洛阳理工学院毕业设计（论文）
100米钻机变速箱设计
摘 要
针对传统钻探行业施工过程中设备搬迁困难、钻孔效率低以及无法倾斜钻探等问题，研制、改进新一代高效可倾式钻探设备则显得尤为必要。该矿用钻机改型过程中所面对的若干问题进行了较为详细研究，并对关键件加工过程出现的工艺文体进行分析和调整。
通过调研了解到，对钻孔深度100米左右的钻机需求量比较大，而目前的100米钻机，存在着劳动强度大、适应性差等缺点。鉴于以上原因，钻机应具有以下特点：经济耐用可靠、质优价廉；便于解体搬运；体积小，重量轻；操作简单，维修方便；适用于Φ42、Φ50mm两种钻杆；
适用于合金钻头或金刚石钻头钻进；钻进速度快，效率高；动力为电机或柴油机。
关键词:100米 变速箱 钻机
I
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ABSTRACT
the equipment moves the difficulty in view of the traditional drilling profession construction process in, the drill hole efficiency lowers as well as is unable to incline questions and so on drilling, the development, improves new one generation highly effective to be possible to lean the type drilling equipment to appear especially essential. In this mineral product drilling machine modification process faces certain questions have conducted the comparatively dissect, and the craft literary style which appears to the key processing process carries on the analysis and the adjustment.
Understood through the investigation and study, quite is big to the drill hole depth 100 meter about drilling machine demands, but the present 100 meters drilling machines, have the labor intensity in a big way, the compatible inferior shortcoming. In view of the fact that above reason, we decided develops 100 meters drilling machines. Decided after several plan discussions that, the drilling machine should have following characteristic: economy durable reliable, high quality at low price; is advantageous for the disintegration transporting; the volume is small, the weight is light; the operation is simple, the service is convenient; is suitable for θ42, θ50mm two kind of drill rods; is suitable in the alloy drill bit or the carbon bit sneaks in; sneaks in the speed to be quick, the efficiency is high; the power is the electrical machinery or the diesel engine.
Kewords: drilling machines 100 meters gearbox
II
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目 录
前 言 ................................................................................................ 1 第1章 总体设计 ............................................................................... 2 第2章 动力机的确定 ..................................................................... 4
2.1回转钻进及破碎岩石、土层所需功率 KW ....................... 4 2.2 给进油缸所需功率的计算 ................................................... 5
2.2.1给进油缸的基本参数 .................................................. 5 2.2.2油缸工作压力的计算 .................................................. 5 2.2.3.油泵最大工作流量计算............................................... 6 2.2.4.给进油缸功率Ny ......................................................... 6 2.2.5.根据上面的计算, ........................................................ 6 2.3动力机功率的确定 ................................................................ 7 第3章 机械传动系统设计 ............................................................. 9
3.1 主要参数的选择 ................................................................... 9
3.1.1 回转器 ......................................................................... 9 3.1.2 升降机 ....................................................................... 9 3.1.3 变速箱 ....................................................................... 9 3.2 机械传动系统 .................................... 错误！未定义书签。
3.2.1.立轴的转速: ............................................................... 10 3.2.2. 绞车的缠绳速度 ...................................................... 10
第4章 回转器 ................................................................................ 11
4.1 结构特点 ............................................................................. 11 4.2 零部件的强度与寿命计算 ............................................... 11
4.2.1 齿面按接触疲劳强度计算 ........................................ 12 4.2.2 弯曲疲劳强度极限应力 ............................................ 12
第5章 变速箱的设计与计算 ......................................................... 14
5.1 变速箱的结构特点 ............................................................. 14 5.2 零件的强度计算 ................................................................. 14 5.3 齿轮强度计算 ..................................................................... 14
III
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5.3.1 Z3、Z4齿轮副的强度校核 ........................................ 15 5.3.2其他齿轮对的强度校核 ............................................. 17 5.4 轴系零件与部件的强度与寿命的校核计算 ...................... 17
5.4.1 Ⅲ轴的驱动校核 ....................................................... 18
第6章 绞车 .................................................................................. 21
6.1 结构特点 ............................................................................. 21 6.2 主要参数的选择 ................................................................. 21
6.2.1确定钢丝绳直径d ..................................................... 21 6.2.2钢丝绳的强度校核 .................................................... 21 6.2.3卷筒参数 .................................................................... 22 6.2.4绞车参数 .................................................................... 22 6.3 绞车所需功率 ..................................................................... 22 6.4 零部件的强度及寿命计算 ................................................. 22
6.4.1 齿轮强度校核 ........................................................... 22 6.4.2 绞车轴强度校核 ....................................................... 24 6.4.3 危险截面的确定 ........................ 错误！未定义书签。
第7章 液压系统的设计与计算 ................................................... 29
7.1液压卡盘的设计与计算 ...................................................... 29
7.1.1卡瓦对钻杆的夹紧力N ............................................. 29 7.1.2碟型弹簧的轴向推力 ................................................ 29 7.1.3卡盘松开时所需油压的计算 ..................................... 30 7.1.4 碟型弹簧总变形量的计算 ........................................ 30 7.1.5卡瓦径向伸缩量计算 ................................................ 31 7.1.6 刚体强度的计算 ....................................................... 31 7.2 给进油缸的设计 ............................................................... 31
7.2.1 油缸直径的计算 ....................................................... 32
结 论 .............................................................................................. 33 谢 辞 ................................................................................................ 34 参考文献 .......................................................................................... 35
IV
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前 言
国内外的科技现状国内：―六五‖—―九五‖期间，我国地质调查工作中探矿工艺与设备获得长足发展，在引进、消化、吸收的基础上，研究开发了一大批新技术、新装备，如：以绳索取心为主体的金刚石钻探技术；液动冲击回转钻探技术；受控定向钻探技术（含对接井施工技术）；多工艺空气钻探技术（中心反循环连续取样及空气潜孔锤钻探技术）；水力反循环连续取心钻探技术；人造金刚石超硬复合材料及其钻头；低固相泥浆等钻井液应用及护壁堵漏技术；XY系列、CD系列、全液压等新型岩心钻机及配套装备；水文水井钻探设备；短浅坑道机械化作业线等等。在这一领域，我省煤田地质局在煤田地质钻探方面，成功地采用了受控定向钻探技术，并完善了SMQ-1型取芯器，发展成3SMQ-2型取芯器；此外，还研制改进了煤层气储存监测罐。地矿、煤田系统多工艺空气钻探技术的采用更加完善和成熟。 国外：传统的地质勘查工程技术与装备已十分成熟。立轴式液压钻机仍然是主要机型，全液压动力头钻机获得广泛应用，美国金刚石岩心钻机制造商协会制定的DCDMA标准仍然占据钻探管材和钻具市场的主流，国际标准化组织（ISO）的TC82（矿业技术委员会）/SC6（金刚石钻探设备分技术委员会）也制定了一些标准，可能成为今后的发展方向。
通过调研了解到，对钻孔深度100米左右的钻机需求量比较大，而目前的100米钻机，存在着劳动强度大、适应性差等缺点。鉴于以上原因，钻机应具有以下特点：
1. 经济耐用可靠、质优价廉； 2. 便于解体搬运； 3. 体积小，重量轻； 4. 操作简单，维修方便；
5. 适用于Φ42、Φ50mm两种钻杆；
6. 适用于合金钻头或金刚石钻头钻进；钻进速度快，效率高。
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