MG100型錨桿鉆機(jī)液壓系統(tǒng)（石油）設(shè)計(jì)【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】

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下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 第 1 章 緒論 題的背景、意義及目的 鉆孔機(jī)械是地下水開(kāi)采及基本建設(shè)基礎(chǔ)施工必不可少的設(shè)備，鉆機(jī)產(chǎn)品也隨之進(jìn)入快速發(fā)展的階段。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的許多廠家相繼生產(chǎn)出各種形式的反循環(huán)鉆機(jī)，應(yīng)用于全國(guó)各地的橋梁、建筑、水利等工程施工過(guò)程中。但從現(xiàn)有的國(guó)產(chǎn)沖擊反循環(huán)鉆機(jī)的使用情況來(lái)看，仍存在一些問(wèn)題需要認(rèn)真討論與分析，并在技術(shù)上作出相應(yīng)的改進(jìn)和提高，才能更有利于我國(guó)鉆機(jī)制造業(yè)的發(fā)展，并進(jìn)一步提高我國(guó)同類鉆機(jī)的設(shè)計(jì)和制造水平。其中錨桿鉆機(jī)是實(shí)現(xiàn)錨桿支護(hù)技術(shù) 圖 1－ １ 錨桿鉆機(jī) 的重要機(jī)械設(shè)備，隨著錨桿支護(hù)技術(shù)的飛速發(fā)展，用于鉆鑿錨桿孔的錨桿鉆機(jī)也得到了 快速發(fā)展。展望它的發(fā)展，有助于不斷促進(jìn)錨桿鉆機(jī)設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步， 其更加適應(yīng)現(xiàn)代支護(hù)技術(shù)的需要 ]2[ 。 以往鉆機(jī)的設(shè)計(jì)研制過(guò)程 ,比較注重鉆機(jī)本身的輸出特性，一味通過(guò)追求盡可能大的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來(lái)提高鉆機(jī)的破巖鉆進(jìn)能力。但對(duì)于單體錨桿鉆機(jī)來(lái)說(shuō) ,要求體積小、重量輕、因而不能無(wú)限止地提高轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和推力。只有最大限 度地提高鉆機(jī)輸出功 ]5[ 。 圖 1－ 2 主臂伸縮式錨桿鉆機(jī) 課題來(lái)源： 于 北京建筑機(jī)械化研究院 合作的 國(guó)家十一五重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 率的利用率，即提高破巖鉆削效率，才能在有限的輸出功率下取得較高的鉆進(jìn)速度。 現(xiàn)在氣動(dòng)、液壓?jiǎn)误w回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)是一個(gè)時(shí)期的主流，綜觀國(guó)外錨桿鉆機(jī)發(fā)展歷程以及國(guó)內(nèi)多方面實(shí)踐 ,針對(duì)煤礦經(jīng)濟(jì)狀況與煤巖、 半煤巖巷道的具體特點(diǎn) ，在具有壓縮空氣源的條件下 ， 氣動(dòng)回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)仍為首選產(chǎn)品 ， 是產(chǎn)品生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)的主流。但如何 解決壓縮空氣工作壓力不足 ， 合理選擇壓縮空氣管網(wǎng)系統(tǒng) ，正確確定空壓機(jī)及其動(dòng)力系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù) ,開(kāi)發(fā)新型的提高壓縮空氣壓力的機(jī)械設(shè)備 ， 將成為進(jìn)一步發(fā)揮該類鉆機(jī)作用的關(guān)鍵。 液壓回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)因其工作壓力高、扭矩大、動(dòng)力系統(tǒng)可不受外界影響 ，在一些場(chǎng)合下是合理的機(jī)型。一個(gè)時(shí)期內(nèi) ,液壓錨桿鉆機(jī)主要用于與掘進(jìn)機(jī)配套 ,共用該液壓泵站。經(jīng)過(guò)一定時(shí)期以后 ， 用戶會(huì)根據(jù)錨桿支護(hù)的需要與具體條件 ，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 ， 在適宜的場(chǎng)所確定采用液壓回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)。由于液壓錨桿鉆機(jī)使用量的增加 ， 礦物油介質(zhì)的安全性問(wèn)題會(huì)日益突出 ， 開(kāi)發(fā)難燃液錨 桿鉆機(jī)的問(wèn)題將適時(shí)提到日程上來(lái)。今后回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)的發(fā)展前途 ， 將是如何擴(kuò)大鉆進(jìn)巖石的范圍、提高產(chǎn)品可靠性與減輕機(jī)重 ]5[ 。 電動(dòng)錨桿鉆機(jī)的動(dòng)力單一 ， 是人們理想的首選機(jī)型。但因目前技術(shù)水平所限 ,其支腿配套方式、扭矩 都不利于其更快地向前發(fā)展。在一定時(shí)期內(nèi) ， 電動(dòng)錨桿鉆機(jī)產(chǎn)品仍會(huì)以“技術(shù)攻關(guān)為”基本特征。 高新技術(shù)的發(fā)展 ， 有利于錨桿孔鉆進(jìn)技術(shù)的變革幾十年來(lái) ， 錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備已有了一定的提高 ， 隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ， 錨桿鉆機(jī)及其配套鉆具會(huì)逐漸變 革 ，預(yù)計(jì)在以下方面會(huì)引起產(chǎn)品的重大變化 ： 1、 結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化以及高科技新材料的應(yīng)用 ， 使單體錨桿鉆機(jī)性能提高、重量減輕。采用了高新技術(shù)的巖石鉆頭將使回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)方式擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 2、 微電子技術(shù)在不同動(dòng)力、不同類型錨桿鉆機(jī)上的應(yīng)用 ， 可能會(huì)使錨桿鉆機(jī)發(fā)生某些根本性的變革 ， 例如改變鉆機(jī)特性、改善操作性能、提高可靠性等。國(guó)外已探討計(jì)算機(jī)控制的錨桿孔鉆進(jìn)與錨桿安裝的綜合性自動(dòng)化設(shè)備。鑿巖機(jī)器人的成功應(yīng)用必將有力地促進(jìn)錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備的進(jìn)步。 3、 錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備的發(fā)展 ， 以錨桿支護(hù)技術(shù)與鑿巖技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ) ， 錨桿支護(hù)新類型 、新材料的出現(xiàn)會(huì)對(duì)錨桿鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、技術(shù)性能與功能提出新的要求。 