機(jī)械制造及其自動(dòng)化畢業(yè)論文范文.doc

山東理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 鉆通機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 王恒 指導(dǎo)教師： 王勇 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：二一一 年 三 月 二十三 日 六 月 十 四日 共 十二 周英文摘要摘要在舊油管清洗過(guò)程中，致密堅(jiān)硬的污垢、銹皮采用單一的高壓水射流清洗時(shí)，所需的射流壓力大，采用油管鉆通機(jī)進(jìn)行預(yù)清洗。介紹了油管鉆通機(jī)的清洗原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、以及關(guān)鍵技術(shù)。油管鉆通機(jī)和高壓水射流內(nèi)清洗線配合使用，可大大提高鉆通清洗效率以及清洗合格率。由于絕大多數(shù)注水井回收油管表面垢層的主要成分是caco3、caso4，并有少量的fe2o3、baso4、srso4等成份，致密堅(jiān)硬。采用單一的高壓水射流清洗時(shí)，壓力必須達(dá)到70mpa以上才能清洗干凈甚至有些硬厚水垢、銹皮需要150mpa以上的高壓水才能清洗干凈，在這么高的壓力下工作，對(duì)操作工人的安全是一個(gè)很大的考驗(yàn)。這就要求在對(duì)油管進(jìn)行高壓水射流清洗之前進(jìn)行預(yù)清洗，降低射流水的壓強(qiáng)，傳統(tǒng)的預(yù)清洗有中頻感應(yīng)加熱預(yù)清洗、遠(yuǎn)紅外預(yù)熱清洗、機(jī)械預(yù)清洗等幾種清洗方法，中頻加熱預(yù)清洗雖然能量集中、速度快，但功效大難于控制，并伴有煙塵污染。機(jī)械鉆通機(jī)清洗具有清洗效率高、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的使用。關(guān)鍵詞：油管；預(yù)清洗；鉆通；環(huán)保- 2-英文摘要abstractin the harmonic putter technology is improved on the base the old pipe cleaning process, the hard compact dirt, rust leather with a single high pressure water jet cleaning, the required jet pressure, the use of tubing drill through pre-cleaning machine. introduced through tubing drilling machine cleaning principle, structural features, and key technologies. tubing drilling through high pressure water jet machine and clean the lines with the use, can greatly improve the cleaning efficiency and cleaning drill through the pass rate. since most recovery injection well tubing surface layer of the main component of scale caco3, caso4, and a small amount of fe2o3, baso4, srso4 and other ingredients, compact and hard.a single high-pressure water jet cleaning, the pressure to reach more than 70mpa to clean and even some hard and thick scale, rust, skin needs more than 150mpa high pressure water to clean, in working under such high pressure, the safety of workers on the operation of a great test. this requires high-pressure water jet for cleaning the tubing before the pre-cleaning, reducing the pressure jets. the traditional pre-cleaning pre-wash with medium frequency induction heating, far infrared warm-cleaning, mechanical cleaning methods, such as several pre-cleaning, although