機械畢業(yè)設計（論文）-推進架及回轉器設計

1、<p><b>　　編號</b></p><p><b>　　無錫太湖學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目： 推進架及回轉器設計 </p><p>　　信機 系 機械工程及自動化 專業(yè)<

2、/p><p>　　學 號： 　　　 0923057　　　　</p><p>　　學生姓名： 駱紅飛 </p><p>　　指導教師： 　 屠德綱 （職稱：XXX ）</p><p>　?。毞Q： ）</p><p>　　2013年5月25日</p><p

3、>　　無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文）</p><p><b>　　誠 信 承 諾 書</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 推進架及回轉器設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。&l

4、t;/p><p>　　班 級： 機械92 </p><p>　　學 號： 0923057 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　2013 年 5 月 25 日</p><p><b>　　無錫太湖學院</b></p>

5、<p>　　信 機　系 　機械工程及自動化 　專業(yè)</p><p>　　畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書</p><p><b>　　一、題目及專題：</b></p><p>　　1、題目　　 推進架及回轉器設計 　　</p><p>　　2、專題　

6、 　 </p><p>　　二、課題來源及選題依據(jù)</p><p>　　旋噴鉆機，主要用于各類軟地基加固、高層建筑地下室的防滲處理、大江大河堤壩的整治、鐵路公路橋墩的加固等。本課題主要著重于負責鉆機推進架設計及回轉器，并制作相關的三維軟件，以滿足設計改進、質(zhì)量控制、售后服務、商務洽談方面的要求。</p><p>　　另

7、外，江蘇省無錫探礦機械總廠有限公司對此系列鉆機已擁有比較成熟生產(chǎn)制造和工藝技術的經(jīng)驗，使設計更具可行性，另外根據(jù)鉆機市場的調(diào)研，國內(nèi)外市場對此系列鉆機的需求正不斷擴大，對鉆機施工時的行走要求越來越高，因而該鉆機的研發(fā)、可行性空間很大。</p><p>　　三、本設計（論文或其他）應達到的要求：</p><p>　　① 熟悉鉆機機械技術的發(fā)展歷程，特別是近十幾年來國內(nèi)外各種鉆機新產(chǎn)品及新技術

8、； </p><p>　　② 熟練掌握推進架原理以及回轉器的原理和使用； </p><p>　?、?熟練ug的建模，繪制，仿真等相關操作，正真的做到把想法變成數(shù)據(jù)及圖片，再到成品的流程； </p><p&g

9、t;　?、?熟練鉆機整體結構的組成和分類，把握鉆機未來的發(fā)展及主要研發(fā)方向。 </p><p><b>　　四、接受任務學生：</b></p><p>　　機械92 班 　　姓名 駱紅飛 </p><p>　　五、開始及完成日期

10、：</p><p>　　自2011年11月7日 至2012年5月25日</p><p>　　六、設計（論文）指導（或顧問）：</p><p>　　指導教師　　　　　　　簽名</p><p><b>　　簽名</b></p><p><b>　　簽名</b></p>

11、<p><b>　　教研室主任</b></p><p>　　〔學科組組長研究所所長〕　　　　　　　簽名</p><p>　　系主任 　　　　　　簽名</p><p>　　2013年5月25日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p&g

12、t;　　高架旋噴鉆機是江蘇省無錫探礦機械總廠有限公司開發(fā)的一款適合高壓旋噴施工工藝的鉆機。該機主要是為了適應旋噴工法在我國的逐步推廣研制而成的。通過不同模塊的組合?？梢赃m合定噴、擺噴、旋噴等施工工藝；單重、雙重、三重旋噴等各種施工要求?？捎糜诤项愜浀鼗庸?、高層建筑地下室的防滲處理、大江大河堤壩的整治、鐵路公路、橋墩的加固等。</p><p>　　鉆機適應性能好，可以對鉆機配套不同模塊，不同鉆具。鉆機在某些軟土層

13、施工時，鉆孔和旋噴可一次完成；旋噴提升時，在旋噴深度不高于副塔高度時（14 m），不用拆卸鉆桿，可一次旋噴成樁（在復雜地層應配引孔機）。采用全液壓技術：鉆機移位和轉向、動力頭變速、鉆具提升和鉆機起塔，均采用液壓控制，操作方便靈活，維護省時、省力。移動機架采用特殊技術，使鉆機在移位過程中不用枕木，大大降低工人勞動強度，降低施工成本，提高作業(yè)效率。鉆機采用雙卷揚機，應用電動控制，大大降低了勞動力，提高了生產(chǎn)效率。</p>&l

14、t;p>　　關鍵詞：鉆機；旋噴；動力頭；工藝</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　jet-elevated rotary drilling rig is prospecting by Wu Xi Mineral Exploration Machinery Plant Co., Ltd. for the development

15、 of a high pressure jet grouting construction of the drilling rig. It is for promote the progressive development of adapt to spin spray method in China. Through a combination of different modules. May be suitable for dir

16、ectional spray, swing spray and rotating spray, construction technology, such as construction requirements for single, double, triple spin spray and so on. Ca</p><p>　　Drills have good performance, the rig s

17、upporting different modules, different drill. Drill in some soft soil during the construction, drilling and rotary spray can be a complete finished one time, spray in the rotation depth of not more than bye tower height

18、(14 m), do not have to removed the drill pipe can be finished one time(in a complex formation should be allocated reply-hole machine). A full hydraulic technology: Drill shift and steering, dynamic components, the drill

19、rig and the tower upg</p><p>　　Keywords: drilling rig；rotating spray；dynamic components；craft</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要III</b></p><p&g

20、t;　　AbstractIV</p><p><b>　　目錄V</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 鉆機的主要用途1</p><p>　　1.2 鉆機的主要特點1</p><p>　　1.3 鉆機的主要組成1<

21、;/p><p>　　1.3.1 主塔2</p><p>　　1.3.2 副塔2</p><p>　　1.4 鉆機的工作原理2</p><p><b>　　2 主塔的設計4</b></p><p>　　2.1 方案論證4</p><p>　　2.2 主塔架的設計5&l

