MG-150型锚固钻机动力头设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 1 目 录 目 录 . 1 1 绪论 . 3 题来源及研究意义 . 3 内外发展概况 . 3 计任务 . 6 2 锚固钻机动力头机械部分设计说明 . 7 动齿轮参数选择及计算 . 7 择齿轮材料和热处理，精度等级齿轮齿数 . 8 齿根弯曲疲劳强度设计 . 8 孔特性分析 . 11 力头推进特性 . 11 力头转速特性 . 12 力头转矩特性 . 12 力头转矩和转速的关系 . 13 石钻孔各参数的弹性配合 . 13 确校核轴的 疲劳强度 . 14 轴的滚动轴承计算 . 16 齿轮键连接计算 . 18 齿轮键连接计算 . 18 体的润滑与密封 . 19 力头结构图 . 20 3 机构液压回路设计说明 . 21 压传动的特点 . 21 架起、落时，对其液压传动部分的要求 . 21 力控制回路和速度控制回路设计 . 21 紧回路设计 . 22 4 液压元件设计计算 . 22 压缸设计计算 . 22 压缸主要尺寸的计算 . 22 压缸的缓冲计算 . 26 压缸的结构和组成 . 27 压泵的设计计算及选择 . 29 轮泵的结构特点 . 29 压泵参数选择 . 30 道计算 . 32 5 结束语 . 34 总结 . 35 参考文献 . 36 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 2 谢 辞 . 37 附录一 . 38 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 3 1 绪论 题来源及研究意义 本次我设计的题目是 题源于教师自拟。 目前我国工程建设项目不断向复杂化 ， 多样化发展 ， 随之而来 ， 岩土锚固工程量激增 ， 对锚固钻机也提出了更高的要求 ， 当 今国内大多数施工单位所使用的锚固设备中 ,改装和代用机型较多 , 约占 80%。这些钻机功能少 , 适应能力差 , 工作效率低。而在一般工程施工中 , 锚固工程量大 , 且工期短 , 需多台钻机同时作业 , 所以锚固钻机的需求量是很大的。 150型锚固钻机 性能先进 ，结构合理 ， 造价低廉 ，具有广阔的市场前景， 随着我国锚固技术的推广实施 ,其应用范围也 将 日益增大 。研制 经济实用、钻进效率高、结构简单和轻便灵活的新型锚固设备 , 对推进我国在此技术方面的发展 具有举足轻重的意义 。 内外发展概况 二十世纪四十年代，国外已将锚杆支 护技术应用于巷道支护工程。锚杆钻机作为锚杆支护的主要施工机具，从锚杆支护技术诞生的第一天起，就成为该项技术发展的重点。经过六十多年的研究与攻关，锚杆钻机已从当初的功能单一、技术含量低、可靠性、安全性差、体积笨重发展到今天的功能齐全、性能优良、可靠性、安全性好、自动化水平高的新型钻机。 40 年代，国外在锚杆支护施工中采用普通凿岩机械钻凿锚杆孔，人工安装锚杆，用扳手拧紧螺母。到 50年代初，美国、瑞典等西方国家已广泛应用伸缩式气动凿岩机钻凿顶板锚杆孔，同时，美国已研制成功钻车式锚杆钻机并在支护工程中推广使 用。国外仅用了 10 年左右时间就实现了锚杆支护的机械化。 50 年代末，随着锚杆支护理论及设计方法的不断完善，英国等国家率先将锚杆支护技术应用于煤矿巷道支护。为适应煤矿巷道断面积较小的特点，英国、波兰等国研制开发了单体电动回转式锚杆钻机（维克托型、伯伍德型）、单体液压回转式锚杆钻机。 70 年代，为适应大断面巷道锚杆支护快速施工，美国英格索兰、法国赛克马、瑞典阿特拉斯等凿岩设备公司陆续推出了功能多、机械化程度高的台车式锚杆钻装机，该类钻机既能钻锚杆孔，又能安装锚杆，基本实现了锚杆孔施工、锚杆安装的机械化。 