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1 三江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 開題報(bào)告 題 目 煤礦液壓鉆機(jī)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) 機(jī)械臺(tái)架部分部分設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 王敏健 12009152046 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 數(shù)控技術(shù) 指導(dǎo)教師姓名 凌智勇 職稱 教授 應(yīng)包括課題研究的背景 意義 文獻(xiàn)綜述 課題研究的基本內(nèi)容 重點(diǎn)難點(diǎn)及要解決的主要問題 課題研 究計(jì)劃與寫作提綱等 3000 字以上 1 課題研究的背景和意義 隨著社會(huì)化的大生產(chǎn) 液壓技術(shù)在工業(yè)化生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用 液壓鉆機(jī)由電動(dòng)液壓泵站 提供動(dòng)力 以礦物油為工作介質(zhì) 通過對(duì)工作介質(zhì)的流量 壓力和方向的控制 驅(qū)動(dòng)鉆具完成所需要的動(dòng) 作 液壓鉆機(jī)的具體工作機(jī)理為 大泵供油實(shí)現(xiàn)馬達(dá)和動(dòng)力頭部分旋轉(zhuǎn) 為鉆具提供轉(zhuǎn)速和扭矩 小泵供 油實(shí)現(xiàn)鉆具推進(jìn) 夾持器夾緊以及主機(jī)傾角的調(diào)整 調(diào)節(jié)馬達(dá)排量 可實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速大范圍的無級(jí) 調(diào)節(jié)且鉆機(jī)的液壓聯(lián)動(dòng)功能可方便地?cái)Q卸鉆桿 通過對(duì)液壓操縱閥的集中操縱 可實(shí)現(xiàn)不同的鉆進(jìn)工藝 進(jìn)而達(dá)到鉆孔的目的 本設(shè)計(jì)是為了滿足普通煤礦用液壓鉆機(jī)出廠時(shí)進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)而制作 用于檢測(cè)出廠鉆機(jī)的動(dòng)力頭實(shí)際 輸出功率以及實(shí)際的工作效率 本設(shè)計(jì)中采用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀進(jìn)行測(cè)量 由于所測(cè)量的鉆機(jī)為低速大扭矩液壓 馬達(dá) 轉(zhuǎn)速太低 所以其驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力不夠 因此 本設(shè)計(jì)專門為其設(shè)計(jì)了一個(gè)增速裝置 用來提高其對(duì) 所驅(qū)動(dòng)液壓的輸入轉(zhuǎn)速 由于轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀不能承受軸向力 因此本設(shè)計(jì)將增速器固定 使其承受所有的軸 向力 其他裝置也固定于實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上 本裝置采用節(jié)流閥調(diào)速加載 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 操作方便 輸出系統(tǒng)采用 8255 并行接口電路連接打印機(jī) 可直接打印數(shù)據(jù) 2 文獻(xiàn)綜述 為了加快鉆探設(shè)備的更新?lián)Q代 促進(jìn)鉆探工藝的發(fā)展 在吸收國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上 開發(fā)研制適合 國(guó)情的新機(jī)型 并完成系列化和綜合配套設(shè)備 確保產(chǎn)品和先進(jìn)鉆機(jī)工藝技術(shù)的推廣 建立現(xiàn)代化的鉆機(jī) 試驗(yàn)臺(tái)是鉆探科研工作向縱深發(fā)展的需要 鉆機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)適應(yīng)地質(zhì)鉆探的各種鉆進(jìn)方法 如硬質(zhì)合金鉆進(jìn) 金剛石鉆進(jìn) 液動(dòng)沖擊鉆進(jìn) 繩 索取芯鉆進(jìn)等 是通用型的綜合鉆機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái) 鉆機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)是在實(shí)際鉆進(jìn)過程中 通過不斷測(cè)試和調(diào)整鉆進(jìn)工藝參數(shù) 