2178 200米鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器設(shè)計(jì)

2178 200米鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器設(shè)計(jì),鉆機(jī),回轉(zhuǎn),設(shè)計(jì) 黑龍江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)姓名： 任務(wù)下達(dá)日期： 年 月 日設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始日期： 年 月 日設(shè)計(jì)（論文）完成日期： 年 月 日一、設(shè)計(jì)（論文）題目： 200米鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器設(shè)計(jì) 二、專(zhuān)題題目： 齒輪的工藝規(guī)程 三、設(shè)計(jì)的目的和意義： 地質(zhì)勘探是利用鉆探設(shè)備來(lái)探明地下地質(zhì)構(gòu)造、尋找地下油氣礦藏的一種有效的地球物理勘探方法。為有效進(jìn)行探采，改進(jìn)原有不足，對(duì)新型 200米鉆機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的成功將有效改觀現(xiàn)有的鉆探設(shè)備，提高效率和改進(jìn)鉆探工藝。四、設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： （1）200 米液壓鉆機(jī)的總體設(shè)計(jì)包括個(gè)技術(shù)指標(biāo)的確定；(2)回轉(zhuǎn)器的詳細(xì)設(shè)計(jì)包括個(gè)零件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度較核；(3)進(jìn)給油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算；（4）液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、設(shè)計(jì)目標(biāo)： 利用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，熟悉掌握鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理，創(chuàng)新、改進(jìn)傳統(tǒng)已有的鉆機(jī)，使其結(jié)構(gòu)組成達(dá)到最優(yōu)化、操作更加便捷、應(yīng)用更加廣泛。得到預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)，具有強(qiáng)大的市場(chǎng)力。六、進(jìn)度計(jì)劃：（1） 1-3 周 畢業(yè)實(shí)習(xí)初步了解設(shè)計(jì)題目，上網(wǎng)、看書(shū)查找資料，收索相關(guān)資料，記錄要注意的細(xì)節(jié)。（2） 4-6 周 鉆機(jī)整體傳統(tǒng)系統(tǒng)的計(jì)算；各軸的輸出輸入的設(shè)計(jì)計(jì)算；回轉(zhuǎn)器傳動(dòng)計(jì)算；各齒輪立軸的設(shè)計(jì)較核計(jì)算。（3）7-12 周 圖的繪制包括液壓卡盤(pán)總裝配圖；回轉(zhuǎn)器總裝圖；本體零件圖；鉆機(jī)總裝圖等。（4）13-14 周 軸的工藝編制；外文資料的翻譯。 （5）15 周 CAD 圖輸出、準(zhǔn)備答辯 七、參考文獻(xiàn)資料：1．甘永寧主編 幾何量公差與測(cè)量 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社 2001 2．李喜橋主編 加工工藝學(xué) 北京：北京航空航天出版社 20033．孫德音主編 機(jī)械加工工藝基礎(chǔ) 北京：機(jī)械工藝出版社 20014．孫明主編 機(jī)械工程基礎(chǔ)（上中下） 黑龍江：黑龍江人民出版社 20005．濮良貴 紀(jì)名剛主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京：高等教育出版社 2001 6．夏延棟主編 液壓傳動(dòng)的密封與密封裝置 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 19827．徐博滋 陳鐵鳴 韓永春編 帶傳動(dòng) 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 19808．洛陽(yáng)軸承研究所編 滾動(dòng)軸承產(chǎn)品樣本 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 20009．地質(zhì)局《巖心鉆探知識(shí)》編寫(xiě)組 巖心鉆探知識(shí) 北京：地質(zhì)出版社 197310．齒輪國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 199211．仙波正莊著 齒輪強(qiáng)度計(jì)算 姜永等譯 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 198512．吳宗澤主編 機(jī)械零件習(xí)題集 北京：高等教育出版社 198713．陳隆德主編 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 大連理工大學(xué)出版社 198814．龔桂義編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)（2 版）北京：高等教育出版社 199015．李繼慶主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京：高等教育出版社 198916．