22、t;/p><p>　　2.2.1 設計要求5</p><p>　　2.2.2 設計步驟6</p><p>　　2.2.3 主塔架結構確定6</p><p>　　2.3 底部滾輪組件的設計8</p><p>　　2.3.1 滾輪的設計8</p><p>　　2.3.2 總體結構的確定9&l

23、t;/p><p>　　2.4 頂部滾輪組件的設計10</p><p>　　2.4.1 頂部滾輪的設計10</p><p>　　2.4.2 總體結構的確定11</p><p>　　2.5 滑動導軌的設計12</p><p>　　2.6 下封板組件的設計13</p><p>　　2.7 油缸定

24、位組件的設計14</p><p>　　2.8 鏈條的選用14</p><p>　　2.9 主塔的總裝圖15</p><p>　　3 回轉器的設計17</p><p>　　3.1 回轉器介紹17</p><p>　　3.3 回轉器設計步驟18</p><p>　　3.4 設計方案的選擇

25、18</p><p>　　3.5 主要零部件的結構及其選用19</p><p>　　3.5.1 各軸在回轉器中的位置19</p><p>　　3.5.2 各檔齒輪在傳動軸上的布置19</p><p>　　3.5.3 反檔的布置20</p><p>　　3.5.4 軸的支承方式及軸承的選用20</p&g

26、t;<p>　　3.6 回轉器液壓計算及各轉速的輸出扭矩20</p><p>　　3.6.1 實際參數(shù)的計算20</p><p>　　4 關鍵零件校核24</p><p>　　4.1 頂部滾輪組件主軸受力分析及軸承校核24</p><p>　　4.1.1 頂部滾輪組件主軸校核24</p><p>

27、;　　4.1.2 頂部滾輪滾動軸承壽命校核25</p><p>　　4.2 回轉器主軸、齒輪及軸承校核25</p><p>　　4.2.1 主軸校核25</p><p>　　4.2.2 齒輪校核29</p><p>　　4.2.3 以下為回轉器軸承壽命校核：33</p><p>　　4.2.4 主軸有限元分析

28、34</p><p>　　5 結論與展望35</p><p><b>　　5.1 結論35</b></p><p>　　5.2 不足之處及未來展望35</p><p><b>　　參考文獻37</b></p><p><b>　　編號</b>&

29、lt;/p><p><b>　　無錫太湖學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p><b>　　相關資料</b></p><p>　　題目： 推進架及回轉體設計 </p><p>　　信機 系 機

30、械工程及自動化專業(yè)</p><p>　　學 號： 　　　 0923057　　　　</p><p>　　學生姓名： 駱紅飛 </p><p>　　指導教師： 　 屠德鋼（職稱：XXX ）</p><p>　?。毞Q： ）</p><p>　　2013年5月25日&l

31、t;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　二、畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯及原文</p><p>　　三、學生“畢業(yè)論文（論文）計劃、進度、檢查及落實表”</p><p><b>　　四、實習鑒定表</b>

32、;</p><p><b>　　無錫太湖學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p><b>　　開題報告</b></p><p>　　題目： 推進架及回轉體設計 </p><p>　　信機 系

33、 機械工程及自動化 專業(yè)</p><p>　　學 號： 0923057 </p><p>　　學生姓名： 駱紅飛 </p><p>　　指導教師： 屠德鋼 （職稱： ）</p><p>　?。毞Q： ）</p><p>

34、;　　2012年11月14日 </p><p>　　1 緒論 </p><p>　　1.1 鉆機的主要用途 </p><p>　　1 鉆機主要是為了適應旋噴工法在我國的逐步推廣研制而成的。通過不同模塊的組合，可以適合定噴、擺噴、旋噴等施工工藝；單重、雙重

35、、三重旋噴等各種施工要求。</p><p>　　2 可用于各類軟地基加固、高層建筑地下室的防滲處理、大江大河堤壩的整治、鐵公路、橋墩的加固等。</p><p>　　1.2 鉆機的主要特點</p><p>　　1 鉆機適應性能好，可以對鉆機配套不同模塊，不同鉆具。實際上XP-30是一種系鉆機，用戶可以根據(jù)自己的實際需要配置成性能價格比最優(yōu)的鉆機來投入施工，并且可以不斷

36、更新模塊，來解決不同的旋噴工藝。</p><p>　　2 鉆機在某些軟土層施工時，鉆孔和旋噴可一次完成；旋噴提升時，在旋噴深度不高于副塔高度時（14 m），不用拆卸鉆桿，可一次旋噴成樁。（在復雜地層應配引孔機）</p><p>　　3 鉆機采用全液壓技術：鉆機移位和轉向、動力頭變速、鉆具提升和鉆機起塔，均采用液壓控制，操作方便靈活，維護省時、省力。</p><p>

37、　　4 移動機架采用特殊技術，是鉆機在移位過程中不用枕木，大大降低工人勞動強度，降低施工成本，提高作業(yè)效率。</p><p>　　5 鉆機采用雙卷揚機，應用電動控制，大大降低了勞動力，提高了生產(chǎn)效率。</p><p>　　1.3 鉆機的主要組成</p><p>　　鉆機主要由動力組件，包括三臺電動機帶三組泵，動力頭部分，給進架部分，桅桿組件油箱組件，移動機架，機架，

38、卷揚機，操縱臺，電器柜及其它輔助裝置組成。其中我設計的部分為桅桿組件里的回轉器及推進架部分。</p><p>　　圖1.1　鉆機主要部件圖　</p><p><b>　　1.3.1 主塔</b></p><p>　　主塔主要是給動A頭提供一個移動的載體。主塔架上裝有動力頭，孔口裝置，頂部滾輪組件，底部滾輪組件，滑動導軌，油缸等部件，其中動力頭采

