履带式锚固钻机总体设计、液压系统（泵站、操作台、管路附件）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 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 无锡 太湖学院本科毕业设计 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计 履带式锚固钻机总体设计、液压系统（泵站、操作台、管路附件）设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 学 号： 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 履带式深基坑锚固钻机 2、专题 钻机总体、液压系统设计 二、课题 来源及选题依据 课题来源：江苏省无锡探矿机械总厂有限公司 选题依据：目前国内地铁、高层建筑、机场及其它需要深基坑进行锚固、旋喷、降水的钻机大多采用国外进口，我国在这个领域尚属空白，为了填补这项国内空白，我们准备在国内已有相似钻机 (尚不具备深基坑锚固旋喷工艺 )的基础上重新设计动力输出装置，重新匹配动力，由于液压传动系统执行效率高，采用液压传动和机械传动相结合的方式，因为深基坑锚固旋喷钻机主要用于城市建设，考虑用履带机构增加钻机的机动性。 三、本设计应达到的要求 ： 一、钻机总体设计要求： 了解熟悉钻机的工作原理以及各部件组成、如何工作及连接关系，要求各部件的连接、布局合理美观、安装使用方便，主要部件工买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 作参数如下： 1、回转器最大输出扭矩达到： 4500 2、回转器转速达到（ r/ 档 (低速档 ) 6 20 36 60 档 (高速档 ) 12 40 72 120 3、推进架油缸 提升力： 60进力： 30 4、回转器在推进架上的移动行程达到： 2500 5、履带速度达到： 10m/坡能力 25，接地比压 、液压系统设计 1、根据各执行元件要求的输出性能参数及工作速度，计算所需流量、压力、消耗功率等液压参数，并据此合理设计出整体的液压系统方案。 2、对液压系统的发热有计算，并提出解决办法。 四、接受任务学生： 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 摘 要 履带式锚固钻机组要是由回转器 、 推进架、钻机步履机构、钻机机架、钻机操纵台管路等相应的部件组成。履带式锚固钻机组要用于目前地铁、高层建筑、机场及其他需要深基坑进行锚固、旋喷、降水等相应的作业。在此次的论文课题中，我在屠德刚老师的指导下，对钻机的结构布局、其动力回转结构、液压系统的运作等方面有了很大的认识，通过 制图软解的辅助，更加形象的刻画了履带式锚固钻机的总体以及液压系统，通过资料的查询，对其 动力系数和相应的各项参数指标了解有着本质的提升。在分析运动及设计结构时，要把产品的外型也要考虑在钻机设计中。通过这几个月的学习、查询本人熟悉了解履带式锚固钻机的工作原理以及各部件，了解其组成、如何工作及连接关系，对各部件的材质有了相应的了解。做到了钻机布局合理美观、安装使用方便。 关键词 ： 履带式锚固钻机 钻机步履机构 液压系统 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 if of as to be to In I of u, of s of AD of as as of to of On of to to in a of of to of it 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 目 录 摘 要 . V . 录 . 绪论 . 1 机主要用途 . 1 要技术参数 . 3 13、主机垂直状态： 3200 2200 5000 . 4 2 钻机的总体传动设计 . 5 总体传动设计 . 