80年代至 90年代，澳大利亚克莱姆公司、阿明科公司、法福来公司、眼镜王蛇采矿设备公司轻型支腿式气动锚杆钻机研制成功并在澳大利亚、英国、中国、波兰、印度等国的煤矿得到广泛应用，该型锚杆钻机切削岩石的动力采用齿轮式风马达或柱塞式风马达，推进支腿用高强度玻璃纤维和炭素纤维缠绕而成。具有动力单一（压气）、重量轻（ 40 50输出转矩大的特点，不仅用于锚杆、锚索孔的施工，还可用于搅拌树脂锚杆和拧紧螺母，是当前世界单体锚杆钻机的主要机型。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 4 90 年代，当澳大利亚各大采矿设备公司推出轻型单体锚杆钻机的同时，美国 的杰弗里公司、乔伊公司、英国的安德森公司、奥地利的奥钢铁公司等又相继研制了与连续式采煤机、掘进机相配套的机载式锚杆钻装机，实现了采掘和锚杆支护的平行作业。新一代的锚杆钻装机不仅采用了新设计、新材料、新工艺，而且应用了计算机控制技术，使锚杆施工实现了高度的机械化、智能化，锚杆钻机的性能更先进，使用更方便，施工更安全。 国外六十多年的锚杆钻装设备的发展历程可概括以下几个特点： （ 1）国外锚杆钻机的发展始终与锚杆支护理论的不断完善与发展紧密相联，相互依存，相互促进。 （ 2）国外锚杆钻机的研究十 分注重新材料、新工艺、新技术的应用，开发的每一代产品都能代表当时的世界领先水平。 （ 3）国外锚杆钻机的研究与开发十分注重国情，且品种多、功能全、可靠性好、适应性强。 我国将锚杆支护技术应用于巷道支护比国外落后了 10多年，我国煤炭系统于 1955年开始试用锚杆支护巷道围岩。 60 年代，锚杆支护开始进入采区。由于支护理论、设计方法、支护材料、施工机具、监测手段等还不够完善，影响了煤矿巷道锚杆支护技术的发展及锚杆钻机的研究与开发。60 年代，煤科总院上海分院在引进英国维克托电动锚杆钻机的基础上，研制了 1、 46称猴子爬杆钻机），该系列钻机采用 电钻作动力，推进机构采用丝杆 齿轮 式钻孔，袋式捕尘器捕尘。大同矿务局也参照维克托钻机研制了 类钻机由于转矩小，传动可靠性差、干式钻孔粉尘大、机体笨重、安全性差等原因未被推广使用。 70 年代，锚喷支护技术在煤矿井巷支护中得到进一步发展， 1977年 1978年两年，锚喷支护井巷 2200过 1956 年至 1976 年 20 年锚喷支护井巷的总和（ 1800锚喷支护技术的发展推动了 锚杆钻机的研究与开发。 70 年代初，天水风动工具厂、沈阳风动工具厂、浙江衡州煤机厂分别研制成功 7655型、 24型、 24型支腿式气动凿岩机。在岩巷施工中，该型钻机既能钻凿迎头炮孔，又能钻凿巷道周边锚杆孔和部分顶部锚杆孔，而且钻机重量轻、动力单一、钻孔速度快。但由于凿岩机结构设计缺陷，不能垂直打顶部锚杆孔。 “八五 ” “九五 ”期间，针对 7655 存在的上述问题，浙江衡州煤机厂研制了 7665列双级气腿式凿岩机，该系列钻机不仅实现全方位钻孔，而且解决了长期以来困扰矿山巷道锚杆孔与顶板面垂直度 难以达标的问题。同时，7665破了凿岩机只能反转的惯例，实现了正转，配以附具可以搅拌和安装树脂锚杆。该机不仅可用于岩巷，也可用于煤巷锚杆施工，实现了巷道掘进支护作业机具单一化。 70 年代初，我国煤矿 8 14岩巷砂浆锚杆使用率达到 40%， 1974 年 1976 年，煤科总院买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 5 北京建井研究所研制了我国第一台能安装砂浆锚杆的锚杆钻车 1 型。该钻车采用 2动回转钻钻孔，行走由液压马达驱动。钻车既能钻锚杆孔，又能安装砂桨锚杆。 1979年 1981年，建井所在 1 型钻车的基础上研制了 全液压锚杆钻车，该机采用 液压回转钻钻孔，效率较 1 型提高了 20%。 