39、用鏈條拖動，主塔架為焊接件，要求表面平整，不得有裂紋，折皺，凹陷等缺陷，各焊縫需焊透，不得燒穿及有裂紋等缺陷，焊縫必須清理，焊接連續(xù)，焊高要求5mm，焊后要去渣，清理打磨，去毛刺。主塔架是由鋼板，鋼管，槽鋼等焊接而成，材料為Q235A，45鋼。其中Q235A為優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，心部強度要求不高，用于重要的焊接結構；45鋼強度較高，塑性和韌性較好，用于制作承受較大載荷的小截面調(diào)質(zhì)件和應力較小的大型正火零件以及心部強度要求不高的表面淬火件。&

40、lt;/p><p>　　主塔架上的安裝部件頂部底部滾輪組件，滑動導軌是為了拉動動力頭和鏈條的通過而設計的，動力頭的拉動采用了兩條鏈，兩端拉動，其中一鏈條接油缸，通過滑動導軌的一個滾輪，過頂部滾輪，連到動力頭的前端接頭；另一鏈條從一焊接板處接頭引出，接滑動導軌另一滾輪，過底部滾輪組件，連接到動力頭的后端接頭，在油缸的壓力作用下，鏈條拉動動力頭實現(xiàn)其提升，從而進行鉆機鉆進動作。</p><p>&

41、lt;b>　　1.3.2 副塔</b></p><p>　　副塔架主要是為了在旋噴時可一次提升，中途不用拆卸鉆桿而設計的，有兩節(jié)5 m 的副塔架和一節(jié)3m副塔架，成孔時也是如此，塔架架可以根據(jù)用戶的需要設計適當?shù)母叨?。（注意：當成孔深度大于鉆機高度時，就要拆裝鉆桿了，另外有一套撐桿，主要是用來支撐主塔和副塔，鉆機施工時一定要安裝上）副塔架是焊接件，主要由鋼管，鋼板焊接而成，其中鋼管的材料為20鋼

42、，冷變形塑性高，一般供彎曲，壓延用，為獲得好的深沖壓延性能，板材應正火或高溫回火，用于不經(jīng)受很大應力而要求很大韌性的機械零件，還可用于表面硬度高而心部要求不大的滲碳與氰化零件。</p><p>　　副塔架上還安裝了孔口裝置和天車滑輪，主要是為了提升鉆桿及其它器具時保持一定的穩(wěn)定性和直線度，其中孔口裝置通過一槽鋼焊接在副塔架上，天車滑輪安裝在副塔頂端。裝配整臺鉆機時，副塔通過螺栓與主塔連接，鉆機工作時，塔架由起塔油

43、缸支撐，可繞支點旋轉一定的角度，再用輔助支撐組件固定，鏈條拉動動力頭實現(xiàn)鉆進。</p><p>　　1.4 鉆機的工作原理</p><p>　　鉆機的工作以及部件組成的認識：整臺設備的動作有：主塔的起塔、回轉器的加壓提升、回轉器的回轉運動、機架移動、卷揚的起吊、支腿油缸；所有的這些動作是由多個不同型號性能的油缸和馬達實現(xiàn)，而油缸和馬達動作的控制則是由所設計的液壓系統(tǒng)（操控抬）實現(xiàn)。利用電器

44、原理（電器柜）控制設備中的泵站給系統(tǒng)提供轉速和動力支持，卷揚機組幫助實現(xiàn)更大范圍的作業(yè)！所有這些設備合理的布局在底架上，所以整臺設備的生產(chǎn)核心在于液壓系統(tǒng)和電器原理的設計以及相對成熟的裝配工作。</p><p>　　整臺鉆機的工作理念是利用（40Mpa）高壓水（水泥漿等）沖擊巖石，對巖石進行粉碎作業(yè)。高壓直線水柱經(jīng)過回轉器的回轉形成高壓的螺旋水柱進行更大壓力更大空間的作業(yè)，旋噴鉆機因此而得名！</p>

45、<p>　　部件間的連接：電器柜與電動機（泵站）連接，對其進行工作控制；泵站油路連接液壓操縱臺實現(xiàn)整個液壓系統(tǒng)的控制；利用油管連接各個組件油缸或者馬達實現(xiàn)各個規(guī)定的動作（即每一個部件的動作都是由相應的油缸實現(xiàn)）；整個液壓油路的供油和回油由油箱實現(xiàn)；當工作的高度很大時，可連接安裝主副塔架，利用卷揚機組和天車滑輪進行鉆桿的調(diào)用安裝。</p><p>　　另外卷揚機組則用于調(diào)用鉆桿和一些輔助性的物品，提高

46、了效率。</p><p><b>　　2 主塔的設計</b></p><p><b>　　2.1 方案論證</b></p><p>　　主塔的結構主要是根據(jù)零部件選擇和裝配確定的，動力頭的拉動可以采用單排鏈，也可以采用雙排鏈，根據(jù)所選擇的鏈條及其型號設計相應的滾輪結構和頂部底部滾輪組件，導軌和滾輪的安裝位置也可以進行受力情

47、況進行設計，主塔架的設計也是根據(jù)其上零部件的安裝位置確定的，在受力較大的地方有加強筋或板。</p><p>　　方案一：這以結構采用單排鏈拉動動力頭，底部滾輪組件安裝在主塔架端部，安裝在主塔架的端部，縮短了主塔架的長度。在滑動導軌運動經(jīng)過部分焊接較寬的支撐板，筋板，支撐板的數(shù)量較少。</p><p><b>　　圖2.1　方案一</b></p><

48、p>　　此種方案縮短了主塔架的長度，但底部滾輪的安裝可靠度不是很高，鏈條也需要長點，適合油缸的行程不是太大的工作要求。 方案二：仍采用單鏈拉動動力頭，但底部滾輪安裝在主塔架內(nèi)部，但主塔架采用較多窄的支撐板焊接，增強了支撐能力，安裝也比較方便，可在較大油缸行程下使用。綜合比較我采用方案二

49、。 二者同樣都采用了倍增原理，以下是推進架示意圖及倍增原理示意圖：</p><p>　　圖2.2 推進架工作示意圖</p><p>　　推進架是支承孔口裝置、動力頭等部件，完成動力頭加壓和提升動作的部件。加壓升</p><p>　　