5 3 动力头（回转器）设计 . 7 动力头介绍 . 7 设计要求 . 8 计步骤 . 8 计方案的分析与确定 . 8 要零部件的结构及其选用 . 8 各轴在动力头中的位置 . 8 轴的结构设计 . 9 轴的支承方式及轴承的选用 . 9 计及校核 . 10 率及转速计算 . 10 轮校核 . 10 型工艺编制 . 13 体（ . 16 4 液压设计计算及说明 . 18 压原理的设计 . 18 压提升油路设计思路 . 18 塔油路的设计思路 . 18 腿油路的设计思路 . 18 油路的设计思路 . 18 压系统的计算 . 19 际参数的计算 . 19 压系统中主油路的校 验 . 26 平衡计算 . 29 联泵 410. 30 泵 . 31 5 泵站的设计 . 32 站的介绍及作用 . 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 站的组成 . 32 泵及电动机 . 34 热器 . 34 箱 . 34 气滤清器 . 36 滤器 . 36 6 操纵台的设计 . 37 纵台的介绍及作用 . 37 计要求及步骤 . 37 7 管路附件 . 42 管的种类及选择 . 42 管的种类 . 42 管的选择 . 42 8 推进架中油缸的设计 . 45 缸设计要点 . 46 计要求 ： . 46 压提升油缸主要尺寸的确定： . 46 9 结论与展望 . 49 论 . 49 望 . 50 致谢 . 50 参考文献 . 52 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 1 绪论 图 型钻机总图 1. 固定架 2. 夹持卸扣装置 3. 孔口导向装置 4. 80 回转器 5. 液压马达 6. 73 防松器 7. 单重分流器 (50 通径 ) 8. 推进架 9. 滑架 10. 变角机构 11. 机架 12. 转盘组件 13. 步履机构 14. 支撑组件 图 机主要用途 该机主要部件均采用了最新的成组技术，再设计全新的液压系统，使其成为一体， 关买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 键元件选用国内名牌产品，全液压控制，仪表显示，操作方便灵活， 大大提高了工作效率，满足了客户需要。 该机属于全液压回转器式 锚固工程钻机，整机重量小于 6000 公斤。该钻机适用城市中基坑支护和控制建筑物位移的锚固工程。钻机是整体式，并且配有履带行走底盘和夹持卸扣器。履带底盘移动迅速，对中孔位置方便。夹持卸扣器可以自动拆卸钻杆和套管，降低了工人的劳动强度，提高拆卸的效率。 履带锚固钻机性能稳定，工作效率高，具有多用性，具备钻进复杂的地层和处理事故能力。它配套普通合金钻头等钻具可进行回转钻进；在硬岩层采用常规球齿钻头，进行冲击回转钻进，高速成孔；与空气压缩机及气动潜孔锤配套，在卵砾石等不稳定地层，采用跟管钻进钻具可进行 跟套管钻进成孔，并增加了旋喷功能。 这台钻机主要有如下几大特点 : 1、 全液压控制、操作方便灵活、移位方便、机动性好、省时、省力。 2、 钻机回转器采用双液压马达驱动，输出扭矩大，回转中心较同类的产品低，大大提高了钻机钻孔的平稳性。 3、新型的变角机构使对孔更加的方便，调节范围变大，可以降低对工作面的要求。 4、针对客户当地的特殊工况，对散热系统进行了优化，确保液压系统在室外温度为40 C 时，最高温度不超过 75 C。 5、配有专用跟管钻进钻具（钻杆、套管、偏心钻头等），在不稳定地层用套管护壁开孔，常规球齿钻头 终孔。钻进效率高，成孔的质量好。 6、钻机主要适合于深基坑锚固支护，还可通过旋喷模块的更换，使钻机可以进行旋喷施工。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 要技术参数 图 要钻进方法：潜孔锤常规钻进、合金钻进、螺旋钻进。 