液壓潛孔鉆機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章 緒論 1.1 引言 21世紀(jì)，一個(gè)高速發(fā)展的新時(shí)代，機(jī)械化、智能化將席卷全球。人類的大部分勞力活動(dòng)將由機(jī)械代替，主要體現(xiàn)在資源開發(fā)和基礎(chǔ)建設(shè)方面上，而鉆孔機(jī)械順勢(shì)成為了重要組成部分。礦產(chǎn)資源豐富，且為人類必不可少的東西，所以采礦、用礦成了人們所需。本設(shè)計(jì)主要就采礦工具、鑿巖設(shè)備潛孔鉆機(jī)作此研究。由于礦床存在的地理位置有所不一，為了能更好的采礦，人們根據(jù)各種條件不斷的更新采礦工藝和相應(yīng)的鑿巖設(shè)備。各種開采挖掘發(fā)展迅猛，因此用到潛孔鉆機(jī)的地方非常多，成為采礦機(jī)械中的重要一員。潛孔鉆機(jī)可用于井下跟露天開采，主要用于鉆深孔，爆破孔。它比傳統(tǒng)的鑿巖機(jī)更優(yōu)越，功的利

2、用率更高，減輕了損壞，特別是在鉆大孔上面更為突出。它的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在污染少，利用率高，能大范圍使用等，適應(yīng)現(xiàn)時(shí)代的發(fā)展需求，以人為本，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，節(jié)能環(huán)保的理念，是現(xiàn)今運(yùn)用最廣的鉆孔設(shè)備6。12 潛孔鉆機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀 12.1潛孔鉆機(jī)在國外的發(fā)展 近年來，鉆機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，國外許多潛孔鉆機(jī)制造公司研發(fā)制造出了一系列新產(chǎn)品。像Arias L830型潛孔鉆機(jī)；古河的PCR一200一DH型履帶式潛孔鉆機(jī)；Sanvik公司的推出的TITONl00型潛孔L830型鉆機(jī)。特別是ROCCopco公司的ROC潛孔鉆機(jī)，為其配備了能提供3MPa氣壓的壓縮機(jī)裝置，是潛孔鉆機(jī)事業(yè)的又一發(fā)展。為其設(shè)計(jì)了新的輸送裝置，可

3、鉆直徑達(dá)140mm的深孔。以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化為主題進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，使其達(dá)到了很高的程度。在智能化上面也做的很好，部分功能均已實(shí)現(xiàn)智能化，如臂架的自動(dòng)定位。節(jié)省場(chǎng)地標(biāo)記和定位時(shí)間，提高了工作效率，使經(jīng)營者集中監(jiān)測(cè)鉆井過程。并且在安全和環(huán)保上提升了檔次，操作人員與機(jī)器設(shè)備的關(guān)系得到了很大的改善。隨著國家最新排放標(biāo)準(zhǔn)和智能化法規(guī)的實(shí)施，多數(shù)鉆機(jī)公司都給柴油機(jī)某些方面性能進(jìn)行了優(yōu)化，達(dá)到了很高的標(biāo)準(zhǔn)15。1.2.2潛孔鉆機(jī)在國內(nèi)的發(fā)展國內(nèi)潛孔鉆機(jī)起步比較晚，起源于上世紀(jì)中期的河北宣化，在國家的大量扶持跟發(fā)展下，潛孔鉆機(jī)的各方面參數(shù)得到了長足的進(jìn)步，制造技術(shù)創(chuàng)新也得到了很大的提高，在國內(nèi)外都有了很高的名聲，為此

4、許多國外知名大企業(yè)都來此投資。由于宣化的鉆機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量過硬，技術(shù)研究相當(dāng)?shù)暮?，將其整理后，一些大學(xué)作為教材來作為教學(xué)內(nèi)容來指導(dǎo)。經(jīng)過40來年的發(fā)展，宣化的鉆機(jī)生產(chǎn)已經(jīng)很規(guī)范化了，形成了重要生產(chǎn)基地。鉆機(jī)主要用于為各種挖掘爆破打孔，能提供雄厚的技術(shù)力量，先進(jìn)的生產(chǎn)制造技術(shù)和管理水平的相當(dāng)完善，在產(chǎn)品的開發(fā)和改進(jìn)上 ，擁有強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，雄厚資深的研究背景，因此，潛孔鉆機(jī)在中國肯定能有大市場(chǎng)，能很好的發(fā)展。1997年，我國潛孔鉆機(jī)產(chǎn)業(yè)得到了飛躍，自行研發(fā)出的輔助行走、升降、回轉(zhuǎn)、表面定位的潛孔鉆機(jī)，成功申請(qǐng)了國家專利，隨著一體化液壓潛孔鉆機(jī)的問世，引發(fā)了國內(nèi)鉆機(jī)的發(fā)展高潮。其通用化設(shè)計(jì)理念成果，很好

5、的突顯了它的高性能跟經(jīng)濟(jì)實(shí)用性8。雖然這幾十年發(fā)展迅速，出了不斐的成績，但還沒達(dá)到與國際高水平接軌的程度。國外發(fā)展迅速，而且起步早，我國從起步到自行研發(fā)，經(jīng)過幾十年艱苦奮斗，能有如此成果已然不易。隨著設(shè)計(jì)方法的不斷創(chuàng)新和生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展，涌現(xiàn)了許多的新的技術(shù)，大大的推動(dòng)工程機(jī)械的前進(jìn)步伐。一體化液壓潛孔鉆機(jī)的問世，標(biāo)志著鉆機(jī)技術(shù)更上一層樓，國內(nèi)由湖南山河智能股份公司做得最好。它的自主研發(fā)團(tuán)隊(duì)與中南大學(xué)智能機(jī)械研究所強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，研發(fā)生產(chǎn)出的一體化液壓潛孔鉆是國內(nèi)現(xiàn)今最優(yōu)良的鉆機(jī)。運(yùn)用的技術(shù)先進(jìn)，配置高，能耗低，性價(jià)比高于國外很多，為人們所廣泛使用10。現(xiàn)今，隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)械工程領(lǐng)域飛躍也十分顯著，

6、在鉆機(jī)設(shè)計(jì)上，運(yùn)用各種新穎的思想理念和先進(jìn)的制造技術(shù)，使產(chǎn)品達(dá)到想象中的完美程度。運(yùn)用計(jì)算機(jī)優(yōu)化，使其功與機(jī)器的匹配率和負(fù)載適應(yīng)性達(dá)到了很高的程度，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力-泵-負(fù)載有機(jī)了協(xié)調(diào)，使其具有高性能和可靠性。我國是發(fā)展中國家，以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心，所以在有些方面的投入會(huì)相對(duì)少些，由于此局限性，對(duì)液壓潛孔鉆機(jī)系統(tǒng)的研究還不深入，因此在這方面的研究與世界先進(jìn)水平還有一段差距。在大型工程設(shè)備的液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)回轉(zhuǎn)特性的影響方面的研究還不足，才達(dá)到中等偏上水平。緩沖設(shè)計(jì)，密封裝置是影響動(dòng)力頭平穩(wěn)性的最大因素，這些成為了我國工程機(jī)械上的一些發(fā)展難點(diǎn)。1.2.3國內(nèi)潛孔鉆機(jī)發(fā)展存在的問題 （1）安全方案設(shè)