pre-cleaning frequency heating energy concentration, fast, but difficult to control a large effect, accompanied by smoke and dust pollution. penetration through machine washing with a cleaning efficiency, environmental protection, etc., have been widely used.key words: tubing; pre-cleaning; drill through; environmental protection- ii-目錄目 錄摘要iabstracti目 錄ii第一章 引 言61.1 課題的背景和意義61.2 鉆通機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r6第二章 鉆通機(jī)的構(gòu)造、工作過(guò)程及應(yīng)用72.1 鉆通機(jī)的構(gòu)造72.2 鉆通機(jī)的工作過(guò)程82.3 鉆通機(jī)的應(yīng)用9第三章 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)及傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算103.1 主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)103.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算103.2.1 減速器的選用103.2.2 運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)計(jì)算103.3 擺線針輪行星傳動(dòng)所采用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)11.3.4 減速器設(shè)計(jì)123.4.1擺線針輪行星傳動(dòng)減速器（一）的設(shè)計(jì)計(jì)算123.4.2擺線針輪行星傳動(dòng)減速器（二）的設(shè)計(jì)計(jì)算14第四章 鏈傳動(dòng)、軸、軸承和鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核174.1 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)174.1.1 鏈傳動(dòng)（一）的設(shè)計(jì)174.1.2 鏈傳動(dòng)（二）的設(shè)計(jì)184.2 軸的設(shè)計(jì)194.2.1 軸的初步設(shè)計(jì)194.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)204.3 軸的校核21空心軸的校核224.4 齒輪齒條的基本參數(shù)及幾何尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算234.5 軸承選擇234.6 軸承的校核244.6.1 軸承的壽命計(jì)算244.6.2 兩支承軸上車輪處軸承的校核254.6.3 兩支承軸上另兩個(gè)軸承的校核254.6.4 空心軸承上兩個(gè)深溝球軸承的校核254.6.5 空心軸承上推力球軸承的校核264.7 鍵的選擇和校核264.7.1 5.5電機(jī)減速器輸出軸上的鍵264.7.2 2.2電機(jī)減速器輸出軸上的鍵274.7.3 空心軸鏈輪處的鍵274.7.4 車體支撐軸鏈輪處的鍵274.7.5 車體支撐軸齒輪處的鍵27第六章 鉆通機(jī)的潤(rùn)滑、密封306.1 鉆通機(jī)的潤(rùn)滑306.1.1 鉆通機(jī)減速機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑306.1.2 鉆通機(jī)軸承的潤(rùn)滑306.2 鉆通機(jī)的密封30第七章 公差與配合及粗糙度的標(biāo)注317.1 軸的形位公差等級(jí)317.1.1 軸的形狀公差317.1.2 軸的位置公差317.2 粗糙度、配合的選擇327.2.1 軸的工作表面粗糙度32總 結(jié)34致謝及聲明35參考文獻(xiàn)36目錄-v-第一張 引言第一章 引 言1.1 課題的背景和意義隨著油田的開(kāi)發(fā),油水井管壁結(jié)垢、銹皮、結(jié)蠟、稠油堆積等情況的難清洗油管逐年增多,修復(fù)恢復(fù)其性能進(jìn)行重復(fù)使用,已成為原油生產(chǎn)中控制成本、降本增效的一項(xiàng)重要工作.。在舊油管清洗過(guò)程中,致密堅(jiān)硬的垢污、銹皮采用單一的高壓水射流清洗時(shí),所需的射流壓力大,為降低射流水壓力,采用油管鉆通機(jī)進(jìn)行預(yù)清洗。油管鉆通機(jī)和高壓水射流內(nèi)清洗線配合使用,可大大提高鉆通清洗效率以及清洗合格率。