我國(guó)煤礦用錨桿鉆孔設(shè)備存在的主要技術(shù) 圖 1－ 3 新型錨桿鉆機(jī) 問(wèn)題，雖然開(kāi)發(fā)的品種多 ， 但性能適宜且可靠下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 性好的產(chǎn)品不多。 截止目前 ,我國(guó)已開(kāi)發(fā) 了 40 多種型號(hào)和不同類型的錨桿鉆機(jī) ，但適于井下使用且可靠性較好的只有 3~4 種產(chǎn)品 。 目前錨桿鉆機(jī)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r有以下基本特點(diǎn) ： 1 單體氣動(dòng)回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)是錨桿鉆機(jī)產(chǎn)品 的主 流 ， 在齒輪 式 、柱塞式和葉片式 3 種類型氣動(dòng)馬達(dá)中 ， 葉片馬達(dá)式已基本淘汰 ， 齒輪式馬達(dá)與柱塞式馬達(dá)在扭矩 不同氣壓下 的性能、噪聲特性、機(jī)重、對(duì)潤(rùn)滑的要求與抗污染等方面各有優(yōu)缺點(diǎn) ， 在不同使用條件下都有各自的市場(chǎng)。總的來(lái)說(shuō)國(guó)產(chǎn)氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的水平逐步提高 ， 齒輪氣動(dòng)馬達(dá)式已基本能代替進(jìn)口產(chǎn)品 ， 但玻璃鋼支腿等部分的可靠性應(yīng)進(jìn)一步提高 ； 柱塞馬達(dá)式錨桿鉆機(jī)尚處于小批量生產(chǎn)階段 ,尚需進(jìn)一步考核。 2 電動(dòng)錨桿鉆機(jī)的輸出特性較差 ， 鉆孔速度低 ， 電機(jī)可靠性及防水性存在嚴(yán)重問(wèn)題 ， 尚無(wú)良好的推進(jìn)方式。近期尚難大量用于井下錨桿支護(hù)。 3 液壓錨桿鉆機(jī)輸出的扭矩高于氣動(dòng)錨桿鉆機(jī) ， 與掘進(jìn)機(jī)配套是較優(yōu)越的工作方式。但輸出扭矩仍然偏低 ,液壓系統(tǒng)容易發(fā)熱。由 于以礦物油為工作介質(zhì) ， 在煤礦井下使用中存在安全隱患。 隨著錨噴支護(hù)技術(shù)的推廣和應(yīng)用， 作為錨噴施工工具的錨桿鉆機(jī)的優(yōu)劣直接影響著錨桿孔施工和生產(chǎn)效率，錨桿鉆機(jī)按動(dòng)力源分電動(dòng)錨桿鉆機(jī)、氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)和液壓錨桿鉆機(jī)。通過(guò)上述分析與研究，由于液壓錨桿鉆機(jī)具有扭矩大、鉆削破巖性好等特點(diǎn)，從而得到推廣應(yīng)用，本課題所涉及的錨桿鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是液壓錨桿鉆機(jī)的重要組成部分，它意在研究液壓錨桿鉆機(jī)的液壓原理與輔助部分，總體方案包括主機(jī)和泵站的液壓部分及接頭與管路等。主機(jī)的液壓部分主要由液壓馬達(dá)、操縱臂液缸、支腿液缸等組 成，液壓泵站主要由液壓泵、溢流閥、油箱和濾油器等組成。液壓馬達(dá)和支腿作為鉆機(jī)的執(zhí)行元件 ， 一個(gè)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ,輸出扭矩 ； 一個(gè)作直線運(yùn)動(dòng) ， 作為鉆機(jī)工作時(shí)的支撐。通過(guò)對(duì)錨桿鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)而更好的推進(jìn)液壓錨桿鉆機(jī)的推廣應(yīng)用 ]5[ 。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 地下鑿巖和露天竄孔是礦山和巖石工程中的第一道生產(chǎn)工序。它直接影響勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高和生產(chǎn)成本的降低，因此對(duì)其設(shè)備水平的 提高，各方面都給予了高度重視。特別是近幾年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)外鑿巖（穿孔）設(shè)備已明顯呈現(xiàn) 以下發(fā)展趨勢(shì)：一是設(shè)備向大型化發(fā)展；二是地下鑿巖的液壓化已成定局；三是自動(dòng)化和智能化成度越來(lái)越高；四是維修性和可靠性日益提高；五是大型牙輪鉆機(jī)上已廣泛采用靜態(tài)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速 。 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 外錨桿鉆機(jī)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 目前國(guó)外應(yīng)用較為普遍的單體錨桿鉆機(jī)主要有風(fēng)動(dòng)和液壓錨桿鉆機(jī)兩種。風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)有澳大利亞的克萊姆公司 ， 阿明克公司 和瑞典 等 ;液壓錨桿鉆機(jī)有英國(guó) ， 澳大利亞 等。 特別是澳利亞在風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)方面一直保持著較為領(lǐng)先的 技術(shù)和產(chǎn)品 ， 主要有柱塞馬達(dá)與齒輪馬達(dá) 2 種 ， 采用玻璃鋼碳素纖維支腿 ， 產(chǎn)品特點(diǎn)是重量輕，扭矩大，噪音低，耗氣量小，機(jī)身矮等 ]2[ 。 新型錨機(jī)組的出現(xiàn)雖然只有 10 多年 ，這種一體化的錨桿支護(hù)技術(shù)在國(guó)外越來(lái)越受 圖 1－ 4 多臂式錨桿鉆機(jī) 到重視 ， 發(fā)展也很快 ， 常采用性能優(yōu)良，技術(shù)先進(jìn)，操作維修方便，并且可以進(jìn)行多孔鉆進(jìn)。應(yīng)用范圍廣的錨桿鉆機(jī)與采掘設(shè)備配套的錨機(jī)組 。 如喬伊公司生產(chǎn)的 14采掘錨機(jī)組 ， 2采錨機(jī)組 ， 鮑拉特公司的 掘錨機(jī)組 ，郎艾道公司的 錨桿鉆車等班工作效率已達(dá) 120~240 根 ]2[ 。 內(nèi)錨桿鉆機(jī)的研制狀況 我國(guó)煤礦專用錨桿鉆機(jī)的研究始于 20 世紀(jì) 70 年代末 ,先后研制過(guò)機(jī)械支腿式錨桿鉆機(jī)，鉆車式錨桿鉆機(jī) ， 支腿與導(dǎo)軌式液壓錨桿鉆機(jī)，支腿式氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)，非機(jī)械傳動(dòng)電動(dòng)錨桿鉆機(jī)，機(jī)載式錨桿鉆機(jī)等錨桿鉆機(jī)按結(jié)構(gòu)不同有鉆車 式、 機(jī)載 式、 單體式 ;按破巖原理不同有回轉(zhuǎn) 式、 沖擊 式、 沖擊回轉(zhuǎn) 式、 回轉(zhuǎn)沖擊式 ； 按產(chǎn)品破巖機(jī)構(gòu)動(dòng)力不同有氣 動(dòng) 、 電動(dòng) 、 液動(dòng)三大系列 30 多個(gè)品種 ]3[ 。 