7、計(jì)和人機(jī)結(jié)合方面的設(shè)計(jì)上缺陷?？傮w來講在安全和設(shè)計(jì)思路上考慮得更為周到。例如國外的產(chǎn)品，在接卸桿處裝有傳感器控制和急停裝置，對(duì)及時(shí)且有效的處理和防止事故的發(fā)生，能最大限度的保護(hù)操作工人和機(jī)器的安全，減少事故的發(fā)生，在安全保護(hù)措施上的設(shè)計(jì)更為合理周到。(2)在使用過一段時(shí)間后，由于各部件間的消耗磨損等，精確度等方面達(dá)不到要求，就會(huì)暴露一些深層次的問題，例如匹配、油的溫度、熱平衡和可靠性等問題。密封出現(xiàn)問題，這時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，這些細(xì)節(jié)在國外都是做的非常好的。 (3)智能化、自動(dòng)化程度不高，在高效方面也有所欠缺。產(chǎn)品質(zhì)量和性能要求是人們所需要的。由于工期等多方面因素，施工單位對(duì)設(shè)備要求非常高，

8、效率與質(zhì)量必須得到保證，而且還經(jīng)濟(jì)，降低人力成本14。 13潛孔鉆機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 由于我國地勢(shì)復(fù)雜，礦產(chǎn)資源分布不均勻，且大部分開采都屬于困難型，因此鉆機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，而潛孔鉆機(jī)作為鉆機(jī)中的龍頭，獨(dú)占了其中50%60%，潛孔鉆機(jī)應(yīng)用最廣的是在露天鐵礦、有色金屬礦山和石灰石礦山。潛孔鉆機(jī)普遍的應(yīng)用于國內(nèi)外，發(fā)展?jié)摿薮?，是工程機(jī)械中重要的一員。 14 潛孔鉆機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題潛孔鉆機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出了一些漏洞，主要是鉆的孔會(huì)發(fā)生一定角度的偏斜。除了與現(xiàn)今的制造水平有關(guān)外，客觀因素影響也巨大，主要體現(xiàn)在巖層構(gòu)質(zhì)不一跟鉆頭軸壓力不穩(wěn)定上。潛孔鉆機(jī)在鉆深孔上比別的鉆機(jī)更具優(yōu)勢(shì)，所以在這上面應(yīng)用

9、很多，但是鉆孔越深，桿的接頭就越多，偏角就會(huì)增大，而且軸壓力不斷的變化，對(duì)于鉆孔質(zhì)量的準(zhǔn)確性就會(huì)降低。鉆頭漂移，鉆頭的回轉(zhuǎn)會(huì)使孔呈錐形。所以巖層結(jié)構(gòu)和受力不均是使鉆孔不精準(zhǔn)的最大影響因素。孔的不精確，對(duì)于爆破等各方面的影響會(huì)更大，使采礦率下降，使鉆孔深度收到局限，增加開采成本8。 1.5 選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案1.5.1選題依據(jù)在SWDB120型一體化液壓潛孔鉆機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，現(xiàn)今，隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)械工程領(lǐng)域飛躍也十分顯著，在鉆機(jī)設(shè)計(jì)上，運(yùn)用各種新穎的思想理念和先進(jìn)的制造技術(shù)，使產(chǎn)品達(dá)到想象中的完美程度。在設(shè)計(jì)中，運(yùn)用Pro/E三維立體仿真，再通過優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，在

10、保證各項(xiàng)指標(biāo)規(guī)格的同時(shí)使其達(dá)到最優(yōu)，使外形更加自然流暢。使用符合人機(jī)工程學(xué)的人機(jī)界面加漆和自然親和的制定，實(shí)現(xiàn)了真正的自然人機(jī)一體化。本鉆機(jī)采用最先進(jìn)的制造技術(shù)、實(shí)用可靠的液壓系統(tǒng)、優(yōu)質(zhì)的部件，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，提高了作業(yè)效率，具有以下特點(diǎn)：（1）鉆機(jī)動(dòng)力頭，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，空壓機(jī)三位有機(jī)的結(jié)合在一體，使其擁有了很好的靈敏性，對(duì)地勢(shì)環(huán)境要求更加簡易，且能使線路布置更為簡單合理，可行性更高。（2）對(duì)操縱室的設(shè)計(jì)極為合理，室內(nèi)有冷暖空調(diào)，空氣清新凈化設(shè)備，鉆機(jī)的各個(gè)操縱桿都在司機(jī)的最舒適的操作范圍內(nèi)，由液壓先導(dǎo)操縱手柄對(duì)各項(xiàng)操作進(jìn)行集中控制，能用最舒適的姿態(tài)完成最艱難的操作。各項(xiàng)指示燈的安裝

11、位置也很合理，司機(jī)能很好的掌握作業(yè)情況。（3）設(shè)有靈敏度很高的自動(dòng)防卡鉆設(shè)備，能使鉆機(jī)更好的運(yùn)行。對(duì)于孔深也有裝置進(jìn)行測(cè)量和儀表進(jìn)行顯示。在室外也設(shè)有擴(kuò)音器等設(shè)備，使操作更加安全。（4）設(shè)有能自動(dòng)拆卸鉆桿的裝置，能減輕操作者的勞動(dòng)量，降低疲勞強(qiáng)度，很好的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，進(jìn)而更好的提高工作效率。（5）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)有液壓減震裝置，能很好的減少?zèng)_擊載荷，使巖層能很好的吸收沖擊力，保證鉆孔的順利進(jìn)行，達(dá)到保護(hù)鉆機(jī)的功用，延長其壽命，提高鉆孔效率。1.5.2主要研究內(nèi)容主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)計(jì)算一體化液壓潛孔鉆機(jī)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)，妥善解決傳動(dòng)部分與工作部分的聯(lián)接，完成工作要求。（1）對(duì)一體化液壓潛孔鉆機(jī)進(jìn)行