邱宣懷主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京：高等教育出版社 1988 指 導(dǎo) 教 師： 院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日目錄摘 要 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1Abstract???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2第 1 章 緒 論 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31.1 選題的意義 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31.3 設(shè)計(jì)方法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.4 預(yù)期目標(biāo) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4第 2 章 鉆機(jī)概述 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.1 鉆機(jī)的功用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.2 對(duì)鉆機(jī)的要求 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.3 鉆機(jī)的組成 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.4 鉆機(jī)的分類(lèi)和名稱(chēng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.4.1 分類(lèi) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.4.2 名稱(chēng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7第 3 章 鉆機(jī)的總體設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????83.1 本設(shè)計(jì)鉆機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????83.2 設(shè)計(jì)方案的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????83.2.1 本設(shè)計(jì)鉆機(jī)的特點(diǎn) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????83.2.2 總體設(shè)計(jì)方案的確定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????83.3 鉆機(jī)的技術(shù)特性和要求 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9第 4 章 動(dòng)力機(jī)的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????114.1 輸出功率計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????114.2 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)及破碎巖石、土層所需功率 ??????????????????????????????????????????????????114.3 給進(jìn)油缸所需功率的計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????134.3.1 給進(jìn)油缸的基本參數(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????134.3.2 油缸工作壓力的計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????134.3.3 油泵最大工作流量計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????144.3.4 給進(jìn)油缸功率計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????144.4 動(dòng)力機(jī)功率的確定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14第 5 章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????155.1 主要參數(shù)的選擇 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????175.1.1 變速箱 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????175.1.2 絞車(chē) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????175.1.3 回轉(zhuǎn)器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????175.2 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)初步計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????175.2.1 