巖土工程機(jī)械設(shè)計(jì)

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),2012/1/11,,?#?,,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)機(jī)電工程教研室,巖土工程機(jī)械設(shè)計(jì),劉,銀,,,,,,,,,,,,緒 論,總體設(shè)計(jì),摩擦離合器,傳動(dòng)系統(tǒng),變速箱,回轉(zhuǎn)器,給進(jìn)機(jī)構(gòu),升降機(jī),沖擊機(jī)構(gòu),液壓系統(tǒng),,一 巖土工程機(jī)械的組成及功用,,從事各類巖土工程所需的專業(yè)性機(jī)械稱之為巖土工程機(jī)械。主要有下列機(jī)械組成：,1.,鉆孔機(jī)械,鉆孔機(jī)械又稱為鉆機(jī)，是品種繁多、應(yīng)用面廣泛的巖土工程機(jī)械。主要用于石油與天然氣的普查與勘探；金屬與非金屬的普查與勘探；地下水資源的普查、勘探與開(kāi)采；各類建筑工程基礎(chǔ)的勘探與施工等。

2、,巷道掘進(jìn)機(jī),2.,鉆鑿與掘進(jìn)機(jī)械,鑿巖機(jī)械主要用于礦山開(kāi)采、巷道掘進(jìn)、隧道開(kāi)挖時(shí)所需的小直徑爆破孔的鉆鑿等。全斷面掘進(jìn)機(jī)械用于隧道、涵洞、巷道的直接開(kāi)挖。,3.,開(kāi)槽機(jī)械,開(kāi)槽機(jī)械是,20,世紀(jì),70,年代以后發(fā)展起來(lái)的新型巖土機(jī)械。主要用于地下連續(xù)墻工程、堤壩基礎(chǔ)地層防滲漏處理工程等。,泥漿泵,混凝土泵用于輸送澆,筑混凝土樁和連續(xù)墻所需,的混凝土。,混凝土泵,,巖土工程施工用泵主要由泥漿泵、沙石泵、混凝土泵等。泥漿泵用于輸送鉆孔或開(kāi)槽所需的沖洗液。,,砂石泵,用于反循環(huán)鉆進(jìn)中抽吸鉆井液及巖心、巖屑,4.,泵類機(jī)械,,鉆機(jī)的分類,1,、按用途分類,（,1,）巖心鉆機(jī),（,2,）工程鉆機(jī),（,

3、4,）水文水井鉆機(jī),（,3,）石油鉆機(jī),（,5,）特種鉆機(jī),2,、按鉆進(jìn)方法分類,（,1,）沖擊式鉆機(jī),（,4,）復(fù)合式鉆機(jī),（,2,）回轉(zhuǎn)式鉆機(jī),（,3,）振動(dòng)式鉆機(jī),,,3,、按結(jié)構(gòu)特征分類,,回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)按照回轉(zhuǎn)器的類,型劃分為：,（,1,）立軸式鉆機(jī),（,2,）轉(zhuǎn)盤(pán)式鉆機(jī),（,3,）移動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)（動(dòng)力頭式）,,,,,,,,,三 鉆機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化,1,、鉆機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化簡(jiǎn)介,2,、鉆機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系列,(1),原地礦部鉆機(jī)標(biāo)準(zhǔn)系列,：,立軸式鉆機(jī)標(biāo)準(zhǔn)系列：,,XY—(1-6),,水文水井鉆機(jī)標(biāo)準(zhǔn)系列：,,SP,?,--,,,工程勘察鉆機(jī)標(biāo)準(zhǔn)系列：,,G—(1-3),(2),其他部門(mén)立軸式鉆機(jī)系列,

4、煤炭部立軸式鉆機(jī)系列：,TK (,碳坑,)--(1-4),孔深在：,100m—2000m,,冶金部立軸式鉆機(jī)系列：,YL(,冶立,)--(1-6),,有色系統(tǒng)立軸式鉆機(jī)標(biāo)準(zhǔn)系列：,CS(,穿山,)--(1-6),(3),原蘇聯(lián)巖心鉆機(jī)系列,：,?КБ—(1-8),孔深在,12.5—2000m,,,,例,SPC—300,,,,,全稱：鉆進(jìn)深度為,300m,的車(chē)裝轉(zhuǎn)盤(pán)式水井鉆機(jī),,,,,,,,,鉆進(jìn)深度,300m,車(chē)裝式,轉(zhuǎn)盤(pán)式,水井,3,、鉆機(jī)型號(hào)的編制原則,,,,--,???,,,,,,,,,主參數(shù)或系列序號(hào),第二結(jié)構(gòu)特征,第一結(jié)構(gòu)特征,類別標(biāo)志,,四 鉆機(jī)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)要求,1,、鉆機(jī)的

5、特點(diǎn),（,1,）鉆進(jìn)方法及鉆進(jìn)工藝的多樣性；,（,2,）使用條件的復(fù)雜性；,（,3,）類型與結(jié)構(gòu)的多樣性；,（,4,）生產(chǎn)的小批量性。,,,2,、鉆機(jī)的設(shè)計(jì)要求,完成一個(gè)鉆孔的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)可以用下列四鐘鉆速來(lái)衡量,:,,影響鉆孔四種鉆速的因素有,:,鉆進(jìn)工藝與鉆進(jìn)方法的水平、管理水平、操作者的技術(shù)水平和機(jī)械設(shè)備水平。以下僅從機(jī)械設(shè)備這一因素分析要提高以上四種鉆速，鉆機(jī)應(yīng)滿足那些要求。,,（,1,）性能及工作參數(shù)要有較寬的適應(yīng)性；,（,2,）能傳遞足夠的動(dòng)力；,（,3,）具有較強(qiáng)的處理事故的能力和完成特種工作的能力；,（,4,）運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，鉆進(jìn)時(shí)導(dǎo)向性好；,（,5,）機(jī)械化及自動(dòng)化程度高；,（,6

6、,）具有較大的給進(jìn)行程，或連續(xù)倒桿機(jī)構(gòu)；,（,7,）升降機(jī)操作靈敏，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；,（,8,）具有良好的保養(yǎng)、維修性能；,（,9,）設(shè)置必要的過(guò)載保護(hù)裝置及重復(fù)機(jī)構(gòu)；,（,10,）配備必要的監(jiān)測(cè)與指示儀表；,（,11,）具有良好的拆裝、運(yùn)移性能；,（,12,）除以上要求外，還應(yīng)滿足機(jī)械設(shè)備的一般要求。,,,收集資料聽(tīng)取意見(jiàn),,多方案對(duì)比分析,,符合標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用,新工藝新方法,,新成果新技術(shù)應(yīng)用,,,,,,,,,,,五 鉆機(jī)設(shè)計(jì)的一般步驟與方法,,1,、鉆機(jī)設(shè)計(jì)的一般步驟,制定設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū),草 圖 設(shè) 計(jì),方 案 篩 選,技 術(shù) 設(shè) 計(jì),設(shè) 計(jì) 評(píng) 審,工作 圖設(shè)計(jì),對(duì)審裝配圖,樣 機(jī) 試 制,

7、組 織 評(píng) 審,鑒 定 投 產(chǎn),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,否,否,,2,、鉆探機(jī)械的設(shè)計(jì)方法,（,1,）經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì),根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐積累的經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)，類比同類產(chǎn)品，并進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)計(jì)算的早期設(shè)計(jì)方法。,（,2,）常規(guī)設(shè)計(jì)（傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法）,以技術(shù)分析和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，并進(jìn)行必要可靠的設(shè)計(jì)計(jì)算的設(shè)計(jì)方法。,（,3,）現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法,可靠性設(shè)計(jì),優(yōu)化設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（,CAD),,虛擬設(shè)計(jì),,,巖土工程機(jī)械是多種類型的機(jī)械,,,不同類型的巖土工程機(jī)械的,發(fā)展情況不同。鉆機(jī)是具有代表性的巖土工程機(jī)械。下面以鉆機(jī)為,例介紹其發(fā)展概況。,,,,,,,,,,,,,,,,,,六 鉆

8、機(jī)的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢(shì),(,一,),鉆機(jī)發(fā)展的一般概況,,年 代,,,,方法與工藝,,,其它科技發(fā)展,,,代表機(jī)型,,公元前,221-206,年,,沖擊式鉆進(jìn),,,人工做坊,,原始沖擊鉆機(jī),,200,多年前,,沖擊式鉆進(jìn),,,,較近代沖擊鉆機(jī),,1862,年,,手鑲天然金剛石鉆頭,,機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展,,回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)雛型,,1899,年,,鉆粒鉆進(jìn),,,,回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)成型,,1916,年,,硬質(zhì)合金鉆進(jìn),,,,蘇,KAM,系列,,1935,年,,,,液壓技術(shù)應(yīng)用,,瑞,XH60,型,,1960,年前后,,人造金剛石鉆頭,,,,瑞,Diamec,型,,80,年代以來(lái),,多種鉆進(jìn)工藝,,電子,,,