12、結(jié)構(gòu)分析。（2）設(shè)計(jì)一體化液壓潛孔鉆機(jī)的動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。（3）繪制一體化液壓潛孔鉆機(jī)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)圖。1.5.3研究思路及方案一體化液壓潛孔鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭采用全液壓驅(qū)動(dòng)的方式，其主要組成有五個(gè)部分，它們分別是：原動(dòng)力部分：采用雙聯(lián)變量式液壓柱塞泵，能適應(yīng)各種巖層環(huán)境；執(zhí)行驅(qū)動(dòng)部分：擺線液壓馬達(dá)；控制部分：液壓系統(tǒng)中需要的各種閥塊，有壓力控制閥，方向控制閥，流量控制閥；輔助部分、傳動(dòng)介質(zhì)部分?；剞D(zhuǎn)動(dòng)力頭由四部分組成，分別是：作為連接不分的法蘭盤、提供動(dòng)力的動(dòng)力機(jī)、傳遞能量的連接件、調(diào)節(jié)速度的減速箱?；剞D(zhuǎn)力矩跟轉(zhuǎn)速由動(dòng)力機(jī)產(chǎn)生，然后經(jīng)其他三部分傳遞給鉆桿，它再帶動(dòng)沖擊器和鉆頭對(duì)巖層進(jìn)行

13、作用以此滿足我們所需。 第2章 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1一體化潛孔鉆機(jī)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)分析2.1.1潛孔鉆機(jī)結(jié)構(gòu)總成及介紹潛孔鉆機(jī)的形成鉆孔基本思路，破碎鑿巖方法，沖擊旋轉(zhuǎn)使巖石破碎，進(jìn)而達(dá)到需要效果。鑿巖時(shí)，沖擊器沒入孔內(nèi)，由于有空氣壓縮裝置，對(duì)孔底部不斷施加氣壓，形成很大的沖擊力，鉆具與鉆頭主軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，在每次完成沖擊以后，鉆頭相對(duì)于原來都會(huì)轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，為下次沖擊做好準(zhǔn)備，沖擊器是通過高壓氣來提供能量的，進(jìn)而完成做功，鉆孔會(huì)有很多巖石顆粒跟粉塵，若不弄掉它們，它們會(huì)與鉆具再次研磨，浪費(fèi)掉很多無用功，而且會(huì)降低鉆具的壽命。所以必須將它們處理掉。而高速?zèng)_擊的鉆桿就能帶走它們，使孔底干

14、凈。 一體化液壓潛孔鉆機(jī)為沖擊回轉(zhuǎn)式鑿巖鉆孔，機(jī)械外觀主視圖2.1、外觀主視俯圖2-2如下所示，由推進(jìn)系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)裝置、鉆桿庫、鉆架、補(bǔ)償油缸、滑架、舉升油缸、卸桿器、吸塵罩、除塵裝置、行走架、機(jī)架、支腿、后支架、空壓機(jī)及壓氣系統(tǒng)、柴油機(jī)泵組、油箱、液壓系統(tǒng)及多路閥組、司機(jī)室、護(hù)欄、鉆架支座、等部分組成10。2.1一體化液壓潛孔鉆機(jī)外觀主視圖2.2一體化液壓潛孔鉆機(jī)外觀俯視圖本鉆機(jī)總體結(jié)構(gòu)部分有：（1）柴油機(jī)泵組配裝玉柴YC6L280-30柴油機(jī)，功率70KW。（2）壓氣系統(tǒng)本鉆機(jī)的壓氣系統(tǒng)配制成螺桿空壓機(jī)，由空壓機(jī)給動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)提供氣壓，清除孔內(nèi)灰塵和雜質(zhì)，使鉆孔質(zhì)量更高。（3）液壓系統(tǒng)全液壓鉆

15、機(jī)的各個(gè)動(dòng)作、行程，一般用液壓比例先導(dǎo)閥或者電磁閥對(duì)其進(jìn)行操作控制，還能迅速變換機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度，不僅反應(yīng)靈敏，而且效果明顯，最大限度的提高鉆孔精度。（4）滑架滑架是潛孔鉆機(jī)的一個(gè)重要組成部件，主要用來支撐和連接鉆架，液壓缸對(duì)滑架和鉆架作用，從而實(shí)現(xiàn)它兩結(jié)構(gòu)總成的升降和改變鉆孔的方向。（5）鉆桿鉆桿可分為兩部分，第一部分稱為主鉆桿，它的上端與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)接頭聯(lián)接，下端與沖擊器接頭聯(lián)接；第二根稱為副鉆桿，它主要是用來對(duì)主鉆桿進(jìn)行加長。主副鉆桿各內(nèi)外螺紋接頭為錐形。（6）機(jī)架機(jī)架是相當(dāng)于汽車的底盤，很多的部件結(jié)構(gòu)都安裝在它上面。后支架主要用在運(yùn)輸過程中，滑架和鉆架落下時(shí)對(duì)它們進(jìn)行支撐保護(hù)。在到達(dá)鉆孔地點(diǎn)

16、后，將鉆架和滑架立起來，此刻將護(hù)欄安裝機(jī)架上。在機(jī)架的四腳各裝有一條支腿油缸，用于鉆孔時(shí)鉆機(jī)的調(diào)平和支撐。（7）油箱 油箱是用來儲(chǔ)存油液，且還有散發(fā)熱量、沉淀污物及安裝平臺(tái)等作用，由過濾器和測(cè)量油溫跟液位的計(jì)量器組成。（8）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)該回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由液壓馬達(dá)、減速齒輪箱、管接頭、運(yùn)行滑板和供氣機(jī)中轉(zhuǎn)站構(gòu)成。該機(jī)構(gòu)的推進(jìn)功能靠固定在滑板上的鏈條是由軸銷和彈簧減震機(jī)構(gòu)而進(jìn)行緊固的?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)力的機(jī)構(gòu)是液壓馬達(dá)，可以輸出的轉(zhuǎn)速為050轉(zhuǎn)/分并帶有連續(xù)可調(diào)的功能。（9）推進(jìn)機(jī)構(gòu)推進(jìn)機(jī)構(gòu)由多方面組成的，它包括推進(jìn)液壓缸，鏈輪鏈條組及其帶有緩沖作用的彈簧。其一端繞過主動(dòng)鏈輪的鏈條在軸銷的作用下緊固在滑板的

17、上側(cè)，而它的另一端則經(jīng)過從動(dòng)輪固定在緩沖彈簧上，連接在滑板下部的是緩沖彈簧的另一側(cè)，推進(jìn)和提升兩個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)是在液壓馬達(dá)正反轉(zhuǎn)來完成的。在自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下推進(jìn)液壓馬達(dá)具備了緩沖的性能。（10）卸桿器 卸桿器是由各個(gè)不同的構(gòu)件所組成的，它由上卸桿器體、下卸桿器體、上卡爪、下卡爪、卡桿缸及卸桿缸等部分構(gòu)成。在卸桿作用的時(shí)候，卡桿缸將下鉆桿卡牢，同樣在上鉆桿處由也是由卡桿缸卡牢，在卸桿缸動(dòng)作時(shí)其連接螺紋會(huì)開始松動(dòng)，在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用下卸下鉆桿。（11）沖擊器 沖擊器選用山特維克高風(fēng)壓沖擊器。（12）行走機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，由液壓馬達(dá)、行走支架、多級(jí)齒輪減速器、張緊裝置與從動(dòng)輪等組成。其