動(dòng)錨桿鉆機(jī) 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)是以 壓縮氣體 為動(dòng)力 ， 按破巖方式不同可分為旋轉(zhuǎn)沖擊式和旋轉(zhuǎn)式。氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)沖擊式又稱手持式氣腿鑿巖機(jī) ， 該類鉆機(jī)采用氣動(dòng)沖擊鑿巖 ， 鉆孔速度快 ,特別適合在中硬巖石中鉆 孔 、 動(dòng)力單 一 、 重量輕、搬運(yùn)方便、 操作簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是噪音大 ， 工作環(huán)境較為艱苦 ， 影響人的身心健康 ， 在風(fēng)壓低時(shí)會(huì)影響鉆孔效率。 圖 1－ 5 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī) 氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)是 20 世紀(jì) 80 年代我國(guó)在引國(guó)外同類鉆機(jī)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)研制成功的。主要由風(fēng)馬達(dá)，氣腿和操縱臂組成。現(xiàn)有的機(jī)型有 列， 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 系 列， 列等。由于采用工程塑料等新型材料制成多級(jí)伸縮式氣腿 ， 重量更輕，操作移動(dòng)方便 ， 不僅能鉆孔 ， 換上附件還能安裝樹(shù)脂和水泥砂漿錨桿。不足之處是需要有一力的氣源 ， 壓力較小時(shí)鉆孔效率會(huì)降低。 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)特性分析 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的切割機(jī)構(gòu)由氣動(dòng)馬達(dá)實(shí)現(xiàn) ， 氣動(dòng)馬達(dá)的機(jī)械輸出具有明顯的軟特性 (圖 1－ 6)。推進(jìn)機(jī)構(gòu)由氣缸完成 ， 由于氣體的可壓縮性 ， 其推力和推進(jìn)速度也具有彈性輸出的特點(diǎn)。它與氣動(dòng)馬達(dá)的軟特性一起 ， 共同組成了回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和推進(jìn)機(jī)構(gòu)的彈性配合這與巖石鉆孔特性極其相似， 合理的選擇兩個(gè)機(jī)構(gòu) 的輸出參數(shù) ， 使其 隨著巖石鉆進(jìn)阻力的 圖 1－ 6 氣動(dòng)馬達(dá)輸出特性 ]7[ 變化 ,鉆機(jī)的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力 !推進(jìn)速度同時(shí)彈性配合地變化 ， 即能自動(dòng)保證較好的鉆進(jìn)效果。 氣動(dòng)馬達(dá)空轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速最高 ,隨鉆進(jìn)阻力增大 、 轉(zhuǎn)速下降 、 氣壓增 加 、 轉(zhuǎn)矩增大。一般情況 ,在額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)速下工作 ,當(dāng)巖石鉆進(jìn)阻力超過(guò)額定值時(shí) ， 氣動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速變慢 ， 推進(jìn)氣缸速度亦變慢 ， 氣體被 壓縮積蓄能量直至足于克服鉆進(jìn)阻力時(shí) ，鉆機(jī)繼續(xù)正常工作。因此風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)又具有一定的過(guò)載能力 ， 這比液壓鉆機(jī)和電動(dòng)鉆機(jī)具有更大的性能優(yōu)勢(shì)。 電動(dòng)錨桿鉆機(jī)是由專用防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)切削的。其結(jié)構(gòu)形式目前多為便攜式。這類鉆機(jī)采用電動(dòng)機(jī)與液壓油缸相結(jié)合的形式 ， 電動(dòng)機(jī)安裝在液壓油缸頂端 ， 通過(guò)齒輪減速 ， 帶動(dòng)鉆孔主軸旋轉(zhuǎn)。 電動(dòng)錨桿鉆機(jī)的特點(diǎn)是動(dòng)力源單一 ， 不需要二次能量轉(zhuǎn)換 ， 因此能耗少 ， 效率高，重量輕 ， 鉆孔速度快 ， 可直接進(jìn)入迎頭作業(yè) ， 特別適用于煤巷和回采巷道的支護(hù)。其主要缺點(diǎn)是功率增大會(huì)受到 電機(jī)重量的限制。 電動(dòng)錨桿鉆機(jī)的性能分析 圖 1－ 7 異步電動(dòng)機(jī)輸出特性 ]7[ 電動(dòng)錨桿鉆機(jī)的切割機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)鉆具回轉(zhuǎn)。為使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 量輕，價(jià)格低 ， 錨桿鉆機(jī)一般采用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) ,因而其機(jī)械輸出特性表現(xiàn)出明顯的鼠籠電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) (圖 1)。圖中最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 比 K 為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力。對(duì)錨桿鉆機(jī)來(lái)說(shuō) ， 有兩點(diǎn)是重要的 :異步電動(dòng)機(jī)的硬特性 ,即 轉(zhuǎn)速 n 隨轉(zhuǎn)矩 M 的增大下降不多 (圖 1－ 7 中 )， 由于鼠籠式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子自我閉 合電路不能外接附加電阻改變機(jī)械特性 ， 轉(zhuǎn)子繞組的內(nèi)電阻為一常量 ,這樣 ,與巖石鉆孔的相應(yīng)特性差別較大。異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力 ， 一般 K=116~215， 對(duì)于2~3爆型錨桿鉆機(jī)用電動(dòng)機(jī) ， K 在 118 左右。 電動(dòng)錨桿鉆機(jī)的鉆進(jìn)推力由井下靜壓水產(chǎn)生的 壓力提供。鉆進(jìn)時(shí) ， 在額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi) (圖 2 中 ),轉(zhuǎn)速變化不大 ， 輸出功率基本穩(wěn)定 ， 有較好的鉆進(jìn)效果。但若超過(guò) D 點(diǎn)后 ， 鉆機(jī)只能依靠其過(guò)載能力短時(shí)在 工作 ， 若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或巖石阻力超過(guò)對(duì)應(yīng)的 ， 鉆機(jī)即卡鉆停止 ， 這種頻繁卡鉆的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生 ，使回轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)產(chǎn)生早期損壞。 