（全套dwg图纸）大直径桩基础工程成孔钻具设计（含毕业论文）

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大直径桩基础工程成孔钻具设计摘要内啮合副齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径中心距.装配条件的验算邻接条件.再按公式计算动载荷系数。.。，取作为潜孔钻机冲击器设计的依据。钻杆的施力装置由以上计算可知，岩石的破碎主要是钻杆轴向冲击力的大小决定。而对于脆性的岩石面的破碎，也数首次的冲击破碎效果最佳，所以必须保证每次冲击的能量足够大。根据以上要求，我查了很多相关资料，最后决定采用气动力冲击或液压力冲击。但根据本钻具采用气举升排渣，决定采用气动力冲击，这样就可以就地利用气源，减少了其配套设备，降低了生产成本。查得气动冲击有关的书籍，决定采用冲击汽缸来产生岩石破碎的冲击力。冲击汽缸是种结构简单体积小耗气功率小，但能产生相当大的冲击力，能完成多种冲压的气动执行元件。在冲击汽缸中，采用快排型冲击汽缸。下页图为快排型冲击汽缸的结构图和工作原理图它是在非快排型冲击汽缸下部增加了快排机构而成的。快排机构的作用是当活塞需要下冲时，能使活塞下腔以通流面积足够大的通道迅速与大气连通，相当于快速排气阀，使活塞下腔背压迅速降至很低。快排型冲击汽缸工作过程见图,接通气源，压缩空气经由输入快排活塞下腔，快排活塞上腔经排气，快排活塞上移，封住冲击缸下腔排气孔同时压缩空气经节流后经输入冲击缸下腔，排气，活塞和活塞杆上升，封住中盖的喷气口同时活塞杆上的挡块触动阀的推杆，发出信号使动作，压缩空气经由输入蓄气腔，并使之充满，此时若给个气信号使之动作，则进气，排气，快排活塞下移，迅速打开冲击缸下腔排气孔，冲击缸下腔背压迅速降至很低，活塞杆便可在最大压差下快速向下冲击。这种汽缸活塞下腔气体已经不像非快排型冲击汽缸那样被急剧压缩，使有效工作行程可以加长十几倍甚至几十倍，加速行程很大，故冲击能量远远大于非快排型冲击汽缸，冲击频率比非快排型提高约倍。由于本设计主要为钻具设计，选择采用标准汽缸来进行组合，减少另外设计的生产的成本。破碎岩石的冲击力要求大于才能破碎岩石。由空气压缩机处提供的气压般大于，选用的标准汽缸的缸内径为，汽缸的活塞杆外径为，活塞的行程为，现采用气压为来进行计算进行力的换算，相当于，大于岩石的抗压强度所要求的冲击力。可知，可以减小空气压力的大小来调节冲击力的大小，以适应不同的地质要求。汽缸往复冲击次数。耗气量总共装有个汽缸，则第章主钻头的设计按本钻具的特点来分析，由于运动不能使径向力完全达到平衡，就可能使钻具工作时不稳定，影响工作效率，且中心处是刀具路径不能到达的地方。因此，应在中心处装钻头来保持中心的稳定。根据这要求，在主动轴端安装个定型产品的小直径牙轮式中心钻，其与主轴采用装配式的连接方法，便于钻头的拆卸和维修方便。牙轮钻头的结构和工作原理为下图牙轮钻头由三个牙爪及三个安装在牙轮轴颈上的牙轮组成。牙轮分两种型式。见下气，对轴承进行吹洗和冷却。从钻机送入的排渣压气通过喷嘴，形成了高速气流，喷入孔底表，三个牙爪焊成体，在端部加工成锥螺纹，与钻杆联结。吹洗风道用于通入压缩空排渣。牙轮主要型式为镶齿钻头楔齿钻头适应中硬岩，硬岩牙轮体表面镶硬质合金柱三牙轮中心交于点无滑动破岩。适应于表土，软岩牙轮体表面齿为楔形三牙轮中心不交于点有滑动破岩。牙轮钻头靠钻机的回转，加压机构施加在钻头上的回转力矩及轴压力破碎岩石。钻头的回转带动牙轮滚动，在轴压力静载荷及牙轮转动时的动载荷作用下，牙轮上的齿以压碎冲击减切等形式破碎岩石，岩渣由压风吹出孔口。对不同性质的岩石使用不同类型的钻头，是提高破岩效率的重要条件。大部分坚硬的岩石均具有脆性，应采用镶硬质合金柱的钻头，用纯滚动而无滑动的牙轮钻头钻进，牙轮借助于轴压力和冲击力的作用切入岩石，使之破碎。对于中硬具有塑性的岩石，为了提高破碎效果，牙轮除滚动外，同时应具有定的滑动剪切岩石。在软岩中使用的铣齿牙轮钻头，应具有较大的滑动力切削岩石。钻头旋转时，牙轮还绕本身轴线旋转，则牙轮以个齿着地或两个齿着地，牙轮中心随之上下运动，对岩石产生冲击作用。在钻进过程中，由于钻头不断被磨损，受到钻凿的岩石表面的几何形状也随之变化，因而影响到岩石破碎前的应力状态。本设计采用已定型的小径牙轮中心钻头。根据岩石的特性不同，选用不同的牙轮型式，以便于提高成孔效率。其主要参数的确定必须考虑到，岩石的坚硬性，孔的直径，深度及方向是设计钻机的主要依据，它们决定钻机的主要结构和机重，同时又影响其它参数的选择。在穿孔中，钻机钻杆和钻头三者的互相影响，必须选择恰当，否则就不能顺利的实现钻进。轴压计算当钻头对岩石的作用力大于岩石的临界抗压应力时，岩石才会迅速破碎。轴压越大，越容易达到体积破碎，钻进速度就越快。但轴压太高，会导致牙轮钻头容易损坏和迅速磨损，降级钻头的使用寿命，浪费能量，增加钻孔成本。轴压值根据下式,式中钻头直径。则轴压为回转功率计算牙轮钻头的回转扭矩采用下列经验公式计算.回转速度根据岩石性质的不同及操作需要，钻具钻速应能调整。穿硬岩开孔及接卸钻杆时宜用低速钻软岩时，转速可以适当提高。这样可以提高钻进速度。当转速增加到定值时，特别是在硬岩上钻孔时，会使钻机强烈振动，降低钻头寿命，致使钻进速度降低。钻具的回转速度应能在间无级变速。本钻具通过调节水下电机的变速器达到这要求。第章主轴的设计轴的设计也和其它零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两方面。轴的结构设计是根据轴上零件的安装定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的工作能力计算指的是轴的强度刚度和振动稳定性等方面的计算。由于主轴要完全处于水下的泥浆之中，在满足强度刚度的情况