18、驅(qū)動(dòng)方式采用雙作用液壓馬達(dá)在減速器作用下實(shí)現(xiàn)的。為了安裝方便，減速機(jī)安裝在履帶寬度之內(nèi)，運(yùn)用黃油進(jìn)行調(diào)節(jié)潤滑，速度控制采用不同的檔位，并且采用了剎車制動(dòng)器，在操作安全上得到了極大的保證，減速機(jī)的潤滑采用N220裝在減速機(jī)內(nèi)部實(shí)施不間斷潤滑效果。（13）司機(jī)可在室內(nèi)對(duì)所有操作進(jìn)行控制，而且操縱姿態(tài)舒適，通過控制手柄、電磁閥或腳踏閥來對(duì)鉆機(jī)的各個(gè)動(dòng)作進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。2.2 一體化潛孔鉆機(jī)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)分析2.2.1動(dòng)力頭主要組成部分 動(dòng)力元件：雙聯(lián)變量式液壓柱塞泵。 執(zhí)行元件：動(dòng)力頭、擺線液壓馬達(dá)。 控制元件：它是控制系統(tǒng)中執(zhí)行元件的流量、壓力和方向的，各種閥塊，其中包括壓力閥、方向閥、流量閥

19、等。 輔助元件：油箱、管道、過濾器及各種指示儀表等2。 工作介質(zhì)：液壓油，傳遞能量和信號(hào)。2.2.2動(dòng)力元件的分布本鉆機(jī)回轉(zhuǎn)部分選用左右雙回轉(zhuǎn)擺線液壓馬達(dá)對(duì)稱布置的結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)裝置的初始位置布置在鉆機(jī)的軸線上面，動(dòng)力頭安裝在回轉(zhuǎn)支座上的，它上面安裝有兩個(gè)小齒輪軸，它們與左右液壓馬達(dá)的活塞桿端的矩形花鍵分別相連。不止能實(shí)現(xiàn)諸多功能，在外觀形態(tài)上也有可觀性。另一個(gè)關(guān)鍵問題是使回轉(zhuǎn)裝置能實(shí)現(xiàn)正反回轉(zhuǎn)的功能，回轉(zhuǎn)支座上動(dòng)力頭的兩個(gè)小齒輪軸的旋轉(zhuǎn)是通過馬達(dá)的活塞桿來回伸縮運(yùn)動(dòng)來推動(dòng)的。一體化液壓潛孔鉆機(jī)回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭由四部分組成，分別是：作為連接部分的法蘭盤、提供動(dòng)力的動(dòng)力機(jī)、傳遞能量的連接件、調(diào)節(jié)速度的減速

20、箱。回轉(zhuǎn)力矩跟轉(zhuǎn)速由動(dòng)力機(jī)產(chǎn)生，然后經(jīng)其他三部分傳遞給鉆桿，它再帶動(dòng)沖擊器和鉆頭對(duì)巖層進(jìn)行作用以此滿足我們所需16。動(dòng)力頭的外形如圖2.3所示：圖2.3動(dòng)力頭外形結(jié)構(gòu)1、液壓馬達(dá)（帶小齒輪） 2、大齒輪 3、箱體 4、主軸 5、法蘭盤 6、連接體兩液壓馬達(dá)的連接方式是大油腔與小油腔互相交叉連接。運(yùn)作過程大致如下：壓力油從油管進(jìn)入左小腔、右大腔時(shí)，左活塞桿則會(huì)做收縮運(yùn)動(dòng)，右活塞桿則向外伸。進(jìn)而推動(dòng)回轉(zhuǎn)座上的動(dòng)力頭做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，與巖層形成強(qiáng)大的剪切力矩，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目的，完成部分功能要求。反之則右活塞桿會(huì)收縮，左活塞桿向外伸，從而推動(dòng)支座與前方向相反的運(yùn)動(dòng)。大部分鉆機(jī)在實(shí)際作業(yè)中，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)

21、動(dòng)范圍基本上都在中間位置左右兩邊的600范圍間，可整個(gè)的工作設(shè)備需要從左到右發(fā)角度范圍為1800，轉(zhuǎn)到支座兩邊的極限位置。 鉆機(jī)在工作時(shí)，動(dòng)力頭與地面接觸，會(huì)產(chǎn)生很大的慣性沖擊，很可能損壞液壓系統(tǒng)。為了很好的保護(hù)回路，減輕液壓沖擊，使用了溢流閥，它的作用是進(jìn)行溢流緩沖，還使用了彈簧減震，它也是緩沖裝置，從而來延長回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作壽命。動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)支座的結(jié)構(gòu)簡圖大致如圖2.4、2.5、2.6所示： 圖2.4動(dòng)力頭支座立板圖2.5動(dòng)力頭支座側(cè)板圖2.6動(dòng)力頭支座底板在SWDB120型一體化液壓潛孔鉆機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，現(xiàn)今，隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)械工程領(lǐng)域飛躍也十分顯著，在鉆機(jī)設(shè)計(jì)上，運(yùn)用各種新穎

22、的思想理念和先進(jìn)的制造技術(shù)，使產(chǎn)品達(dá)到想象中的完美程度。第3章 回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)液壓原理技術(shù)參數(shù)的計(jì)算3.1液壓馬達(dá)參數(shù)的確定3.1.1主要參數(shù)的組成鉆頭和沖擊器的能量來自于動(dòng)力機(jī)，它的回轉(zhuǎn)力矩跟轉(zhuǎn)速作用給鉆桿，而連接件，法蘭盤跟減速箱就是其中的連接件。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和液壓元件的選擇，它們的主要依據(jù)參數(shù)是排量跟壓力。液壓泵的工作壓力取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力損失，而與液壓泵的排量無關(guān)；液壓執(zhí)行元件（即馬達(dá)）的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸決定了排量2。3.1.1.1液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算本系統(tǒng)的壓力設(shè)為10MPa，最大驅(qū)動(dòng)扭矩為=2000N.m,其機(jī)械效率為=0.95，則馬達(dá)慣性力矩=。 則載荷力矩：