9、材料,,,液壓,,,機(jī)制等,,意,R618,型,,,,巖土工程機(jī)械最早起源于我國(guó),,,但現(xiàn)代巖土工程機(jī)械發(fā)展于歐美。解放前,,,我國(guó)沒(méi)有自己制造的巖土工程機(jī)械。解放以后才逐步建起自己的巖土工程機(jī)械制造業(yè)。其發(fā)展大概可分為三個(gè)結(jié)段,:,,第一階段,,,從,1950-1959,年,,,為創(chuàng)業(yè)階段。該階段主要是創(chuàng)建自,己的鉆探設(shè)備生產(chǎn)工廠，組建自己的設(shè)計(jì)隊(duì)伍，引進(jìn)和仿制鉆探機(jī),械與工具。,第二階段，從,1960-1965,年，由仿制到自行研制階段。該階段已,初步形成自己的設(shè)計(jì)隊(duì)伍，研制出自己設(shè)計(jì)的一批鉆探設(shè)備及工具。,(,二,),我國(guó)鉆探設(shè)備的發(fā)展概況,,,第三階段，從,1976-1986,年，為快

10、速,發(fā)展階段。該階段，我國(guó)自行研制生產(chǎn),出多種類型的大數(shù)量的鉆機(jī)，尤其是轉(zhuǎn),盤(pán)式鉆機(jī)，可以說(shuō)是遍地開(kāi)花。在我國(guó),的地制造礦事業(yè)中發(fā)揮了巨大第作用。,,,第四階段，從,1986,年至今，為穩(wěn)定發(fā)展階段。隨著地質(zhì)探礦任務(wù)的減少，各種基礎(chǔ)工程市場(chǎng)大量增加，為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的要求，有關(guān)系統(tǒng)相應(yīng)調(diào)整和規(guī)劃了鉆機(jī)的品種和生產(chǎn)數(shù)量，而且在產(chǎn)品質(zhì)量上有較大提高。巖心鉆機(jī)減少，工程鉆機(jī)的數(shù)量大大增加。部分鉆機(jī)已開(kāi)始向國(guó)外銷(xiāo)售。,多頭潛孔鉆機(jī),反循環(huán)動(dòng)力頭式工程鉆機(jī),,1,、隨著鉆機(jī)用途的擴(kuò)展及施工方法與工藝的增加，多功能鉆機(jī)將較快發(fā)展；,2,、全液壓鉆機(jī)是今后鉆機(jī)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：,3,、電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)將會(huì)越來(lái)越多；,

11、4,、鉆機(jī)會(huì)朝著自動(dòng)化及半自動(dòng)化方向發(fā)展；,5,、鉆機(jī)向著組合式積木結(jié)構(gòu)方向發(fā)展；,6,、車(chē)裝，尤其是履帶車(chē)裝式工程鉆機(jī)將有所發(fā)展；,7,、特種鉆機(jī)會(huì)不斷增多和拓寬。,（三）鉆機(jī)的發(fā)展趨勢(shì),,第一章,總 體 設(shè) 計(jì),§,1-1,總體設(shè)計(jì)的要求、任務(wù)與依據(jù),一 總體設(shè)計(jì)的要求,（,1,）鉆機(jī)的性能參數(shù)要有較寬的適應(yīng)范圍，要滿足鉆進(jìn)工藝與鉆進(jìn)方法的要求；,（,2,）整機(jī)要有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性；,（,3,）結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)副少；,（,4,）便于安裝和拆卸；,（,5,）要有合理的裝載形式；,（,6,）整機(jī)布局合理、造型美觀；,（,7,）滿足使用要求的前提下，節(jié)省材料、減輕重量。,二

12、 總體設(shè)計(jì)的任務(wù),（,1,）選擇鉆機(jī)的類型；,（,2,）確定鉆機(jī)的參數(shù)；,（,3,）選擇傳動(dòng)方式及驅(qū)動(dòng)方式；,（,4,）進(jìn)行總體布局；,（,5,）估算重量、總體尺寸及制造成本；,（,6,）核查鉆機(jī)的穩(wěn)定性。,三 總體設(shè)計(jì)的依據(jù),（,1,）依據(jù)地層條件；,（,2,）依據(jù)采用的鉆進(jìn)方法及鉆進(jìn)工藝；,（,3,）依據(jù)使用條件與要求；,（,4,）依據(jù)制造條件；,（,5,）考慮同類型鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)。,§,1-2,機(jī)型與傳動(dòng)形式的選擇,一 機(jī)型的選擇,（一）巖心鉆機(jī)的特點(diǎn)與機(jī)型,,巖心鉆機(jī)具有下述主要特點(diǎn)：,（,1,）,采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；,（,2,）,轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍大；,（,3,）,具有良好的導(dǎo)向性能和合理的變角

13、范圍；,（,4,）,體積小、重量輕。,回轉(zhuǎn)器形式,,,傳動(dòng)方式,,,循環(huán)方式,,,安裝方式,,,鉆機(jī)舉例,,,立軸式,,,機(jī)械,,,正,,,機(jī)架,,,XJ-100 XB-1000A,,,半液壓,,,機(jī)架,,,XY YL TK,等系列鉆機(jī),,,液壓,,,機(jī)架,,,(,澳,) F100F (,原西德,) SG-750,,,轉(zhuǎn)盤(pán)式,,,半液壓,,,正,,,機(jī)架,,,東方紅,—1000 XP-4,,,機(jī)械,,,北京,—200,,,移動(dòng)回,轉(zhuǎn)器式,,,液壓,,,正,,,機(jī)架,,,鉆石,—300 SD—1000,,,拖車(chē),,,XD—600,,,車(chē)裝自行,,,XD--1000,,,反,,,(,原蘇聯(lián),

14、) КГК—100 КГК--300,,,半液壓,,,正、反,,,車(chē)裝自行,,,SF-1,,,,,(,二,),水文水井鉆機(jī)的特點(diǎn)與機(jī)型,,水文水井鉆機(jī)的主要特點(diǎn)如下：,（,1,）,鉆機(jī)的類型多；,（,2,）,鉆進(jìn)方法與鉆進(jìn)工藝的多樣化；,（,3,）,鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，扭矩較大；,（,4,）,多采用車(chē)裝或拖車(chē)裝。,結(jié)構(gòu)形式,,,傳動(dòng)方式,,,循環(huán)方式,,,安裝方式,,,鉆機(jī)舉例,,,沖擊式,,,,機(jī)械,,,,無(wú),,,機(jī)架,,,豐收,—250,,,拖車(chē),,,CZ-20 CZ-22,,,,,,,機(jī)械,,,,正,,,機(jī)架,,,SPJ—300 SPS--600,,,拖車(chē),,,SPJT-300,紅星,—4

15、00,,,汽車(chē)裝,,,SPC—300Q SPC-600R,,,多種形式,,,G.D.1500,,,反,,,拖車(chē)裝,,,QZ--200,,,移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式,,,,,,反、正,,,,汽車(chē)裝,,,T—4W TH--60,,,沖擊,—,回轉(zhuǎn)復(fù)合式,,,半液壓,,,正、反,,,車(chē)裝自行,,,SPC—300H,,,,,,回轉(zhuǎn)式,（三） 工程鉆機(jī)的特點(diǎn)與機(jī)型,,工程鉆機(jī)的主要特點(diǎn)是：,,,（,1,）,機(jī)型多樣化；,（,2,）,鉆進(jìn)方法及鉆進(jìn)工藝多；,（,3,）,運(yùn)移性好；,（,4,）,對(duì)環(huán)境污染少。,,,,,,,,發(fā)動(dòng)機(jī)位置,,,,,結(jié)構(gòu)形式,,,傳動(dòng)方 式,,,循環(huán)方式,,,鉆機(jī)舉例,,,,,,,,地,,

16、,,,,,面,,,,,,,回,,,轉(zhuǎn),,,,,,轉(zhuǎn) 盤(pán),,,,機(jī)械,,,正,,,紅星,—400B,,,,SPS—15 SZ—50,,,正、反,,,GJC—40HF,,,液壓,,,反,,,(,日,) RBB,,,移動(dòng)回轉(zhuǎn)器,,,機(jī)械,,,無(wú),,,BQZ LZ--10,,,,移動(dòng)回轉(zhuǎn)器,,,機(jī)械,,,正、反,,,GDF--12,,,液壓,,,正、反,,,JK—1 YDC-100,,,反,,,(,發(fā),)V.P.R.H,,,,,沖 擊,,,機(jī)械,,,無(wú),,,CZ-30,,,反,,,CF--1,,,液壓,,,反,,,KPC—1200,,,,復(fù)合式,,,

17、沖擊、回轉(zhuǎn),,,,機(jī)械,,,正、無(wú),,,SH—30 QPC--30,,,沖擊回轉(zhuǎn)靜壓振動(dòng),,,正、無(wú),,,G-2 GJD—2,,,,沖擊、振動(dòng),,,反,,,GJD--1500,,,振動(dòng)、回轉(zhuǎn),,,正、無(wú),,,GK--100,,,,井 底,,,,回 轉(zhuǎn),,,有鉆桿,,,單鉆頭,,,,潛水電機(jī),,,正、無(wú),,,GZQ--1500,,,多鉆頭,,,反,,,(,日,) TRC TRC-U,,,無(wú)鉆桿,,,多鉆頭,,,(,日,)RRC RRC-U,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,二 鉆機(jī)傳動(dòng)方式的選擇,1,、純機(jī)械傳動(dòng),2,、機(jī)械,-,液壓傳動(dòng)（半液壓傳動(dòng)）,3,