50、缸于給進架內(nèi)部，活塞桿通過滑動導輪、上下滾輪組拉動鏈條，由鏈條將作用力傳遞給動</p><p>　　力頭。 如圖2.2，當換向閥2扳向上時，起塔油缸向上伸出與支撐組件相配合，將主塔立起。另外有一套撐桿，主要是用來支撐桅桿和副塔，桅桿升起后，必

51、須立即用兩根支撐鋼管支撐好，扳緊桅桿下端緊固螺母，方可開動鉆機。桅桿要下降回位時，首先必須先卸下支撐桿，扳開桅桿緊固螺母，才可扳動液壓操縱閥，以下降桅桿。換向閥2扳向下，起塔油缸回縮與支撐組件相配合，將主塔平放好，然后固定住。加壓提升油缸位于給進架內(nèi)部，活塞桿通過滑動導輪、上下滾輪組拉動鏈條，由鏈條將作用力傳遞給動力頭。利用倍增原理，油缸的位移傳到動力頭上時為原來的兩倍。</p><p>　　當加壓提升油缸伸長X

52、時，滑動導輪向下移動距離為X，圖中滾輪2兩邊的鏈條同時象滑輪一樣伸長X，對于鏈條b來說就等于移動了2X，于是鏈條帶動回轉器提升了2X。</p><p>　　同上，當加壓提升油缸縮短X時，鏈條a也帶動回轉器向下移動了2X。這就是倍增原理了。</p><p>　　2.2 主塔架的設計</p><p>　　2.2.1 設計要求</p><p>　　

53、設計主塔架需要考慮節(jié)省材料，裝配合理，為主塔架上安裝的零部件提供合理的放置空間，最重要的是滿足受力要求，保證工作時的強度和剛度。主塔架采用焊接作為連接件,用兩工字鋼對接來組成塔架結點。在受力較大的部分加加強筋，連接板等。在需要安裝滾輪，油缸等零部件的位置設計合理結構。</p><p>　　2.2.2 設計步驟</p><p>　　a. 簡單的分析主塔的受力</p><p

54、>　　主塔架受力包括：自身的重力，動力頭，孔口裝置及滑輪滾輪等的重力，鏈條的拉力，支撐油缸的提升力等。</p><p>　　b.主塔架結構的確定</p><p>　　采用工字鋼作為主支撐，使用槽鋼作筋，在受力較大的地方加腹板或者筋板。如放置動力頭的位置，放置孔口裝置的位置，放置滾輪組件的部分等受力較大的部分。在需要放置外部連接件的地方加焊所需要的支撐部分。如安裝底部滾輪組件部分，安裝

55、頂部滾輪組件部分，安裝鏈條接頭部分，安裝底部定滑輪部分，安裝起塔油缸部分，安裝支架部分等，為油缸和鏈條通過部分留有適當?shù)倪\動空間。焊接滑動導軌，長度為油缸的行程。</p><p>　　2.2.3 主塔架結構確定</p><p>　　主塔架的二維圖如下：</p><p>　　圖2.3　主塔架二維圖</p><p><b>　　主塔架的

56、三維圖</b></p><p>　　圖2.4　主塔架的三維圖</p><p>　　2.3 底部滾輪組件的設計</p><p>　　2.3.1 滾輪的設計</p><p>　　焊接鏈的滾輪一般由鑄鐵制成，結構與鋼絲繩滑輪相仿，為了使鏈條與滑輪接觸良好，滑輪輪緣制成槽形的，槽行兩側有的帶邊，有的不帶邊，鏈輪直徑按驅動情況確定，一般?。?/p>

57、手動D>20d；機動D>30d(d為鏈環(huán)圓鋼直徑)</p><p>　　通過底部滾輪組件的鏈條選適用于起重和牽引的板式鏈條，鏈條型號選擇LH1244-254，此鏈條極限拉伸載荷97.9KN，公稱節(jié)距19.05mm，銷軸直徑為7.94mm，其余尺寸參數(shù)可查表。</p><p>　　則底部滾輪的尺寸確定如下：D>20×7.94=158.8mm，取D=162mm，鏈輪

58、寬B>=4.8d+4=42.112mm，取B=46mm，槽兩邊留的厚度b>=0.4d+2=5.176mm，則槽寬<=35.648mm，取為35mm，幅板寬度>=0.6d+5=9.764mm,取為16mm，具體尺寸如下：</p><p><b>　　圖2.5　底部滾輪</b></p><p>　　2.3.2 總體結構的確定</p>

59、<p>　　底部滾輪組件除主要零件滾輪外，還有其余零部件，滾輪裝于軸上，且選相應軸承，主軸的尺寸根據(jù)滾輪三維圖表達如下：</p><p>　　圖2.6　滾輪三維圖</p><p>　　孔和軸承的尺寸確定，裝配圖如下：</p><p>　　圖2.7　孔和軸承裝配圖</p><p>　　底部滾輪組件的受力圖如同定不滾組件，但其鏈條的拉力

60、相對的較小，在這里不作具體的分析。</p><p>　　2.4 頂部滾輪組件的設計</p><p>　　2.4.1 頂部滾輪的設計</p><p>　　設計類似于底部滾輪組件。因受力不同，則所選鏈條和滾輪型號都不同。</p><p>　　通過頂部滾輪的鏈條還是選擇板式鏈條，型號為LH1288-344，此鏈條極限拉伸載荷為195.7KN，公稱節(jié)

61、距19.05mm，鏈數(shù)組合8×8，銷軸直徑d=7.94mm，其余參數(shù)可查表獲得。</p><p>　　頂部滾輪的尺寸確定如下：D>20d>158.8mm，因為此鏈條的拉力較大，取的直徑也偏大，D=181mm，鏈輪寬B>=4.8d+4=42.112mm，取B=72mm，槽兩邊留的厚度b>=0.4d+2=5.176mm，則槽寬<=61.649mm，取為61mm，幅板寬度>

62、=0.6d+5=9.764mm，取為17mm,具體的尺寸如下：</p><p><b>　　圖2.8　頂部滾輪</b></p><p>　　2.4.2 總體結構的確定</p><p>　　滾輪裝于軸上，且與軸之間用軸承連接，選擇適當?shù)妮S承型號。</p><p>　　頂部滾輪組件的裝配圖如下：</p><