23、 ， （3.1） 3.1.1.2液壓馬達(dá)排量的計(jì)算液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩公式是所以液壓馬達(dá)的排量： = （3.2）式中：液壓馬達(dá)的最大負(fù)載力矩， 進(jìn)、出油口壓差，pa； 液壓馬達(dá)的機(jī)械效率，齒輪馬達(dá)和柱塞馬達(dá)取0.90.95，葉片馬達(dá)取0.80.9。液壓馬達(dá)的排量也要滿足最小的轉(zhuǎn)要求 （3.3）式中通過液壓馬達(dá)的最小流量；液壓馬達(dá)的最小轉(zhuǎn)速2。3.2液壓馬達(dá)選型3.2.1回轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)選擇潛孔鉆機(jī)是一種回轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)械設(shè)備，它是用鉆頭的對(duì)巖層的沖擊和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從而使巖層破裂，它們總稱為潛孔沖擊器?；剞D(zhuǎn)動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)極為重要，作為鉆機(jī)的最重要組成部件，為系統(tǒng)動(dòng)力源，所以它好壞直接影響鉆機(jī)效率，生產(chǎn)率跟鉆孔

24、成本，開發(fā)出最優(yōu)性能的產(chǎn)品是我們?cè)O(shè)計(jì)的根本目的。鉆具破巖需要很大的回轉(zhuǎn)力矩和推力，它的功用就是為其提供能量，使鉆機(jī)能夠很好的運(yùn)轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)中機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速和扭矩由工作軸來實(shí)現(xiàn)，由動(dòng)力機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)來傳遞。根據(jù)鉆機(jī)各種參數(shù)要求和工作地點(diǎn)，工作件需要一個(gè)平穩(wěn)的回轉(zhuǎn)速度，足夠的扭矩需求，再通過對(duì)現(xiàn)有潛孔鉆機(jī)的動(dòng)力機(jī)和減速機(jī)參考，用雙馬達(dá)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)頭來驅(qū)動(dòng)更為優(yōu)越合適。由于各種巖層的鉆孔需要的扭力不一樣，為了能更好利用能量，用兩個(gè)馬達(dá)并聯(lián)傳入動(dòng)力，這樣不僅能在符合設(shè)計(jì)的參數(shù)要求的同時(shí)增加動(dòng)力機(jī)的壽命，還能降低成本。如圖3.1所示：圖3.1雙馬達(dá)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)頭3.2.2液壓馬達(dá)的型號(hào)說明及選擇參數(shù)參考：鉆具轉(zhuǎn)速：0

25、50rpm回轉(zhuǎn)扭矩：2000 N.m鉆孔最大功率：45KW由于方案的動(dòng)力采用兩個(gè)原動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的供給，所以所要選的液壓馬達(dá)的扭矩應(yīng)在0到2000N·m的范圍內(nèi)。根據(jù)資料分析，選用BYM系列低速大扭矩?cái)[線液壓馬達(dá)系列。該系列馬達(dá)采用補(bǔ)償式端面配流結(jié)構(gòu)，該系列馬達(dá)具有較大的排量和較高的輸出扭矩，工作效率高，而且安全可靠。廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。技術(shù)參數(shù)見表3.13。 表3.1寧波液壓馬達(dá)廠生產(chǎn)的BYM型擺線液 壓馬達(dá)技術(shù)參數(shù)與型號(hào)說明型號(hào)排量/（mL/r）壓力/Mpa轉(zhuǎn)速/（r/min）效率/%轉(zhuǎn)矩/N.M舊型號(hào)質(zhì)量/kg額定最高額定最高容積總效率BYM-S1601601416500650

26、9380307BM-D20BYM-S2002001416400520938038420.5BYM-S2502501416320416938048022BYM-S3203201416250325938061422BYM-S40040012.514200260938068523BYM-M31531216163204169380610BM-E30.7BYM-M4003981616250325938078031.5BYM-M5004961616200560938098132.4BYM-M63062516161602089380123633.6BYM-M8007981616125162938015703

27、5.2BYM-L80079512.51420026093801393BM-F54BYM-L100099712.5141602089380174756BYM-L1250124912.5141301699380218958根據(jù)表3-1參數(shù)和上述計(jì)算，經(jīng)過比較分析，決定選用額定扭矩為614N.m，額定轉(zhuǎn)速為325RPM的液壓馬達(dá)作為回轉(zhuǎn)頭的動(dòng)力機(jī)，即BYM-S320型號(hào)。3.3動(dòng)力頭輸出參數(shù)計(jì)算液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，液壓元件的選擇，都需要以傳動(dòng)裝置作為依據(jù)，而動(dòng)力頭就是本設(shè)計(jì)的選擇依據(jù)。壓力由負(fù)載決定，通過壓力來選擇執(zhí)行元件。3.3.1 輸出動(dòng)力力矩 （3.4） 式中： 輸出動(dòng)力矩為612N·m

28、； 動(dòng)力機(jī)產(chǎn)生力矩，N·m； 動(dòng)力頭內(nèi)減速箱的傳動(dòng)比為5； 減速箱傳動(dòng)效率； =(O91099)t； 傳動(dòng)級(jí)數(shù)；鉆桿與鉆桿間和連接件之間的傳動(dòng)效率；與鉆桿數(shù)量、螺紋種類也有關(guān)。則動(dòng)力頭輸出力矩為： = （3.5）3.3.2輸出轉(zhuǎn)速 （3.6） 式中： 動(dòng)力頭輸出轉(zhuǎn)速； 動(dòng)力機(jī)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。 （3.7）3.3.3工作阻力矩的計(jì)算 潛孔鉆機(jī)在鉆孔時(shí)，鉆具所受到的阻力矩包括很多方面，主要由以下幾種阻力矩組成：在相鄰兩次剪切，鉆具與巖瘤沖擊所產(chǎn)生的剪切力矩?；钊繘_擊一次鉆頭轉(zhuǎn)過的角度為：(nf)· （3.8）每一次每個(gè)鉆刃所能鉆削的巖塊長短是：L=R800 （3.9）其中： （3

29、.10）式中 ： 為i規(guī)格的鉆刃數(shù) ；d 在一次剪切中，能剪切的最大寬度；則 ： （3.11）式中： 為鉆具總數(shù) ； 前后兩次鑿切所對(duì)當(dāng)次能鉆深淺的作用程度；巖石抗剪強(qiáng)度 ；為鉆具轉(zhuǎn)速 ；f沖擊頻率； R鉆頭跟鉆刃各自中心間的加權(quán)半徑。 巖石跟鉆刃形成摩擦力矩。表達(dá)式為： （3.12）式中： 鉆刃與孔底間的摩擦系數(shù)； F鉆頭承受的軸壓力值?？妆陂g的巖粉與鉆桿外緣摩擦?xí)a(chǎn)生阻力矩。鉆孔時(shí)，鉆桿會(huì)產(chǎn)生彈性變形，小幅度偏擺，會(huì)與孔壁和巖粉摩擦產(chǎn)生阻力矩。它的大小與巖石性質(zhì)、巖粉粒度，鉆頭結(jié)構(gòu)、排粉狀況等密切相關(guān)。 其表達(dá)式為: （3.13）式中： 是比例系數(shù)，通常取 0.1O.3。 因此 ，總阻力矩