變速箱各檔傳動(dòng) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????185.2.2 絞車(chē)的纏繩速度 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????185.2.3 立軸的轉(zhuǎn)速 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????19第 6 章 變速箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????216.1 變速箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求 ??????????????????????????????????????????????????????????????216.1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????216.1.2 設(shè)計(jì)要求 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????216.2 齒輪副的強(qiáng)度計(jì)算與校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????226.2.1 變速箱內(nèi)各齒輪主要參數(shù)確定 ???????????????????????????????????????????????????226.2.2 主要齒輪副的強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 ???????????????????????????????????????????226.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????286.3.1 軸的強(qiáng)度計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????296.3.2 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算校核 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????32第 7 章 絞車(chē) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????347.1 絞車(chē)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????347.2 主要參數(shù)的選擇 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????347.2.1 絞車(chē)性能參數(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????347.2.2 絞車(chē)卷筒轉(zhuǎn)速和提升速度計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????367.3 絞車(chē)所需功率 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????377.4 絞車(chē)齒輪副強(qiáng)度簡(jiǎn)單校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????38第 8 章 回轉(zhuǎn)器的設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????398.1 回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????418.2 回轉(zhuǎn)器的弧齒錐齒輪副設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????418.2.1 弧齒錐齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) ???????????????????????????????????????????????????????????????????418.2.2 零部件的強(qiáng)度與壽命計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????418.3 軸徑的估算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????428.3.1 齒輪受力分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????47第 9 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????399.1 液壓卡盤(pán)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????41 9.1.1 卡瓦對(duì)鉆桿的夾緊力 ????????????????????????????????????????????????????????????????????419.1.2 蝶型彈簧的軸向推力 ???????????????????????????????????????????????????????????????????419.1.3 蝶型彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????419.1.4 蝶型彈簧的變形量計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????419.1.5 所需油壓的計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????419.1.6 