18、、全液壓傳動(dòng),4,、機(jī)械,-,氣壓傳動(dòng),§1-3,鉆機(jī)的基本組成及各部分的作用,,鉆機(jī)的用途和采用的鉆進(jìn)方法及鉆進(jìn)工藝不同,,,其組成不同。以回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)為例介紹。一臺(tái)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)有下列部分組成：,,一,.,回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),帶動(dòng)鉆具回轉(zhuǎn),,,傳遞鉆頭破巖所需的轉(zhuǎn)矩。,,二,.,給進(jìn)機(jī)構(gòu),向鉆頭施加軸向壓力，使鉆頭有效吃入巖石。另外,,,多數(shù)給進(jìn)機(jī)構(gòu)還可以實(shí)現(xiàn)懸掛、提動(dòng)鉆具，甚至完成升降鉆具的工作。,,三,.,升降機(jī)構(gòu),升降鉆具、起下套管。,,四,.,擰卸機(jī)構(gòu),擰卸鉆桿。,,五,.,傳動(dòng)系統(tǒng),傳輸各工作機(jī)構(gòu)所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。,,六,.,底盤(pán)或機(jī)架,安裝鉆機(jī)的各個(gè)部件，承受鉆機(jī)工作時(shí),產(chǎn)生的各種載荷。,一

19、 鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式與動(dòng)力輸入方式,1.,鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案 單獨(dú)驅(qū)動(dòng)和聯(lián)合驅(qū)動(dòng),2.,動(dòng)力的輸入方式 直線輸入和平行輸入,§1-4,鉆機(jī)的總體布局,二 主要部件的布置形式,,1,、按各部件在空間的擺放位置分為：平面布局和空間布局,2,、按各部件主要傳動(dòng)軸的布置方式分為：縱向布置、橫向布置及交叉布置,三、回轉(zhuǎn)器的變角方式和讓開(kāi)孔口的方式,1,、變角方式 側(cè)傾式和前后傾斜式,2,、讓開(kāi)孔口的方式 開(kāi)合式和后移式,四 操縱機(jī)構(gòu)的布置,1,、近臺(tái)操縱,（,1,）按主要操縱機(jī)構(gòu)的布置位置分為：后置式、前置式和側(cè)置式,（,2,）按操

20、縱機(jī)構(gòu)的集中程度分為：集中布置與分散布置,2,、操作臺(tái)集中操縱,五 整機(jī)組裝型式,,散裝式 機(jī)架組裝式 拖車(chē)裝式 自行式,(,車(chē)裝式,),,§1-5,鉆機(jī)的參數(shù),一 鉆機(jī)的主要參數(shù),,1.,能力參數(shù),,孔深、 孔徑、 鉆桿直徑、鉆孔傾角。,,2.,工作參數(shù),,回轉(zhuǎn)器的工作參數(shù)：回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速,(,最高轉(zhuǎn)速、最低轉(zhuǎn)速、中間速度）,速度檔數(shù)、調(diào)速范圍、回轉(zhuǎn)器的通孔直徑、回 轉(zhuǎn)器讓開(kāi)孔口的范圍。,給進(jìn)機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)：最大上頂力、最大給進(jìn)力、給進(jìn)速度、給進(jìn)行,程、倒桿速度。,升降機(jī)的工作參數(shù)：最大起重量、纏繩速度（

21、最高纏繩速度、最低纏繩 速度、中間纏繩速度、速度檔數(shù)、調(diào)速范圍） 。,,3.,整機(jī)參數(shù),：鉆機(jī)的質(zhì)量、鉆機(jī)的總體尺寸。,,4.,動(dòng)力機(jī)參數(shù),：動(dòng)力機(jī)的類型、動(dòng)力機(jī)的功率、動(dòng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速。,,§1-6,鉆機(jī)的功率配備,一 鉆進(jìn)時(shí)所需的功率,,鉆進(jìn)時(shí)所需的功率可用下列公式計(jì)算：,,--,鉆頭破碎巖石所需的功率，,,--,回轉(zhuǎn)鉆桿所需的功率，,鉆機(jī)傳動(dòng)所需的功率，,1.,鉆頭破巖所需功率,,硬質(zhì)合金與刮刀鉆進(jìn)時(shí),金剛石鉆進(jìn)時(shí)破巖所消耗的功率,,2.,空轉(zhuǎn)鉆桿所需的功率,,空轉(zhuǎn)鉆桿功率的影響因素很多。如鉆桿的規(guī)格、材質(zhì)、連接方式、鉆桿的轉(zhuǎn)速、鉆孔的直徑、鉆孔的深度、鉆孔的彎曲率、沖洗液的類型等，很難用

22、一個(gè)公式進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，一般多采用計(jì)算加實(shí)測(cè)方法確定。下面表中列出幾種空轉(zhuǎn)鉆桿功率的計(jì)算公式，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。,表中,頂角彎曲率,,,KW,3.,鉆機(jī)傳動(dòng)所需功率,式中,A,、,B,系數(shù)見(jiàn)下表,二 提升鉆具時(shí)所需的功率,三 鉆機(jī)配備的動(dòng)力機(jī)功率,1,。單獨(dú)驅(qū)動(dòng),2,。聯(lián)合驅(qū)動(dòng),,第二章,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),§2-1,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的功用與要求,一,.,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的功用,,1,、傳遞與切斷動(dòng)力；,,2,、改變工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩；,,3,、合理的分配動(dòng)力；改變工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式及運(yùn)動(dòng)速度；,,4,、實(shí)現(xiàn)柔性傳動(dòng)及過(guò)載保護(hù)；,,5,、完成其他用途的傳動(dòng)。,,二,.,對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求,,1,、傳動(dòng)系統(tǒng)的

23、參數(shù)要滿足鉆機(jī)工作機(jī)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、調(diào)速范圍等方面的要求；,,2,、傳動(dòng)效率高；,,3,、工作安全可靠，操作方便省力；,,4,、拆裝、維修方便，拆后再裝易保證精度，,,5,、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工、成本低。,§2-2,動(dòng)力機(jī)及鉆機(jī)工作機(jī)構(gòu)的特性分析,一,.,動(dòng)力機(jī)的特性,1.,三相交流感應(yīng)電動(dòng)的工作特性,在一定的電源電壓及轉(zhuǎn)子電阻的情況下，三相交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩,與轉(zhuǎn)差率間的關(guān)系可用下式表示：,電動(dòng)機(jī)的特性是,:,(1),調(diào)速范圍很小，具有典型的硬特性,;,(2),有較強(qiáng)的短時(shí)超載能力,;,(3),啟動(dòng)時(shí)電流很大，因此不希望頻繁啟動(dòng),;,(4),運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲較小。,2.,柴油機(jī)的工作特性,柴油機(jī)的

24、工作特性是由其速度特性曲線來(lái)反映的。速度特性曲線是在供油量一定的情況下，柴油機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、耗油率等主要指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速變化的曲線。圖,1,為柴油機(jī)自身的速度特性曲線。圖,2,是實(shí)際使用的裝有全程調(diào)速器的實(shí)際速度特性曲線。,圖,1,圖,2,柴油機(jī)的特性如下：,(1),由柴油機(jī)的速度特性曲線可以看出柴油機(jī)具有典型的“軟”特性；,(2),只有一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)；,(3),超載能力很??；,,(4),工作時(shí)噪聲較大。,二,.,鉆機(jī)工作機(jī)構(gòu)的工作特性,1.,回轉(zhuǎn)器的工作特性,（,1,）具有變化較大的脈動(dòng)載荷，在某些特除情況下會(huì)出現(xiàn)載荷的突變；,（,2,）需要較寬的調(diào)速范圍；,（,3,）根據(jù)鉆進(jìn)工藝的需要，回轉(zhuǎn)器應(yīng)

25、具有“硬”特性；,（,4,）工作中經(jīng)常出現(xiàn)超載現(xiàn)象。,2.,升降機(jī)的工作特性,升降機(jī)具有下列特性：,（,1,）根據(jù)升降機(jī)的工作情況分析，升降機(jī)應(yīng)具有“軟”特性；,（,2,）需要較寬的調(diào)速范圍；,（,3,）有超載現(xiàn)象。,§2-3,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的形式分析,一,.,立軸式鉆機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)形式,二,.,,轉(zhuǎn)盤(pán)式鉆機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)形式,三,.,移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式鉆機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)形式,一,.,傳動(dòng)系統(tǒng)的確定步驟,,(1),確定傳動(dòng)系統(tǒng)方式和選擇動(dòng)力機(jī),;,(2),確定傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù),;,(3),確定傳動(dòng)軸的數(shù)目，齒輪的數(shù)目；確定各軸、齒輪的位置；確定總傳動(dòng)比，并把總傳比分配到各傳動(dòng)副上；確定每個(gè)齒輪的齒數(shù)；