30、： （3.14）由于地質(zhì)復(fù)雜多變，所以原動(dòng)機(jī)需要能提供多種扭矩和轉(zhuǎn)速。一般要求或,為安全系數(shù)，取1.11.5。通過以上計(jì)算和選擇，大致上確立了各項(xiàng)主要參數(shù)。3.4齒輪的各參數(shù)的計(jì)算 3.4.1壓力角的選擇本次設(shè)計(jì)的齒輪為標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，其壓力角選用國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值一般為20o17。3.4.2齒數(shù)的選擇在以保持齒輪傳動(dòng)的中心距不變和彎曲強(qiáng)度足夠的前提下，增加齒數(shù)，不僅能使重合度增大還能提高其平穩(wěn)性，增加齒輪的壽命，而且模數(shù)還可以相對(duì)減小。金屬切削量也能有所減少，節(jié)省材料，減少制造成本，其效益更高。使結(jié)構(gòu)緊湊的同時(shí)，提高齒面抗膠合的能力，因輪齒容易磨損和斷齒，壓力角=20o的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，為使輪齒

31、免于根切，小齒輪齒數(shù)一般取Z1=1420。在選擇外齒變位齒輪時(shí),應(yīng)使變位后的齒輪避免根切、頂切、干涉和必要的齒頂厚和重合度的要求15-148。表3.2 外嚙合齒輪變位系數(shù)的限制條件根據(jù)上述參考資料，初步確定小齒輪軸的齒數(shù)Z=14，齒輪的變位系數(shù)=0.12418。3.4.3模數(shù)的選擇齒輪的模數(shù)的尺寸計(jì)算和選擇應(yīng)采用國家標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列，它是其計(jì)算中最基本的參數(shù)之一，它與齒數(shù)決定了分度圓的大小。模數(shù)越大則齒距相對(duì)會(huì)越大，輪齒也就越大，齒輪的抗彎曲能力便越強(qiáng)，綜合性能越好，本設(shè)計(jì)選擇模數(shù)為3mm17。3.4.4齒輪其他主要尺寸的確定已知：鉆具轉(zhuǎn)速 050rpm，馬達(dá)額定轉(zhuǎn)速為325/min，馬達(dá)額定扭矩

32、：614N.m，額定功率45KW，鉆孔直徑：150mm。通過上面的各項(xiàng)計(jì)算和元件的選用，初步選定主軸的轉(zhuǎn)速為/min。因?yàn)轳R達(dá)的轉(zhuǎn)速受外界因素影響比較大，各巖層對(duì)于轉(zhuǎn)速的大小不相同。不能達(dá)到額定的轉(zhuǎn)速。所以取。所選小齒輪的齒數(shù)為，齒輪的傳動(dòng)比i=，得到大齒輪的齒數(shù)為=70。小齒輪各參數(shù)如下：分度圓直徑 基圓直徑 =齒寬 b=1×42=42mm大齒輪各參數(shù)如下：分度圓直徑 基圓直徑 中心距 =1.5×（14+70）=126mm嚙合角 =齒根高 mm第4章 回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)液壓原理設(shè)計(jì)4.1 回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)液壓回路的選擇雖然現(xiàn)今機(jī)械已非常發(fā)達(dá)，運(yùn)用的液壓系統(tǒng)也更加復(fù)雜，但萬變不離

33、其宗，不管是多么復(fù)雜的系統(tǒng)，它都是由一些簡單的回路組成。液壓回路設(shè)計(jì)是否合理，直接對(duì)鉆機(jī)的功能和性能產(chǎn)生影響。液壓回路主要包括對(duì)壓力、方向、動(dòng)作、速度等方面的控制1。一個(gè)合格的液壓系統(tǒng)至少能實(shí)現(xiàn)下面幾個(gè)方面的功能：1、系統(tǒng)必須有過載保護(hù)裝置，液壓泵卸荷回路，能使工作較為平穩(wěn)、人機(jī)的保護(hù)措施要可靠、換向沖擊小等基本功能；2、達(dá)到基本的自動(dòng)化程度、能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)功能；3、具有反應(yīng)靈敏、制動(dòng)性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性好、控制精度高、穩(wěn)定性好、可行性強(qiáng)等特點(diǎn)。4.1.1 調(diào)速回路的選擇執(zhí)行元件的運(yùn)行快慢，是通過液壓調(diào)速回路來進(jìn)行控制的。對(duì)于如何調(diào)速，我們可以從它的表達(dá)式中來尋求調(diào)節(jié)方法。調(diào)速回路有三種：節(jié)流調(diào)速回路

34、，容積調(diào)速回路，容積節(jié)流調(diào)速回路。選擇調(diào)速方案時(shí)，首先考慮滿足使用性能要求，同時(shí)應(yīng)使結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低廉等基本要求。調(diào)速回路要能達(dá)到以下幾點(diǎn)基本要求：在規(guī)定限度內(nèi)控制速度，使其達(dá)到最優(yōu)速度比；給動(dòng)力頭執(zhí)行部件供給足夠的力矩；作業(yè)效率要在一定范圍內(nèi)，有效功不能有太多的損失；系統(tǒng)要有一定的剛性，在遇到?jīng)_擊等突然情況時(shí)，還能維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。以下幾點(diǎn)可作為選擇依據(jù)2-147：（1）功率不大的地方。它有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：速度不穩(wěn)定，損耗大，效率低。（2）對(duì)馬達(dá)的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在容積調(diào)速回路中是經(jīng)排量來對(duì)其進(jìn)行控制的。這種調(diào)節(jié)方式損失很少，發(fā)熱量低，效率高。在大型機(jī)械上很常用，比如需要壓力大，流量大的大

35、型機(jī)床、各種礦山和工程機(jī)械的大功率場(chǎng)合，經(jīng)過分析決定選用容積節(jié)流調(diào)速回路2-158。容積節(jié)流調(diào)速可分為定壓式與變壓式兩種調(diào)節(jié)方式。定壓式主要用于負(fù)載相對(duì)穩(wěn)定，功率使用量不大的場(chǎng)合；而變壓式則在速度較低，負(fù)載變化量大，功率中小型場(chǎng)合用得較多。使用場(chǎng)合不一樣，調(diào)速方式就不一樣。泵的調(diào)節(jié)一般用電業(yè)比例閥，對(duì)閥而言是節(jié)流調(diào)速。 因?yàn)闈摽足@機(jī)的工作環(huán)境變化大和其工作原理的特點(diǎn)，液壓系統(tǒng)需要泵為其提供壓力小而流量大和壓力大，流量小的油液。再結(jié)合節(jié)能環(huán)保和高效率等方面來對(duì)泵進(jìn)行選擇，雙聯(lián)式變量柱塞泵是最為合適的。如圖4.1所示：圖4.1 雙聯(lián)式變量柱塞泵4.1.2制動(dòng)回路的選擇性能參數(shù)設(shè)計(jì)的好不好，會(huì)直接影