63、;p>　　圖2.9　頂部滾輪組件的裝配圖</p><p>　　頂部滾輪組件的三維實體圖如下：</p><p>　　圖2.10　頂部滾輪組件的三維實體圖</p><p>　　2.5 滑動導軌的設計</p><p>　　滑動導軌在鏈條的拉力作用下沿滑動導軌的上下導軌滑動，其主要由用于鏈條通過的滾輪，支撐軸，導軌架，軸承，蓋等組成。其中的兩個

64、滾輪，一個通過的鏈條型號是HL1288-344，另一通過的鏈條型號是HL1244-254，則所選的滾輪一同底部滾輪組件中的滾輪，另一同頂部滾輪組件中的滾輪。根據(jù)所選的軸承配相應的蓋?；瑒訉к壍氖Ｏ乱桓S用于連接油缸。</p><p>　　滑動導軌的裝配圖如下：</p><p>　　圖2.11　滑動導軌的裝配圖</p><p>　　滑動導軌的三維實體圖如下：</

65、p><p>　　圖2.12　滑動導軌的三維實體圖</p><p>　　因其滾輪的尺寸與頂部滾輪和底部滾輪相同，且通過的鏈條同，受力分析同上。</p><p>　　2.6 下封板組件的設計</p><p>　　下封板組件主要是加強固定作用，裝于主塔架的底部裝滑動導軌和滾輪組件的部位，其寬度根據(jù)主塔架的寬度確定，再加固定部分，在主塔上，共有上封板組件

66、3個，固定在受力較大的地方，滑動導軌的運動經(jīng)過位置。</p><p>　　下封板組件的零部件裝配圖：</p><p>　　圖2.13　零部件裝配圖</p><p>　　下封板組件的三維實體圖如下：</p><p>　　圖2.14　三維實體圖</p><p>　　2.7 油缸定位組件的設計</p><

67、p>　　油缸定位組件用于油缸的定位，防止油缸的移動，其形狀根據(jù)油缸的尺寸確定。</p><p>　　其零部件裝配圖如下：</p><p>　　圖2.15　零部件裝配圖</p><p>　　油缸定位組件三維實體圖如下：</p><p>　　圖2.16　三維實體圖</p><p><b>　　2.8 鏈條的

68、選用</b></p><p>　　起重機械中應用的鏈條有環(huán)形焊接鏈和片式關節(jié)鏈，鏈條繞性好，可用較小直徑的鏈輪和卷筒，由載荷產(chǎn)生的驅動機構的力矩較小，傳動比也較小，傳動機構外形尺寸小，比較耐腐蝕。</p><p>　　根據(jù)最大工作載荷及安全系數(shù)計算鏈條的破壞載荷Sp，以Sp來選擇鏈條（Sp為破壞載荷，Smax為鏈條的最大工作載荷，n為安全系數(shù)）</p><p

69、>　　Sp≥Smax×n　　　　　　　　　　　　　　（2.1）</p><p>　　由于動力頭的提升力通過鏈條的拉力實現(xiàn)，所以Smax最小應為60KN,安全系數(shù)選3，Sp最小應取180KN，選板式鏈拉伸極限載荷大于180KN的鏈條，型號選為GB/T6074-1995板式鏈LH1288-344，板數(shù)組合8×8，極限拉伸載荷195.7KN； 后有一輔助鏈條，用于動力頭回退時拉動動力頭，同樣，

70、Smax最小應為30KN,安全系數(shù)選3，Sp最小應取90KN。選擇鏈條型號GB/T6074-1995板式鏈LH1244-254，板數(shù)組合4×4單排鏈，極限拉伸載荷97.9KN。</p><p>　　2.9 主塔的總裝圖</p><p>　　經(jīng)過以上的分析，主塔架上安裝的零部件包括油缸，滾輪，滑輪，孔口裝置，動力頭，滑動導軌等，確定主塔總裝圖及其主要的零部件。</p>

71、<p><b>　　主塔的裝配圖：</b></p><p>　　圖2.17 主塔的裝配圖</p><p><b>　　主塔的三維圖：</b></p><p>　　圖2.18 主塔的三維圖</p><p><b>　　3 回轉器的設計</b></p>&

72、lt;p><b>　　3.1 回轉器介紹</b></p><p>　　圖3.1 回轉器三維圖</p><p>　　圖3.2 回轉器各零件圖</p><p>　　回轉器由液壓馬達驅動，經(jīng)齒輪傳動變速，帶動前端鉆桿接頭正反轉?；剞D器可有兩檔變速，換檔變速手柄位于箱體側面，檔位I和II分別對應主軸的兩組不同輸出轉速。鉆進時，結合操縱臺控制手把和

73、回轉器速度檔位來選取所需的合適速度。</p><p>　　回轉器箱體內(nèi)貯存有齒輪潤滑油，使用時應經(jīng)常檢查油量是否足夠。當鉆機工作一段時間后，回轉器會出現(xiàn)晃動情況，這時可調(diào)整回轉器與桅桿連接處的支頭螺栓，但不可太過于緊。回轉器里裝有一個液壓卡盤，主要是用來抱緊和松開鉆桿的作用。 3.2 回轉器設計要求</p><p>　　輸出調(diào)速范圍及各檔轉速要能滿足各工作機構運動

74、速度的要求；2、要求能按各工作機構的需要合理分配動力；3、要求根據(jù)需要改變工作機構的運動方向（反檔）；4、具有足夠的強度、剛度和耐磨性，保證工作可靠、運轉平衡，傳動效率高，發(fā)熱量小，結構簡單，維修方便，使用壽命長等。</p><p>　　3.3 回轉器設計步驟</p><p>　　1、根據(jù)傳動系統(tǒng)中所給的檔數(shù)，傳動比與調(diào)速范圍，草擬傳動方案；</p><p>　　①