鉆通機(jī)的鉆頭處采用滑動(dòng)軸承支撐，提高了除垢的效率。鉆通機(jī)前進(jìn)速度可無(wú)級(jí)變頻速，根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)鉆通機(jī)鉆頭前進(jìn)速度，可操作性強(qiáng)，鉆通機(jī)后退速度為全速后退，能提高清洗速率，節(jié)約能源支出。鉆通機(jī)所有的清洗室部分均采用封閉防護(hù)式結(jié)構(gòu)，環(huán)境清潔，防止清洗時(shí)污水濺出。1.2 鉆通機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r由于絕大多數(shù)注水井回收油管表面垢層的主要成分是caco3、caso4，并有少量的fe2o3、baso4、srso4等成份，致密堅(jiān)硬。采用單一的高壓水射流清洗時(shí)，壓力必須達(dá)到70mpa以上才能清洗干凈甚至有些硬厚水垢、銹皮需要150mpa以上的高壓水才能清洗干凈，在這么高的壓力下工作，對(duì)操作工人的安全是一個(gè)很大的考驗(yàn)。這就要求在對(duì)油管進(jìn)行高壓水射流清洗之前進(jìn)行預(yù)清洗，降低射流水的壓強(qiáng)，傳統(tǒng)的預(yù)清洗有中頻感應(yīng)加熱預(yù)清洗、遠(yuǎn)紅外預(yù)熱清洗、機(jī)械預(yù)清洗等幾種清洗方法，中頻加熱預(yù)清洗雖然能量集中、速度快，但功效大難于控制，并伴有煙塵污染。機(jī)械鉆通機(jī)清洗具有清洗效率高、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的使用。-6-第二章 鉆通機(jī)的構(gòu)造、工作過(guò)程及應(yīng)用第二章 鉆通機(jī)的構(gòu)造、工作過(guò)程及應(yīng)用2.1 鉆通機(jī)的構(gòu)造1.鉆通小車鉆通小車為鉆削提供動(dòng)力，小車采用后驅(qū)動(dòng)，齒輪齒條帶動(dòng)，以保證小車有足夠的前進(jìn)動(dòng)力。齒輪齒條保證了小車在管內(nèi)詬質(zhì)異常或管內(nèi)有異物時(shí)不會(huì)停止前進(jìn)，增強(qiáng)小車動(dòng)力。2支撐小車 支撐小車為移動(dòng)的鉆桿旋轉(zhuǎn)支座，保證鉆桿工作中的穩(wěn)定性、及鉆桿前后的同軸度、鉆頭與鉆桿定心的準(zhǔn)確性，限制鉆桿在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的跳動(dòng)，減少油管對(duì)鉆頭的沖擊和磨損，延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命。3.前、后防噴罩由于排屑的要求需要鉆頭內(nèi)噴出一定壓力的水線，防噴罩保證鉆頭在進(jìn)入和鉆出管體時(shí)鉆頭噴出的水線不會(huì)噴出設(shè)備外面。4.加緊裝置加緊裝置能夠使管體自動(dòng)定心，保證管體與鉆桿同心，使鉆頭進(jìn)入管體后能夠順利鉆削而不會(huì)鉆削管體，確保在鉆削過(guò)程中管子不會(huì)在鉆削力的作用下抖動(dòng)和后退。（如圖3）-7- 5支撐小車 支撐小車為移動(dòng)的鉆桿旋轉(zhuǎn)支座，保證鉆桿工作中的穩(wěn)定性、及鉆桿前后的同軸度、鉆頭與鉆桿定心的準(zhǔn)確性，限制鉆桿在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的跳動(dòng)，減少油管對(duì)鉆頭的沖擊和磨損，延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命。2.2 鉆通機(jī)的工作過(guò)程油管經(jīng)上料機(jī)構(gòu)從儲(chǔ)料管架上料到調(diào)整輸送線上，將鋼管傳輸?shù)较薅ㄎ恢?，由翻料機(jī)構(gòu)翻送至鉆通料架，信號(hào)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到料架有料信號(hào)后，鉆通上下料氣缸頂起，上料至鉆通工位，信號(hào)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到鉆通線有料信號(hào)后，夾緊裝置夾緊鋼管；防噴罩落下，罩住鋼管兩端，形成清洗密閉腔；鉆通小車電機(jī)啟動(dòng)，小車前進(jìn)，延時(shí)后氣動(dòng)球閥打開(kāi)，開(kāi)始供2mpa低壓水；啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，鉆桿開(kāi)始旋轉(zhuǎn)；鉆通小車行走至端部，碰到接近開(kāi)關(guān)后全速退回，回退到位后，限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)到，小車行走電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)停止，關(guān)水閥，防噴罩抬起，夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)，下料機(jī)構(gòu)將鋼管送至走，鉆通工序完成，開(kāi)始下一循環(huán)。