1、钻孔直径（ 100 210 2、钻孔深度（ m）： 60 100 3、钻孔角度（）： 0 90 4、额定输出扭矩 ( 4500 5、额定转速（ r/反转）：档 (低速档 ) 6 20 36 60 (输出扭矩 4610 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 档 (高速档 ) 12 40 72 120 (输出扭矩 1767 6、额定提升力（ 60 7、额定给进力（ 30 8、给进行程（ 2800 9、滑移行程 ( 900 10、动力：电动机， 3011、重量（ 6000 12、爬破角度： 25 13、主机垂直状态： 3200 2200 5000 14、主机水平状态： 4800 2200 1900 (不装固定架 ) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 2 钻机的总体传动设计 总体传动设计 传动的类型有按工作原理分有机械式，电力式，流体式，磁力式；按运动方式分有定传动比、变传动比，变传动比又分为有级和无级以及周期性规律变化等。但传动方案选择必须遵循以下的几个原则 1： 1、综合利用各类传动方式： 电气传动用动力机驱动和控制系统；机械传动是传动装置中支撑性的部件用于传动比确定和精度要求较高的场合（本钻机动力头的设计就属于这种情况）；液压传动不仅担负了传动功能同时也用于实现工作机部分的执行机构（本钻机使用液压系统一方面使桅杆竖立，动 力头上下滑动，另一方面传动给液压马达，提供动力头的动力输入和履带的动作）；气动多用于辅助性传动场合。 2、功率是方案选择的重要因素： 小功率满足工作性能的前提下应选用结构简单，费用低廉；大功率为节能 和降低成本，则需要考虑传动效率。 3、变速要求：能实现不同转速下的钻进。 4、标准化：各零件尽量标准化。 5、固定传动比 对于固定传动比的传动优先采用机械式传动装置： （ 1）合理安排传动机构顺序。连杆机构，凸轮机构等通常设置在靠近工作机低速一级的一端；摩擦传动，圆锥副等安排在高速端。 综上，选用液压传动为主，由 泵站产生高压油，进入操纵台的五路控制阀。高压油通过控制阀的工作油路一路负责钻机的快速钻进，一路负责钻机一边行走马达行走、支腿油缸的工作以及动力头的调速，另一路负责钻机的另一边行走马达行走、支腿油缸的工作以及钻机的慢速钻进和快速提升，还有一路负责钻机旋喷施工时的起塔动作、慢速和调速提升，最后一路负责钻机 自动拆卸钻杆和套管 。 钻机主要有如下几个部件组成： 1、动力组件 动力组件由三台电机分别带动三组泵：其中一组是大双联泵，大泵是负责回转器的快速回转和快速提升。还有一组是小双联泵，是负责钻机的回转 、行走、分配、回转器的加压提升给进。最后一组是小泵，是负责钻机的起塔、滑架移动、调速给进、支撑。钻机开机时要注意三个电动机的转向，其转向要与电机后壳上或泵上的黄箭头标向一致，否则钻机不能正常工作。 2、回转器部分 回转器由双液压马达驱动，经齿轮传动变速，带动主轴和前端钻杆接头正反转，以此驱动下面的钻杆旋转。后面接有一个分流器，方便接气、浆等介质 (见附图回转器示意图 )。 回转器箱体内贮存有齿轮润滑油，使用时应经常检查油量是否足够。 回转器的上下移动是通过链条作用下实现的，当钻机工作一段时间 后，回转器会因零件磨损而出现晃动情况，这时应及时地松开锁紧螺母，旋动回转器与推进架连接处的紧定买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 螺钉调整侧面和底部的滑动间隙，然后重新固定螺母。但应注意耐磨板间隙不可过紧。 3、推进架部分 推进架是支承孔口装置、回转器组件、加压提升组件的部件。它通过链条带动回转器进行上下进给，连接的双头螺栓可能会因为震动等原因而松动，所以施工人员要注意检查链条的松紧。 (见附图推进架示意图、底部滑轮示意图、滑动导轮组件示意图、顶部滑轮示意图 ) 4、变角机构组件 变角机构组件是支承推进架的部件，在钻机工作时，将撑杆将底架与推进架 和滑架连接起来，这样钻机在钻孔时，推进架就不会产生晃动 5、卸扣装置组件 卸扣装置组件是用来上卸套管和钻杆的，共有六个油缸为执行元件。