卡瓦徑向伸縮量計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????419.1.7 缸體的強(qiáng)度計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????419.2 給進(jìn)油缸的設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????429.3 夾持器 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42第 10 章 可行性及經(jīng)濟(jì)成本分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????4710.1 可行性分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5210.1.1 設(shè)計(jì)可行性分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????5310.1.2 市場(chǎng)可行性分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????5310.2 經(jīng)濟(jì)性分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????53第 11 章 使用說(shuō)明 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4711.1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5211.2 鉆機(jī)分組情況 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5211.3 工作原理 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5211.3.1 鉆機(jī)的工作原理 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????5311.3.2 立軸的給進(jìn)運(yùn)動(dòng) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????5311.3.3 立軸的快速移動(dòng) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????5311.4 操作程序 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5211.5 機(jī)器的保養(yǎng)與維護(hù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5211.6 故障原因及排除方法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5211.7 鉆機(jī)的安全注意事項(xiàng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52結(jié)論 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????55致謝 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????56參考文獻(xiàn) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????57專(zhuān)題 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????58附錄 1????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????70附錄 2????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????77附錄 3????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????86附錄 4????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????94摘 要200米液壓鉆機(jī)主要用于鉆探各種深度為 200米左右的各種角度的各類(lèi)用途的孔，可在不同硬度的巖石中鉆孔，而在煤層、軟巖石中鉆孔以及在農(nóng)田打井時(shí)效率最高。鉆機(jī)組成主要分為回轉(zhuǎn)器、絞車(chē)、變速箱、機(jī)架、操作儀。在本次的設(shè)計(jì)中主要對(duì)回轉(zhuǎn)器部分進(jìn)行了分析創(chuàng)新設(shè)計(jì)，通過(guò)了結(jié)構(gòu)合理性分析及各強(qiáng)度的較核驗(yàn)算。對(duì)鉆機(jī)整體進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過(guò)最后設(shè)計(jì)結(jié)果，滿(mǎn)足了初定的設(shè)計(jì)要求。該項(xiàng)目的成功設(shè)計(jì)，有效滿(mǎn)足了由于 150米鉆機(jī)不能完成的鉆探探測(cè)任務(wù)，為新型的探測(cè)作出了有力準(zhǔn)備，填補(bǔ)了目前的空白。在設(shè)計(jì)中加入和優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和綠色設(shè)計(jì)理論，使得操作者減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，考慮了油的各種泄露問(wèn)題，對(duì)環(huán)境減輕了甚至免去了污染，符合新型設(shè)計(jì)理論。