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η1—机械效率 η1=0.9 η2—容积效率 η2=0.71
Ny=800×10/60×102×0.9×0.71=2.04KW
2.3 动力机功率的确定
通过上述的计算说明，立轴钻进时给进所需功率很小，而且油泵满负荷工作时一般是立轴停止转动状态，液压卡盘松开时，必须停止钻进。所以参考表3—2本机选用5.5KW电机或柴油机，基本能满足表3—2中粗线以上各种工作状态。
表2—1 岩石的抗压强度
岩 石 名 称 粘土、页岩、片状砂岩 石灰岩、砂岩 大理石、石灰岩 坚硬的石灰岩、页岩 黄铁况、磁铁矿 煤 抗 压 强 度 δ（N/cm2 ） 4000 8000 10000 12000 14000 2000 表2-2 回转钻进及破碎岩石、土层所需功率
r/min N (kw) 2000 4000 N1 8000 10000 12000 2000 4000 N2 8000 10000 12000 0.0693 0.1386 0.2771 0.3464 0.4157 0.2443 0.4898 0.9795 1.2244 1.4693 7
110 190 0.0794 0.1589 0.3177 0.3971 0.4765 0.4230 0.8460 1.6919 2.1149 2.5379 340 0.0918 0.1837 0.3675 0.4593 0.5512 0.7569 1.5138 3.0277 37846 4.5346 洛阳理工学院毕业设计（论文）
N3 r/min 2000 4000 1.0160 1.3296 1.6444 2.2726 2.5868 2.9010 0.023 3.4129 4.0920 2.5728 3.0752 3.5769 4.5824 5.0848 5.5879 0.023 3.6179 4.3415 2.2804 3.1292 3.9779 5.6756 6.5243 7.3662 0.023 3.6814 4.4177 Nh 8000 10000 12000 Ny Nj=Nh/η N0=1.2Nj r/min
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第3章 机械传动系统设计
3.1 主要参数的选择
3.1.1 回转器
立轴的转速，主要取决于地质条件、钻头直径及钻进方式，当使用直径为75mm钻头时，采用硬质合金和钻粒，根据国内外的经验，立轴转速取n＝90～400r/min比较适宜；采用金刚石钻头钻进时，立轴转速取n＝400～1000r/min比较适宜。本机选用110～340r/min，即适合合金钻头钻进，由适合金刚石钻头钻进。
3.1.2 升降机
为了减轻钻机重量，不使动力机过大，绞车的缠绳速度不宜过高，基本上采用低速，本机升降机速度为0.22~0.66m/s。
3.1.3 变速箱
参考国内外现有小型钻机的转速系列，本机采用了不规则排列的中间转速系列。
（1） 立轴有三种转速，110、190、340r/min转速适合合金钻 头钻进。
（2） 卷筒缠绳速度为三种:
表3－1 卷筒缠绳速度
立轴转速 r/min 缠绳速度 m/s Ⅰ档 110 0.22 Ⅱ档 190 0.37 Ⅲ档 340 0.66
3.2 机械设计系统
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3.2.1 立轴的转速:
nⅠ=n×D1/D2×Z1/Z2×Z3/Z4×Z10/Z11
式中: nⅠ—立轴的第一档转速 r/min n—电机转速 n=1440r/min D1—主动皮带轮直径 D1=125mm D2—大皮带轮直径 D2=285mm Z1—Z11传动链中各齿轮的齿数,Z1=31,Z2=54,Z3=31,Z4=54 Z10=21,Z11=39
nⅠ=1440×125/285×31/54×31/54×21/39=112.1≈110r/min nⅡ=n×D1/D2×Z1/Z2×Z5/Z6×Z10/Z11 式中:Z5=42,Z6=43
nⅡ=1440×125/285×31/54×42/43×21/39=190.69≈190r/min nⅢ=n×D1/D2×Z1/Z4内×Z10/ Z11 式中: Z4内=31
nⅢ=1460×160/365×31/31×21/39=340.08≈340r/min
考虑到皮带传动、齿轮传动、轴承等的效率，所以各档转速确定为110、190、340r/min。
3.2.2 绞车的缠绳速度
V1=πD(n×D1/D2×Z1/Z2×Z3/Z4×Z9/Z12/Z13/Z14)/60000 m/s 式中:D=D0+d=140+8.8=148.8mm
式中:D0=140mm为卷筒直径,d=8.8mm为钢丝绳直径。
V1=π×148.8(1460×160/365×25/31×18/38×33/83×18/18×18/54)/60000 =0.22m/s
V2=0.44m/s V3=0.75m/s (计算从略)
考虑到皮带、轴承、齿轮等的效率，确定绞车提升速度分别为： U1=0.22m/s U2=0.44m/s U3=0.75m/s
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第4章 回转器
4.1 结构特点
回转器的结构如图5－1所示，是由本体、立轴、立轴导管、弧齿锥齿轮等组成。立轴上端装有常闭式液压卡盘。其特点是：
1、回转器尺寸小、紧凑。
2、回转器适用于各种角度的孔的钻进。
3、离开孔口采用开箱式，简单可靠，减轻钻机重量。
4、立轴行程比过去小型钻机大，为500mm，缩短钻进辅助时间。
4.2 零部件的强度与寿命计算
弧齿锥齿轮副的强度校核:
齿面硬度Z10为HRC52、Z11为HRC57，锥距R＝77.515m,节锥角δ10=28018’ 22‖,δ11=61041’28‖
表4-1 Z10、Z11主要参数 变 齿 号 齿 数 模 数 位 系 数 Z10 21 3.5 0 22 20CrMnTi 20CrMnTi 齿 宽 材 料 齿 压 顶 力 系 角 数 0.85 20° 35° 右 8DC 角 旋 向 度 螺 旋 精Z11 39 3.5 0 22 0.85 20° 35° 左 8DC 表4－2 齿轮在各种转速下传递的功率、转矩 功率 KW 5.17 5.07 5.07 转速 r/min 632 208 354 11
转矩 n·m 80 233 137