1980 年，煤科总院南京研究所在引进、消化瑞典阿里马克公司生产的 列钻机的基础上，研制了适于 8 巷道的 1 型小断面岩巷锚杆钻车该机采用 28型风动凿岩机钻孔，与铲斗式装岩机配套使用，紧跟迎头钻全方位锚杆孔。 1982年1983 年，浙江温州煤机厂研制了适于 8 巷道使用的 26 型液压锚杆钻车。 1 型、 1 型、 26 型锚杆钻机具有钻孔速度快、机械化水平较高 、操作安全、可靠等特点，但体积较大，主要用于岩巷锚杆施工并与铲斗式装岩机或侧卸式装岩机配套使用。 1983 年以后，我国煤矿掘进巷道装岩配套设备大力推广使用只进不退的电动耙斗装岩机，台车式钻机无法进入掘进工作面作业，使台车式锚杆钻机的使用受到一定的限制。 80 年代初，随着锚喷支护技术的不断成熟，特别是快凝水泥锚固剂、树脂锚固剂的研制成功及推广应用，为煤巷锚杆支护技术的推广提供了条件。但当时真正用于钻凿煤巷顶板、边帮锚杆孔的钻机仍为空白。研制适应于煤巷锚杆支护的钻孔机具成为当时攻关的重点。 1982 年 1984 年，煤科总院南京研究所与苏州煤矿机械厂研制了我国第一代 型、 型单体导轨式液压锚杆钻机。 1987年，煤科总院上海分院在 型基础上研制了 型。为实现单体液压锚杆钻机轻型化， 1985 年至今，煤科总院南京研究所、江苏建湖工矿机具厂、江苏江阴矿山器材厂、石家庄中煤支护设备厂、河北正定煤机厂又相继推出了 、 、 支腿式液压锚杆钻机。 1989 年 1998 年，煤科总院南京研究所在研制单体液压锚杆钻机的同时，又相继开发了系列电动锚杆钻机及 软岩电动锚杆钻机，煤科总院上海分院研制了 3 型电动锚杆钻机。电动锚杆钻机动力单一、效率高、无污染。液压锚杆钻机转矩大、转速和转矩可调，机械特性好。单体液压锚杆钻机、单体电动锚杆钻机的研制成功，为煤巷锚杆支护技术的推广发挥了积极作用。 80 年代初，澳大利亚气动单体回转式锚杆钻机研制成功并开始在澳大利亚、英国煤矿广为应用。 1986年，原煤炭部从澳大利亚阿明科（ 司、阿特拉斯分公司引进 轮式气马达）、 片式气马达）三种型 号的气动锚杆钻机并定点石家庄煤机厂、华东机械厂、浙江衡州煤机厂仿制并国产化。由于性能及可靠性等方面存在一些问题，加之当时煤矿煤巷无压风管路，致使该产品到 1995年也未得到推广应用。 1995年，原煤炭部将推广煤巷锚网支护技术列为 “九五 ”煤炭工业科技攻关的重点。据统计， 1996年 1998 年，国有重点煤矿分别从澳大利亚克莱姆公司、法福来公司、阿明科公司、眼镜王蛇公买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 6 司引进齿轮式、柱塞式气动锚杆钻机 1000 多台，且取得良好的使用效果。但澳大利亚气动锚杆钻机价格高（ 6 7 万元 /台），且零部件供应不及时，影响 了钻机的正常使用。 1998 年以来，我国煤矿科研院所与江阴矿山器材厂、石家庄中煤支护设备厂、石家庄煤机厂、圣奥支护设备有限公司合作，在吸收国外先进技术的基础上，研究开发了 50、 索钻机， 45、 35、 50系列帮锚杆钻机，现国产钻机年产已达 7000多台，基本满足国内市场的需求，其价格仅为国外钻机的 1/3，性能达到 90年代国际水平，澳大利亚产品也相继退出中国市场。国产系列气动锚 杆钻机的批量生产，促进了我国煤矿煤巷锚网支护技术的跨越式发展。 “七五 ”以来，国有重点煤矿综掘机械化水平不断提高，但采用锚杆支护的综掘巷道月进尺始终在 300m 左右。其原因是，采用锚网支护的综掘巷道大都是用单体气动或单体液压锚杆钻机与掘进机配套，这种配套方法机械化程度低、劳动强度大、安全性差、速度慢。 “八五 ”以来，煤科总院上海分院、煤科总院南京研究所都进行了掘进机机载式锚杆钻机的研究、试验，取得了部分成果，积累了不少经验，但由于多方面的因素，至今仍未推广应用。煤科总院南京研究所研制的 锚杆钻机。 40 多年来，我国锚杆钻机从无到有，从单一品种到多品种，从单一动力到多种动力，基本形成了具有我国特色的锚杆钻机系列产品。回顾我国锚杆钻机产品的发展历程，有以下特点： （ 1）国产锚杆钻机研究开发与我国锚杆支护技术同步发展。 （ 2）我国锚杆钻机的开发大部分是在引进国外产品，消化、吸收国外技术的基础上研制的。 （ 3）国产锚杆钻机技术含量、新材料应用、加工工艺、可靠性都与国外同类产品有一定差距。 （ 4）国产单体锚杆钻机的发展速度较快，台车型、机载型、掘锚一体化机组发展较慢 。 计任务 锚固钻机属微桩成孔轻型钻机 ,主要适用于各类建筑的深基坑锚固 , 适用于路、坝、桥梁、隧洞等各种工业及民用建筑地基处理及加固 , 并可用于预防滑坡、岩石坍塌等灾害整治工程和各种工程勘测孔的施工等。 锚固钻机动力头 设计 主要包括 钻机起落机构以及动力头回转器进给机构的液压回路原理图， 其中 包括压力控制回路、速度控制回路和液压锁紧 回 路 ，及液压元件设计等。 毕业设计的主要要求 : （ 1) 集单纯液压式和机械式的长处 , 解决两种结构形式各自存在的主动力部件的使用寿命短和动力传递结构复杂的关键问题 , 将减速器作为锚固专用设备的回转动力 , 其它动力由液压系统完成。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 7 （ 2) 采用模块式设计。钻机解体性强 , 适应深坑及高架作业。在保证作用性能和制造质量的前提下 , 达到通用化、标准化、国产化。其中各零件、液压件中的标准件、通用件程度不低于 60% , 国产化达 100%。 （ 3) 钻进形式设计。以应用最广泛的螺旋钻进为主 , 又能进行回转钻进和潜孔锤冲击钻进。能够同时满足土锚与岩锚的需求。 （ 4) 设计结构应有创造性、先进性、实用性 , 要有自己的特点。 设计的主要参数： 表 1 技术参数 钻孔直径 100 180孔深度 30 60m 钻孔角度 0 90 回转速度 104r/大阻距 m 额定提升力 30升速度 15m/定给进力 15完成的任务量： （ 1） 图合计 4张。（其中包括动力头总装图 件拼图合计 ， 液压系统原理图 张，油 泵 传动图 支座图 张 ）。 （ 2） 设计说明书一份（不少于 1万字）。 （ 3） 外文资料翻译不少于原文单词 3000。 2 锚固钻机动力头机械部分设计说明 动齿轮参数选择及计算 在齿轮传动机构的研究、设计和生产中，一般要满足以下两个基本要求： （ 1） 传动平稳 击、振动及噪音尽量小。 （ 2） 承载能力大 量轻的前提下，要求轮齿的强度高、耐磨性好及寿命长。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 8 齿轮材料和热处理，精度等级齿轮齿数 考虑到传递功率较大，并且是钻孔设备，要求结构紧凑，使用寿命长，选大、小齿轮用 40表面淬火，齿面硬度 48矿山机械齿轮传动 ， 对载前分布均匀性要求高些， 对齿轮精度无特别要求， 故选 大，小 齿轮精度 选 8 级 。 选小齿轮齿数1 19z ，21 2 8 ( 1 . 4 7 )z i z i 。 齿根弯曲疲劳强度设计 闭式硬齿面齿轮传动，承载能力一般取决于弯曲强度，故先按弯曲强度设计，验算接触强度 13212 确定各项数值： 因载前有较重冲击，由表 使用系数 查使用系数 初选载荷系数 2； 6 6 611179 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 1 . 5 7 1 0104PT n 由式12111 . 8 8 3 . 