關(guān)鍵字 地質(zhì)勘探 鉆機(jī) 回轉(zhuǎn)器 Abstract200 meters liquid presses drill machine is mainly used to drill to explore various depth as 200 meters any kind of angle of bore . It can drill a hole in the rock of different degrees of hardness. Drilling a hole in the coal seam, soft rock and in the farmland beat the well time and limited efficacy rate . the Drillling machine constitutes is divided in to turn round a machine, winch and become soon a box, machine and operates an instrument. Main carried on an analytical innovation design towards turning round the machine part in the design ,by the structure rationality an analytical and each strength to check to calculate more. Carried on a design towards drilling machine wholly, pass an end the design result, satisfy a beginning settle of design request. The successful design of that item, satisfied effectively to drill machine and can't complete because of 150 meters of drill and explore mission, in order to probe in to make emollient preparation newly, fill up current blank. Join in the design with excellent turn design the theories and green to design theories, make the operation ease labor strength, considering oil of various reveal a problem and ease to the environment to even avoid a pollution, match new design theories.Key words The geology probes into, drill machine, turn round a machine第 1 章 緒 論1.1 選題的意義題目的選擇，是通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)上的調(diào)查了解，以及目前能源行業(yè)的火暴形式，大家都知道社會(huì)的發(fā)展離不了能源的供應(yīng)，針對(duì)在課前的調(diào)查中了解到目前在能源開(kāi)采的緊張，需要一些專(zhuān)門(mén)化的設(shè)備，來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。選擇 200米液壓鉆機(jī)的設(shè)計(jì)，主要是考慮到目前的 75米，100 米，150 米以及當(dāng)前的 200米鉆機(jī)存在著各種問(wèn)題，他們不能滿(mǎn)足現(xiàn)在實(shí)際要求，對(duì)新型 200米鉆機(jī)的設(shè)計(jì)能解決目前存在的問(wèn)題，對(duì)他的成功設(shè)計(jì)，將有效改進(jìn)目前的鉆探工藝，取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 200米液壓鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器的設(shè)計(jì)2．主要技術(shù)參數(shù)：（1）.鉆進(jìn)深度(使用 Φ42 或 Φ50 鉆桿) 200m （2）.鉆孔直徑 ①開(kāi)孔直徑 89m ②終孔直徑 ≥60mm （3）. 立軸行程 500mm（4） ．最大液壓給進(jìn)壓力 4 MPa（5） ．卡盤(pán)最大工作壓力（彈簧常閉式液壓卡盤(pán)） 6 MPa（6） ．立軸內(nèi)孔直徑 52mm （7） ．油缸最大起拔力 32.5KN（8） ．油缸最大給進(jìn)力 20KN1.3 設(shè)計(jì)方法確定了設(shè)計(jì)題目，就得需要相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，有了明確的設(shè)計(jì)方法理念才能完成預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。有針對(duì)性的設(shè)計(jì)才能取得良好的效果，根據(jù)自己的調(diào)研情況，我設(shè)計(jì)采用的方法是改進(jìn)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)，主要理論知識(shí)來(lái)源于鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，鉆機(jī)的鉆進(jìn)工藝，及巖心巖石的理論研究知識(shí)。