-8-2.3 鉆通機(jī)的應(yīng)用鉆通機(jī)是高壓水射流與機(jī)械聯(lián)合破巖的技術(shù)，具有工藝簡(jiǎn)單，效率高，成本低等優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步可把高壓水射流與機(jī)械聯(lián)合破巖技術(shù)應(yīng)用于深井鉆及深穿透射孔中，以提高深井鉆井速度和油田開(kāi)發(fā)效益。-9-第三章 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)及傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算第三章 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)及傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)1.行走機(jī)構(gòu)的減速電動(dòng)機(jī)功率2.2kw，轉(zhuǎn)速1400r/min，傳動(dòng)比i：43. 小車行走速度：15.2m/min2.鉆通機(jī)構(gòu)的減速電動(dòng)機(jī)功率5.5kw，轉(zhuǎn)速1400r/min，傳動(dòng)比i：9 鉆桿轉(zhuǎn)速：312r/min 3.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1 減速器的選用1）鉆通機(jī)的工作特點(diǎn)：長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，因此要求電動(dòng)機(jī)為連續(xù)工作制；鉆通機(jī)一旦遇到較硬的垢質(zhì)，就需要電機(jī)有較大的轉(zhuǎn)矩，以及減速器要有較好的抗沖擊能力。鑒于以上原因，選擇籠型三相異步電機(jī)最為合適。減速器選擇擺線針輪行星傳動(dòng)減速器。正確選用電機(jī)原則為：在電機(jī)能勝任負(fù)載要求條件下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電機(jī)功率。決定電機(jī)功率時(shí)要考慮電機(jī)發(fā)熱允許過(guò)載能力和使用性能三個(gè)因素。一般問(wèn)題發(fā)熱最重要。2）電機(jī)分類：自然冷卻式 風(fēng)冷式 直接油冷式 間接油冷式。3）本課題采用自然冷卻式電機(jī)：由主要技術(shù)參數(shù)：輸入功率：5.5kw，轉(zhuǎn)速：1400r/min；可以得出，選擇ygys1324電機(jī)。3.2.2 運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)計(jì)算滾動(dòng)軸承的傳遞效率 ，擺線針輪傳動(dòng)的效率為；傳動(dòng)比 i1=9 ；電機(jī)轉(zhuǎn)速 n1=1400r/min ；輸入功率 w=5.5kw ；-10-則，輸入轉(zhuǎn)矩：輸出轉(zhuǎn)速：r/min輸出轉(zhuǎn)矩:綜上所述：功率p（kw）轉(zhuǎn)速n (r/min)轉(zhuǎn)矩t（nm）輸入5.5140037.5輸出4.85155.6297.73.3 擺線針輪行星傳動(dòng)所采用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)它主要由四部分組成：（1） 行星架h，又稱轉(zhuǎn)臂，由輸入軸10和偏心輪9組成，偏心輪在兩個(gè)偏心方向互成180度。（2） 行星輪c，即擺線輪6，其輪廓通常為短幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線，為使輸入軸達(dá)到靜平衡和提高承載能力，通常采用兩個(gè)相同的奇數(shù)齒擺線輪，裝在雙偏心套上，兩位置錯(cuò)開(kāi)180度，擺線輪和偏心套之間裝有滾動(dòng)軸承，通常采用無(wú)外座圈的滾子軸承，而擺線輪的內(nèi)表面直接作為滾道。（3） 中心輪吧b，由針齒殼3上沿針齒中心圓圓周上分布一組針齒銷5組成。（4） 輸出機(jī)構(gòu)w，與漸開(kāi)線少齒差行星齒輪 傳動(dòng)一樣，通常采用銷軸式輸出機(jī)構(gòu)。 