2 c o Z 计算出端面重合度 由式 0 . 7 50 . 2 5 0 . 7 2 由表齿宽系数 选取 由图外齿轮的应力修正系数 查得1 ，1 ，2 ，2 。 由式 8116 0 6 0 1 0 4 1 (1 8 3 0 0 1 5 ) 2 . 2 5 1 0N n j L h 821/ 1 . 5 3 1 0N N i 由图弯曲强度的寿命系数，2 由表最小安全系数参考值选由图渗碳淬火钢和表面硬化钢的面硬度均值 51 上查得l i m 1 l i m 2 450F F m p a； m i nl i m 1 11 4 5 0 0 . 9 3 3351 . 2 5 NF m p 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 9 m i nl i m 2 22 4 5 0 0 . 9 8 3531 . 2 5 NF m p 111 2 . 5 8 1 . 5 4 0 . 0 1 3 1335 222 2 . 5 8 1 . 6 1 0 . 0 1 1 7 6353 取 111 0 3 1 ， 设计齿轮模数 将确定后的各项数值代入设计公式，求得11132112 6 . 5 修正 . 6 /6 0 1 0 0tm z nV m s 由图 功载系数。 由图 齿向载荷分布系数 k查 1k （ 7 级精度，降低 5%） 由表 齿间载前分配系数 k查 则 1 . 5 1 . 1 8 1 1 . 2 2 . 1 2k k k k 3 3 2 . 1 2/ 6 . 5 6 . 6 32m k k m m 由表 2 渐开线齿轮的标准模数，选取第二系列标准模数 m=7 2 渐开线齿轮的标准模数 齿轮的主要几何尺寸 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 10 11 7 1 9 1 3 3d m Z m m 22 7 2 8 1 9 6d m Z m m 12 1 6 4 . 52 Z m m 1 7 9 . 8db d m m 取2 80B 1 85B 校核齿面接触疲劳强度 1212 1H E H Zb d u 由表 弹性系数 EZ 8 9 m p a由图 节点区域系数 ( 20 )得 ； 由图 接触强度重合系数 Z查得 ； 由图 接触强度的寿命系数按不允许出现点蚀 查得1 ，2 ； 由图 齿轮的接触疲劳极限 按齿面硬度均值 51 在 线中间查出l i m 1 l i m 2 1200HH m p a由表 3 最小安全系数参考值 查得 ； 表 3 最小安全系数参考值 l i ml i m 1 11 1236 NH m p l i ml i m 2 22 1296 NH m p 将确定出的各项系数值代入接触强度校核公式，得： 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 11 1216212 12 2 . 1 2 1 . 5 7 1 0 2 . 4 71 9 8 . 8 2 . 5 0 . 9 28 0 1 3 3 1 . 4 71227H E Zb d 接触强度满足要求 孔特性分析 我国煤矿煤层围岩大部分是炭质页岩 、页岩、砂质页岩、砂岩、石灰岩，少部分地区还有砾岩等。根据从东北、华北、华东、中南 24个矿务局 55 个矿 100条巷道的调查资料，煤层围岩抗压强度在 10 120 间，少数可达 150 个抗压强度分布接近一个以 50 峰值的正态分布（ 0 70 7%， 70 100 6%，大于 100 %）。 煤矿围岩虽然种类不多，但其力学性质变化范围较大，岩石力学性质中的波动性、离散性大，连续性差，给研究分析带来一定的困难。