1.4 預(yù)期目標(biāo) 每一項(xiàng)設(shè)計(jì)都有一個(gè)預(yù)期計(jì)劃目的，本次設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)為，設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)的鉆機(jī)應(yīng)較前期鉆機(jī)有突出的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)最終應(yīng)滿(mǎn)足鉆進(jìn) 200米的各項(xiàng)功能要求，對(duì)環(huán)境無(wú)污染或少污染，得到綠色設(shè)計(jì)要求，能有效減輕勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，及提高操作者的安全保證，得到優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求。并且能夠取得較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。第 2 章 鉆機(jī)概述2.1 鉆機(jī)的功用鉆探是地質(zhì)勘探工作的重要手段之一。鉆機(jī)是實(shí)現(xiàn)該手段的主要設(shè)備。其基本功用是以機(jī)械動(dòng)力帶動(dòng)鉆頭向地殼鉆孔并采取巖礦心。鉆機(jī)同時(shí)還是進(jìn)行石油、天然氣勘探及開(kāi)采、水文水井鉆探、工程地質(zhì)鉆探等工程的重要設(shè)備。2.2 對(duì)鉆機(jī)的要求鉆機(jī)的技術(shù)性能要保證在施工中能滿(mǎn)足合理的工藝要求，以最優(yōu)規(guī)程，達(dá)到預(yù)計(jì)的質(zhì)量要求；維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單容易；安裝拆卸搬遷方便；利于快速鉆進(jìn)；鉆進(jìn)輔助時(shí)間短；鉆孔施工周期短；體力勞動(dòng)強(qiáng)度低等。概括起來(lái)說(shuō)，是鉆機(jī)要為多、快、好、省地完成鉆探生產(chǎn)任務(wù)創(chuàng)造有利條件。根據(jù)鉆機(jī)的基本功用，對(duì)鉆機(jī)具體要求如下：1.通過(guò)回轉(zhuǎn)鉆具等鉆進(jìn)方式將動(dòng)力傳給鉆頭，使鉆頭具有適合鉆進(jìn)規(guī)程需要的轉(zhuǎn)速及調(diào)節(jié)范圍，以便有效地破碎巖石；2.能通過(guò)鉆具向鉆頭傳遞足夠的軸心壓力，并有相當(dāng)?shù)恼{(diào)整范圍，使鉆頭有效地切入或壓碎巖石；3.能調(diào)整和控制鉆頭給進(jìn)速度，保證連續(xù)鉆進(jìn)；4.能完成升降鉆具的工作，并能隨著鉆具重量的變化而改變提升速度，以充分利用動(dòng)力機(jī)的功率和縮短輔助時(shí)間；5.能變換鉆進(jìn)角度和按一定技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)舊響應(yīng)深度的直徑的鉆孔，以滿(mǎn)足鉆孔設(shè)計(jì)的要求和提高鉆進(jìn)效率。2.3 鉆機(jī)的組成目前常用的鉆機(jī)由如下各部分組成：1.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)將輸入的動(dòng)力變速并分配到回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)。對(duì)于液壓鉆機(jī)還要有驅(qū)動(dòng)油泵，使液壓系統(tǒng)工作的裝置。2.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)利用油泵輸出的壓力油驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、油缸等液動(dòng)機(jī)，以使立軸回轉(zhuǎn)和控制給進(jìn)機(jī)構(gòu)、移動(dòng)鉆機(jī)、松緊卡盤(pán)、夾持器等；3.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)鉆具，以帶動(dòng)鉆頭破碎孔底巖石。4.給進(jìn)機(jī)構(gòu)調(diào)整破碎巖石所需要的軸心壓力和控制給進(jìn)速度。在出現(xiàn)孔內(nèi)事故時(shí)，可以進(jìn)行強(qiáng)力起撥。5.升降機(jī)構(gòu)用于升降鉆具（提取巖心和更換鉆頭）和進(jìn)行起下套管等作業(yè)。6.機(jī)架支承上述各機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)，使之組裝成一個(gè)整體，成為完整的機(jī)器。2.4 鉆機(jī)的分類(lèi)和名稱(chēng)隨著鉆探工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中的廣泛應(yīng)用，鉆機(jī)類(lèi)別和型號(hào)也在增多。為此將鉆機(jī)實(shí)行科學(xué)分類(lèi)和確定名稱(chēng)，對(duì)識(shí)別、評(píng)價(jià)和選擇鉆機(jī)是很有意義的。2.4.1 分類(lèi)⑴按用途分類(lèi)按用途不同，可將現(xiàn)行廣泛使用的鉆機(jī)分為三大類(lèi)，即地質(zhì)勘探用巖心鉆機(jī)；石油鉆探用鉆機(jī)；專(zhuān)用鉆機(jī)（水文水井鉆機(jī)、物探鉆機(jī)、工程鉆機(jī)等） ；⑵按鉆機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鉆進(jìn)孔深分類(lèi)根據(jù)不同孔深范圍，將各種不同鉆進(jìn)孔深的鉆機(jī)分成三類(lèi)或四類(lèi)。按三類(lèi)分見(jiàn)表 2—1。表 2—1 (m）類(lèi)別 淺孔鉆機(jī) 中深孔鉆機(jī) 深孔鉆機(jī)ⅠⅡ10—30010—300300—800300—800800—12001000—2000按四類(lèi)分類(lèi)見(jiàn)表 1—2。