具体工作方法是，将所要拆卸的丝扣放在两对卡瓦之间，将提升给进手柄放处于浮动状态，将分配阀处于正位，将卸扣手柄复位后再置于中位，夹紧前后两对卡瓦，动力头慢速反转，松开主动钻杆后，卸扣手柄上板到卸扣档，重复几次，拆卸完成。（见附图选配件卸扣装置示意图） 6、履带底盘 钻机加装了液压履带底盘，通过手动控制阀，轻松实现钻机前进、后退、转弯及钻机调平，从而使其具有 移位方便、机动性好，省 时、省力的特点。 7、液压系统 (见附图液压原理图 ) 8、电气系统 由于钻机自身不带有动力源，故需从外部将三相交流电源接入控制电柜中。电机采用星三角启动，以降低启动电流，电柜总输入功率为 气柜中有漏电开关作为安全保护、又为液压系统提供过压保护及各种报警，使用户随时了解钻机的状态。开机前要注意电气柜接地线是否牢固可靠。 孔口导向装置（根据实际情况选配） 上夹持 下夹持 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 图 口装置 图 力头组件 图 图 履机构 3 动力头（回转器）设计 动力头介绍 钻机 动力头（回转器） 由双液压马达驱动，经齿轮传动变速，带动主轴和前回转器 球阀 回转器接头体 （根据实际情况选配） 轨道滚轮组 件 张紧轮 支重轮 托轮 驱动轮 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 端钻杆接头正反转，以此驱动下面的钻具旋转。 动力头箱体内贮存有齿轮润滑油，使用时应经常检查油量是否足够。 在箱体侧面设有油位螺栓口，将桅杆升至垂直状态，松动动力头上的油位螺栓就可作检查。 动力头的上下移动 是在链条作用下通过其下的滚轮组件实现的，当钻机工作一段时间后，滚轮组件会因零件磨损而出现晃动情况，这时应及时地松开锁紧螺母，旋动滚轮组件的紧定螺钉调整侧面和底部的滑动间隙，然后重新固定螺母。但应注意耐磨板间隙不可过紧。 设计要求 1. 输出调速范围及各档的转速要能满足各工作机构运动速度的要求； 2. 要求能按各工作机构需要合理分配动力； 3. 要求根据需要改变工作机构的运动方向（反档）； 4. 具有足够的强度、刚度和耐磨性，保证工作可靠、运转平衡、传动效率高、发热量小、结构简单、维修方便、布局美观 、使用寿命长等 2； 计步骤 1. 根据传动系统中所给的档数，传动比与调速范围，草拟传动方案； （ 1） . 调研，收集资料，分析比较； （ 2） . 确定动力头的形式和布局； （ 3） . 确定工作总时数（根据制造缓和使用的具体情况，一般连续工作两年）；各档时间使用率（根据钻进工艺和钻速级数，用统计方法得出）； （ 4） . 绘出动力头传动草图 2. 确定动力头的主要参数，尤其是齿轮的主要参数： 包括：齿数 Z，中心距 A，齿轮模数 m，齿宽 b。 3. 根据传动比的选配齿轮，确定齿轮齿数； 4. 进行齿轮、轴、 轴承等零件的强度、刚度和寿命的计算； 5. 进行结构设计，绘制装配图（应考虑结构的先进性、合理性、工艺性、装配性及系列化、通用化、标准化等问题，还应注意与总体设计相协调）。 计方案的分析与确定 动力头中只有一档机械变速，即只可输出一档转速。但动力头转速可通过控制操作台上的比例阀的工作流量来控制液压马达的转速，从而获得所需要的转速。 基于设计要求，动力头的结构比较简单，只需要一组齿轮啮合即可实现，根据输入与输出转速的关系可以计算出齿轮的齿数。 根据设计的要求，液压马达的输入转矩是 轴传递的扭矩为 此，我们采用双马达驱动，输入转矩通过齿轮轴与主轴齿轮的啮合通过主轴输出。两个齿轮轴齿数相同，转速相同，因此双马达对传动比没有影响，受到影响的只是主动轴齿轮的受力，即扭矩。 要零部件的结构及其选用 各轴在动力头中的位置 在动力头中，布置轴的位置时要考虑整机布置要求以及与前后部件连接的位置关系，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 并力求使各轴的位置有利于降低钻机重心，有利于操纵装置布置，有利于拨叉接近换档齿轮，有利于齿轮在各轴上的布置。 