圖為擺線針輪的結(jié)構(gòu)圖：-11-圖3.3.3.4 減速器設(shè)計(jì)3.4.1擺線針輪行星傳動(dòng)減速器（一）的設(shè)計(jì)計(jì)算功率5.5kw 輸入轉(zhuǎn)速n=1400r/min 傳動(dòng)比i=9輸出轉(zhuǎn)矩:-12-轉(zhuǎn)幅系數(shù)：k1=0.650.9 取k1=0.8 （初選）針徑系數(shù)：k2=1.252 取k2=1.7 （初選）針齒中心圓半徑： 取rz=85mm齒寬b： 取b=12mm偏心距a： 取a=8.5短幅系數(shù)k1： 針齒套半徑rz： 取rz=14mm針齒銷半徑rz* 取rz*=10針徑系數(shù)： 得k2=1.8接觸應(yīng)力h hh轉(zhuǎn)臂軸承徑向負(fù)荷：fr 轉(zhuǎn)臂軸承當(dāng)量動(dòng)載荷：p 轉(zhuǎn)臂軸承內(nèi)外圈相對(duì)轉(zhuǎn)速：n n=|nx|+|nv|=1400+1400/9=1555r/min選擇單列向心短圓柱滾子軸承d1：d1=0.4_0.5dzdz=2rz d1=68_85mm選用nup2306e軸承針齒銷支點(diǎn)的跨距l(xiāng)： l=4b=48mm針齒銷彎曲應(yīng)力：f -13-針齒銷的轉(zhuǎn)角：=3.1510-7 lf/dz=0.0009擺線輪根圓直徑dfc： dfc=dz-2a-dz=126mm銷軸中心圓直徑ds： ds=1/2（dfc+d1）=99mm間隔環(huán)厚度b： b=b1-b=8mm銷軸直徑ds： 取ds=10mm 外徑為14mm擺線輪頂圓直徑dac： dac=dz+2a-dz=158mm擺線輪銷孔直徑d： d=ds+2a+0.15=30.15mm根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算選擇xwd8135減速器底座下加15mm后的墊板，增大鏈輪與小車底板的距離，防止鏈子與底板摩擦。3.42擺線針輪行星傳動(dòng)減速器（二）的設(shè)計(jì)計(jì)算功率2.2kw 輸入轉(zhuǎn)速n=1400r/min 傳動(dòng)比i=43輸出轉(zhuǎn)矩:轉(zhuǎn)幅系數(shù)：k1=0.650.9 取k1=0.9 （初選）針徑系數(shù)：k2=1.252 取k2=1.6 （初選）-14-針齒中心圓半徑： 取rz=95mm齒寬b： b=（0.10.2）rp=0.15x95=14.25mm 取b=14mm偏心距a： zb=zc+1=i+1取a=1.9轉(zhuǎn)幅系數(shù)k1： 針齒套半徑rz： 取rz=8mm針齒銷半徑rz* 取rz*=5.5mm針徑系數(shù)： 得k2=1.8接觸應(yīng)力h hh轉(zhuǎn)臂軸承徑向負(fù)荷：fr 轉(zhuǎn)臂軸承當(dāng)量動(dòng)載荷：p p=xfr=1.0531.06=2599.8n轉(zhuǎn)臂軸承內(nèi)外圈相對(duì)轉(zhuǎn)速：n n=|nx|+|nv|=1400+1400/9=1432r/min選擇單列向心短圓柱滾子軸承d1：d1=0.40.5dzdz=2rz d1=76_95mm選用nf307e軸承針齒銷支點(diǎn)的跨距l(xiāng)： l=4b=56mm針齒銷彎曲應(yīng)力：f -15-針齒銷的轉(zhuǎn)角：=3.1510-7 lf/dz=0.0076擺線輪根圓直徑dfc： dfc=dz-2a-dz=170mm銷軸中心圓直徑ds： ds=1/2（dfc+d1）=125mm間隔環(huán)厚度b： b=b1-b=8mm銷軸直徑ds： 取ds=24mm 外徑為32mm擺線輪頂圓直徑dac： dac=dz+2a-dz=178mm擺線輪銷孔直徑d： d=ds+2a+0.15=130mm根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算選擇xwd8155減速器-16-第四章 鏈傳動(dòng)、軸、軸承和鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核第四章 鏈傳動(dòng)、軸、軸承和鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.1 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)4.1.1 鏈傳動(dòng)（一）的設(shè)計(jì)傳遞功率：p=5.2kw小鏈輪轉(zhuǎn)速： 312r/min， 大鏈輪轉(zhuǎn)速：156r/min傳動(dòng)比：i=2.2小鏈輪齒數(shù)：z1=29-2i 取15大鏈輪齒數(shù)：z2=35 取35設(shè)計(jì)功率：pd=kap ka=1.8pd=9.36kw單排鏈條傳遞功率： kz=1.34 kp=1 po=6.99kw鏈條節(jié)距： p=25.4 選擇鏈號(hào)16a驗(yàn)算小鏈輪軸孔直徑dk： dkdmax=120mm初定中心距ao： ao=p=762-1270mm aomin=381mm取ao=420mm以節(jié)距計(jì)的初定中心距aop=ao/p=16.5mm鏈條節(jié)數(shù)： 取lp=60鏈條長(zhǎng)度l： 計(jì)算中心距ac： -17- ac=382mm實(shí)際中心距： a=ac-0.003ac=380.8mm取a=380mm 鏈條速度v： 作用在軸上的拉力： f=1000p/v=8730n4.1.2 