表 1—2 （m）淺孔鉆機(jī) 次深孔鉆機(jī) 中深孔鉆機(jī) 深空鉆機(jī)10—150 200—400 500—800 900以上⑶按原來(lái)地質(zhì)總局設(shè)備管理分類(lèi)鉆機(jī)可分為六類(lèi)，即淺孔鉆機(jī)、巖心鉆機(jī)、石油鉆機(jī)、水文水井鉆機(jī)、汽車(chē)鉆機(jī)和砂礦鉆機(jī)；⑷按裝載方式分類(lèi)可以分為滑橇式、卡車(chē)式、拖車(chē)式；⑸按破碎巖石方式分類(lèi)可分為回轉(zhuǎn)式、沖擊式和沖擊回轉(zhuǎn)式；⑹按回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)型式分類(lèi)可分為立軸式、轉(zhuǎn)盤(pán)式、動(dòng)力頭式；⑺按進(jìn)給機(jī)構(gòu)分類(lèi)可以分為手輪（把）式、油壓式、螺旋差動(dòng)式、長(zhǎng)油缸式、油馬達(dá)—鏈輪式。2.4.2 名稱(chēng)鉆機(jī)的名稱(chēng)是按照鉆機(jī)綜合特征及主要性能，以漢字拼音字母及數(shù)字編排成的代號(hào)來(lái)表示的。通常把這種代號(hào)稱(chēng)為型號(hào)，并以銘牌指示在鉆機(jī)上。國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)名稱(chēng)一般有三部分組成：首部為用途類(lèi)別和結(jié)構(gòu)特征代號(hào)，用漢語(yǔ)拼音中的一個(gè)字母表示。如“X”是漢字“心”的拼音首字母，表示鉆機(jī)用于巖心鉆進(jìn)。 “U”是漢字“油”的首字母，表示給進(jìn)機(jī)構(gòu)類(lèi)型屬于油壓式。中部為主要性能參數(shù)代號(hào)，用鉆機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鉆進(jìn)深度數(shù)字表示。如標(biāo)準(zhǔn)鉆進(jìn)深度為 200米的鉆機(jī)，中部代號(hào)為 200。尾部為變型代號(hào)，可用漢語(yǔ)拼音字母中的一個(gè)字母或數(shù)字為代號(hào)。無(wú)尾部的是指首次產(chǎn)品。如是第二次修改后的產(chǎn)品，尾部代號(hào)為 2。第 3 章 鉆機(jī)的總體設(shè)計(jì)3.1 本設(shè)計(jì)鉆機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合200米型液壓鉆機(jī)主要用于鉆探深度為 200米的各種角度的放水孔、地質(zhì)構(gòu)造孔、滅火孔、抽放瓦斯孔及鐵路、公路、橋梁、隧道、國(guó)防建設(shè)、工業(yè)民用建設(shè)、農(nóng)田打井及地質(zhì)勘探、工程爆破以及其它用途的各種工程孔。該機(jī)可用于不同硬度的巖石中鉆探任何角度的鉆孔，而在煤層、軟巖層、硬巖層中鉆孔和農(nóng)田打井時(shí)效率為最高。整個(gè)機(jī)組由兩部分組成，即 200米型鉆機(jī)、150/3.0 泥漿泵。鉆機(jī)沖洗液為泥漿或清水。在地面鉆探不需要使用鉆塔，只要有一定高度的三角架可供提升使用就可以。200米型液壓鉆機(jī)配備動(dòng)力為電動(dòng)或柴油機(jī)，適用于井上、井下或野外沒(méi)有電源的場(chǎng)地作業(yè)。3.2 設(shè)計(jì)方案的確定3.2.1 本設(shè)計(jì)鉆機(jī)的特點(diǎn)通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研了解到，目前鉆探工程對(duì)鉆孔深度 200米左右的鉆機(jī)需求量日趨增加，而當(dāng)前的 200米鉆機(jī)，存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大、適應(yīng)性差等缺點(diǎn)。鑒于以上原因，我們決定改進(jìn) 200米鉆機(jī)。經(jīng)幾次方案討論決定，鉆機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：1. 經(jīng)濟(jì)耐用可靠、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉；2. 便于解體搬運(yùn)；3. 體積小，重量輕；4. 操作簡(jiǎn)單，維修方便；5. 適用于 Φ42、Φ50mm 兩種鉆桿；6. 適用于合金鉆頭或金剛石鉆頭鉆進(jìn)；7. 鉆進(jìn)速度快，效率高；8. 動(dòng)力為電機(jī)或柴油機(jī)。3.2.2 總體設(shè)計(jì)方案的確定經(jīng)過(guò)調(diào)研和幾次方案論證，考慮到現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，從實(shí)用角度出發(fā)，確定方案如下：1. 考慮到井下、井上和野外作業(yè)，動(dòng)力可選電機(jī)或柴油機(jī)；2. 考慮到有軟巖石、硬巖石的鉆進(jìn)，除了正常的鉆進(jìn)速度外，增加高速600r/min；3. 鉆機(jī)除配機(jī)動(dòng)絞車(chē)外，增加了液壓卡盤(pán)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約時(shí)間，提高有效鉆進(jìn)速度；4. 考慮到高轉(zhuǎn)速時(shí)，絞車(chē)速度不能太快，所以增加了互鎖裝置，安全可靠；5. 由于本機(jī)動(dòng)力較大，動(dòng)力由 V型帶傳動(dòng)到變速箱的傳動(dòng)軸上易使傳動(dòng)軸彎曲，所以增加了卸荷裝置；6. 采用二級(jí)回歸式變速箱，減少變速箱體積，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，選用不同的鉆進(jìn)速度；7. 在滿(mǎn)足上述要求的同時(shí)，盡量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適于整體或解體搬運(yùn)。盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化, 通用化，系列化。