達(dá)到優(yōu)化配置 從而提高 鉆進(jìn)速度 尋找延長(zhǎng)鉆頭壽命的最佳鉆進(jìn)參數(shù) 以期達(dá)到最優(yōu)鉆進(jìn)效率和最佳經(jīng)濟(jì)效益 本測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)硬件部分有鉆機(jī)固定平臺(tái) 測(cè)試加載系統(tǒng)和微機(jī)綜合測(cè)試系統(tǒng) 3 部分組成 6 鉆機(jī)固定平臺(tái) 鉆機(jī)固定平臺(tái)為安裝被測(cè)鉆機(jī)的基礎(chǔ) 平臺(tái)和安裝平面能滿足不同型號(hào)鉆機(jī)的安裝要求 平臺(tái)用吸 振性好的鑄鐵材料制造 兩塊長(zhǎng) 寬 厚尺寸為 3 2m 2 0m 0 16 質(zhì)量約為 5200kg 的平臺(tái)并列排放 具 有足夠的強(qiáng)度 剛度和穩(wěn)定性 且平臺(tái)上面 18 條下形槽 供固定被測(cè)鉆機(jī)使用 當(dāng)被測(cè)鉆機(jī)與水平加載裝置固定時(shí) 可測(cè)試鉆機(jī)在不同轉(zhuǎn)速狀態(tài)下的進(jìn)給力和起拔力等參數(shù) 當(dāng)被 測(cè)鉆機(jī)固定在回轉(zhuǎn)加載裝置時(shí) 可測(cè)試鉆機(jī)在回轉(zhuǎn)狀態(tài)下的功率 扭矩 轉(zhuǎn)速以及效率等參數(shù) 測(cè)試加載系統(tǒng) 回轉(zhuǎn)加載裝置 回轉(zhuǎn)加載裝置由增速器 扭矩轉(zhuǎn)速傳感器 變速器與測(cè)功機(jī)組成 用測(cè)試鉆機(jī)在回轉(zhuǎn)時(shí)的功率 扭 矩 轉(zhuǎn)速和效率 測(cè)功機(jī)能對(duì)被測(cè)鉆機(jī)施加制動(dòng)力矩 雖然電渦流測(cè)功機(jī)在低速范圍內(nèi)有較大的制動(dòng)力 但對(duì)大部分 鉆機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速而言 其制動(dòng)能力仍顯不足 因此設(shè)有增速機(jī)構(gòu) 在測(cè)功機(jī)和扭矩轉(zhuǎn)速傳感器之 間為變速器 在扭矩轉(zhuǎn)速傳感器與鉆機(jī)之間為增速器 與增速器的低速軸連接時(shí) 輸入最大扭矩為 Mmax 2000 2 96 5920N M 其中 2 96 為增速器的低速軸的傳動(dòng)比 考慮到傳感器允許有 1 2 倍的超載 則所測(cè)鉆機(jī)的最大扭矩可達(dá) 7104N M 扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的最高輸入轉(zhuǎn)速為 4000r min 因此在這種連接方 式時(shí) 允許鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速最高為 nmax 4000 2 96 1351r min 當(dāng)被測(cè)鉆機(jī)主軸同時(shí)與增速器 變速器的低速軸連接時(shí) 可測(cè)鉆機(jī)最大輸出扭矩 7741 29N M 而 此時(shí)被測(cè)鉆機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 136r min 當(dāng)被測(cè)鉆機(jī)主軸與增速器的高速軸連接時(shí)鉆機(jī)的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速 只受變速的限制 該測(cè)量范圍可滿足目前各種型號(hào)的全液壓動(dòng)力頭式坑道鉆機(jī)性能測(cè)試的要求 水平加載裝置 水平加載裝置主要有液壓缸 節(jié)流閥 油箱 拉壓力傳感器和固定支坐等組成 用于測(cè)試鉆機(jī)在水 平加載下的進(jìn)給力 起拔力等 其工作原理是液壓缸的兩端各接個(gè)節(jié)流閥 通過節(jié)流飯可以控制油缸的移 動(dòng)速度和工作壓力 此時(shí)可以測(cè)試鉆機(jī)的動(dòng)態(tài)進(jìn)給 起拔力及其速度 若將某一端節(jié)流閥并死 則可測(cè)出 鉆機(jī)在靜態(tài)下的最大進(jìn)給 起拔力通過拉壓力傳感器輸入計(jì)算機(jī) 為避免測(cè)試時(shí)加載系統(tǒng)的平臺(tái)受到過大 的橫向載荷 用兩根拉桿將移動(dòng)加載裝置與被測(cè)鉆機(jī)的機(jī)身連接起來 使進(jìn)給 起拔力轉(zhuǎn)化為內(nèi)力 加載系統(tǒng)平臺(tái) 加載系統(tǒng)安裝在一個(gè)可升降的液壓升降平臺(tái)上 靠 4 個(gè)立柱支撐 由兩個(gè)升降油缸升降 以便在測(cè) 試不同型號(hào)鉆機(jī)時(shí)調(diào)整其高度以適應(yīng)被測(cè)鉆機(jī)的中心高度 平臺(tái)通過橫梁與 4 根立柱鉸鏈 其中兩根立柱 與底座鉸鏈 可以擺動(dòng) 以補(bǔ)償兩個(gè)平臺(tái)升降油缸不同步而產(chǎn)生的偏差 