鏈傳動(dòng)（二）的設(shè)計(jì)傳遞功率：p=2.1kw鏈輪1轉(zhuǎn)速： 32.6r/min， 大鏈輪2轉(zhuǎn)速：32.6r/min傳動(dòng)比：i=1鏈輪1齒數(shù)：z1zmin=9 取15鏈輪2齒數(shù)：z2=15 取15設(shè)計(jì)功率：pd=kap ka=1.8pd=3.78kw單排鏈條傳遞功率： kz=1.34 kp=1 po=2.82kw鏈條節(jié)距： p=31.75 選擇鏈號(hào)16a驗(yàn)算小鏈輪軸孔直徑dk： dkdmax=120mm初定中心距ao： aomin=317mm取ao=320mm以節(jié)距計(jì)的初定中心距 -18-鏈條節(jié)數(shù)： 取lp=42鏈條長(zhǎng)度l： 計(jì)算中心距ac： ac=333.375mm實(shí)際中心距： a=ac-0.003ac=380.8mm取a=330mm 鏈條速度v： 作用在軸上的拉力： 4.2 軸的設(shè)計(jì)4.2.1 軸的初步設(shè)計(jì)1）輸入軸最小直徑確定：行走小車車體由兩根軸支撐，前后軸均是轉(zhuǎn)動(dòng)的主要承受彎扭組合作用。本課題總體設(shè)計(jì)為：前后軸均轉(zhuǎn)動(dòng)，用車輪連架在導(dǎo)軌上。軸的材料為45鋼。則：； -19-；則：取最小直徑 取最小直徑。估算直徑時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：1.對(duì)于外伸軸，由上式計(jì)算得到的軸徑常作為軸的最小直徑（軸段直徑），這時(shí)應(yīng)取較小的a值。2.當(dāng)計(jì)算軸徑處有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑以補(bǔ)償鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱。一般情況下，軸徑應(yīng)增大4%5%。3.當(dāng)外伸軸通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)聯(lián)接時(shí)，則初算直徑d必須與電機(jī)軸和聯(lián)軸器孔相匹配，必要時(shí)應(yīng)適當(dāng)增減軸徑d的尺寸。4.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于加工和裝配軸上的零件，在滿足功能要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。軸的結(jié)構(gòu)工藝性對(duì)軸的強(qiáng)度有很大影響，為此應(yīng)采用下面合理的工藝措施：1.為方便軸上零件裝拆的裝拆，軸常制成階梯形，相鄰兩軸段的直徑相差不應(yīng)過(guò)大，并應(yīng)該有圓角過(guò)渡，過(guò)度圓角直徑應(yīng)盡可能大些，以減小應(yīng)力集中。但對(duì)定位軸肩還必須保證零件得到可靠的定位，當(dāng)靠軸肩定位的圓角半徑很小時(shí)，為了增大軸肩出的圓角半徑可采用內(nèi)凹圓角或加裝隔離環(huán)。2.為使軸上零件容易裝配，軸端應(yīng)有45的倒角。3.需要磨削的軸段應(yīng)有砂輪越程槽，需要車制螺紋的軸段應(yīng)有退刀槽。4.當(dāng)軸上有幾個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)盡可能使鍵槽布置在同一母線上，以便于鍵槽加工。5.與標(biāo)準(zhǔn)件（如滾動(dòng)軸承，聯(lián)軸器，密封圈等）配合的軸段，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合的公差-20-6.為使軸、軸承等有配合要求的零件裝拆方便，并減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應(yīng)減少較小的直徑。為使與軸作過(guò)盈配合的零件易于配合，相配軸段的壓入端應(yīng)制出錐度，或在同一軸段的二個(gè)部位采用不同的尺寸公差。 4.3 軸的校核受力分析：兩軸可看成簡(jiǎn)支梁，共同承受小車車體重量，及預(yù)緊壓力。已知條件：5.5kw的減速器重量150kg，2.2kw的減速器重量120kg 底板高度30mm 長(zhǎng)1182mm 寬900mm 材料為q235重量為：m=0.031.1820.97.85噸/立方米=250kg合計(jì)總質(zhì)量：m=（250+120+150）1.2=624kg 總重力：傳動(dòng)功率p=5.2kw轉(zhuǎn)速312r/min對(duì)后軸受力分析如下：-21-圖4.1.1扭矩： 因?yàn)閠比m小的很多，所以只許按彎曲應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。該軸只受垂直作用力，危險(xiǎn)截面為直徑40mm的軸頸。