26、,,(4),繪制機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖。,§2-4,傳動(dòng)系統(tǒng)的確定,二,.,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的確定原則,1.,,根據(jù)鉆機(jī)的工作特點(diǎn)，應(yīng)考慮動(dòng)力機(jī)的互換性，而且,,,動(dòng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速盡可能接近鉆機(jī)工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速。,2.,,總傳動(dòng)比的分配原則是“傳動(dòng)比前小后大”，“傳動(dòng)副前多后少,”。,一般,3.,,從輸入到輸出的傳動(dòng)，盡可能避免轉(zhuǎn)速升高后又降低，降低后再升高，而后又降低的傳動(dòng)方案。最好是依次降速傳動(dòng)。,4.,,盡可能采用公用齒輪,;,5.,,在滿足傳動(dòng)要求的前提下，盡可能縮短傳動(dòng)鏈,;,6.,如果 一對(duì)傳動(dòng)副是升速傳動(dòng)，其傳動(dòng)比應(yīng),?,1/2,；如果是降速傳動(dòng)，則傳動(dòng)比應(yīng)?,4,。,7.,,盡可能采用跨

27、輪機(jī)構(gòu)。,8.,,如果鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置有油泵傳動(dòng)鏈，則油泵傳動(dòng)鏈應(yīng)放在鉆機(jī)離合器的前面。,三,.,傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制,,四,.,轉(zhuǎn)速圖的繪制,1.,轉(zhuǎn)速圖的繪制步驟,,(1),根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)圖、輸入和輸出轉(zhuǎn)速，,計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速,;,,,(2),以等距離垂線代表傳動(dòng)軸,,,按照傳動(dòng)關(guān),系畫(huà)出各軸代表線，并標(biāo)出軸的序號(hào),;,,,(3),在各軸代表線上以對(duì)數(shù)座標(biāo)取值，標(biāo),出各軸的轉(zhuǎn)速點(diǎn)，并標(biāo)出轉(zhuǎn)速值,;,(4),將有傳動(dòng)關(guān)系的各轉(zhuǎn)速點(diǎn)用線條相連。,用不同的線條代表不同的傳動(dòng)鏈,;,(5),在轉(zhuǎn)速圖的下面以列表方式,,,列出有關(guān),參數(shù)。,2.,轉(zhuǎn)速圖的作用,,轉(zhuǎn)速圖是確定機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)便，且,明了的方法。它

28、反映了傳動(dòng)系統(tǒng)的基本組,成及結(jié)構(gòu)；表明了傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，,即各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速檔數(shù)、轉(zhuǎn)速值、傳動(dòng)比、,調(diào)速范圍等；表明了各檔轉(zhuǎn)速的傳遞路線。,,,,第三章,,摩 擦 離 合 器,,§3-1,摩擦離合器的功用與要求,,一 摩擦離合器的功用,,(1),傳遞與切斷動(dòng)力；,,(2),微動(dòng)操作；,,(3),實(shí)現(xiàn)柔性傳動(dòng)；,,(4),過(guò)載保護(hù)。,,(5),保證動(dòng)力機(jī)空載啟動(dòng)。,,二 對(duì)摩擦離合器的要求,,(1),能傳遞足夠的動(dòng)力；,,(2),結(jié)合平穩(wěn)，分離徹底；,,(3),易損件的壽命較長(zhǎng)；磨損后容易更換和調(diào)整；,,(4),盡量減小從動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以減少結(jié)合時(shí)的時(shí)間和沖擊。,,(5),具有良好的散熱

29、性能。,§3-2,摩擦離合器的類型、結(jié)構(gòu)與工作原理,一 摩擦離合器的類型,,1,、按照片數(shù)分類,,單片式,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、散熱好、間隙容易保證，但結(jié)合時(shí)的平穩(wěn)定性較差、傳遞大功率的單片式摩擦離合器的徑向尺寸大。,,多片式,,特點(diǎn)：結(jié)合平穩(wěn)、片的尺寸相同時(shí)，能傳遞較大的功率，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、分離時(shí)片間間隙不易保持均勻、散熱較差。,,,2,、按工作條件分類,,干式,,特點(diǎn)：摩擦系數(shù)大、許用比壓小、摩擦片的壽命短、結(jié)合平穩(wěn)性差、調(diào)正間隙次數(shù)多，片數(shù)少、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,,,采用風(fēng)冷，暴露在空氣中。,,濕式,,特點(diǎn)：片數(shù)多、摩擦系數(shù)小、許用比壓大、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)合平穩(wěn)、無(wú)需經(jīng)常調(diào)整間隙、維修不太方便。,,

30、3,、按工作原理分類,,常壓式,,特點(diǎn)：結(jié)合時(shí)靠彈簧壓緊、常態(tài)為壓緊狀態(tài)、壓緊彈簧有自動(dòng)補(bǔ)償作用，無(wú)須經(jīng)常調(diào)整間隙、傳遞功率大小能較準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)、分離時(shí)需要較大的操縱力、適合,聯(lián)合驅(qū)動(dòng),的鉆機(jī)。,,非常壓式,特點(diǎn)：結(jié)合時(shí)靠杠桿壓緊、常態(tài)為分離狀態(tài)、操縱較省力、傳遞功率大小不易控制、需要經(jīng)常調(diào)整間隙、結(jié)合時(shí)平穩(wěn)定性較好、適用于,單獨(dú)驅(qū)動(dòng),的鉆機(jī)。,,,二,摩擦離合器的結(jié)構(gòu)與工作原理,1,、,摩擦離合器的組成,,摩擦離合器有主動(dòng)摩擦片、被動(dòng)摩擦片、壓緊機(jī)構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)、間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、殼體等組成。,2,、典型摩擦離合器的結(jié)構(gòu),,（,1,）,XY-4,鉆機(jī)摩擦離合器,,XY-4,鉆機(jī)摩擦離合器為

31、干式、單片、杠桿壓緊型,(2),XY-5,鉆機(jī)摩擦離合器,3,、摩擦離合器的工作原理,（,1,）非常壓型摩擦離合器的工作原理,2,、常壓型摩擦離合器的工作原理,三、,摩擦離合器工作過(guò)程分析,1,、結(jié)合過(guò)程,結(jié)合過(guò)程是指離合器主、被動(dòng)片開(kāi)始接觸到二者同步轉(zhuǎn)動(dòng)這一過(guò)程。,可分為三個(gè)階段：,,t1,階段,：,?,1,?,，?,2,=0,，,M,m,由,0,增,加到,M,Z,。主、被片間的轉(zhuǎn)速差最大。,其滑磨功也大。,,t2,階段,：?,1,?,，?,2,?,，,M,m,繼續(xù)增,大到,M,m,。雖然主、被片間的轉(zhuǎn)速差減,小，但摩擦轉(zhuǎn)矩增大，其滑磨功仍然,很大。,,t3,階段,：?,1,?,， ?,2,

32、?,，,M,m,保持不,變。主、被片間仍然有轉(zhuǎn)速差，離合,器還產(chǎn)滑磨功。,,由上述分析可知,:,在結(jié)合過(guò)程中,,,主、被動(dòng)摩擦片間均存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，易引起摩擦片較大的磨損與溫升。為保證工作機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)和防止離合器過(guò)度的磨損及產(chǎn)生過(guò)高的溫度，,結(jié)合過(guò)程要保證有一定的結(jié)合時(shí)間，但結(jié)合時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)。一般控制在,2-8,秒之內(nèi)。,2,、正常工作過(guò)程,當(dāng)主、被片的轉(zhuǎn)速達(dá)到一致，且逐步恢復(fù)到動(dòng)力機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，離合器進(jìn)入正常工作過(guò)程。只要,M,z,?,M,m,離合器均能正常工作。這時(shí)可把離合器看成,剛性傳動(dòng)件,。,當(dāng),Mz,?,Mm,時(shí)，主、被片間產(chǎn)生打滑，離合器的溫度會(huì)急劇升高。出現(xiàn)此種情況應(yīng),立即停車(chē),。,

33、3,、分離過(guò)程,?,1,=?,e,?,2,迅速下降到,0,。一般要求離合器,分離過(guò)程時(shí)間越短越好,。,§3-3,摩擦離合器主要參數(shù)的確定,一 摩擦離合器傳遞的最大轉(zhuǎn)矩,,,,二,摩擦離合器產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩,,設(shè)微小圓環(huán)面積上的正壓力為,dN,,則,,,在,dN,作用下產(chǎn)生的摩擦力,dp,,,dp,產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩,:,,,一對(duì)摩擦副產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩為,:,離合器產(chǎn)生的總摩擦轉(zhuǎn)矩為：,將上式中的,R,和,r,換成,D,與,d,后成為：,,,假定摩擦片上的比壓處處相等，則,摩擦片的等效平均摩擦半徑為：,故摩擦離合器產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩又可表達(dá)為：,三 摩擦片的有效內(nèi)徑和外徑,根據(jù),M,m,=M,max,，

34、可推導(dǎo)出摩擦片的有效外徑為：,式中,,,五 摩擦副的數(shù)目,,摩擦離合器的摩擦副數(shù)可用下式計(jì)算：,,,六 摩擦離合器的轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù),一般,? 值在,1.5~2.5,。,四,f,與,[q ],的確定,摩擦系數(shù),f,和許用比壓,[q],的取值見(jiàn)右邊表。,,§3-4,摩擦離合器的滑磨功與發(fā)熱驗(yàn)算,,,,,,,,,,,,,t,N,A,ω,,,,,結(jié)合過(guò)程的特性曲線,,一 滑磨功的計(jì)算,結(jié)合過(guò)程中的總滑磨功用下式計(jì)算,:,式中：,,β—,離,合器的摩擦力矩儲(chǔ)備系數(shù)；,,I,1,—,主,動(dòng)部分的慣性矩；,?,e,---,主動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；,,,二 離合器的發(fā)熱和耐磨性校驗(yàn),1.,離合器的發(fā)熱驗(yàn)算,對(duì)于