36、響生產(chǎn)效率，鉆孔的質(zhì)量跟操作環(huán)境。鉆孔精確作為潛孔鉆機(jī)的一大優(yōu)勢(shì)，所以在設(shè)計(jì)其性能參數(shù)上很講究?；剞D(zhuǎn)制動(dòng)分為開式和閉式兩種，它們有明顯的區(qū)別。開式回轉(zhuǎn)制動(dòng)的操作復(fù)雜，制動(dòng)時(shí)比較緩慢，需要先斷油再制動(dòng)，手和腳共同操作來實(shí)現(xiàn)，制動(dòng)性能和效果由操作者決定，主觀因素太大，需要的協(xié)調(diào)性太強(qiáng)，不能適應(yīng)其要求，所以已被淘汰。然而閉式制動(dòng)則是通過切斷油路和控制機(jī)械閉式制動(dòng)器或者兩者合用來對(duì)其進(jìn)行制動(dòng)的。能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回轉(zhuǎn)制動(dòng)，而且效果明顯，靈敏性強(qiáng)，用操作閥斷開油路，再用時(shí)續(xù)控制制動(dòng)閥，所以操作起來更為簡便。能使回轉(zhuǎn)精確，沖擊力較小，而且在停機(jī)時(shí)還能進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)，安全性更高，所以選閉式制動(dòng)。使用溢流橋在控制馬達(dá)的

37、制動(dòng)過程中擁有著十分巨大的優(yōu)勢(shì)，如果電磁換向閥復(fù)位至中位時(shí)，液壓馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)在慣性力的驅(qū)使下還會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，此刻高壓油通過單向閥時(shí)溢流閥會(huì)對(duì)其進(jìn)行限壓，而另一端的單向閥靠油箱吸取液壓油。該回路不僅可以限制其引起的液壓沖擊，而且也可以使馬達(dá)穩(wěn)定制動(dòng)，這幾個(gè)單向閥起到了對(duì)馬達(dá)的自動(dòng)補(bǔ)給液壓油的功能3-403。圖4.2溢流橋制動(dòng)回路4.1.3快速運(yùn)動(dòng)和換向回路的選擇選用了容積節(jié)流調(diào)速回路，實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，就必須設(shè)置單獨(dú)的油路，將其直接與液壓馬達(dá)的兩腔相聯(lián)接。換向閥作為換向回路中的主體閥，它的選用尤為重要。（1）換向閥的工作原理是：當(dāng)前應(yīng)用最廣的是滑閥式換向閥，每一個(gè)換向閥都是由若干個(gè)沉割槽的閥體和若干個(gè)臺(tái)

38、肩的閥芯這兩個(gè)主要部件構(gòu)成。換向閥的原理是依靠閥芯與閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來切換液流的方向達(dá)到換向的目的的。其工作原理如圖4.3所示4-139： 本系統(tǒng)采用電液換向閥式換向連接回路，調(diào)壓問題在油源中已經(jīng)解決,所以在此就不作過多闡述。卸荷在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常重要，但此系統(tǒng)中如果采用中位機(jī)能為Y型的三位五通換向閥，屆時(shí)將不需要為其設(shè)置專用的油路跟元件，所以選用三位五通換向閥。圖4.3三位五通換向閥在此次設(shè)計(jì)中，為了能使活塞桿工進(jìn)時(shí)活得較高的速度，用液壓馬達(dá)差動(dòng)連接的方式。因此換向回路中采用如下形式：圖4.4 電液換向閥4.2液壓系統(tǒng)原理圖4.2.1 一體化液壓潛孔鉆機(jī)液壓原理圖 通過上面的設(shè)計(jì)概述，對(duì)本孔

39、鉆機(jī)各部分組成和總體結(jié)構(gòu)有了大概的了解，可以設(shè)計(jì)出如圖4.5的液壓原理圖，由于空間限制，下面只對(duì)其主要部分進(jìn)行更透徹的分析與介紹。圖4.5一體化液壓潛孔鉆機(jī)液壓原理圖4.2.2動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓原理圖本液壓回路需要各種元件和閥體在上面的設(shè)計(jì)中均已選好，下圖是將上述選出的各種回路組合在一起初步得到動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓原理圖，如圖4.6所示： 圖4.6動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓原理圖上圖為初步制定的液壓原理圖，但仔細(xì)分析可發(fā)現(xiàn)，此系統(tǒng)還存在一些問題，所以進(jìn)行如下改進(jìn)：（1） 雙聯(lián)式液壓泵的差動(dòng)連接，很可能出現(xiàn)供油過足而使整個(gè)系統(tǒng)油壓過高現(xiàn)象，因此要在泵中串聯(lián)一個(gè)單向閥A防止此現(xiàn)象的發(fā)生。（2） 在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)

40、作時(shí)，若回油路直接連通油箱，這樣會(huì)嚴(yán)重影響液壓馬達(dá)的差動(dòng)連接效果。阻止油液在回轉(zhuǎn)時(shí)返回油箱，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)油壓不足因而影響鉆機(jī)的正常作業(yè)，更好的消除安全等隱患，因此要在回油路上串聯(lián)一個(gè)液控順序閥B。（3） 為方便操作人員讀取和調(diào)控油壓，遇見情況后及時(shí)的做出處理，減少不必要的事情發(fā)生，在油路中需要設(shè)立一個(gè)油壓表C和遠(yuǎn)程調(diào)壓控制閥。 修改后的液壓系統(tǒng)圖如圖4.7所示：圖4.7 調(diào)整后的動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓原理圖1、過濾器 2、背壓閥 3.雙聯(lián)式柱塞泵 4、回油過濾器 5、液控單向閥 6、節(jié)流閥7、三位四通電液換向閥 8、液壓擺線馬達(dá) 9、液壓馬達(dá)液壓鎖 A、液壓單向閥 B、液控順序閥 C、油壓表 D、遠(yuǎn)程

41、調(diào)壓閥4.3 液壓元件的選擇一個(gè)完成的液壓系統(tǒng)必須要有此四類液壓元件，它們分別是控制、執(zhí)行、動(dòng)力和輔助元件。它是液壓系統(tǒng)的核心，與控制回路組成各種系統(tǒng)。閥體跟管道連接液壓元件組成基本回路，所以它的選擇尤其重要。以下分別對(duì)各類元件進(jìn)行選擇確定4。4.3.1 液壓馬達(dá)的選擇（1） 液壓馬達(dá)的選擇在前面的計(jì)算中，液壓馬達(dá)排量已經(jīng)通過計(jì)算得到，為139mL/r，在鉆機(jī)正常運(yùn)作時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩2100N.m，系統(tǒng)壓力為10Mpa,選用BYM系列低速大扭矩?cái)[線液壓馬達(dá)。 =81L/min, （4.1）V =250 mL/r, （4.2）=325r/min, (4.3）在P=16Mpa時(shí)，T=2900N.m的輸