計(jì)算應(yīng)滿足條件： =90mpaw軸抗彎截面系數(shù)，帶鍵槽軸和花鍵軸截面的截面系數(shù)和面積前軸受力情況和后軸差不多，結(jié)構(gòu)尺寸和后軸差不多，且不受扭轉(zhuǎn)載荷，所以前軸也是符合要求的空心軸的校核圖4.1.2鏈傳動(dòng)的工作拉力f： -22- f2+8730=f1f2276=873072得f1=11007n f2=2277.4nm=873072=628560n.m為f1受力處，此處為危險(xiǎn)截面m比t大的多 所以按彎曲應(yīng)力校核：滿足條件：=78mpa4.4 齒輪齒條的基本參數(shù)及幾何尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)空間大小取d1=150mm 預(yù)計(jì)m=5 則z=30。齒頂高 ha1=5mm ha2=5mm齒根高 hf1=6.25mm hf2=6.25mm齒高 h=11.25mm齒頂圓直徑 da=d1+2ha=160mm齒根圓直徑 df=d1-2hf=137.5mm齒距 p=3.14m=15.7mm齒輪中心到齒條中線距離h h=d1/2+xm=78.75 x=0.75基圓直徑： db=d1cos=140mm =20端面重合度：齒線重合度：齒條下墊槽鋼 gb70765 型號(hào)6.54.5 軸承選擇在選用軸承過(guò)程中要考慮軸承的載荷、轉(zhuǎn)速、調(diào)心性能以及安裝和拆卸。1) 空心軸上的軸承主要承受軸向力，又要保持轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，所以選擇兩端各用一個(gè)深溝球軸承并且在后面加一個(gè)推力軸承，這樣保證了空心軸的工-23-作要求。額定動(dòng)載荷:由 由 查表2-12 e=0.42 y=1.04 查表2-12 x=0.56查表2-5 代入得： 根據(jù)額定動(dòng)載荷選用深溝球軸承選用：滾動(dòng)軸承6215，推力軸承處額定動(dòng)載荷： 代入得cr=155kn根據(jù)額定動(dòng)載荷選擇推力軸承為：推力軸承51315.-24-2) 小車下兩個(gè)軸各自所采用軸承一樣，軸主要承受徑向力，所以選用深溝球軸承，支撐處選用：滾動(dòng)軸承6208，與之對(duì)應(yīng)軸承座為：sn208，兩端車輪處：滾動(dòng)軸承6207。4.6 軸承的校核4.6.1 軸承的壽命計(jì)算大量實(shí)驗(yàn)證明，軸承的負(fù)荷p于壽命l之間的關(guān)系曲線如圖4.5所示，其方程式為：式中：p當(dāng)量負(fù)荷，n；基本額定壽命，；壽命系數(shù)，球軸承=3。圖4.5.1軸承載荷與壽命的關(guān)系已知軸承基本額定壽為一百萬(wàn)轉(zhuǎn)(1)是的基本額定動(dòng)載荷為,；以工作時(shí)數(shù)表示壽命，得：式中：n軸承的工作轉(zhuǎn)速，r/min-25-負(fù)荷系數(shù).4.6.2 兩支承軸上車輪處軸承的校核軸承的型號(hào)為：深溝球軸承6207，基本額定動(dòng)載荷cr =25.5 kn, 基本額定靜載荷c0 =15.2 kn, 因載荷沖擊較小，載荷系數(shù)選取1.2，軸承工作溫度不高，溫度系數(shù)選擇1。軸承只承受徑向力，所以當(dāng)量動(dòng)載荷為：則基本額定壽命為128.22年10年，則此軸承滿足使用壽命要求。4.6.3 兩支承軸上另兩個(gè)軸承的校核軸承的型號(hào)為：滾動(dòng)軸承：6208，基本額定動(dòng)載荷cr =29.5 kn， 基本額定靜載荷c0 =18 kn， 因載荷沖擊較小，載荷系數(shù)選取1.2，軸承工作溫度不高，溫度系數(shù)選擇1。軸承只承受徑向力，所以當(dāng)量動(dòng)載荷為：則基本額定壽命為228.38年10年，則此軸承滿足使用壽命要求。4.6.4 空心軸承上兩個(gè)深溝球軸承的校核軸承的型號(hào)為：滾動(dòng)軸承：6215，基本額定動(dòng)載荷cr =66.0 kn， -26-基本額定靜載荷c0 =49.5 kn， 因載荷沖擊較大，載荷系數(shù)選取1.8，軸承工作溫度不高，溫度系數(shù)選擇1。軸承承受徑向力和軸向力，所以當(dāng)量動(dòng)載荷為：則基本額定壽命為22.69年10年，則此軸承滿足使用壽命要求。4.6.5 空心軸承上推力球軸承的校核軸承的型號(hào)為：滾動(dòng)軸承：51315，基本額定動(dòng)載荷ca =162 kn， 基本額定靜載荷ca0 =380 kn， 預(yù)計(jì)壽命3000h因載荷沖擊較大，載荷系數(shù)選取1.8，軸承工作溫度不高，溫度系數(shù)選擇1。軸承承受徑向力和軸向力，所以當(dāng)量動(dòng)載荷為：則基本額定壽命為4091.17h3000h，則此軸承滿足使用壽命要求。4.7 鍵的選擇和校核4.7.1 5.5電機(jī)減速器輸出軸上的鍵初選a型平鍵：141065，gb/t 1096-2003：b=14mm，l=65mm，l=l-b/2=65-7=58mm； 材料為45鋼，許用擠壓應(yīng)力p=100，對(duì)鍵連接進(jìn)行強(qiáng)度校核如下：,則此-27-滿足聯(lián)接強(qiáng)度要求。