是由变速部分分动部分及操纵部分和壳体等组成。也是变速部分和分动部分合为体的传动箱。其特点是采用了回归式的传动形式，箱体呈扁平状，有利于降低钻机的高度，齿轮即是移动齿轮由是结合子，因此结构紧凑。变速分动相结合，减少了零件数目，有效利用变速箱内的空间。操纵结构采用了齿轮齿条拨叉机构，操纵灵活可靠，每个移动齿轮单独控制，并有互锁装置，这种互锁装置安全可靠，结构简单。增加了卸荷装置，减少了轴齿轮的受力状况。.零件的强度计算在校核零件的强度时，假设电机的功率全部输入变速箱，然后再输入绞车和回转器。变速箱在不更换齿轮的情况下，可连续工作小时，纯机动时间每班小时，可连续工作个月。每个速度的工作时间分配情况如下第速为即小时第二速为即小时第三速为即小时本机零部件的强度和寿命计算方法和数据是按机械设计手册冶金工业出版社计算的。.齿轮强度计算变速箱内各齿轮主要参数及材料见表表齿数模数齿宽变位系数材料硬度应力角备注.齿轮副的强度校核齿根弯曲疲劳强度验算计算齿轮的弯曲疲劳极限应力式中被校核齿轮的弯曲疲劳极限应力实验齿轮的弯曲疲劳极限应力，由图查得弯曲寿命系数，因两齿轮的应力循环次数为次次由图知尺寸系数图有效应力集中系数，有图查知.，.所以比较弯曲强度图查得齿形系数.，.则有因此齿轮弯曲强。
6、.当选用立轴的钻进速度时,立轴送进时每分钟所需的油量为.令活塞回程时间为.,则回程所需油量为.给进油缸功率..根据上面的计算,选用型齿轮油泵排油量,压力。油泵满负荷时所需功率是ηη式中额定压力额定流量η机械效率η.η容积效率η...动力机功率的确定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。所以参考表本机选用.电机或柴油机，基本能满足表中粗线以上各种工作状态。表岩石名称抗压强度粘土页岩片状砂岩石灰岩砂岩大理石石灰岩坚硬的石灰岩页岩黄铁况磁铁矿煤η.第章机械传动系统设计.主要参数的选择回转器立轴的转速，主要取决于地质条件钻头直径及钻进方式，当使用直径为钻头时，采用硬质合金和钻粒，根据国内外的经验，立轴转速取比较适宜采用金刚石钻头钻进时，立轴转速取比较适宜。本机选用，即适合合金钻头钻进，由适合金刚石钻头钻进。升降机为了减轻钻机重量，不使动力机过大，绞车的缠绳速度不宜过高，基本上采用低速，本机升降机速度为。变速箱参考国内外现有小型钻机的转速系列，本机采用了不规则排列的中间转速系列。立轴有三种转速，转速适合合金钻头钻进。卷筒缠绳速度为三种，见表表Ⅰ档Ⅱ档Ⅲ档立轴转速缠绳速度机械传动系统机械系统传动路线见图传动计算如下.立轴的转速Ⅰ式中Ⅰ立轴的第档转速电机转速主动皮带轮直径大皮带轮直径传动链中。
7、目前的米钻机，存在着劳动强度大适应性差等缺点。鉴于以上原因，我们决定开发米钻机。经几次方案讨论决定，钻机应具有以下特点.经济耐用可靠质优价廉.便于解体搬运.体积小，重量轻.操作简单，维修方便.适用于两种钻杆.适用于合金钻头或金刚石钻头钻进.钻进速度快，效率高.动力为电机或柴油机。第章总体设计经过调研和几次方案论证，考虑到现场特点，从实用角度出发，确定方案如下.考虑到井下井上和野外作业，动力可选电机或柴油机。.考虑到有软岩石硬岩石的钻进，除了正常的钻进速度外，增加高速。.钻机除配机动绞车外，增加了液压卡盘减轻劳动强度，节约时间，提高有效钻进速度。.考虑到高转速时，绞车速度不能太快，所以增加了互锁装置，安全可靠。.由于本机动力较大，动力由型带传动到变速箱的传动轴上易使传动轴弯曲，所以增加了卸荷装置。.采用二级回归式变速箱，减少变速箱体积，根据不同的地质条件，选用不同的钻进速度。.设置压带轮，皮带调整安全可靠。.在满足上述要求的同时，尽量结构简单，操作方便，适于整体或解体搬运。尽量做到标准化,通用化，系列化。第章钻机技术特性.钻进深度.钻孔直径开孔直径终孔直径.钻孔倾斜角度.立轴转速.立轴行程．最大液压给进压力．卡盘最大工作压力弹簧常闭式液压卡盘．立轴内孔直径．油缸最大起拔力油缸最大给进力.绞车提升速度绞车转速．绞车提升负荷.卷筒直径宽度钢丝绳直径.容绳长度配备动。
8、柴油机。.考虑到有软岩石硬岩石的钻进，除了正常的钻进速度外，增加高速。.钻适于整体或解体搬运。尽量做到标准化,通用化，系列化。第章钻机技术特性.钻进深.钻孔倾斜角度.立轴转速.立轴行程解体搬运.体积小，重量轻.操作简单，维修方便.适用于两种钻杆.适用击回转钻探技术受控定向钻探技术含对接井施工技术多工艺空气钻探技术中心反循环连续取样及空气潜孔锤钻探技术水力反循环连续取心钻探技术人造金刚石超硬复合材料及其钻头低固相泥浆等钻井液应用及护壁堵漏技术系列系列全液压等新型岩心钻机及配套装备水文水井钻探设备短浅坑道机械化作业线等等。在这领域，我省煤田地质局在煤田地质钻探方面，成功地采用了受控定向钻探技术，并完善了型取芯器，发展成型取芯器此外，还研制改进了煤层气储存监测罐。地矿煤田系统多工艺空气钻探技术的采用更加完善和成熟。国外传统的地质勘查工程技术与装备已十分成熟。立轴式液压钻机仍然是主要机型，全液压动力头钻机获得广泛应用，美国金刚石岩心钻机制造商协会制定的标准仍然占据钻探管材和钻具市场的主流，国际标准化组织的矿业技术委员会金刚石钻探设备分技术米左右的钻机需求量比较大，而目前的米钻机，存在着劳动强度大适应性差等缺点。鉴于以上原因，我们决定开发米钻机。经几次方案讨论决定，钻机应具有以下特点.经济耐用可靠质优价廉.便于标准仍然占据钻探管材和钻具市场的主流，国际标准化组织的矿业。
参考资料：
100米钻机变速箱设计.rar（V8.1）