35、干式摩擦離合器，用下式計(jì)算,:,式中：,C,—,吸,熱零件材料的比熱；對(duì)鋼和鐵可?。?C,=48.15,J/N,?,0,C,a,—,吸,熱系數(shù),;,干式單片離合器的壓緊盤(pán),a,=0.5,,,雙片式的中間片,a,=0.5,,壓緊盤(pán),a,=0.25,。,對(duì)于濕式摩擦離合器，因主、被動(dòng)片都是鋼或燒結(jié)金屬制造，故主被動(dòng)片同時(shí)吸熱。因此應(yīng)用下式計(jì)算：,,無(wú)論何種摩擦離合器結(jié)合時(shí)的溫升不希望大于,3,C,0,,2,、耐磨性校驗(yàn),離合器片的耐磨性不僅與總滑磨功有關(guān)，而且與摩擦片的工作總面積及材料的性質(zhì)有關(guān)。設(shè)計(jì)時(shí)一般可用限制離合器單位摩擦面上所具有的滑摩功來(lái)保證其耐磨性。即,式中,Z—,離,合器的摩擦副數(shù)；

36、,F,—,一,個(gè)摩擦副的有效摩擦面積；,[,A,d,]—,許,用單位摩擦面的滑磨功。,以銅絲模造石棉為摩擦材料的干式摩擦離合器，通常,[,A,d,]=5,×,10,5,J/m,2,。,,§3-5,離合器主要零件的設(shè)計(jì),一 帶襯摩擦盤(pán),1.,摩擦襯面,（,1,）對(duì)摩擦襯面的性能要求,（,2,）襯面材料,（,3,）襯面與基盤(pán)的安裝,2.,基底鋼盤(pán),材料為中碳鋼，厚度,1.5~2.5,，為防止受熱翹曲，加工有徑向切槽。,二 支撐盤(pán),三 壓緊盤(pán),四 離合器罩,,,§3-6,壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),一 彈簧壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),彈簧壓緊機(jī)構(gòu)有三種,: (1),周沿彈簧式；,(2),中心彈簧式；,(3),

37、彈簧,杠桿組合式。鉆機(jī)中主要采用第一種形式。下面的設(shè)計(jì)是以第一種為例。,,,,,,,,,,,,,,0,,壓緊時(shí)每個(gè)彈簧需產(chǎn)生的壓緊力為：,,離合器分離時(shí)，彈簧產(chǎn)生的最大張力：,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：,代入前式得：,,δ,是離合器分離時(shí),,,每對(duì)摩擦副間應(yīng)有的間隙量。,,在最大作用力下，彈簧產(chǎn)生的剪應(yīng)力用下式計(jì)算：,K,—,彈,簧的繞曲系數(shù)，可用下式計(jì)算或從圖中選取。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4 6 8 10 12 14 16 18,1.40,1.35,1.30,1.25,1.20,1.15,1.10,1.05,1.00,,K,,如果式中的,τ,用彈簧材料的

38、許用剪應(yīng)力,[,τ],代替，可用于確定彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸。,,彈簧的壓縮量與作用力之間的關(guān)系為：,G,m,—,彈,簧材料的彈性模量；,由上式可以導(dǎo)出彈簧的剛度系數(shù)：,若,K,已確定，可用上式計(jì)算彈簧的圈數(shù)。然后進(jìn)一步求出彈簧的自由長(zhǎng)度。,Δ—,彈,簧在最大壓縮量下，相鄰工作圈之間應(yīng)有的最小間隙量，通常：,,二 杠桿壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),1.,分離滑套行程的計(jì)算,,杠桿壓緊機(jī)構(gòu)按增力機(jī)構(gòu)不同,分為：斜面,—,杠桿式和連桿,—,杠桿,式；按壓盤(pán)施力機(jī)構(gòu)不同分為：剛,性式、帶彈性元件和裝有補(bǔ)償彈簧,式三種。,由圖中可以看出，壓緊盤(pán)在結(jié),合過(guò)程中的最大位移為：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

39、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,1,A,2,A,3,A,4,,,,,B,1,B,2,B,3,B,4,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,i,A,3,D,i,D,3,e,i,f,i,B,3,B,i,S,i,,,,,,,,x,y,a,b,,根據(jù)圖中所設(shè)參數(shù),,,可推導(dǎo)出在滑套的工作行程內(nèi)滑套與壓緊盤(pán)位移的關(guān)系,:,,,因滑套的空行程較大，采用上式計(jì)算誤差較大，一般采用作圖法確定。閉合行程根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，,s,b,=2~4mm,。,確定出,S,h,、,S,g,、,S,b,后，滑套的總行程可用下式計(jì)算：,2.,分離滑套的最大推力計(jì)算,,杠桿達(dá)到滑套的

40、最高點(diǎn)時(shí)，機(jī)構(gòu)產(chǎn)生最大的推力：,結(jié)合終了時(shí)的壓緊力由下式確定：,有上式可以得出滑套的工作行程,:,,,產(chǎn)生最大壓緊力時(shí)，機(jī)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)如圖。根據(jù)圖中給出的參數(shù)可求出滑套的最大推力。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第四章,變速箱與分動(dòng)箱,,§5-1,變速箱與分動(dòng)箱的功用與要求,,一 變速箱的功用及對(duì)變速箱的要求,,變速箱是鉆機(jī)的核心傳動(dòng)部件，一般認(rèn)為變速箱的壽命就是鉆機(jī)的壽命。變速箱的主要功用是改變升降機(jī)，回轉(zhuǎn)器等工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩；合理地向各工作機(jī)構(gòu)分配動(dòng)力；為回轉(zhuǎn)器提供反檔；可為其它部件的安裝提供支撐。,為保證鉆機(jī)的優(yōu)良性能，變速,箱必需滿足下列要求：,,1.,變速箱輸出的轉(zhuǎn)

41、速及扭矩必需,滿足各工作機(jī)構(gòu)的載荷和運(yùn)動(dòng)的要,求；,,2.,合理地分配動(dòng)力；,,3.,能提供反檔。,,,,,§5-2,變速箱的組成和結(jié)構(gòu)形式,,變速箱一般由四部分組成：基本變速部分、分動(dòng)部分、操縱部分,和箱體,。,,一 基本變速部分,,變速箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)速度變換的機(jī)構(gòu)稱之為基本變速部分。目前,主要有兩大類：兩軸一傳機(jī)構(gòu)和三軸二傳機(jī)構(gòu)。,,1.,兩軸一傳結(jié)構(gòu),兩軸一傳機(jī)構(gòu)是基本變速部分只有,輸入和輸出兩根軸,。傳遞任,一檔速度只經(jīng)過(guò),一對(duì)齒輪,傳動(dòng)。兩軸一傳機(jī)構(gòu)的變速箱具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn),單、軸的支撐和受力條件好等優(yōu)點(diǎn)。但存在調(diào)速范圍小、速度檔數(shù),少等不足。適用于大口徑鉆機(jī)及淺孔鉆機(jī)。,,,,,三軸二傳,

42、,,,2.,三軸二傳結(jié)構(gòu),,三軸二傳機(jī)構(gòu)根據(jù)三根軸的布置型式,,,又分為,空間三軸式,與,平面三軸式,。在鉆機(jī)中多采用平面三軸式機(jī)構(gòu)。平面三軸式機(jī)構(gòu)又稱為跨輪機(jī)構(gòu)。其三根軸布置在一個(gè)平面內(nèi),,,且輸入軸和輸出軸在一條直線上。在傳遞某一檔速度時(shí),不經(jīng)過(guò)中間軸,,,直接由輸入軸傳遞到輸出軸,,,故稱為跨輪機(jī)構(gòu),(,參看下面動(dòng)畫(huà)演示,),。,三軸二傳跨輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是,:,調(diào)速范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊,,,如果與兩,軸一傳機(jī)構(gòu)安排相同的擋數(shù)時(shí)，可,減小變速箱的尺寸和重量。當(dāng)把直,接檔安排為最長(zhǎng)用的檔時(shí),,,可提高,變速箱的壽命。而三軸二傳機(jī)構(gòu)的,不足是輸入，輸出軸的支撐條件比,兩軸一傳式差。,,,,平面三軸式

43、按照輸入和輸出軸的支撐位置不同又分為,第一類跨輪機(jī)構(gòu)與第二類跨輪機(jī)構(gòu),。二者結(jié)構(gòu)上的差別是,第一類,機(jī)構(gòu)的,輸入軸,的一端是支撐在,輸出軸,齒輪的中心孔內(nèi)，而,第二類,機(jī)構(gòu)是,輸出軸,的一端支撐在,輸入軸,的小齒輪的中心孔內(nèi)。二者性能上的差別有,:,,（,1,）,第一類,機(jī)構(gòu)中間軸的轉(zhuǎn)速是,不變,的,,,第二類,機(jī)構(gòu)的中間軸的轉(zhuǎn)速是隨著,檔數(shù)不同而變化,的,;,,（,2,）在速度檔數(shù)相同的條件下,,,第二類,機(jī)構(gòu)的,高轉(zhuǎn)速齒輪較多,;,,（,3,）,第二類,機(jī)構(gòu)軸的,支撐條件相對(duì)較好,。,,,二 分動(dòng)部分,,1.,分動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)形式,（,1,）按照變速機(jī)構(gòu)與分動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝關(guān)系分為：獨(dú)立式與共箱式