轴的结构设计 本次在设计轴时，需 要解决的另一个问题是轴的结构设计，即根据轴类零件的装配和加工，轴上零件的定位固定等要求，合理确定出轴的几何形状及结构的尺寸。 对于载荷较大而且无很大冲击的重要轴，一般采用的材料为 40 在设计的过程中，我的设计思路是：首先根据所需要传递的扭矩计算得出安装齿轮的轴段直径。这个尺寸也是轴的主要尺寸之一。然后，综合受力的情况、额定载荷、极限转速安装尺寸等情况选择合适形式和尺寸的轴承，并以此确定轴承所在轴段的尺寸。需要注意的是，轴承选择时一定要保证轴便于安装。 1. 轴上零件的轴向定位和固定 主轴上需要布置的零 件主要为齿轮，轴承。轴承需要两端的定位，采用轴肩或者隔圈定位。齿轮的定位方式也与轴承的类似。 2. 轴上零件的周向固定 轴上的零件除了需要进行轴向固定外，还要周向固定，以满足机器传递转矩的功能要求。对齿轮的周向固定，我采用花键连接。 3. 轴的加工和装配工艺性 4. 合理布置轴上零件。 齿轮在传动轴上的布置 各档齿轮在传动轴上的布置方式将会影响轴的挠度，轴承的受力和寿命，影响换档操纵的方便性，以及动力头的尺寸。因此在进行齿轮结构设计和安排齿轮在轴上的位置的时候必须要考虑以下的几点： 1. 在允许的情况下，要尽可能的减少齿轮的齿数； 2. 齿轮结构的形状要求尽量简单； 3. 齿轮在传动轴上的布置要尽量缩短轴向尺寸，充分利用可借用的空间，以利于减少动力头箱体的尺寸； 4. 受力大的齿轮尽可能安排在靠近轴的支承部位，以改善轴的受力情况； 轴的支承方式及轴承的选用 机器中轴系大多采用滚动轴承来进行支承。滚动轴承类型的选择、轴承的布置和支承结构设计等对轴系的受力、固定、运转速度、轴承寿命等等都起着重要的作用。 传动轴的支承方式取决于轴的受力状况和动力头的结构形式。 对于简支方式支承的 轴而言，当轴只承受扭矩及径向力影响时，可以选用径向球轴承。如果轴上受有轴向力，一般采用圆锥滚子轴承 3。 对于受径向尺寸的限制，不容易采用球轴承支承的轴，多数采用滚针轴承。这种轴承不能够承受轴向力，不允许有角度的偏斜，极限转速也比较低。 根据轴上各部位受力的大小，结构方式和受力性质的情况，同一根轴可以采用不同类型和规格的轴承支承，但要考虑各种类型轴承的特性，恰当的选择。另外应当注意有些轴承只能成对的使用，比如圆锥滚子轴承、向心推力球轴承等等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 轴承的选用与轴的支承结构形式要考虑到拆装方便。 轴的轴向定位， 通常采用把一端轴承内、外圈分别固定在轴和箱体上，而另一端轴承内圈固定在轴上，外圈可以滑动配合装在箱体孔内部，以便在轴受热后能够自由伸长，同时，可以消除零件制造精度带来的安装误差，以及简化拆装工艺。 当轴两端采用圆锥滚子轴承支承时，为了便于调整轴承间隙，在轴承压盖与箱体之间应装有调整垫片，或其它调整装置。 激溅润滑是利用存储在动力头箱体内一定量润滑油的油面高度，通过沉浸在油液中传动零件的转动，激溅油液润滑其它需要润滑的零件。此种润滑方式不要复杂的润滑装置，但要求有一定的油面高度，为保证润滑可靠还可以采取一定的 措施。 动力头箱体密封要牢靠，不然会造成润滑油的漏失，或脏物进入变速箱。因此，在变速箱上的所有装合面要增加加密封件，比如：轴承盖与箱体装合面要加纸垫或者橡胶密封圈，挡盖与箱体涂抹密封胶。另外还可以采取其它措施增加密封性能，例如：箱体采用不钻透螺孔，放油螺丝采用锥形细牙螺纹结构，为防止动力头箱体温度升高时箱内空气膨胀，迫使油液泄漏，箱盖上应设有通孔等。 计及校核 率及转速计算 轮，传动轴，轴承等零件的强度校核主要参考机 械设计手册（化学工业出版社），及相关技术书籍。 计算机械传动部分时，空载液压功率损耗与油泵传动装置的功率损耗效率为 不更换齿轮 10000 小时，加上钻机维护保养及搬迁辅助时间等，可使钻机连续工作 5 年。 查看机械设计课程设计手册表 1机机械传动效率包括机械传动部分效率与液压损耗功率的效率。 在校核计算动力头部分零件强度时，只粗略地引入其平均机械效