但对于旋转钻孔状态来说，由于钻头深入岩体，外力作 用的边界条件相对稳定、封闭，在相对小的封闭区域内，材料的不稳定性、波动性可限定在一定的范围之内；同时实践和试验表明，不同岩石力学参数在统计学上具有较明显的规律性，这给对岩石钻孔力学性质进行不仅是定性而且是定量的分析研究提供了可能性和相当的置信度。下面就岩石钻孔的特性分别作简要分析： 钻孔特性主要指钻进速度 ，转矩 之间的变化关系和规律。在这方面，前苏联学者阿里莫夫根据试验把它们的关系用推力与钻速和比功的关系曲线来说明，如图 4所示。 图 4 推力与钻速和比功的关系 1 比功与推力关系； 2 转速与推力关系 A 第 区的最高点 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 12 他把三者之间的关系变化特点分为 4个区，即： 为研磨区，钻速与推力是斜率较小的线性关系，而比功（单位钻削体积所耗功）很大； 为过渡区，这时钻速与推力线性关系的斜率增大，比功减小； 为钻削区，钻速随推力增长最快，比功最小，研磨、摩擦等功耗也最小， 接近钻削破岩的理想状态；超过 区进入 区，处于重复破碎状态，加上温升等原因，钻速增长率随推力增加而下降，比功上升。因而 区是钻削破岩的最佳状态。阿里莫夫的划分是符合实际钻孔情况的。但它也有不足之处，即只分析了推力、功率与钻速之间的关系，没有具体分析转速、转矩与钻速之间的关系。另外，对岩性变化时，这些参数之间的关系又是怎样也未 做 出回答，而这些对于锚杆钻机的设计又恰恰是很重要的。因此有必要深入一步对岩石钻孔过程的转矩、转速特性进行研究。 在同种岩石中，转速对钻削破岩的影响体现在两个方面 ：一是随钻头直径不同，最大切削线速度不同，切削破岩在边缘处首先达到极限；二是随转速增加，破碎过程加快，超过一定范围后摩擦增大，温升加剧，钻进速度减慢。因而对一定强度的岩石，钻孔时有一个最佳的转速范围，在这个范围内，钻进阻力最小，钻进速度最快，有效功最大。超过这个范围，钻速反而降低。 在不同岩性下钻孔时，由于岩石的力学性质发生了变化，钻孔速度也要相应变化。岩石强度越高，钻头所要克服的阻力就越大，转速也就越低，相应最佳速度也要降低，如图 5所示。 图 5 不同岩石强度下的最佳转速 因 此，当锚固钻机在岩性变化的岩层中钻孔时（例如页岩、砂岩互层），对应的就不是一个最佳转速点或一个最佳转速区，而是多个最佳转速点或最佳转速区。 理论上，在同种岩性下，岩石的抗压、抗剪强度不变。钻机输出的转矩也基本保持恒定。但试验表明实际情况并不完全如此，转矩并非一成不变。在研磨和重复破碎的状态下，转矩较大，且不断变化 ，而在钻削区间内则转矩最小，且保持相对恒定。 当岩性发生变化时，随着岩石的抗压、抗剪强度增大，钻机施加在钻头上的转矩也必须相应增大。试验表明，在钻削区内，转矩与岩石的抗压和抗剪强度基本上是线性关系。同时，在钻削过程买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 13 中，由推力在刀刃上产生的垂直分力与转矩产生的水平分力组成合力。在推力与转矩匹配较好的情况下，二者之间应是同步上升和下降的关系。 旋转切削破岩时，钻机必须克服旋转阻力才能够完成钻孔。岩石的抗压强度越大，旋转破岩所需的转矩也越大。因此，转矩是保证钻机钻孔的基本性能参数 。由岩石破碎学可知，岩石是不均质介质，特别是煤矿岩层性质多变，且节理发育，钻机在钻削破碎岩层的过程中，阻力矩是极不稳定的。根据对煤矿井下岩石钻孔时的实际测量和试验室试验，其阻力矩的峰值一般为额定值的 就是说，钻机必须具有一定的过载能力，如果钻机的过载能力不足以克服最大阻力矩时，将导致钻机 “卡钻 ”。因此，转矩是钻机的一个很关键的性能指标。试验表明，在保证一定的转矩条件下，适当提高转速可以提高钻进速度，但转矩和转速保持良好的匹配关系是提高钻机钻进速度的关键。