44、；,（,2,）按照分動(dòng)齒輪設(shè)置的位置分為：靠近變速箱輸出軸式和遠(yuǎn)離變速箱輸出軸式；,（,3,）按分動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)形式分為,:,外齒分動(dòng)與內(nèi)齒分動(dòng)。,,,三 操縱機(jī)構(gòu),,1.,操縱機(jī)構(gòu)的功用,,2.,操縱機(jī)構(gòu)的類型,,有多手把操縱機(jī)構(gòu)和單手把操縱機(jī)構(gòu)。,3.,操縱機(jī)構(gòu)的組成,操縱機(jī)構(gòu)主要有撥叉、 撥叉軸、操縱手,把和定位裝置等組成。但在有兩個(gè)滑動(dòng)齒輪,以上的變速機(jī)構(gòu)中,,,為了防止同時(shí)掛兩個(gè)檔,的誤操作,,,必須設(shè)有互鎖機(jī)構(gòu)。,,4.,互鎖機(jī)構(gòu),,互鎖,機(jī)構(gòu)的類型主要由互鎖盤(pán)式、凸輪式、互鎖銷(xiāo)球式、擺動(dòng)杠桿式和轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式。,,,5.,定位裝置,,互定位裝置有彈簧鋼球式和彈簧銷(xiāo)式。,,,圖為典型的單

45、手把操縱機(jī)構(gòu),,,有操縱手把、限位板、三個(gè)撥叉、三根撥叉軸、支撐殼體、互鎖機(jī)構(gòu)和定位裝置等組成。,三個(gè)撥叉分別固定安裝在三根撥叉軸上,,,三個(gè)撥叉的半圓形叉口分別插在三個(gè)滑動(dòng)齒輪的撥槽內(nèi)。撥叉的移動(dòng)可使滑動(dòng)齒輪變位,,,實(shí)現(xiàn)換檔。撥叉的移動(dòng)是由操縱手把操縱的。當(dāng)三個(gè)滑動(dòng)齒輪都處于空檔位時(shí),,,三個(gè)撥叉頭部的撥槽對(duì)應(yīng)在一條直線上,,,此時(shí)操縱手把的尾部,,,可插在任一撥叉的撥槽內(nèi),,,撥動(dòng)任一撥叉。三根撥叉軸兩端支撐在支撐殼體的縱撐上,,,在一端縱撐上鉆有長(zhǎng)度方向的圓孔,,,并在每?jī)筛鶕懿孑S之間的圓孔內(nèi),,,放有兩個(gè)互鎖鋼球。中間撥叉軸對(duì)應(yīng)空檔位的部位鉆有徑向孔,,,并放有互鎖銷(xiāo)。而其它兩根軸的

46、相應(yīng)位置,,,加工有互鎖球窩。,,,,,當(dāng)操縱手把撥動(dòng)任一撥叉移動(dòng)時(shí),,,其撥叉軸隨著一起移動(dòng),,,隨之該撥叉軸的圓柱面迫使相應(yīng)的互鎖鋼球擠入其它兩根撥叉軸的互鎖球窩內(nèi),,,把兩根軸限制在空檔位,,,防止誤操作。為了避免自動(dòng)跑檔,,,在對(duì)應(yīng)檔位的軸上加工有定位球窩,,,并設(shè)有彈簧,,,定位鋼球。當(dāng)撥叉軸移止相應(yīng)的工作位時(shí),,,在彈簧張力的作用下,,,定位鋼球擠入定位球窩內(nèi),,,以防止撥叉軸自動(dòng)移位而跑檔 。為防止操縱手把動(dòng)作過(guò)位,,,支撐殼體內(nèi)裝有,“,于,”,字形的限位板。機(jī)構(gòu)的換擋過(guò)程,,,參看下面的動(dòng)畫(huà)演示,。,,,,（,一） 四速的換檔過(guò)程及傳動(dòng)路線,,§5-3,典型鉆機(jī)的變速箱與分動(dòng)

47、箱,一 變速箱,,,下圖所示的為,XY-4,型鉆機(jī)的變速箱，它是典型的平面三軸跨輪機(jī)構(gòu)變速箱，結(jié)構(gòu)式為：,1,?3+1=4,。輸出,4,個(gè)正轉(zhuǎn)，,1,個(gè)反轉(zhuǎn)。采用單手柄操縱機(jī)構(gòu)，并設(shè)有三軸互鎖機(jī)構(gòu)及定位裝置。,,,（,二） 三檔的換檔過(guò)程和傳遞路線,（三） 反檔的換檔過(guò)程與傳遞路線,,二 分動(dòng)箱,,§5-4,,變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn),,一 主要傳動(dòng)軸在變速箱中的布置,（,1,）要便于軸端其它結(jié)構(gòu)的布置及安裝；,（,2,）要有利于降低變速箱的重心；,（,3,）有利于各齒輪的潤(rùn)滑；,（,4,）有利于撥叉接近滑動(dòng)齒輪；,（,5,）高速齒輪不被浸泡在油液中。,,二 各傳動(dòng)齒輪在軸上的布置,（,1,）

48、重量大、受力大的齒輪要布置在靠近軸的支撐部位；,（,2,）滑動(dòng)齒輪的布置要有利順序換檔，換檔時(shí)的位移量小；,（,3,）盡量利用軸向尺寸；,（,4,）防止齒輪與齒輪，齒輪與軸之間的干涉；,（,5,）采用斜齒輪傳動(dòng)，要注意斜齒輪的螺旋方向，使它們產(chǎn)生的軸向力相互抵消，以減小軸承上的軸向載荷。,,,,三 反檔的設(shè)置方案,1.,反檔齒輪設(shè)置位置,,,a,設(shè)置在基本變速機(jī)構(gòu)之后；,b,,設(shè)置在基本變速機(jī)構(gòu)輸入軸與輸出軸之間。,2.,圓柱齒輪反檔方案,,,a,,惰輪方案,,b,,固定雙聯(lián)齒輪方案,,c,,滑動(dòng)雙聯(lián)齒輪方案,3.,圓錐齒輪反檔方案,四 軸的支撐方式及軸承的選擇與定位,,1.,,無(wú)特別結(jié)構(gòu)限

49、制，傳動(dòng)軸應(yīng)采用簡(jiǎn)支式支撐；,,2.,,無(wú)軸向力和軸向力很小時(shí)，一般采用向心球軸承支承，并用一個(gè)軸承對(duì)軸進(jìn)行軸向定位；,,3.,,軸向力大的軸，通常選用圓錐滾子軸承或向心推力軸承；,,4.,,軸承的安裝結(jié)構(gòu)要考慮拆裝方便。,五 變速箱零件的潤(rùn)滑與密封,,1.,,零件的潤(rùn)滑,a.,強(qiáng)制性潤(rùn)滑,b.,飛濺式潤(rùn)滑,,2.,,變速箱的密封,六 變速箱的箱體設(shè)計(jì)原則,,1.,,同軸線，而不同直徑的各孔的布置；,,2.,,孔和內(nèi)突臺(tái)的數(shù)目與內(nèi)突臺(tái)端面的加工。,§5-4,變速箱主要參數(shù)的確定,一 傳動(dòng)軸的中心距,初定中心距，可用經(jīng)驗(yàn)公式,:,,上面確定中心距的公式僅供草擬方案和選配齒輪用。當(dāng)齒數(shù)確定后，

50、應(yīng)用下面的公式計(jì)算中心距。,直齒輪,斜齒輪,二 齒輪模數(shù),利用下面的公式初定模數(shù)：,,對(duì)于斜齒輪，上面公式算出的模數(shù)是,法面模數(shù),。算出的模數(shù)應(yīng)按國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)修正后確定。,三 斜齒輪的螺旋角,為了提高齒輪的強(qiáng)度和減小噪音，有些變速箱采用斜齒輪傳動(dòng)。而斜齒輪螺旋角的大小影響齒輪的彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。齒螺旋角用下式確定：,一般斜齒輪,雙斜齒輪和人字斜齒輪,四 齒輪的寬度,齒的寬度一般根據(jù)模數(shù)來(lái)確定：,對(duì)于直齒：,b=(4.4~7)m;,對(duì)于斜齒：,b=(7~8.6)m,。,五 選配齒數(shù),(,一,),確定一檔齒輪的齒數(shù),,,多數(shù)變速箱一速均為降速傳動(dòng)，因,此，,Z,1,和,Z,8,為小齒輪。一

51、般是跟據(jù)預(yù)先確定好的 值，初選,Z,1,或,Z,8,，,然后根據(jù)上面的公式算出其他齒輪的齒數(shù)，并將齒數(shù)修正為整數(shù)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,z,1,z,3,z,5,z,7,z,2,z,4,z,6,z,8,z,9,z,10,（二）對(duì)中心距進(jìn)行修正,根據(jù)算出的齒數(shù)按下面的公式對(duì)中心距進(jìn)行修正。,對(duì)于直齒,,對(duì)于斜齒,,當(dāng)一檔速度各傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)、中心距及其