液壓錨桿鉆機(jī)是通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)切削破巖的。通常都附帶泵站 ， 由泵站輸送的液壓油提供動(dòng)力 ， 帶動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)多采用低速轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu) ， 省去 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ， 直接帶動(dòng)鉆機(jī)。 液壓錨桿鉆機(jī)可分為單體型和手持型 2種形式。 單體鉆機(jī)主要是 列 ， 由主機(jī) ,操縱架和泵站三大部分組成。這種機(jī)型只能鉆頂部錨桿孔 ， 但鉆孔平穩(wěn) ， 一次推進(jìn)行程長(zhǎng)。不足的是重量較重 ， 一般均在 70上 ， 移動(dòng)費(fèi)力。 圖 1－ 8 液壓錨桿鉆機(jī) 手持式鉆 機(jī)主要有 列 ， 列。這類鉆機(jī)液壓馬達(dá)直接安裝在推進(jìn)油缸頂端 ， 不需要減速裝置 ， 液壓馬達(dá)直接帶動(dòng)鉆機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)。不僅可鉆頂部孔 ， 還可鉆邊幫孔和迎頭炮孔。重量輕，操作簡(jiǎn)單方便 ， 缺點(diǎn)是推進(jìn)引程短 ， 一般需要換釬桿。 為改變液壓錨桿鉆機(jī)由于泵站重量大 ， 移動(dòng)不方便缺陷 ， 目前泵站 ， 液壓錨桿鉆機(jī)常與采掘機(jī)械或裝巖機(jī)配套使用 ， 結(jié)合在一起構(gòu)成采掘裝錨機(jī)組 (機(jī)載錨桿鉆機(jī) )。這是采掘機(jī)械化應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì) ， 實(shí)現(xiàn)了采掘與支護(hù)平行作業(yè)。 目前中科院南京所研制的機(jī)載錨桿鉆機(jī)可與 中小型懸臂式掘進(jìn) 機(jī) 如 160 )配套 ， 構(gòu)成掘錨機(jī)組 ,掘出頂板即可及時(shí)支護(hù) ， 適用于巖石硬度 f 齒輪 1 硬度取值范圍 6～ 62 齒輪 1 硬度 0 齒輪 2 材料及熱處理 0輪 2 硬度取值范圍 8～ 55 齒輪 2 硬度 2 齒輪精度 為 7 級(jí) 三 、齒輪基本參數(shù) 模數(shù) (法面模數(shù) ) 齒輪 1 齒數(shù) 3 齒輪 1 變位系數(shù) 輪 1 齒寬 0(齒輪 1 齒寬系數(shù) Φ 輪 2 齒數(shù) 0 齒輪 2 變位系數(shù) 輪 2 齒寬 0(齒輪 2 齒寬系數(shù) Φ 變位系數(shù) 準(zhǔn)中心距 實(shí)際中心距 A=齒數(shù)比 U=輪 1 分度圓直徑 齒輪 1 齒頂圓直徑 齒輪 1 齒根圓直徑 齒輪 1 齒頂高 齒輪 1 齒根高 齒輪 1 全齒高 齒輪 1 齒頂壓力角 α ) 齒輪 2 分度圓直徑 齒輪 2 齒頂圓直徑 齒輪 2 齒根圓直徑 齒輪 2 齒頂高 齒輪 2 齒根高 齒輪 2 全齒高 齒頂高系數(shù) 載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 頂隙系數(shù) c*=力角 α *=20(度 ) 四 、強(qiáng)度校核數(shù)據(jù) 齒 輪 1 接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σ 齒輪 1 抗彎疲勞基本值 σ 齒輪 1 接觸疲勞強(qiáng)度許用值 [σ H]1=齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度許用值 [σ F]1=齒輪 2 接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σ 齒輪 2 抗彎疲勞基本值 σ 齒輪 2 接觸疲勞強(qiáng)度許用值 [σ H]2=齒輪 2 彎曲疲勞強(qiáng)度許用值 [σ F]2=接觸強(qiáng) 度用安全系數(shù) 曲強(qiáng)度用安全系數(shù) 觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σ H=接觸疲勞強(qiáng)度校核 σ H≤ [σ H]=滿足 齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σ 齒輪 2 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σ 齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 σ [σ F]1=滿足 齒輪 2 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 σ [σ F]2=滿足 齒輪 1 復(fù)合齒形系數(shù) 輪 1 應(yīng)力校正系數(shù) 輪 2 復(fù)合齒形系數(shù) 輪 2 應(yīng)力校正系數(shù) 液壓馬達(dá)的選擇 經(jīng)過(guò)查找和對(duì)比選擇依頓系列馬達(dá)，該系列馬達(dá)結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠，適合非公路運(yùn)輸車輛。最終選取該公司的盤(pán)配流馬達(dá) 4000 系列中的無(wú)軸承馬達(dá)（連續(xù)形式），采用帶有 3/4 英寸對(duì)開(kāi)發(fā)蘭油口，它的主要參數(shù)： 排量 625 r； (s) 最高轉(zhuǎn)數(shù) 151 r/ 扭矩 970 壓力 115 295 值）； 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 壓沖擊器設(shè)計(jì) 如何提高旋轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)的適應(yīng)范圍 ， 以解決實(shí)際工作中存在的上述問(wèn)題 ，是旋轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)進(jìn)一步研究的內(nèi)容之一 ， 為此 ,本文提出具有沖擊功能的旋轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī) ， 其基本思路是 ： 在現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上 ， 增加一個(gè)沖擊機(jī)構(gòu) ，即液壓沖擊器， 構(gòu)成所謂沖擊旋轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī) 。 在正常頂板條件下 ， 該錨桿鉆機(jī)仍以旋轉(zhuǎn)方式打錨桿孔 ， 以充分發(fā)揮旋轉(zhuǎn)高效的特點(diǎn) ， 但同時(shí)根據(jù)需要 ， 可以輔以沖擊 ， 在旋轉(zhuǎn)鉆孔時(shí)超前沖擊破巖 ， 使孔底巖石產(chǎn)生微觀裂隙 ， 以使旋轉(zhuǎn)鉆孔更為有效 ； 當(dāng)遇到局部堅(jiān)硬巖石 時(shí) ， 以沖擊鉆孔為主 ， 充分發(fā)揮沖擊破巖的特點(diǎn) ， 并輔以旋轉(zhuǎn)切削 ， 從而有效地解決不同圍巖頂板條件下的打錨桿孔問(wèn)題 。 通常，封閉的容積式液體傳動(dòng)稱為液壓傳動(dòng)，液壓振動(dòng)是輸出振動(dòng)頻率為脈沖的液壓傳動(dòng)的特殊形式。