1、内被吸出，送入沉渣池，稀浆流入孔内，这样的循环方式称为泵吸反循环。泵吸反循环由于受到真空度的制约，般的钻孔深度约为，深度大于的钻孔桩，则应采用气举反循环的方式排渣。气举反循环排渣的工作原理。在钻进过程中，空压机将高压空气通过钻杆中的空气通道送到钻头上部的风包并向钻杆内喷出。当气体与泥浆混合后，混合体的密度大大降低，从而迅速从钻杆中心孔中上升，使风包下部形成真空，于是便将钻渣吸上来，并随着气浆混合体从水龙头处排出。当钻孔深度超过，般.风压的空压机产生的风压无法有效冲入钻杆，排渣能力下降，此时可改为使用中间风包出气。中间风包般放在孔深处左右，比较几种排渣方法的排渣效率可知，采用气举反循环，孔深在处排渣的效率仍然良好，而泵吸反循环排渣，在孔深处就十分困难了。因此，施工中对浅孔往往采用泵吸反循环，而对深孔则采用气举反循环。泥浆循环系统的主要作用是利用泥浆作为载体进行排渣另个重要的作用是具有较好。

2、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下，要有定的防腐蚀能力，这就要求合理的选择材料。轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数是用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。合金钢比碳钢具有更高的机械性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈。

3、前已选定轴的材料为调质钢，查得，因此，故安全。第章泥浆循环系统的设计转盘式钻机的出渣形式有反循环出渣方法与正循环出渣方法。对于直径较大的桩以及支承桩，绝大多数采用反循环出渣方法。对于正循环的施工原理。在钻孔的同时，泥浆泵将泥浆打入空心钻杆内，从钻头出浆口冲出的泥浆，由于密度与粘性较大，带动钻头切削下的泥屑碎石，顺着孔向上浮起。溢出孔口后流入渣池。泥浆沉淀后，清泥浆重新被打入孔中。这样边钻进边出渣。正循环由于泥浆密度大出渣时间长以及清基底较困难，除去小摩擦桩目前仍然采用此种型式，大桩及支承桩不再采用这种方式。泵吸反循环施工原理。先在桩位上插入比桩径大的钢护筒，护筒的顶面标高至少应比最高地下水位高出。钻机水龙头出口与砂石泵由橡胶软管联在起，同时与砂石泵组装在起的还有真空泵。钻孔时，真空泵先启动，通过软管将孔内的泥浆吸出水龙头，顺着吸渣软管到达砂石泵内，砂石泵启动后，孔内的泥浆与钻渣从空心钻。

4、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。

5、焊接方法来实现。由于轴上轴向力变化较大，钻筒上盖出口用两个角接触球轴承来满足其要求，用轴端盖来定其轴向间隙和受力。其最上端用个普通联轴器来实现轴的转动。.零件的周向定位周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动。齿轮联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。由手册查得平键截面，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为联轴器与轴的联结，选用的平键为。滚动轴承与轴的定位是借过渡配合来保证的，其值径尺寸公差为。.主轴的校核进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采用相应的计算方法，并恰当的选其许用应力。分析主轴的载荷分布情况可知，下端太阳轮的中间剖面的计算弯矩最大，是轴的危险截面。轴在工作是既承受弯矩又承受扭矩，则应按弯扭合成强度条件进行计算。进行校核时，通常只校核轴上承受最大计算弯矩的截面的强度。计算的数值如下载荷水平面垂直面支反力弯矩,总弯矩扭矩计算弯矩可。

6、的护壁作用，可以减少甚至完全阻止孔内外的渗漏，因此又具有稳定水头的作用。施工中对泥浆的要求较高，泥浆的好坏对成孔的质量以及桩的质量都有重要的影响。泥浆般有纯硼润土泥浆与硼润土黄泥混合泥浆。在泥浆中加入定比例的纯碱或碳酸氢纳和纤维素如，可以大大地提升孔壁的稳定性。高质量的泥浆主要用于支承桩，对般摩擦桩，则多采用混合泥浆或黄土泥浆。本钻具采用气举反循环排渣。选用空气压缩机要考虑两个指标风量与风压。风量的大小决定排渣管内泥浆的上返速度，施工中推荐的上返速度为，按此速度计算的风量为.,式中，为风量为钻杆内径为上升速度。按钻进深度选用空压机的风压可按下式计算，式中，为空压机风压为风包喷嘴到泥浆面的高度为泥浆与钻屑的混合程度为空压机压力余量，取.。算得。钻进参数及钻进注意事项．减压钻进大型钻机在钻岩时必须采取减压钻进。所谓减压钻进，就是滚齿刀与岩石的接触压力保持在定的范围。般情况下，个滚齿刀的压力。

7、耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。选择的材料为调质钢。.主轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素轴在机器中的安装位置及形式轴上安装的零件的类型尺寸数量以及和轴联接的方法载荷的性质大小方向及分布情况轴的加工工艺等。其主要考虑的问题如下定轴上零件的装配方案拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。由于钻具的外形特点为圆筒形，这样就存在三种装配方案种是零件在主轴从上到下进行装配种是零件在主轴上从下到上进行装配还有种是零件从主轴两端进行装配。分析可知，前两种装配方案对加工精度和装配工艺要求很高，且存在主轴在个方向上存在过多阶梯的情况，影响轴的强度。最后种装配方案能从主轴的两端分别进行装配，轴的径向尺寸变化不大，这对轴的结构将大大简化，提高了轴的强度。根据以上分析，选择零件从主轴上两端进行装配的方案。