52、他各檔速度的傳動(dòng)比確定后，便可求出其他各檔速度齒輪的齒數(shù)。例如，二檔速度各齒輪的齒數(shù)可用聯(lián)立的下列二式計(jì)算。算出的齒數(shù)要圓整為整數(shù)。如果中心距有誤差，可采用,變位齒輪調(diào)整到已確定的中心距,。,（三）反檔齒輪齒數(shù),當(dāng)其它齒輪齒數(shù)確定后，反檔齒輪齒數(shù)根據(jù)反檔傳動(dòng)比進(jìn)行試配選擇。確定出反檔齒輪齒數(shù)后，可用下面公式計(jì)算出反檔軸與中間軸的中心距。,,為使倒檔齒輪的嚙合和移動(dòng)不產(chǎn)生干涉，齒輪,8,和,9,的齒頂圓間隙應(yīng)不小于,0.5mm,。齒輪,9,的齒頂圓直徑用下式確定：,,反檔軸與中間軸、輸出軸是采用品字形布置，反檔軸與中間的中心距確定后，再確定反檔軸與輸出軸的中心距。,,第五章,,,回轉(zhuǎn)器與卡盤(pán),,

53、§5-1,回轉(zhuǎn)器的功用、要求及類型,一 回轉(zhuǎn)器的功用,回轉(zhuǎn)器是鉆機(jī)的重要工作機(jī)構(gòu),,,主要功用如下,:,1.,帶動(dòng)鉆具回轉(zhuǎn),,,提供鉆頭破巖所需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,;,2.,導(dǎo)正鉆具方向,;,3.,實(shí)現(xiàn)變角,,,以適應(yīng)鉆進(jìn)不同傾角的鉆孔,;,4.,處理孔內(nèi)事故,.,二 對(duì)回轉(zhuǎn)器的要求,1.,回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速要有較寬的調(diào)節(jié)范圍,;,2.,具有良好的導(dǎo)向性,;,3.,具有一定的變角范圍,,,可鉆進(jìn)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的不同傾角的鉆孔,;,4.,應(yīng)保證主動(dòng)鉆桿既可轉(zhuǎn)動(dòng),,,又不防礙在給進(jìn)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下作軸向運(yùn)動(dòng),;,5.,最好具有,1-2,個(gè)反檔,,,以滿足特種工作的需要,;,6.,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)和噪音小。,,

54、,三 回轉(zhuǎn)器的類型和特點(diǎn),1.,立軸式回轉(zhuǎn)器,,(1),給進(jìn)機(jī)構(gòu)組裝在回轉(zhuǎn)器的箱體上，和回,轉(zhuǎn)器構(gòu)成同一個(gè)拆裝部件、保證了卡盤(pán)與回轉(zhuǎn),器的同心度,;,(2),有一根長(zhǎng)的立軸，,導(dǎo)向性好,;,(3),變角范圍大，可鉆任意傾角的鉆孔,;,(4),采用懸臂式安裝，增加了鉆機(jī)的重心高,度,;,(5),立軸的通孔較小，提下鉆具時(shí)，回轉(zhuǎn)器,需要讓離孔口,;,(6),不能用于擰卸鉆桿，需要另配擰管機(jī),。,,,2.,轉(zhuǎn)盤(pán)式回轉(zhuǎn)器,,(1),多數(shù)轉(zhuǎn)盤(pán)是安裝在鉆機(jī)的底座上，使鉆機(jī)的重心低,;,(2),多數(shù)轉(zhuǎn)盤(pán)都,兼做擰管機(jī),，減少了設(shè)備的數(shù)量,;,(3),多數(shù)轉(zhuǎn)盤(pán)通孔較大，可通過(guò)設(shè)計(jì)的最大粗徑鉆具。提下鉆具時(shí)，

55、無(wú)需讓開(kāi)孔口,;,(4),因轉(zhuǎn)盤(pán)的主軸較短，且通孔,大，故對(duì)鉆具的,導(dǎo)向性差,;,(5),轉(zhuǎn)盤(pán)與給進(jìn)機(jī)構(gòu)為兩個(gè)獨(dú)立,的部件，二者沒(méi)有直接的聯(lián)系,;,(6),由于結(jié)構(gòu)的限制，,轉(zhuǎn)盤(pán)的變,角范圍較小。,,,,3.,移動(dòng)式回轉(zhuǎn)器（動(dòng)力頭）,（,1,）可在給進(jìn)機(jī)構(gòu)的拖動(dòng)下,沿導(dǎo)向架軸向移動(dòng),，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)行程給進(jìn)；,（,2,）配有剛度大的導(dǎo)向架，對(duì)鉆具的導(dǎo)向性好；,（,3,）與孔口夾持器配合，可用于擰卸鉆桿，與給進(jìn)機(jī)構(gòu)配合，可用于升降鉆具；,（,4,）,采用機(jī)械傳動(dòng)時(shí)，需要,一根長(zhǎng)的傳動(dòng)軸；,（,5,）鉆不同傾角的鉆孔時(shí)，不,靠回轉(zhuǎn)器變角，而是靠導(dǎo)向架,的前后傾斜調(diào)整回轉(zhuǎn)器的傾角；,（,6,）,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)

56、控制,。,,,§5-2,立軸回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì),一 立軸式回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)分析,1.,動(dòng)力輸入軸,(,半軸,),,一般多采用懸臂式安裝。為保證軸的支撐剛度,,,多應(yīng)用以下三種加大支撐剛度的方法,:,(1),選擇合適的軸承類型和安裝方式,;,(2),選擇合適的軸用材料、結(jié)構(gòu)型式。在結(jié)構(gòu)許可的條件下。適當(dāng)加大軸徑,;,(3),軸的支撐段長(zhǎng)度大于或等于懸出段的長(zhǎng)度的,2,倍，即 。,,2.,錐齒輪副,（,1,）錐齒輪的類型,,小錐齒輪裝在動(dòng)力輸入軸的懸臂端。大的錐齒輪裝在立軸導(dǎo)管上。常用的有兩種類型,:,,直齒錐齒輪 特點(diǎn)是,易制造、成本低、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的軸向力始終背離錐頂、尺寸相同，

57、承載能力較小、對(duì)安裝誤差的敏感性大、適用于低速傳動(dòng)，,v,?,5m/s.,,弧齒錐齒輪 特點(diǎn)是,齒嚙合重疊系數(shù)大、承載能力大、工作平穩(wěn)、噪聲小、適用于高轉(zhuǎn)速，,v>5m/s,。但工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力大，且軸向力的方向隨轉(zhuǎn)向的變化而改變、加工困難、成本高、對(duì)安裝精度要求高。,,（,2,）被動(dòng)錐齒輪的安裝形式,被動(dòng)錐齒輪的安裝分上置式和下置式。被動(dòng)錐齒輪的安裝形式取決于傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方案。,下置式安裝的潤(rùn)滑條件優(yōu)于上置式,。,,（,3,）錐齒輪的選配,錐齒輪按照齒的旋向分為,左旋錐齒輪和右旋錐齒輪,?；↓X錐齒輪副的兩個(gè)齒輪的齒旋向不同。為了使錐齒輪副工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力背離錐頂，則被動(dòng)齒輪上置式安裝

58、時(shí)，主動(dòng)齒輪應(yīng)選用右旋，被動(dòng)齒輪用左旋。如果被動(dòng)齒輪采用下置式安裝，則主動(dòng)齒輪為左旋，被動(dòng)齒輪應(yīng)為右旋。,（,4,）錐齒輪副嚙合間隙的調(diào)節(jié),利用立軸導(dǎo)管上、下兩端的墊片來(lái)調(diào)整，調(diào)整時(shí)上、下,墊片的總數(shù)不變,，只是調(diào)整上、下墊片的數(shù)目。,3.,立軸導(dǎo)管,立軸導(dǎo)管的作用是安裝被動(dòng)傘齒輪、傳遞扭矩，帶動(dòng)立軸轉(zhuǎn)動(dòng)，又能使立軸在導(dǎo)管內(nèi)孔中上下移動(dòng)。導(dǎo)管是采用滾動(dòng)軸承支撐在回轉(zhuǎn)器的箱體上。其支撐方式主要有三種：向心止推軸承、圓錐滾子軸承及向心球軸承和推力軸承組合式。,,4.,立軸,,5.,箱體的安裝與變角方式,（,1,）半圓壓板式 （,2,）,T,型槽,-,螺栓式 （,3,）,

59、T,型槽,-,開(kāi)合式,,二 立軸式回轉(zhuǎn)器的設(shè)計(jì)計(jì)算,(,一,),立軸式回轉(zhuǎn)器設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題,1.,與給進(jìn)機(jī)構(gòu)聯(lián)系在一起考慮,;,2.,結(jié)構(gòu)上盡可能減小回轉(zhuǎn)器的振動(dòng),;,3.,保證孔口的作業(yè)空間，盡可能降低重心,;,4.,保證密封和潤(rùn)滑。,(,二,),錐齒輪副的設(shè)計(jì),1.,從動(dòng)錐齒輪分度圓直徑的確定,,從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩,直徑系數(shù)取值為：鉆機(jī) 汽車(chē),拖拉機(jī),2.,端面模數(shù)的選擇,模數(shù)由,選用的模數(shù)是否合適，用下式校驗(yàn),:,鉆機(jī),:,汽車(chē),:,3.,齒數(shù)選擇,主被動(dòng)齒輪的齒數(shù)應(yīng)沒(méi)有公約數(shù)。小齒輪的齒數(shù)盡量選擇奇數(shù)。,4.,名義螺旋角的選