4.7.2 2.2電機(jī)減速器輸出軸上的鍵初選a型平鍵：161070，gb/t 1096-2003：b=16mm，l=70mm，l=62mm；許用擠壓應(yīng)力p=100，對(duì)鍵連接進(jìn)行強(qiáng)度校核如下：p=100，則此鍵滿足聯(lián)接強(qiáng)度要求。4.7.3 空心軸鏈輪處的鍵初選a型平鍵：161056，gb/t 1096-2003：b=16mm，l=56mm，l=l-b=48mm；許用擠壓應(yīng)力p=100，對(duì)鍵連接進(jìn)行強(qiáng)度校核如下： 37.16mpa=100mpa，則此鍵滿足聯(lián)接強(qiáng)度要求。4.7.4 車體支撐軸鏈輪處的鍵初選a型平鍵：161062，gb/t 1096-2003：b=16mm，l=62mm，l=l-b=54mm；許用擠壓應(yīng)力p=100，對(duì)鍵連接進(jìn)行強(qiáng)度校核如下： 82.45mpa=100mpa，則此鍵滿足聯(lián)接強(qiáng)度要求。4.7.5 車體支撐軸齒輪處的鍵初選a型平鍵：161077，gb/t 1096-2003：b=16mm，l=77mm，l=l-b=69mm；許用擠壓應(yīng)力p=100，對(duì)鍵連接進(jìn)行強(qiáng)度校核如下： -28- 64.52mpa=100mpa，則此鍵滿足聯(lián)接強(qiáng)度-28-第五章 鉆頭組件設(shè)計(jì)第五章 鉆頭組件設(shè)計(jì)鉆頭作為鉆通機(jī)的主體工作部件，是鉆通機(jī)的核心部分。其設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個(gè)方面：(1)和鉆通速度及鉆桿旋轉(zhuǎn)速度相匹既，保證鉆頭旋轉(zhuǎn)形成對(duì)管體的包絡(luò)面達(dá)到150以上；（2）四組合金刀頭在360。圓周上兩兩相錯(cuò)對(duì)稱分布，既保證包絡(luò)覆蓋面。又盡可能的使切削力在圓周上均勻分布，減小鉆頭在切削時(shí)瞬間沖擊而引越的振動(dòng)；(3)鉆頭整體采用錐形設(shè)計(jì)，鉆削中融合擴(kuò)孔和鉆孔，能鉆削95以上的垢質(zhì)管；(4)在刀體上開(kāi)出排屑槽，排屑槽內(nèi)布置8個(gè)直徑為3出水孔。使鉆削出的雜物，能順利的排出管體，保證鉆削的正常進(jìn)行；(5)合金刀頭采用銅焊在刀體上，在合金刀頭刀刃損壞后通過(guò)加熱刀體。使合金-29-刀頭脫落，重新進(jìn)行焊接。刀體可反復(fù)使用；(6)鉆頭和鉆桿之間采用螺紋聯(lián)接，整體鉆軒密封嚴(yán)密，不會(huì)漏水。 第六章 鉆通機(jī)的潤(rùn)滑、密封第六章 鉆通機(jī)的潤(rùn)滑、密封6.1 鉆通機(jī)的潤(rùn)滑 6.1.1 鉆通機(jī)減速機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑鉆通機(jī)的潤(rùn)滑包括減速機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑以及軸承的潤(rùn)滑。齒輪齒條采用潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油在嚙合面上形成油膜，減少摩擦與磨損，此外，還起冷卻作用。根據(jù)傳動(dòng)的圓周速度、傳遞載荷及工作溫度選用適宜的潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油的粘度是選擇潤(rùn)滑油的重要指標(biāo)。傳遞載荷越大，要求潤(rùn)滑油粘度越大。工作溫度越高，潤(rùn)滑油的粘度也應(yīng)越大。一般情況下，速度越高，油粘度應(yīng)該越小。 潤(rùn)滑油采用工業(yè)齒輪油(gb5903-86)n100。6.1.2 鉆通機(jī)軸承的潤(rùn)滑鉆通機(jī)的電機(jī)軸承，及端蓋軸承等采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。目前，市場(chǎng)上潤(rùn)滑脂種類很多，正確選用潤(rùn)滑脂可獲得很好的潤(rùn)滑效果，提高軸承使用壽命，降低電動(dòng)滾筒噪聲。主要質(zhì)量指標(biāo)有：滴點(diǎn)，針入度等。一般情況下滾動(dòng)軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，其特點(diǎn)是黏度大、不易流失、便于密封和維護(hù)、承載能力前、且不需要經(jīng)常加油，但是轉(zhuǎn)速高時(shí)，功率損失較大。潤(rùn)滑脂在軸承中的填充不要超過(guò)軸承內(nèi)空隙的1/31/2。否則軸承容易過(guò)熱。計(jì)算dn值：本設(shè)計(jì)采用深溝球軸承，當(dāng)dn值1.6105時(shí)，都可以采用脂潤(rùn)滑。綜上所述，軸承采用潤(rùn)滑