3.3 鉆機(jī)的技術(shù)特性和要求考慮到鉆機(jī)的實(shí)際工作情況，根據(jù)我國(guó)當(dāng)前生產(chǎn)技術(shù)和工藝水平，本200型鉆機(jī)的技術(shù)特性為：1.鉆進(jìn)深度(使用 Φ42 或 Φ50 鉆桿) 200m 2.鉆孔直徑 ⑴開(kāi)孔直徑 89m ⑵終孔直徑 ≥60mm 3. 鉆孔傾斜角度 0～360°4. 立軸轉(zhuǎn)速 120、240、350、600r/mm5. 立軸行程 500mm6．最大液壓給進(jìn)壓力 4 MPa7．卡盤(pán)最大工作壓力（彈簧常閉式液壓卡盤(pán)） 6 MPa8．立軸內(nèi)孔直徑 52mm 9．油缸最大起拔力 32.5KN10．油缸最大給進(jìn)力 20KN11. 絞車(chē)提升速度 0.26、0.61、0.70m/s12. 絞車(chē)轉(zhuǎn)速 33、79、91r/min13．絞車(chē)提升負(fù)荷⑴．0.70m/s 3.35KN⑵. 0.61m/s 6.00KN⑶. 0.26m/s 12KN 14. 卷筒⑴ 直徑 140mm⑵ 寬度 100m⑶ 鋼絲繩直徑 8.8mm⑷ 容繩長(zhǎng)度 32.8m15．配備動(dòng)力 ⑴電動(dòng)機(jī) ① 型號(hào) YB160L－4② 電壓 380/660V③ 功率 15KW④ 轉(zhuǎn)速 1460r/min⑵柴油機(jī)① 型號(hào) S1500② 功率 15KW③ 轉(zhuǎn)速 2200r/min16.外型尺寸（L×h×b） 1370×685×1200mm17．重量（不含柴油機(jī)） 750Kg第 4 章 動(dòng)力機(jī)的確定4.1 輸出功率計(jì)算根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，動(dòng)力機(jī)的選擇偏大些，加大儲(chǔ)備系數(shù)，這樣可以提高鉆進(jìn)效率。輸出功率為 0N（4—1）01.jN?式中： —鉆機(jī)所需功率(KW)j hyj???式中： —回轉(zhuǎn)鉆及破壞巖石、土層所需功率(KW) hN— 效率 =0.9?—油泵所需功率(KW)y4.2 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)及破碎巖石、土層所需功率回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)及破碎巖石、土層所需功率計(jì)算公式如下：= （4—2）hN123?式中： —井底破碎巖石、土層所需功率(KW)1N1= 3406Amn??式中： m—鉆頭切削刃數(shù) 取 m=6 n—立軸轉(zhuǎn)速 r/minh—鉆進(jìn)速度 當(dāng)轉(zhuǎn)速 130r/min、250r/min 時(shí),h=5cm/min當(dāng)轉(zhuǎn)速 350r/min、600r/min 時(shí),h=1.5cm/minδ—巖石抗壓強(qiáng)度,其值見(jiàn)表 3-1—井底環(huán)狀面積，取鉆頭直徑 D=7.7cm,內(nèi)孔直徑 d=5.9cmA22()(7.59)1.344Dd?????cm2—鉆頭與孔底摩擦所需功率(KW)2N（4—3）2()19480fenNRr???式中： δ—孔底壓力或巖石抗壓強(qiáng)度—鉆具與巖石直接的摩擦系數(shù) f=0.5fe—側(cè)摩擦系數(shù) e=1.1—立軸轉(zhuǎn)速nR—鉆頭外圓半徑 R=3.85cmr—鉆頭內(nèi)孔半徑 r=2.95cm將立軸不同轉(zhuǎn)速和不同孔底壓力代入式（4—3）中,所得相應(yīng)數(shù)值見(jiàn)表 3—1?！剞D(zhuǎn)鉆桿所需功率(KW)3N當(dāng) 200r/min時(shí)121.330.9dr?式中： —孔深 ， 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)時(shí)，取 ＝200000mmLL金剛石鉆進(jìn)時(shí)，取 ＝75000mm —鉆桿直徑 取 =50mmdd—立軸轉(zhuǎn)速;n—沖洗液比重, =1.15r r將上述參數(shù)及立軸不同轉(zhuǎn)速代入上式，所得值列表 4—2中。4.3 給進(jìn)油缸所需功率的計(jì)算4.3.1 給進(jìn)油缸的基本參數(shù)1. 給進(jìn)油缸的基本參數(shù)⑴給進(jìn)油缸的數(shù)量 ＝2n⑵油缸直徑 ＝60mmD⑶活塞桿直徑 ＝30mmd⑷活塞桿有效行程 ＝500mmL⑸油缸面積 ＝2826mm 21A⑹活塞桿面積 ＝706.5mm 22⑺有效面積 ＝2119.5mm 21??4.3.2 油缸工作壓力的計(jì)算⑴鉆機(jī)鉆打水平孔時(shí)，油缸的最大推力為： mWCF??式中： —油缸最大推力W—孔底最大壓力 C＝13345NC—鉆桿與孔壁間的摩擦力mFmFqLf??式中： —鉆桿單位長(zhǎng)度重量 ＝55.46N/mq q—鉆桿長(zhǎng)度 ＝200mL L—摩擦系數(shù) ＝0.35f fN5.4620.3582.mF???故 N13817W?⑵油泵的工作壓力 P2..395aMPA4.3.3 油泵最大工作流量計(jì)算⑴油缸回程時(shí)的最大容油量: 1286501.43VL???L⑵油缸送進(jìn)時(shí)的最大容油量: 29..AL⑶當(dāng)選用立軸的鉆進(jìn)速度 =0.05m/min=0.5dm/min 時(shí),立軸送進(jìn)時(shí)每分鐘v所需的油量為: 0.1.5021Q???L/min⑷令活塞回程時(shí)間為 0.3min,則回程所需油量為:1.439.L/min4.3.4 給進(jìn)油缸功率計(jì)算根據(jù)以上的計(jì)算，可以得到給進(jìn)油缸的功率： 8130.29.860gyPQN???KW4.3.5 油泵滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)所需要的功率根據(jù)上面的計(jì)算,選用 YBC—12/80 型齒輪油泵(排油量 12L/min,額定壓力8MPa,最大壓力 12MPa)。油泵滿(mǎn)