液壓振動(dòng)定義為：以液體為工作介質(zhì)，將壓力能轉(zhuǎn)換活塞運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，以輸出振動(dòng)的形式來(lái)進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式。液壓振動(dòng)產(chǎn)生的反方法有：直流液壓、交流液壓、自動(dòng)配流、強(qiáng)制配流、自激振蕩、液壓射流。液壓振動(dòng)的能量輸出有振動(dòng)式和沖擊式兩種。 擊旋轉(zhuǎn)鉆孔時(shí)的破巖 理 如圖 3－ 1 所示 ， 沖擊旋轉(zhuǎn)鉆孔時(shí) ，鉆頭上同時(shí)作 用著兩個(gè)方向的 3 個(gè)力 ，即旋轉(zhuǎn)方向的徑向力 鉆進(jìn)方向的軸向靜載荷 沖擊力 其中 是由旋轉(zhuǎn)破巖產(chǎn)生的 ， 斷的作用在鉆頭上 ， 是由沖擊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的 ， 間斷時(shí)間由鉆機(jī)的沖擊頻率決定 ]6[ 。 圖 3－ 1 破巖機(jī)理 上述 3個(gè)力相輔相成地使鉆頭進(jìn)行有效地沖擊旋轉(zhuǎn)破巖 ， 一方面 ， 沖擊力 使孔底的堅(jiān)硬巖體產(chǎn)生微觀裂紋和旋轉(zhuǎn) 切削時(shí)的超前破碎 ， 以便旋轉(zhuǎn)切削時(shí) ,能在堅(jiān)硬頂板 條件下更為有效地快速鉆孔 ， 另一方面 ,靜壓力 作用 ， 又使沖擊破巖更為有效 。 當(dāng)靜動(dòng)載荷同時(shí)作用在鉆頭上時(shí) ， 每次沖擊巖石破碎深度和體積比單純的沖擊要大的多 。 當(dāng)沖擊能量一定時(shí) ， 隨預(yù)加靜載荷 增加 ,破碎穴體積也相應(yīng)的增加 ， 其原因一是預(yù)加靜載荷使巖石內(nèi)部形成預(yù)加應(yīng)力 ， 二是預(yù)壓靜載荷改善了沖擊能量的傳遞條件 ， 使能量的有效利用率增加 。 此外 ， 沖擊旋轉(zhuǎn)鉆孔是斜沖擊破碎巖石 ， 因而存在最優(yōu)施力角 (鉆頭與巖石表面成某一角度切入巖石 ， 該角度稱之謂施力角 )， 對(duì)于每一種巖石 ,下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 當(dāng)斜沖擊破碎時(shí) ， 都有一個(gè)最優(yōu)施力角 ,即鉆頭與巖石面成這一 角度切入時(shí) ， 最容易使巖石破碎 各鉆孔參數(shù)能根據(jù)巖石的最優(yōu)施力角自動(dòng)匹配 ， 因而能以最優(yōu)的施力角度切入巖石 ， 對(duì)硬巖進(jìn)行有效的破碎 ]6[ 。 壓沖擊器結(jié)構(gòu)原理 液壓沖擊器是以流體為傳遞能量介質(zhì)的閥控油缸系統(tǒng)其工作過(guò)程服從流體運(yùn)動(dòng)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律且受多種因素的影響與制約 ， 運(yùn)動(dòng)規(guī)律十分復(fù)雜 ， 需采用非線性數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析 。 圖 3－ 2為液壓沖擊器的結(jié)構(gòu)示意圖 ， 根據(jù)流體運(yùn)動(dòng)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)理論 ， 可以建立其數(shù)學(xué)模型 。 它主要由沖擊機(jī)構(gòu) 、 配油機(jī)構(gòu) !高壓蓄能器 、 回油 蓄能器以及連接它們的油道構(gòu)成 。 沖擊機(jī)構(gòu)由沖擊活塞和缸體組成 ， 配油機(jī)構(gòu)由配油閥閥芯和閥體組成 。 活塞運(yùn)動(dòng)速度是不斷變化的 ， 因此 ， 液壓沖擊器所需要的高壓油流量和所排出的流量是不斷變化的 ， 而液壓泵所提供的流量卻 可以認(rèn) 圖 3－ 2 配流式液壓沖擊器 ]11[ 為是基本不變的 ， 這樣 ， 蓄能器就始終處于 排油或充油狀態(tài) ， 其氣腔體積不斷變化 ， 故液壓沖擊器高壓腔 、 回油腔的壓力始終是變化的活塞在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi) ,配油閥閥芯往返運(yùn)動(dòng)各一次 ， 而閥芯的運(yùn)動(dòng)引起液壓沖擊器內(nèi)部 油流方向的突變 ，這就不可避免地會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊 ， 從而使高壓腔 !回油腔的壓力在有規(guī)律地變化的同時(shí)產(chǎn)生高頻波動(dòng) 。 所以 ， 沖擊活塞所受到的作用力是非常復(fù)雜的 ， 其運(yùn)動(dòng)規(guī)律自然就十分復(fù)雜 ， 完全按實(shí)際情況建立液壓沖擊器的數(shù)學(xué)模型就很困難 ， 甚至是做不到的 。 既使是建立了這樣的數(shù)學(xué)模型 ， 求它的解也會(huì)遇到難以解決的數(shù)學(xué)難下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 題 。 一個(gè)仿真模型應(yīng)能盡量全面反映被仿真對(duì)象的實(shí)際物理過(guò)程 ， 但要完全做到不失真是不可能的 。 為了分析和解決問(wèn)題的方便 ， 對(duì)實(shí)際系統(tǒng)中一些難以全面考慮而對(duì)分析結(jié)果影響不大的因素可作出一些適當(dāng)?shù)募僭O(shè) ， 這里假設(shè) ： (1)、 油液 不可壓縮且工作過(guò)程中溫度處處一樣 ； (2)、 油液的粘度不受壓力的影響 ； (3)、 除蓄能器隔膜外沖擊器所有元件均為絕對(duì)剛體 ； (4)、 蓄能器隔膜變形時(shí)無(wú)任何抗力且質(zhì)量為零 ； (5)、 大部分情況下忽略油液的質(zhì)量 ， 該考慮時(shí)僅當(dāng)作集中參數(shù)來(lái)處理 ； (6)、 沒(méi)有改變油泵的排量時(shí) ,油泵的供油量恒定不變 ； (7)、 油液中壓力波的傳遞時(shí)間忽略不計(jì) 。 液壓沖擊器是由活塞、配流閥和蓄能器等組成的一個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)而活塞是動(dòng)作的關(guān)鍵部件，因此探討活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律、建立沖擊器的理論模型是十分有意義的，這是設(shè)計(jì)液壓振動(dòng)的理論基礎(chǔ) ]1[ 。 本運(yùn)動(dòng)方程 根據(jù)運(yùn)動(dòng)體的動(dòng)力平衡 、 流量平衡 (即液體連續(xù)性原理 )及氣體狀態(tài)方程 ， 可以列出描述沖擊機(jī)構(gòu)三大運(yùn)動(dòng)體聯(lián)合運(yùn)動(dòng)的基本微分方程組 ， 即液壓沖擊器的數(shù)學(xué)模型 ， 主要由如下四組類型的物理方程式組成 ： 1、 活塞 、 閥芯 、 回油管油柱的動(dòng)力平衡方程式 活塞的動(dòng)力平衡方程式 ]11[ ： y p' )+y'P ,+FG(MP +P ( , ) , (3－ 1) 式中 y p' )—— 活塞的慣性力 ， N ： y'P ,—— 活塞所受的摩擦阻力 ， N； FG(— 密封處的滑動(dòng)摩擦力 , N； — 活塞質(zhì)量 ， g—— 重力加速度 ， m/ ? —— 活塞軸線與水平方向的夾角 ， 度 ； 氮?dú)馐覊毫?