75、、調(diào)研，收集資料，分析比較；</p><p>　　②、確定回轉器的形式和布局；</p><p>　?、?、確定工作總時數(shù)（根據(jù)制造緩和使用的具體情況，一般連續(xù)工作兩年）；各檔時間使用率（根據(jù)鉆進工藝和鉆速級數(shù)，用統(tǒng)計方法得出）；</p><p>　　繪出回轉器傳動草圖：</p><p>　　主軸轉速輸出表：（r/min），其中（6）為6、7閥，

76、（10）為10、11</p><p>　　表 3-1 主軸轉速輸出表</p><p>　　經(jīng)過篩選，選取額定鉆速（r/min，正反轉）：0～10（無級可調(diào)2000N.M）、0～20（無級可調(diào)670N.M）、10、15、20、40、40、50、55、120、140、160。</p><p>　　確定回轉器的主要參數(shù)；</p><p>　　包括：

77、中心距A，齒輪模數(shù)m，齒寬b</p><p>　　據(jù)傳動比選配齒輪，確定各檔齒輪齒數(shù)；</p><p>　　進行齒輪、軸、軸承等零件的強度、剛度和壽命的計算；</p><p>　　進行結構設計，繪制裝配圖（應考慮結構的先進性、合理性、工藝性、裝配性及系列化、通用化、標準化等問題，還應注意與總體設計相協(xié)調(diào)）。</p><p>　　3.4 設計方

78、案的選擇</p><p>　　方案一：如圖一所示，采用一滑移齒輪，一空套齒輪傳動，滿足設計要求</p><p>　　方案二：如圖二所示，直接采用雙聯(lián)滑移齒輪，獲得兩級轉速</p><p><b>　　方案比較：</b></p><p>　　方案一有如下優(yōu)點：結構緊湊，便于控制滑移齒輪。但缺點是空套齒輪加工復雜，需要在空套

79、齒輪中加一個內(nèi)齒輪。</p><p>　　方案二有如下優(yōu)點：齒輪數(shù)目少，雙聯(lián)滑移齒輪易加工，便于控制，但傳動嚙合精度較之方案一比之較低。因為回轉器體積要小，故采用方案一。</p><p>　　圖3.3 方案比較圖</p><p>　　根據(jù)設計任務得要求以及鉆機工作情況，初擬傳動方案如下圖3.4：</p><p>　　圖3.4 傳動方案圖<

80、;/p><p>　　3.5 主要零部件的結構及其選用</p><p>　　3.5.1 各軸在回轉器中的位置</p><p>　　在回轉器中，布置軸的位置時要考慮整機布置要求以及與前后部件連接的位置關系，并力求使各軸的位置有利于降低鉆機的重心，有利于操縱裝置的布置，有利于撥叉接近換檔齒輪，有利于齒輪在各軸上的布置。</p><p>　　3.5.2

81、各檔齒輪在傳動軸上的布置</p><p>　　各檔齒輪在傳動軸上的布置方式影響軸的撓度，軸承的受力和壽命，影響換檔操縱的方便性，以及回轉器的尺寸。因此在進行齒輪結構設計和安排齒輪在軸上的位置的時候必須考慮以下幾點：</p><p>　?。?）允許情況下，盡可能減少齒輪的齒數(shù)；</p><p>　?。?）齒輪結構形狀要簡單；</p><p>　

82、　（3）齒輪在傳動軸上的布置要盡量縮短軸向尺寸，充分利用可借用的空間，以利于減少回轉器箱體的尺寸；</p><p>　　（4）受力大的齒輪盡可能安排在靠近軸的支承部位，以改善軸的受力情況；</p><p>　?。?）排列布置，以利于換檔方便。</p><p>　　3.5.3 反檔的布置</p><p>　　鉆機設置反檔主要是用以旋噴工藝及處理

83、孔內(nèi)事故。</p><p>　　對于本設計，采用的方法是通過改變操作臺控制閥的位置進而改變進出油口的位置，從而改變液壓油的流向，以此來實現(xiàn)反檔。</p><p>　　3.5.4 軸的支承方式及軸承的選用</p><p>　　傳動軸的支承方式取決于軸的受力情況和回轉器的結構形式。</p><p>　　對于簡支方式支承的軸，當軸只承受扭矩及徑向力

84、時，可以選用徑向球軸承。假若軸上受有軸向力，一般采用圓錐滾子軸承。</p><p>　　對于受徑向尺寸限制，不容易采用球軸承支承的軸，多采用滾針軸承。此種軸承不能承受軸向力，不允許有角度偏斜，極限轉速也較低。</p><p>　　根據(jù)軸上各部位受力大小，結構方式和受力性質(zhì)情況，同一根軸可以采用不同類型和規(guī)格的軸承支承，但要考慮各種類型軸承的特性，恰當選擇。另外應注意有些軸承只能成對使用，如

85、圓錐滾子軸承、向心推力球軸承等。</p><p>　　軸承的選用與軸的支承結構形式要考慮拆裝方便。</p><p>　　軸的軸向定位，通常采用把一端軸承內(nèi)、外圈分別固定在軸及箱體上，而另一端軸承內(nèi)圈固定在軸上，外圈以滑動配合裝在箱體孔內(nèi)，以便在軸受熱后能自由伸長，同時，可以消除零件制造精度帶來的安裝誤差，以及簡化拆裝工藝。但是，也可以采用兩邊軸承外圈固定，而用軸作軸向固定的方式。</

86、p><p>　　當軸兩端采用圓錐滾子軸承支承時，為了便于調(diào)整軸承間隙，在軸承壓蓋與箱體之間應裝有調(diào)整墊片，或其它調(diào)整裝置。</p><p>　　激濺潤滑是利用存儲在回轉器箱體內(nèi)一定量潤滑油的油面高度，通過沉浸在油液中很傳動零件的轉動，激濺油液潤滑其它需要潤滑的零件。此種潤滑方式不需要復雜的潤滑裝置，但要求有一定的油面高度，為保證潤滑可靠還可采取一些的措施。</p><p&g