不同动力形式的锚杆钻机，其转矩 转速特性各不 同。当钻机阻力矩变化而转速基本不变，这种转矩 转速特性称为 “硬特性 ”；当钻机阻力矩变化，转速随之变化，这种转矩 转速特性则称之为 “软特性 ”。 通过以上几个特性的分析，把各个参数放在同一参考系中进行综合分析，就可以更准确更真实地反映钻孔作业的实际过程。 用岩石抗压强度 来表述每种岩石的综合指标。对应每一种岩石，一方面可以得到一个推力的最佳区间 ，另一方面，又得到一个最佳的扭矩区间和对应的最佳转速区间，这一组 3个区间就组成了锚杆钻机工作的最佳范围。这不是一个点或一条线，而是一 个区域。在此区域内工作，各参数可以发挥最佳的效能，有效功率可以得到充分利用。由此还可以得到此时的最佳输出功率和最佳钻进速度。 对于不同的岩石强度 ，可以得到一组不同的但对应的推力、转速和转矩以及功率和钻进速度值（区间）。把这些参数综合起来，得到如图 6这样的岩石钻孔特性图。 图 6 弹性配合区 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 14 图中 1 4 四条曲 线分别表示在岩石硬度 及 f 9 时的各参数之间的关系。图中A、 B、 C、 D 与 A、 B、 C、 D分别是 4 条曲线上的转折点。 分别是岩石抗压强度一定条件下的最佳比功区，交点 A、 B、 C、 D 分别表示了在上述不同岩性中保持最佳钻削状态的最高参数值，而 A、 B、 C、 D则是该最佳比功区的下限。因此，在曲线 BA参数相互的配合协调性最好，称之为 “弹性配合区 ”。 假定钻机开始在 岩石中钻孔，推力、转速和转矩沿曲线上升至 C点进入弹性 配合区，并最终至 岩石强度变大时，切割阻力增加，扭矩增加，转速、推力则产生弹性退让，参数变化趋势是由曲线 3向曲线 4，此后工作点沿曲线 4上升到 矩、推力上升，转速下降 ,相应的钻速也下降。反之，岩石强度变小，例如变为 作点将趋向曲线2的 推力、扭矩降低，转速上升，钻进速度加快。这种岩石强度变化时，钻机输出参数的退让和顶进性，表现了弹性配合区内岩石钻孔的优良特性。 弹性配合区概念的提出，是在研究分析了岩石钻孔特性以后提出的对锚杆钻机输出特性的要求。它为各种动力的锚杆 钻机输出特性的研究提供了一个参考目标，也为锚杆钻机研制中各主要参数的合理匹配提供了计算依据和边界条件。在锚杆钻机的实际研制工作中，有十分现实的作用。 确校核轴的疲劳强度 （ 1） 求六方传动套上 的功率 0P 、转速 0n 和转矩 0T 的 得 0 0 1 0 0 0 / m 0 6 0 2 1 2 7 . 5T N m （ 2）作用在齿轮上的力 已知高速级小 齿轮的分度圆半径为： =1330112 2 6 0 2 1 2 7 . 5 6021200t a n c o s 1 0 4 5 t a n 2 0 c o s 4 5 1 5 4 9t a n s i n 1 0 4 5 t a n 2 0 s i n 4 5 1 5 4 9 N 圆周力 径向力 轴向力 方向如图 7所示 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 15 图 7 受力分析 判断危险截面：截面 5 右侧受应力最大 截面 5右侧抗弯截面系数： 3 3 30 . 1 0 . 1 6 0 2 1 6 0 0W d m m 抗 扭截面系数： 3 3 30 . 2 0 . 2 6 0 4 3 2 0 0TW d m m 截面 5右侧弯矩 323450M N m m 截面 5上的扭矩 0T 为： 0 6 0 2 1 2 7 . 5T N m m 截面上的弯曲应力： 323450 1 4 . 9 721600a M M P 截面上的扭转