， 氮?dú)馐遗c活塞接觸面面積 ， 4/21?D ； , )—— 活塞的主動(dòng)油壓用力 ， N； y'P ， y p' —— 活塞運(yùn)動(dòng)的速度 、 加速度 ， m/s、 m/ ， —— 工作缸對(duì)應(yīng)的壓力差 ， —— 活塞的有效作用面積 ， 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 閥芯的動(dòng)力平衡方程式 ]11[ ： y'V)+y'V,+ y'V,y'P ,=A?, , (3－ 2) 式中 y'V)—— 閥芯的慣性力 ， N； y'V,—— 閥芯所受的粘性摩 擦阻力 ， N； y'V,y'P ,—— 閥的液動(dòng)力 (包括穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力和瞬態(tài)液動(dòng)力 )， N； A?,—— 閥芯所受的主動(dòng)油壓作用力 ， N； y'V， y'V—— 閥芯的運(yùn)動(dòng)速度 、 加速度 ， m/s、 m/ — 配油閥的壓力差 ， — 閥芯的有效作用面積 ， 回油管油柱的動(dòng)力平衡方程式 ： y'0)+y'0)=0,0p?) (3－ 3) 式中 y'0)—— 回油管油柱的慣性力 ， N； y'0)—— 回油管油柱粘性 摩擦 力 ， N； 0,0p?)—— 回油管油柱的主動(dòng)油壓作用力 ， N； y'0、 y'0—— 回油管油柱的速度 、 加速度 ， m/s、 m/ 0p?—— 回油管油柱的壓力差 ， 回油管油柱的有效作用面積 ， 2、 區(qū)段流量平衡方程 ]11[ 工作缸進(jìn)油側(cè) (活塞 !閥芯同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí) ) y'P ， ， v)= y'P )? 'h)+y'v) (3－ 4) 式 (3－ 4)是高壓蓄能器體積變化率的一階微分方程 ， 對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分 ， 可得氣室的體積變化量 ， 即 ： － 5) 工作缸回油側(cè) (活塞 、 閥芯同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí) ) Q1(y'P ， ， v)+Q2(y'P )+y'P )=Q5(y'0)? '1 ) (3－ 6) 同樣可得 ： 1V? = A 2,1 Av y (3－ 7) 式中 Q 油泵的恒值供油量 ， s； Q1(y'P ， ， v) —— 工作缸 、 控制閥的總泄漏油流量 ， s； Q2(y'P )、 Q4 y'P )—— 工作缸 、 控制閥液腔的進(jìn) 、 排油流量 ， s ； ? V'h )， ? '1 )—— 高 、 低壓蓄能器的進(jìn) 、 排油流量 ， 進(jìn)油為負(fù) ， 排油為下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 正 ， s ； Q5(y'0)—— 回油管的排油量 ， s ； — 高壓蓄能器的氣室容積變化量 , 1V? —— 低壓蓄能器的氣室容積變化量 ， 3、 高 、 低壓蓄 能器和氮?dú)馐业臍怏w狀態(tài)方程 ]11[ 高壓蓄能器 ： h(常量 ) (3－ 8) 低壓蓄能器 ： 1 (常量 ) (3－ 9) 氮?dú)馐?： N(常量 ) (3－ 10) 式中 低壓蓄能器及氮?dú)馐业某跏汲錃鈮毫?， 0 低壓蓄能器及氮?dú)馐业某跏汲錃馊莘e ， 4、 區(qū)段壓力平衡方程 ]11[ 活塞工作腔油壓 ： =p1,h ?,2,1,h ?y2'p ? ?－ 11) 配油閥變壓腔油壓 ： =,1 ?(3－ 12) 式中 閥回油腔油壓 ， 別為蓄能器 、 工作缸進(jìn) 、 排油道 、 閥液控油道所對(duì)應(yīng)的阻力系數(shù) ， I=1~8； ? — 閥開(kāi)口量變化所引起的附加壓差 ， 以上四組方程較全面地描述了沖擊器內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ， 方程中的各個(gè)量在沖擊器的各種不同運(yùn)動(dòng)中有不同的計(jì)算表達(dá)式 。 擊器內(nèi)腔直徑及活塞桿直徑的初算 ]13[ 如圖所示，為沖擊器的活塞部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，該圖中主要有進(jìn)口壓力 口壓力 載荷 擊器內(nèi)腔直徑 D、活塞桿直徑 d、活塞桿運(yùn)動(dòng)速度 v，其中進(jìn)口壓力即為系統(tǒng)工作壓力 25口壓力即為系統(tǒng)背壓 載荷包括工 圖 3－ 3 沖擊器活塞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 作載荷 導(dǎo)軌摩擦載荷 性載荷 系統(tǒng)中工作載荷即為沖擊器的推力下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 50－ 60 導(dǎo)軌摩擦載荷： (G+ （ 3－ 13） 式中 G—— 運(yùn)動(dòng)部件所受的重力，取 10 與導(dǎo)軌平行，即 ； 取摩擦系數(shù) ，所以 10=2 慣性載荷： Fa=a （ 3－ 14） 式中 a 為活塞桿運(yùn)動(dòng)的加速度，為了計(jì)算可以看作活塞在沖擊過(guò)程中為勻加速運(yùn)動(dòng)，沖程 s=10擊頻率為 2000－ 2200次 /分，所以每完成一次沖擊過(guò)程所需的時(shí)間 t=1/s=60/2200=完成每次沖程的時(shí)間為 ??t s= 2/1 ， a=所以 ?? 即 以在活塞沖擊的四個(gè)過(guò)程即沖擊加速、制動(dòng)、靜止、回程加速中，它們的受力情況分別為： 沖擊加速 g+a= 制動(dòng) g+ 靜止 f= 回程加速 g+a=結(jié)構(gòu)圖可看作是雙作用液壓缸，它的受力公式為： ( （ 3－ 15） 式中： 為載荷， 72.8 A—— 活塞有效作用面積， A=4?(； 進(jìn)油口壓力， 25 油口壓力， 所以 A=代入數(shù)值求得： A=3615取 d=50入上述面積公式求得 D= D=86 擊器流量及儲(chǔ)油量的計(jì)算 ]13[ 沖擊器活塞的實(shí)際作用面積： A=4?（ （ 3－ 16） 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 把數(shù)值代公式中，可以計(jì)算出： A= 沖擊器的流量： q= （ 3－ 17） 由于活塞在沖擊過(guò)程中的時(shí)間非常短，可以看作該過(guò)程為勻速運(yùn)動(dòng)，即v=s/ t? =s，所以，代入公式可知： 流量 q=s。 圖 3－ 4 沖擊器內(nèi)腔圖 如圖 3－ 4所示，沖擊器內(nèi)腔由三部分組成，直徑為別為 D=8602=92塞桿直徑 d=50度分別由 6288=188 23成，這三部分的容積分別為： ?(? (3+8)= ?( ? (5)= ?( ? (7)= 儲(chǔ)油量 V=2+章小結(jié) 本章通過(guò)對(duì)液壓動(dòng)力裝置的分析與設(shè)計(jì)，初步了解了液壓振動(dòng)沖擊器的幾種形式及其工作原理，通過(guò)對(duì)它們優(yōu)缺點(diǎn)的分析對(duì)液壓沖擊器進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，本課題中液壓沖的選取應(yīng)考慮其沖擊頻率與沖擊功，最終選取配流式液壓沖擊器。并且對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 第 4 章 錨桿鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)分析 體液壓原理圖 如圖 4－ 1所示： 圖 4－ 1 錨桿鉆機(jī)液壓原理圖 該原理圖主要由四部分組成：動(dòng)力源、液壓控制元件液壓執(zhí)行元件和液壓管線及其輔助部分。