8、让泥浆先循环流动。然后开动钻机，漫漫进给。停钻时，应先停钻，提升，然后停风。钻进过程中，每班工作人员应坚守岗位，司机记录员技术人员要随时观察各种情况，如钻机工作是否正常，空压机供浆量及排浆量是否正常等等，发现异常应及时处理。设计总结本次设计的目的是为了系统地把大学中所学的专业知识连贯起来应用于实际当中，来解决生产实际问题，从而锻炼我们的分析问题和解决问题的能力，从而设计出满足要求的机械产品。本次设计圆满完成了大直径桩基础工程成孔钻具型钻具总体设计。其主要内容包括齿轮传动部分设计钻具的设计主轴的设计以及泥浆循环系统的设计四个部分。第部分齿轮传动部分设计特别是行星齿轮传动的设计是本次设计的关键。此部分是在机械传动学的基础上来进行设计的，确定了行星齿轮传动的传动类型，进行了齿轮的配齿计算，计算出了齿轮的主要参数和几何尺寸，进行了装配条件的验算，计算出传动的效率，并对其进行了结构设计和传动的强。

9、二轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。.零件的轴向定位轴上零件的轴向定位是以轴肩套筒圆螺母轴端挡圈和轴承端盖来保证的。对钻具来说，其工作时受到的轴向力很大，且变化较大。这样安装其上的齿轮将用轴肩来进行定位。由资料得，定位轴肩的高度，其中为与零件相配处轴径尺寸。对下端太阳轮的轴肩高度.，取。上端中心传动齿轮处.,取。其上装有三个滚动轴承，对于滚动轴承的定位，其定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度，以便拆卸方便。但考虑到对行星架中的滚动轴承，可以将其装配精度定位过渡配合，且离上轴端很近，不设立轴肩，用套筒来定位。套筒结构简单，定位可靠，最重要的是轴上不需开键槽钻孔和切制螺纹，不影响轴的疲劳强度。虽然套筒与轴的配合较松，但轴的转速较低，只有，能满足设计要求。下端的最后固定部位采。

10、注意事项钻孔开始时，孔内泥浆面的高度应至少比护筒外的水位高出。建议水位为.左右。水位差也不宜过大，以防反渗流。钻孔时向孔内的供浆量必须大于从孔内排出的泥浆量。在钻进过程中，应有专人负责，保证孔内外水头差的高度，尽量减小水头过快的变化。在正常钻进时，垂直的钻进速度可取每转钻进。不要急于求成。钻进中卷扬机的钢丝绳应稍微带着些劲，不要完全放松让钻头完全自由下钻。随时注意出土情况，并以此决定下钻的快慢。在排土不太通畅时，可略提起钻杆，使被挤土逐渐松动而排出。开始钻进，或通过软硬层交界处，为保持钻杆垂直，应采用慢进。在含砖瓦的填土层或含水量较大的软塑土层中钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免扩大孔径。当发现阻力过大钻进困难时，应及时提钻检查，查明原因并作处理后再继续钻进。否则可能产生桩孔严重倾斜偏移或者损坏钻具。在砂层中钻孔，孔底标高应高于地下水的标高。钻进时，为了保证不堵吸渣口，应先开动空压机吸泥。

11、验算。由于其均载装置太复杂，我只选定了其采用中心轮浮动的均载方案。第二部分钻具的设计也是本设计的关键部分，课题要求钻具既产生回转运动又产生轴向冲击运动。其回转运动由传动齿轮来提供，而轴向冲击运动，我参考流体推杆高能冲击锤的工作原理后，采用了冲击汽缸来进行轴向冲击运动。其冲击缓冲后的高压气体通过钻杆上的中心孔由小钻头排出，这就为排渣准备了气体来源。第三部分主轴的设计，该部分先拟订轴上零件的装配方案和零件的定位，既轴的结构设计，后对轴进行了强度校何。由于安装其上的齿轮尺寸较大，轴与齿轮都采用键联结。轴的下端与中心牙轮钻头的联结，采用将牙轮钻头的基座焊接在轴上，再将牙轮钻头用螺钉联结起来，这样便于牙轮钻头的拆卸和维修。第四部分泥浆循环系统的设计，该部分的设计是在已有泥浆循环系统的基础上进行选用和改进。由于本钻具要求的钻进深度超过，排渣方案选定为气举反循环排渣，这样钻具可以边钻进边排渣，提高了。

12、不超过，钻进时可根据地质情况取每个刀头承受力为宜。只有对特别硬的岩石，才采用较高的钻压。在实际工作中，卷扬机进行减压钻进，刀盘压在岩石上的总压力约为。若加大钻压，刀盘受到的切削阻力加大，钻进时的转矩与功率均相应增加，处理不当，钻机会被迫停止转动，这在工作中要引起重视。．钻机转速在钻进过程中，不同地层应采用不同的转速。粘土层中，为了克服泥包钻头，应采用高转速，钻头外缘的线速度可大于在砂层和岩石层中钻进，则应采用低转速。操作者根据具体的地质情况选择合适的转速。．泥浆循环量采用气举反循环排渣，泥浆循环量按下式计算.式中，为考虑返流中泥浆的上升速度应大于岩屑自重下沉速度而定的系数，.为重力加速度为拟定钻屑的直径是岩屑相对密度，计算中可取.为泥浆相对密度，计算时可取.为回流腔的截面积。对本钻具，.，.，则.，.的钻杆，排浆量为。使用中泥浆的循环量宜定为。泥浆储备量可按孔深所需泥浆的.倍考虑。．钻。

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