42、出扭矩，m=22kg,灌注油量3L。（2） 馬達(dá)實(shí)際所需流量計(jì)算本設(shè)計(jì)中動(dòng)力頭的箱體選用鹽城市寶利來精密機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的部件，其傳動(dòng)比為i=5，質(zhì)量m=220kg。所以馬達(dá)轉(zhuǎn)速為：n=i45r/min=545r/min=225 r/min （4.6）由此馬達(dá)實(shí)際所需流量為：=Vn=250225 r/min=56.3L/min （4.7）（3）BYM系列擺線液壓馬達(dá)的分析BYM系列擺線馬達(dá)是一種低速大轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)，其結(jié)構(gòu)圖如4.8圖所示。它使用端面配油的方式，此種方式能提高馬達(dá)的使用壽命和容積效率，提高了其性能優(yōu)勢(shì)。該系列馬達(dá)優(yōu)點(diǎn)明顯，具有適用范圍廣，能輸出多種轉(zhuǎn)速而且轉(zhuǎn)矩大，不僅在低速時(shí)

43、能運(yùn)行穩(wěn)定，在高速運(yùn)作下也能保持平穩(wěn)，而且工作效率高、使用壽命長，占地面積小，質(zhì)量較輕，有利于搬運(yùn)，可以直接與工作機(jī)構(gòu)相連等優(yōu)點(diǎn)，因而適用于各種低速重載的傳動(dòng)裝置，能廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)3-61。4.8擺線液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)圖13-密封；4前蓋；5止推環(huán)；6殼體；7配流軸；8花鍵軸；9推力軸承；10輔助配油板；11限制塊；12后蓋；13定子；14擺線轉(zhuǎn)子4.3.2 液壓泵的選擇（1） 液壓泵工作壓力的確定 (4.8) 式中：液壓執(zhí)行元件最高工作壓力，=10Mpa； 液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間所有沿程壓力損失和局部夜里損失之和，取=1Mpa。所以泵工作壓力為2-193： =10+1=11Mpa (4.

44、9)（2）液壓泵流量的確定 (4.10) 式中 ：同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值，對(duì)于工作中式中需要溢流的系統(tǒng)，尚需加上溢流閥的最小溢流量，可取其額定流量的10%，此處取。 K系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K1.11.3，大流量取小值，小流量取大值，此處取1.2。所以液壓泵流量： =56.31.2=67.6 L/min (4.11) 因?yàn)橄到y(tǒng)壓力損失、泄漏等是經(jīng)驗(yàn)所取，而且理論值與實(shí)際不是非常一致，而且系統(tǒng)中需要有一定的壓力儲(chǔ)備，因此所選的額定壓力都要比最大工作壓力大25602-194。（3）液壓泵驅(qū)動(dòng)功率的確定： = 14.56kw （4.12）其中 液壓泵的總效率2表4.1 液壓泵的總效率

45、4類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率/%6080758554828186考慮到整個(gè)鉆機(jī)的其它工況動(dòng)作，選擇武漢富鑫達(dá)液壓氣動(dòng)設(shè)備有限公司的L2F液壓柱塞泵，其：=130 ,=50 Kw,V=50 mL/r。速度1450r/min時(shí)，q=72L/min，=35Kw。4.3.3 油管的選擇油管的計(jì)算主要是確定油管的內(nèi)徑和管壁的厚度，因本系統(tǒng)的制動(dòng)閥安裝在液壓馬達(dá)上面的，所以計(jì)算出馬達(dá)進(jìn)出油管的管徑即可。油管內(nèi)徑計(jì)算式為 (4.13) 式中:q通過管道內(nèi)的流量，取最大流量；油管中推薦的流速，吸油管取0.51.5m/s；壓油管取2.55m/s；回油管取1.52.5m/s，此處吸油管取1.2m/s，壓油

46、管取m/s4-312。則有：液壓馬達(dá)進(jìn)油管： （4.14）液壓馬達(dá)出油管： （4.15）按標(biāo)準(zhǔn)值選?。?=11mm （4.16)=5.3mm （4.17）整個(gè)系統(tǒng)的油管都選用橡膠軟管，經(jīng)久耐用，可以隨意彎折，能很好的適應(yīng)潛孔鉆機(jī)山野工作環(huán)境。第5章 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，有些參數(shù)并不一定是準(zhǔn)確的，可行性還也不是很高，此時(shí)要對(duì)系統(tǒng)的一些技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行一些必要的驗(yàn)算，或者從設(shè)計(jì)方案中選出較好的方案。然而影響系統(tǒng)性能的因素較復(fù)雜，參數(shù)很多，“有的地方牽一發(fā)而動(dòng)全身”，再加上具體的液壓裝置也未設(shè)計(jì)制造出來，所以進(jìn)行完全驗(yàn)算是不顯示的，只能采用一些簡化公式進(jìn)行部分近似估算，本設(shè)計(jì)只對(duì)發(fā)

47、熱溫升和壓力損失進(jìn)行驗(yàn)算5。5.1回路壓力損失驗(yàn)算壓力損失主要包括三個(gè)方面，管道內(nèi)的沿程損失、局部損失和閥類元件處的局部損失。閥類元件的局部壓力損失可以從產(chǎn)品樣本中查出，所以在這兒不作說明。通過閥類元件的實(shí)際流量為q，公稱流量為qn，若它們不相等時(shí)則可用如下近似關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算： （5.1）沿程壓力損失 （5.2）式中：為沿程壓力損失，pa；為管路長度；v為液流速度，m/s；d為管路內(nèi)徑，m；為液體密度，kg/m3;為沿程阻力系數(shù)。所以總壓力損失為： （5.3）5.2發(fā)熱溫升驗(yàn)算 發(fā)熱溫升是指液壓系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)，元件做功對(duì)油液溫度的影響，對(duì)它的驗(yàn)算主要是用熱平衡對(duì)其進(jìn)行估算的。單位時(shí)間內(nèi)液壓泵輸入功率pi和液壓執(zhí)行元件有限功率p0之差為液壓系統(tǒng)的熱量Hi（單位以KW計(jì)）。假如熱量全由油箱散發(fā)出去，油面高度是油箱高度80%且通風(fēng)良好時(shí)，液壓油溫升(OC)的計(jì)算公式可以用單位時(shí)間內(nèi)輸入熱量Hi和油箱有效容積V（L）近似地表示成5 （5.4）有效功率為 （5.5）所以=13.74 （5.6）又液壓泵驅(qū)動(dòng)功率為=14.56則液壓系統(tǒng)發(fā)熱量為=14.56-1