其中動(dòng)力源主要是液壓泵，其中包括雙聯(lián)泵、輔助泵及散熱器所用的齒 輪泵；液壓控制元件有三塊多路閥塊組成，它們分別為六聯(lián)多路閥（兩塊）、四聯(lián)閥塊（一個(gè)）；由于錨桿鉆機(jī)在作業(yè)過(guò)程中是支腿先支出，調(diào)整平穩(wěn)后，變幅和變角油缸共同調(diào)節(jié)使桅桿處于最佳工作位置，然后才開(kāi)始鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)過(guò)程中只有液壓沖擊器、動(dòng)力頭馬達(dá)（兩個(gè)）和加壓馬達(dá)四個(gè)元件在鉆進(jìn)過(guò)程中共同作用，所以多路閥塊插裝電磁閥以降低控制的復(fù)雜性，使液壓原理進(jìn)一步簡(jiǎn)化；液壓執(zhí)行元件由以下幾部分組成，它們分別為動(dòng)力頭馬達(dá)、沖擊器、動(dòng)力頭加壓馬達(dá)、裝卸鉆桿油缸、主臂伸縮油缸（兩個(gè)）、夾緊機(jī)構(gòu)油缸（兩個(gè)）、夾緊機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、桅桿水平調(diào)整 油缸即變角油缸（兩個(gè)）、桅桿擺動(dòng)油缸及變幅油缸以及支腿油缸（四個(gè)）；液壓管線及其輔助部分主要有吸油和回油管線以及濾油器、散熱器等。 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 下圖即為鉆機(jī)內(nèi)部管線布置圖 圖 4機(jī)內(nèi)部 管線布置圖 理圖的各部分原理分析及執(zhí)行元件的選取 力頭部分 力頭馬達(dá) 如圖所示，該圖為動(dòng)力頭部分液壓原理圖，由平衡閥、變量馬達(dá)和液壓減速機(jī)組成。圖中油口 主油路換向閥相接，油口 S 與油箱連接，殼體泄油與馬達(dá)變量油缸泄油均流入油箱。 它的工作原理為： 液壓油通過(guò)換向閥流出后通過(guò) 流入動(dòng)力頭平衡閥，流出后分流入動(dòng)力頭馬達(dá) 1 和 2 中，因?yàn)檫@兩個(gè)馬達(dá)分別控制鉆機(jī)的內(nèi)外層鉆桿同時(shí)鉆進(jìn)，該部分平衡閥的作用主要是過(guò)載保護(hù)，其原理為當(dāng)動(dòng)力頭出現(xiàn)卡鉆或其它故障引起管道內(nèi)部壓力過(guò)大，此時(shí)系統(tǒng)繼續(xù)供油 ，如不及時(shí)泄出會(huì)有安全隱患。 當(dāng)壓力達(dá)到溢流閥的挑頂壓力后，溢流閥打開(kāi)，液壓油就通過(guò)溢流閥經(jīng) 力頭馬達(dá)為變量馬達(dá)采用林得系列減速機(jī)對(duì)其進(jìn)行調(diào)速，其調(diào)速過(guò)程為，油平衡法流出的高壓油在馬達(dá)進(jìn)口處分流，大部分流入馬達(dá)，而另 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 圖 4－ 3 動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá) 圖 4力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)原理圖 一部分在節(jié)流閥后繼續(xù)分流，一路通過(guò)三通、溢流閥流入油箱；另一路經(jīng)節(jié)流閥后繼續(xù)分流，一路經(jīng)減壓閥形成馬達(dá)變量油缸的動(dòng)力油，此路液壓油的通路為：控制油經(jīng)減壓閥后流經(jīng)兩位兩通換向閥，該閥為電液共同控制、彈簧復(fù)位，其中液控為減速機(jī)內(nèi)部控制，電磁控制為強(qiáng)制控制，即可實(shí)現(xiàn)人為控制。控制油從兩位兩通換向閥流出后經(jīng)節(jié)流閥流入馬達(dá)變量油缸，從而推動(dòng)該油缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變量馬達(dá)的控制，節(jié)流閥主要器系統(tǒng)穩(wěn)定作用，防止流量的急劇變化而引起馬達(dá)變量油缸活塞的快速運(yùn) 動(dòng)，從而使馬達(dá)轉(zhuǎn)速劇烈變化，引起鉆機(jī)的不穩(wěn)定或鉆頭轉(zhuǎn)矩的急劇變大或變小，損壞元件。主油路換向閥的另一位工作，動(dòng)力頭的控制過(guò)程與該位共中是相同的。 由該鉆機(jī)的轉(zhuǎn)矩、系統(tǒng)壓力、鉆頭轉(zhuǎn)速及外形尺寸的限制最終選取依頓馬達(dá)，具體型號(hào)為盤(pán)配流馬達(dá) 4000 系列。 壓馬達(dá) 動(dòng)力頭在鉆進(jìn)過(guò)程中沿桅桿上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的鉆進(jìn)和裝卸鉆桿，為了有效地實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)和換鉆桿，必須在動(dòng)力頭處施加可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的力，該力沿桅桿向下，是對(duì)動(dòng)力頭施加壓力，有效地實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)；沿桅桿向上，式提升動(dòng)力頭，實(shí)現(xiàn)裝卸鉆桿。該力的實(shí)現(xiàn)可以有 多種形式，可以通過(guò)起升油缸帶動(dòng)鋼絲繩沿桅桿上部的滑輪的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鋼絲繩沿桅桿上部的滑輪上下移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)帶動(dòng)鏈沿桅桿上下移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；通過(guò)馬 達(dá)與齒輪軸向連接，馬達(dá)與齒輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)， 在齒條上移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該方式可以充分的體現(xiàn)齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，即傳動(dòng)平穩(wěn)、準(zhǔn)確用容易實(shí)現(xiàn)控制，但其缺點(diǎn)是有噪音。通過(guò)多方因素的對(duì)比，最終選取馬達(dá)馬達(dá)帶動(dòng)齒輪、齒條嚙合的方式。該部 分馬達(dá)應(yīng)帶有自動(dòng)鎖死功能，以防止在換鉆桿過(guò) 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 圖 4－ 5 加壓馬達(dá) 圖 4－ 6 加壓馬達(dá)原理圖 程中發(fā)生危險(xiǎn)事故。如圖所示，自動(dòng)鎖死功能是通過(guò)一個(gè)單作用油缸作用在變量馬達(dá)上來(lái)實(shí)現(xiàn)的，同樣安裝安全閥起到過(guò)載保護(hù)的作用。它的原理為：通過(guò)換向閥流出的高壓油通過(guò) P 口流入平衡法塊，在其內(nèi)部分流，一路進(jìn)入馬達(dá)形成馬達(dá)的動(dòng)力油，另一路通過(guò)梭閥形成控制油進(jìn)入單作用油缸，此路液壓油克服油缸內(nèi)彈簧的阻力使活塞桿縮回，即解除該變量馬達(dá)的自鎖，在馬達(dá)動(dòng)力油的作用下式馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭的加壓或上提的功能，油路通過(guò) T 時(shí)原理相同。 