微機(jī)綜合測(cè)試系統(tǒng) 4 微機(jī)綜合測(cè)試系統(tǒng)是由傳感器收集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)過 A D 轉(zhuǎn)換電路輸入計(jì)算機(jī)然后顯示打印 通過微機(jī)測(cè)試系統(tǒng) 我們可以對(duì)所測(cè)的各種性能數(shù)據(jù)進(jìn)行采集 分析 顯示 儲(chǔ)存 報(bào)表輸出 曲線擬合 這是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的終端輸出部分和核心部分 在軟件設(shè)計(jì)中 采用了多次采集 去掉雙最大值及雙最小值 最后再取剩余值的算術(shù)平均值等一系 列措施 以進(jìn)一步降低測(cè)量系統(tǒng)的誤差 系統(tǒng)設(shè)置 由于系統(tǒng)測(cè)試范圍較寬 為保證測(cè)量精度 傳感器常常需要換檔 有的還需要多檔切換 對(duì)于這些 情況本系統(tǒng)有相應(yīng)的考慮 量程 系數(shù)等數(shù)值必須與配用的傳感器所標(biāo)注的數(shù)值一致 且須對(duì)所要測(cè)試參 數(shù)進(jìn)行設(shè)置 由于科學(xué)研究 形式試驗(yàn)及出廠檢驗(yàn)的目的及要求有所不同 所要測(cè)量的項(xiàng)目也有所不同 按測(cè)量 選擇安鈕 即可彈出菜單顯示可測(cè)的全部項(xiàng)目 此時(shí)可根據(jù)需要進(jìn)行選擇 在測(cè)試過程中可以對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄 以便于數(shù)據(jù)保存 并進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯和繪制曲線等工作 在測(cè)量過程中也可以顯示實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線 可以進(jìn)行二維 三維的曲線繪制 測(cè)試后數(shù)據(jù)可以進(jìn)行修改 刪 除及存儲(chǔ)等 3 課題研究的基本內(nèi)容 將機(jī)械加工中需要同時(shí)完成得旋轉(zhuǎn)和直線進(jìn)給動(dòng)作合二為一 在一些行程不大的場(chǎng)合可采用旋轉(zhuǎn)動(dòng)力 液壓缸實(shí)現(xiàn) 該液壓缸將液壓缸與液壓馬達(dá)組合在一起 可同時(shí)完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 其設(shè)計(jì)參 數(shù)為 行程 400mm 額定壓力 14MPa 缸徑 125mm 花鍵外徑 55mm 要求設(shè)計(jì)該旋轉(zhuǎn)液壓缸的結(jié)構(gòu)及相關(guān)零件 4 課題研究的重點(diǎn)難點(diǎn)及要解決的主要問題 1 液壓元件的選擇 通過計(jì)算選擇泵 電動(dòng)機(jī) 液壓缸以及液壓輔助元件 2 傳感器的選擇 主要采用轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀 內(nèi)容包括轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀的工作原理 信號(hào)輸出 轉(zhuǎn)矩的輸出 轉(zhuǎn) 速輸出 安裝使用注意等 3 增速器的設(shè)計(jì) 主要通過大量的計(jì)算來確定各參數(shù) 包括傳動(dòng)比的分配 運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 各級(jí) 齒輪類型 精度等級(jí)及材料 齒數(shù)的選定 軸承的校核等 計(jì)算量龐大 查表次數(shù)多 4 輸出部分的設(shè)計(jì) 包括單片機(jī)程序及接線圖等 5 進(jìn)度安排 第 1 周 2013 年 2 月 25 日 2013 年 3 月 3 日 上交寒假外文翻譯 接受具體畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 撰寫開題報(bào)告 熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容 查閱有關(guān)資料 4 第 2 周 第 3 周 2013 年 3 月 4 日 2013 年 3 月 17 日 參觀實(shí)驗(yàn)室或有關(guān)廠家 增加感性認(rèn)識(shí) 方案論證并確定旋轉(zhuǎn)動(dòng)力液壓缸的設(shè)計(jì)方案 第 4 周 第 5 周 2013 年 3 月 18 日 2013 年 3 月 31 日 完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)力液壓缸總體設(shè)計(jì)方案 完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)力液壓缸的總裝配圖初步設(shè)計(jì) 第 