87、t;　　回轉器箱體密封要可靠，否則會造成潤滑油的漏失，或臟物進入變速箱。因此，在變速箱上的所有裝合面要加密封件，例如：軸承蓋與箱體裝合面要加紙墊或橡膠密封圈，擋蓋與箱體涂抹密封膠。另外還可以采取其它措施增加密封性能，例如：箱體上采用不鉆透螺孔，放油螺絲采用錐形細牙螺紋結構，為防止回轉器箱體溫度升高時箱內(nèi)空氣膨脹，迫使油液泄漏，箱蓋上應設有通孔等。</p><p>　　3.6 回轉器液壓計算及各轉速的輸出扭矩<

88、;/p><p>　　3.6.1 實際參數(shù)的計算</p><p>　　用戶所需的轉速及轉矩（見下表）</p><p>　　表3-2 轉速及轉矩表</p><p>　　根據(jù)回轉器設計所提供的參數(shù)，可知兩對傳動齒輪傳動比分別為：，。將用戶所需轉速分為兩檔，見下表：</p><p>　　i1=0.5306 i2=1.5714

89、 9.6、19.3、61.1、70.7、80.4 L/min</p><p>　　主軸轉速輸出表：（r/min），其中（6）為6、7閥，（10）為10、11</p><p>　　表3-3 主軸轉速輸出表</p><p>　　經(jīng)過篩選，選取額定鉆速（r/min，正反轉）：0～10（無級可調(diào)2000N.M）、0～20（無級可調(diào)670N.M）、10、15、20、40

90、、40、50、55、120、140、160。</p><p><b>　　其他參數(shù)的計算：</b></p><p>　　1) 回轉器轉速為0～10r/min</p><p><b>　　回轉器輸出扭矩：</b></p><p><b>　　（3.1）</b></p>

91、<p><b>　　回轉器所需功率 </b></p><p><b>　　油馬達輸出轉速：</b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　　油馬達輸出扭矩 </b></p><p>　　2) 回轉器轉速為0

92、～20r/min</p><p><b>　　回轉器輸出扭矩：</b></p><p><b>　?。?.3）</b></p><p><b>　　回轉器所需功率 </b></p><p><b>　　油馬達輸出轉速：</b></p><

93、;p><b>　?。?.4） </b></p><p><b>　　油馬達輸出扭矩 </b></p><p>　　3) 回轉器轉速為15r/min</p><p><b>　　回轉器輸出扭矩：</b></p><p><b>　?。?.5）</b>&

94、lt;/p><p><b>　　回轉器所需功率 </b></p><p><b>　　油馬達輸出轉速：</b></p><p><b>　?。?.6） </b></p><p><b>　　油馬達輸出扭矩 </b></p><p>　　

95、4) 回轉器轉速為40/min</p><p><b>　　回轉器輸出扭矩：</b></p><p><b>　?。?.7）</b></p><p><b>　　回轉器所需功率 </b></p><p><b>　　油馬達輸出轉速：</b></p&g

96、t;<p><b>　　（3.8）</b></p><p><b>　　油馬達輸出扭矩 </b></p><p>　　5) 回轉器轉速為40r/min</p><p><b>　　回轉器輸出扭矩：</b></p><p><b>　?。?.9）</

97、b></p><p><b>　　回轉器所需功率 </b></p><p><b>　　油馬達輸出轉速 ：</b></p><p><b>　?。?.10）</b></p><p><b>　　油馬達輸出扭矩 </b></p><

98、p>　　6) 回轉器轉速為50r/min</p><p><b>　　回轉器輸出扭矩：</b></p><p><b>　?。?.11）</b></p><p><b>　　回轉器所需功率 </b></p><p><b>　　油馬達輸出轉速：</b>

99、;</p><p><b>　　（3.12）</b></p><p><b>　　油馬達輸出扭矩 </b></p><p>　　7) 回轉器轉速為55r/min</p><p><b>　　回轉器輸出扭矩：</b></p><p><b>　　

100、（3.13）</b></p><p><b>　　回轉器所需功率 </b></p><p><b>　　油馬達輸出轉速：</b></p><p><b>　?。?.14）</b></p><p><b>　　油馬達輸出扭矩 </b></p

101、><p>　　8) 回轉器轉速為120r/min</p><p><b>　　回轉器輸出扭矩：</b></p><p><b>　?。?.15）</b></p><p><b>　　回轉器所需功率 </b></p><p><b>　　油馬達輸出轉

102、速：</b></p><p><b>　?。?.16）</b></p><p><b>　　油馬達輸出扭矩 </b></p><p>　　9) 回轉器轉速為140r/min</p><p><b>　　回轉器輸出扭矩：</b></p><p>

103、;<b>　?。?.17）</b></p><p><b>　　回轉器所需功率 </b></p><p><b>　　油馬達輸出轉速：</b></p><p><b>　?。?.18）</b></p><p><b>　　油馬達輸出扭矩 <

104、/b></p><p>　　10) 回轉器轉速為160r/min</p><p><b>　　回轉器輸出扭矩：</b></p><p><b>　?。?.19）</b></p><p><b>　　回轉器所需功率 </b></p><p><

105、b>　　油馬達輸出轉速：</b></p><p><b>　　（3.20）</b></p><p><b>　　4 關鍵零件校核</b></p><p>　　4.1 頂部滾輪組件主軸受力分析及軸承校核</p><p>　　4.1.1 頂部滾輪組件主軸校核</p>&l

106、t;p>　　主軸的受力情況包括，滾輪組件的重力和鏈條的拉力。其中滾輪組件的重力大小為77.42N，鏈條的拉力為63KN，其中鏈條為板數(shù)組合8×8的板式鏈。拉力通過軸承轉化成主軸上的扭矩5701.5N.m</p><p>　　軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理后硬度為HB210-260，平均取為235HB，查表得σb=900MPa，σs=620Mpa，σ-1b=0.44σb=323.4 Mpa；τ-1=0

107、.3σb=220.5 Mpa，脈動循環(huán)疲勞極限σ0b=1.7σ-1b=549.78 Mpa，τ0=1.6τ-1=352.8 Mpa</p><p><b>　　等效系數(shù)</b></p><p><b>　　（4.1）</b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><