緊機(jī)構(gòu)部分 圖 4－ 7 夾緊機(jī)構(gòu) 圖 4－ 8 夾緊機(jī)構(gòu)原理圖 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 為實(shí)現(xiàn)錨桿鉆機(jī)的鉆深在 100 米左右，必須用換鉆桿的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，在換鉆桿過(guò)程中夾緊機(jī)構(gòu)是比可少的，在前面的二章的方案對(duì)比中已經(jīng)選取了夾緊機(jī)構(gòu)， 它的液壓原理圖如圖 4－ 8，圖中元件從左到右依次為：夾緊機(jī)構(gòu)油缸 1、夾緊機(jī)構(gòu)油缸 2、夾緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)，與之相連的是多聯(lián)換向閥，內(nèi)部采用 H 型閥芯的電 磁換向閥，旋轉(zhuǎn)馬達(dá)帶有自鎖功能，采用行程開(kāi)關(guān)控制其旋轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭在工作位置和閑置位置的轉(zhuǎn)動(dòng)。它的工作原理為：油泵流出的液壓油通過(guò)流入多聯(lián)換向閥，在該閥塊內(nèi)通過(guò)控制與馬達(dá)相連的電磁換向閥使夾緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到工作位置，該馬達(dá)的自鎖功能也是通過(guò)一個(gè)單作用油缸控制一個(gè)變量馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為液壓油在梭閥口處分流，一路為變量馬達(dá)的動(dòng)力油，流入變量馬達(dá)；另一路通過(guò)梭閥形成馬達(dá)控制油缸的動(dòng)力油，克服彈簧阻力使單作用油缸活塞桿縮回，進(jìn)而解除馬達(dá)的自鎖，在動(dòng)力油的作用下馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。然后控制夾緊油缸換向閥，使夾 緊油缸動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)夾緊功能。 作用平衡閥 圖 4－ 9 平衡閥原理圖 圖 4－ 10 平衡閥 在本液壓系統(tǒng)的很多部分都用到了平衡閥，圖示為它的原理圖，圖中 A 和 P 和 T 為平衡閥的出口。主要起到也壓縮和過(guò)載保護(hù)的功能。液壓鎖功能：當(dāng)系統(tǒng)停止對(duì) A、 B 口供油時(shí)，由外力作用使 P、 T 口產(chǎn)生的壓力低于圖中溢流閥的挑頂壓力，液壓油就不會(huì)從 P， T 口流回，即起到液壓鎖的功能；過(guò)載保護(hù)功能：當(dāng)外 力過(guò)大或急劇變化使得 P、 T 口壓力急劇增 大時(shí)，油液不能通過(guò)單向閥，當(dāng)壓力大于單向閥的調(diào)定壓力時(shí)，平衡閥內(nèi)部的溢流閥溢流，液壓油通過(guò) A 口或 B 口流回油箱，即起到了過(guò)載保護(hù)的功能。 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 腿部分 圖 4腿換向閥 圖 4－ 12 支腿油缸及換向閥原理圖 錨桿鉆機(jī)的作業(yè)環(huán)境大多為護(hù)外邊坡和礦井巷道，這些地方的地理為真少是平坦的，因此要保證鉆機(jī)的正常作業(yè)必須要利用支腿來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中車體的平穩(wěn)，同樣在支腿油缸上加平衡閥，該部分平衡閥的主要功能為液壓鎖緊功能。該部分的換向閥采用力士樂(lè)公司的 差裝多路閥， 插裝三位五通電磁換向閥，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)泄油功能，液壓油通過(guò) P 口流入多路閥，在閥塊中各電磁閥均處于中位時(shí)，油液通過(guò)兩位兩通電磁換向閥的上位即通路經(jīng) T 口返回油箱；當(dāng)電磁換向閥的上位或下位工作時(shí)進(jìn)油路的一部分液壓油通過(guò)梭閥作用于兩位兩通換向閥，使其下位工作，即自動(dòng)泄油回路斷開(kāi)，保證該部分液壓系統(tǒng)的正常工作，圖中的兩個(gè)溢流閥均起到過(guò)載保護(hù)的功能。 章小結(jié) 液壓原理圖是錨桿鉆機(jī)液壓系統(tǒng)必不可少的一部分，本章通過(guò)對(duì)錨桿鉆機(jī)液壓原理圖的分析，介紹了鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件： 動(dòng)力頭馬達(dá)、沖擊器、動(dòng) 力頭加壓馬達(dá)、裝卸鉆桿油缸、主臂伸縮油缸（兩個(gè)）、夾緊機(jī)構(gòu)油缸（兩個(gè)）、夾緊機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、桅桿水平調(diào)整油缸即變角油缸（兩個(gè)）、桅桿擺動(dòng)油缸及變幅油缸以及支腿油缸（四個(gè)）。具體介紹了動(dòng)力頭馬達(dá)、加壓馬達(dá)、夾緊機(jī)構(gòu)、雙作用平衡閥及支腿多路閥的工作原理。 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 第５章 液壓系統(tǒng)配件計(jì)算與選取 力頭加壓馬達(dá) 在前面的第 3章中已經(jīng)對(duì)動(dòng)力頭馬達(dá)進(jìn)行了選取，在此不再重復(fù)，下面進(jìn)行動(dòng)力頭加壓馬達(dá)的計(jì)算與選取。 1、馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 ]13[ 由于動(dòng)力頭加壓采用齒輪、齒條的傳動(dòng) 形式，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所以馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩 T 計(jì)算公式為： T＝ F?2F 為加壓力即推力 50 F=60d 為齒輪分度圓直徑， d==60? 103 ? 10 3? ? 、馬達(dá)的選取 由齒輪、齒條傳動(dòng)所需的轉(zhuǎn)矩及系統(tǒng)工作壓力 25終選取林德公司的 02 系列馬達(dá)，其型號(hào)為 主要參數(shù)為 流量 105r； (s) 轉(zhuǎn)速 1500 穩(wěn)定壓力 25 功率 94 重量 33臂伸縮油缸 1、油缸載荷計(jì)算 ]13[ 由于該油缸內(nèi)置于主臂內(nèi)部，所以油缸的載荷主要是主臂兩部分之間的摩擦力和主臂以前的部分的重力分量，經(jīng)分析當(dāng)主臂與地面的傾角為 450 時(shí)，載荷最大，其值為： F=45+ 045 式中 m 為桅桿、主臂 2 及其連接部分的質(zhì)量， 下載文檔送完整 紙， 14951605 或 1304139763 下載論文送 紙， 14951605 或 1304139763 ? 摩擦系數(shù)， g 重力加速度， 10m/代入數(shù)值求得 F=、油缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 活塞直徑 D= ? ?)1(2142?? ?? （ 5－ 1） 式中 F —— 活塞外載荷， 1—— 系統(tǒng)壓力 252—— 系統(tǒng)背壓 —— 活塞直徑與活塞桿直徑的比， 入數(shù)值求得 D=156 活塞桿直徑 d=156=、 油缸的選取 通過(guò)活塞直徑、系統(tǒng)壓力及推力選取 冶金設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)液壓