60、擇,一般選用,5.,弧齒錐齒輪的受力分析,(,三,),立軸與導(dǎo)管的設(shè)計(jì)計(jì)算,1.,立軸的強(qiáng)度校核,(1),立軸危險(xiǎn)截面產(chǎn)生的最大正應(yīng)力,,(2),立軸產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力,(3),立軸產(chǎn)生的合成應(yīng)力,另外根據(jù)書(shū)中表,5-10,中的公式可校核不同形狀立軸的接觸應(yīng)力。,2.,導(dǎo)管的強(qiáng)度校核,導(dǎo)管產(chǎn)生的合成彎矩：,合成彎矩下產(chǎn)生的應(yīng)力：,式中,,,§5-3,轉(zhuǎn)盤(pán)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì),一 轉(zhuǎn)盤(pán)的結(jié)構(gòu)型式,轉(zhuǎn)盤(pán)主要有下列幾種型式,:,1.,按轉(zhuǎn)速高低劃分為,高速轉(zhuǎn)盤(pán)和低速轉(zhuǎn)盤(pán),。,2.,按轉(zhuǎn)盤(pán)的定位方式分為,心管定位和殼體定位,。,,,,,,,,,,,3.,按照轉(zhuǎn)盤(pán)的傳動(dòng)級(jí)數(shù)分為,一級(jí)傳動(dòng)和二級(jí)傳動(dòng),。,4

61、.,按照轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力輸入方式分為,側(cè)面輸入和中間輸入,。,,,,,,,,,,,,5.,按照驅(qū)動(dòng)鉆桿的方式分為,補(bǔ)心式和回轉(zhuǎn)梁式,。,,二 轉(zhuǎn)盤(pán)典型結(jié)構(gòu)分析,1. SPJ-300,轉(zhuǎn)盤(pán),,,,,,,,,,,,2. SPC-600R,轉(zhuǎn)盤(pán),三 轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì)要點(diǎn),(,一,),轉(zhuǎn)盤(pán)的參數(shù),1.,轉(zhuǎn)盤(pán)的通孔,小轉(zhuǎn)盤(pán)通孔直徑一般為,150-160mm,，大轉(zhuǎn)盤(pán)通孔直徑范圍在,400-670mm,之間,.,2.,轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速,隨轉(zhuǎn)盤(pán)的類型不同，轉(zhuǎn)速的差別較大。大直徑轉(zhuǎn)盤(pán)最高轉(zhuǎn)速在,20-30r/min,，而小直徑轉(zhuǎn)盤(pán)的最高轉(zhuǎn)速在,800-1000r/min,左右。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)鉆頭直徑的最佳線速度確定。,3.,轉(zhuǎn)矩,

62、當(dāng)動(dòng)力機(jī)的功率確定后，轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速有關(guān)。,轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)矩大；轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小。一般工程勘察鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)矩在，水井鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)矩在：，大口徑工程鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)矩在,30-20KN.m,。,,（二）轉(zhuǎn)盤(pán)主軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,1.,轉(zhuǎn)盤(pán)軸承類型,轉(zhuǎn)盤(pán)工作時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)軸承承受有軸向載荷和徑向載荷。轉(zhuǎn)盤(pán)軸承多選用推力向心球軸承或推力向心球面磙子軸承。,2.,主軸承載荷與壽命計(jì)算,主軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷可用最大當(dāng)量載荷，考慮壽命系數(shù)來(lái)計(jì)算。,,對(duì)于推力向心球軸承，徑向系數(shù),x=1.2,,對(duì)于有補(bǔ)心的轉(zhuǎn)盤(pán)，主動(dòng)鉆桿在補(bǔ)心孔內(nèi)下滑時(shí)，對(duì)主軸承產(chǎn)生的最大軸向載荷為：,P,1,是補(bǔ)心對(duì)主動(dòng)鉆桿的推力。,軸承的實(shí)際動(dòng)載荷為：,ISO,

63、推薦的計(jì)算軸承額定動(dòng)載荷公式列于書(shū)中表,5-11,中。,計(jì)算出額定動(dòng)載荷后，可用下面的公式計(jì)算軸承的壽命：,（三）轉(zhuǎn)盤(pán)的密封,（四）轉(zhuǎn)盤(pán)的安裝,,§5-4,移動(dòng)式回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì),一 移動(dòng)式回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)分析,移動(dòng)式回轉(zhuǎn)器按照傳動(dòng)方式分為,機(jī)械傳動(dòng)式和液壓傳動(dòng)式,（俗稱動(dòng)力頭）。,1.,液壓傳動(dòng)式移動(dòng)回轉(zhuǎn)器,單馬達(dá)無(wú)變速式,,2.,機(jī)械傳動(dòng)式移動(dòng)回轉(zhuǎn)器,,二 移動(dòng)式回轉(zhuǎn)器的設(shè)計(jì),,1.,讓開(kāi)孔口的方式,,開(kāi)合式及后移式,,2.,動(dòng)力頭的防沖擊機(jī)構(gòu),,利用移動(dòng)式回轉(zhuǎn)器實(shí)現(xiàn)沖擊,--,回轉(zhuǎn)或振動(dòng),--,回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，回轉(zhuǎn)器的主軸和傳動(dòng)齒輪之間是采用可軸向串動(dòng)的連接方式。如花鍵或圓柱銷(xiāo)連接。另

64、外增加防沖擊裝置，多采用緩沖油缸及緩沖彈簧。,,3.,導(dǎo)向裝置,導(dǎo)向裝置的形式有圓柱形導(dǎo)桿式、滾輪滑板式及矩形導(dǎo)軌式等。,4.,主軸配油套間隙密封設(shè)計(jì),泰美克,—250,鉆機(jī)配油套間隙是,0.025~0.04,。鉆石,—300,鉆,機(jī)配油套間隙為,0.06~0.08,。,,§5-5,回轉(zhuǎn)器的參數(shù)選擇,一 回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速,1.,回轉(zhuǎn)器的最高轉(zhuǎn)速,,依據(jù)鉆頭適應(yīng)的最高線速度；鉆進(jìn)工藝的發(fā)展趨勢(shì)；鉆頭的直徑、鉆機(jī)、鉆桿、鉆頭的質(zhì)量來(lái)確定。,鉆頭的線速度與鉆頭的轉(zhuǎn)速關(guān)系為：,目前不同切削具的鉆頭適應(yīng)的最高線速度分別為：,孕鑲金剛石鉆頭：,v=3.5 m/s,表鑲金剛石鉆頭：,v=2.5 m/s,硬質(zhì)合

65、金鉆頭：,v=2 m/s,鋼粒鉆頭：,v=2 m/s,,,2.,回轉(zhuǎn)器的最低轉(zhuǎn)速,依據(jù)鉆機(jī)的最大開(kāi)孔直徑、復(fù)雜地層及特種鉆進(jìn)、掃孔和處理事故 的需要確定。,目前巖心鉆機(jī)的最低轉(zhuǎn)速在,60-180 r/min,。水井鉆機(jī)的最低轉(zhuǎn)速在,30 r/min,左右。,,3.,調(diào)速范圍,R,,,大口徑鉆機(jī),R=3~5,，高速小口徑鉆機(jī),R=4~15,。,4.,速度檔數(shù),按照鉆進(jìn)工藝的需要，理想的是無(wú)級(jí)調(diào)速。機(jī)械傳動(dòng)鉆機(jī)均采用有級(jí)變速。一般深孔高速鉆機(jī)取,4-8,檔，淺孔低速鉆機(jī)取,3-4,檔。,5.,中間速度,根據(jù)鉆進(jìn)工藝的要求和傳動(dòng)系統(tǒng)的布置確定。中間速度有四種排列方法：,,(1),等差

66、排列,例如,200 400 600 800 1000 1200 r/min,日本的,TEL,鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器的中間轉(zhuǎn)速是按等差排列,,,如下,:,150 200 300 400 500 670 r/min,,(2),等比排列,按等比排列的速度，其鄰速比相等。即,,,例如按公比,,1,.47,排列的速度列于下面：,,100 147 217 319 470 692 1019 1500 r/min,(3),不規(guī)則排列,,XY-4,鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速是按照不規(guī)則排列，列于下面：,,118 217 310 451 362 666 951 1384 r/min,(4),雙等比排列,,6.,反檔速度,反檔速度主要用于處理事故和特種鉆進(jìn)。轉(zhuǎn)盤(pán)鉆機(jī)的反檔速度還用于卸鉆具。一般設(shè),1-2,檔。,二 回轉(zhuǎn)器的通孔直徑和讓開(kāi)孔口的距離,1.,通孔直徑,立軸的通孔比機(jī)上鉆桿的直徑大,2—3mm,，轉(zhuǎn)盤(pán)的通孔比設(shè)計(jì)的最大粗徑鉆具的直徑大,6-8mm,。,2.,讓開(kāi)孔口的距離,開(kāi)合式一般為：,140,0,~180,0,；后移式后退的距離：,300~450mm,。,