6 周 第 7 周 2013 年 4 月 1 日 2013 年 4 月 14 日 完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)力液壓缸部分零件的設(shè)計(jì) 第 8 周 2013 年 4 月 9 日 2013 年 4 月 21 日 提交第 1 8 周的 指導(dǎo)記錄表 實(shí)習(xí)報(bào)告 和已做的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容 由指導(dǎo)老師初審后上交學(xué)院 第 9 周 第 13 周 2013 年 4 月 22 日 2013 年 5 月 26 日 在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下修改并完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)力液壓缸的全部設(shè)計(jì) 完成設(shè)計(jì)圖紙 同時(shí)撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 并提交指導(dǎo)老師初審 第 14 周 第 16 周 2013 年 5 月 27 日 2013 年 6 月 14 日 修改畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙及說明書 完成后參加畢業(yè)答辯 1 紀(jì)名剛等主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 第八版 M 北京 高等教育出版社 2006 2 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第四版 M 化學(xué)工業(yè)出版社 2002 3 陸惠明 錢超美 蔣明 煤礦用鉆機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的研制 煤炭科學(xué)技術(shù) 4 李寶存 ZJS 型智能型煤擴(kuò)用液壓鉆機(jī) 煤礦重大災(zāi)害防治技術(shù)與實(shí)踐 2008 5 李寶存 耿彥波 鄭曉偉 ZJS 智能型煤礦用液壓鉆機(jī)性能檢測(cè)裝置 煤礦安全 2008 08 65 67 6 陳松林 王清峰 ZY 300 型全液壓鉆機(jī)的研究與試驗(yàn) 礦業(yè)安全與環(huán)保 2005 32 5 6 8 7 趙學(xué)社 煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 煤炭科學(xué)技術(shù) 2007 35 4 1 10 8 盧寧 趙繼云 張德生等 煤礦井下全液壓鉆機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 煤礦機(jī)械 2011 32 3 1 3 9 劉鳳琴 范國(guó)強(qiáng) 煤礦坑道鉆機(jī)性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái) 煤田地質(zhì)與勘探 2003 31 5 59 61 10 李棟 王賀劍 王敬國(guó) 煤礦坑道鉆機(jī)液壓系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)分析 煤炭工程 2011 3 23 25 11 汪選要 徐傳波 葉友東 煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)的設(shè)計(jì)研究 煤礦機(jī)械 2010 31 6 3 5 12 邢蘇寧 王思聰 煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)整機(jī)性能測(cè)試加載方式比較 地質(zhì)裝備 2011 6 15 17 13 姚亞峰 全液壓動(dòng)力頭式鉆機(jī)給進(jìn)系統(tǒng)的分析研究 碩士學(xué)位論文 西安科技大學(xué) 2005 14 楊善國(guó) 液壓錨桿鉆機(jī)設(shè)計(jì)研究 博士學(xué)位論文 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 15 李曉暉 智能型煤礦用全液壓鉆機(jī)性能檢側(cè)裝置的研制與使用 煤礦重大災(zāi)害防治技術(shù)與實(shí)踐 2008 154 158 4 4 學(xué)生簽名 年 月 日 指導(dǎo)教師批 閱意見 指導(dǎo)教師應(yīng)對(duì)課題研究的思路 方法 對(duì)策 措施和預(yù)期成效等做出評(píng)價(jià) 并提出具體 的改進(jìn)意見 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 注 理工類學(xué)生偏重于對(duì)課題相關(guān)知識(shí)的理解和實(shí)施方案的框架結(jié)構(gòu) 文管類學(xué)生偏重于對(duì)文獻(xiàn)資 料的理解與綜述 表格欄高不夠可自行增加