108、;p><b>　　軸的受力簡圖如下：</b></p><p>　　圖4.1 軸的受力簡圖</p><p>　　直徑為φ45的截面與右邊φ50的截面的結合面處為最危險截面。</p><p>　　彎矩：M= 5032 N.m</p><p>　　彎曲應力幅 ： （4

109、.3）</p><p>　　彎曲平均應力σm=0</p><p>　　切應力 ： （4.4）</p><p>　　有效應力集中系數(shù)，在此截面處有直徑的變化，過渡圓角半徑r=1mm，由D/d=50/45=1.11，r/d=1/45=0.022和σb=735表得Kσ=2.08，Kτ=1.69</p&

110、gt;<p>　　表面狀態(tài)系數(shù)Ra=3.2μm，，查表得β=0.91</p><p>　　尺寸系數(shù)查表得εσ=0.73，ετ=0.78</p><p><b>　　安全系數(shù)：</b></p><p>　　彎曲安全系數(shù)，設為無限壽命Kn=1，由下式得：</p><p><b>　?。?.5）<

111、/b></p><p>　　基本上滿足使用要求，還有套筒增加其強度。</p><p>　　4.1.2 頂部滾輪滾動軸承壽命校核</p><p>　　在推進架組件中，滾動軸承都是用在滾輪組件中的（底部滾輪組件，頂部滾輪組件，滑動滾輪組件）。滑動滾輪運動速度組件只是沿軌道緩慢移動，運動速度比較低。底部和頂部滾輪都是固定在推進架體上的，它們的軸承只是在鏈條的帶動下做

112、緩慢的轉動。另外，這些軸承的受力情況比較簡單，僅僅受到徑向載荷的作用。所以選擇圓柱滾子軸承。</p><p><b>　　滾動軸承壽命校核</b></p><p>　　對單個軸承受力分析：采用圓柱滾子軸承，受到徑向力作用，F(xiàn)=60kN。</p><p>　　查表，NJ210E的基本尺寸：d=50mm,D=90mm。</p><

113、;p>　　基本額定載荷C=61.2kN,C=69.2kN , 極限轉速6000r/min。</p><p>　　Fa=0，X=1，Y=0。</p><p>　　查表得，載荷系數(shù)f=1.0～1.2（屬于平穩(wěn)運轉或者有輕微沖擊），本設計取1.1。</p><p>　　當量動載荷： （4.6）</p>

114、<p>　　計算軸承壽命： （4.7） </p><p>　　其中，n為軸承轉速，取其最小值，n=15。</p><p>　　C為基本額定動載荷， =1.57x105 （4.8）</p><p>

115、;<b>　?。?.9）</b></p><p><b>　　軸承壽命合格。</b></p><p>　　4.2 回轉器主軸、齒輪及軸承校核</p><p>　　4.2.1 主軸校核</p><p>　　以下回轉器齒輪、軸的強度計算，取鉆機的極限工作狀態(tài)，即鉆機主軸達到速度40r/min，花鍵軸達到

116、最低速度75.38r/min，回轉器液壓馬達輸入轉矩為最大連續(xù)值2500N·m。 </p><p>　　主軸材料40cr, 3、調(diào)質(zhì)處理HB230～270。</p><p>　　1、軸的疲勞強度校核</p><p>　　根據(jù)載荷分布及應力集中部位，選取軸上截面進行分析如圖。</p><p>　　圖4.2 截面分析圖</p>

117、;<p>　　圖4.3 截面受力圖</p><p>　　經(jīng)過綜合比較最后確定如圖上的四個截面為危險截面。</p><p>　　2）校核危險截面的安全系數(shù)（表4-1）</p><p>　　根據(jù)計算說明取許用安全系數(shù)為SP=1.6,計算出安全系數(shù)。</p><p>　　表4-1 計算安全系數(shù)表</p><p>

118、;　　計算出安全系數(shù)均大于許用值，故軸的疲勞強度足夠。</p><p>　　2. 軸的靜強度校核</p><p>　　確定危險截面根據(jù)載荷較大及截面較小的原則選取截面II、III、IV為危險截面.</p><p>　　校核危險截面的安全系數(shù)。</p><p><b>　　表4-2 數(shù)據(jù)表</b></p>&

119、lt;p><b>　　表4-3 校核表</b></p><p>　　取許用安全系數(shù)（=0.714表4-3）。計算安全系數(shù)大于許用值，故軸的靜強度足夠。</p><p>　　3. 花鍵的擠壓強度校核</p><p>　　公式： （4.10）</p><p>　　算出：P=20 MPa

120、</p><p>　　花鍵的擠壓強度足夠。</p><p>　　4.2.2 齒輪校核</p><p>　　以下回轉器齒輪、軸的強度計算，取鉆機的極限工作狀態(tài)，即鉆機主軸達到速度40r/min，花鍵軸達到最低速度75.38r/min，回轉器液壓馬達輸入轉矩為最大連續(xù)值2500N·m。</p><p>　?、駲n：固定齒輪z1與雙聯(lián)滑移齒

121、輪嚙合z2</p><p>　　固定齒輪z1 =26 材料：20CrMnTi 滲碳淬火處理后齒面硬度HRC56～62，</p><p>　　心部硬度HRC30～45</p><p>　　滑移齒輪z2 =49 材料：20CrMnTi 滲碳淬火處理后齒面硬度HRC56～62，</p><p>　　心部及花鍵硬度HRC30～45。</

122、p><p>　　齒面接觸疲勞強度計算：</p><p>　　表4-4 接觸疲勞強度計算表</p><p><b>　　續(xù)表4-4</b></p><p><b>　　根彎曲疲勞強度驗算</b></p><p>　　表4-5 根彎曲疲勞強度驗算表</p><p&

123、gt;　　4.2.3 以下為回轉器軸承壽命校核：</p><p>　　已知：功率： （4.11）</p><p>　　轉速： </p><p>　　軸承壽命校核 ： </p><p>　　軸承工作總時間 ：

124、 小時</p><p>　　各種狀況下工作的時間?。?　小時 小時 小時</p><p>　　小時 小時 小時</p><p>　　各工作狀況下延續(xù)時間： （4.12） </p><p>　　占使用期的比值 ： </p><