100米全液压坑道钻机结构设计

设计目标：

     在满足钻进深度：100m；钻杆直径：42mm；终孔直径：79mm最高转速300r/min的条件下进行全液压坑道钻机设计，并能实现工进，快速进、退等工步。                                                                   

摘  要

由于煤矿井下坑道空间狭小，所以在井下进行钻探地质勘探孔、瓦斯抽放孔、探放水孔等作业时，普通的钻机由于体积大而不便于在坑道中进行作业。全液压坑道钻机就是针对上述问题而研制一种钻探设备，该钻机借鉴了模块化的设计方法，整个钻机分为泵站、机身两大模块，中间用油管相连。机身采用槽钢底座，液压马达通过一级齿轮减速后带动平轴转动以实现钻进，液压油缸体固定在底座上，活塞杆通过托板与钻进变速箱体相连接实现进给和起拔。泵站主要由油箱、阀以及泵和电机组成。整个液压系统采用双泵供油，通过多路换向阀的动作来实现联合供油，实现了工进和快速进、退等，从而提高了钻机的整体效率。同时，本设计还对减速箱内齿轮、轴等重要零件进行了强度校核，并对液压系统温升进行了验算，结果表明该钻机能满足井下钻孔工作深度100m，钻进扭矩310Nm的设计要求。该钻机体积小、重量轻、解体性好，能够实现无级变速，从而增强了钻机对不同地质岩层的适应性。

关键词  液压 钻机 坑道 无级变速 结构设计 

目   录

摘  要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1选题的意义 1

1.2概述 1

1.2.1全液压坑道钻机的应用及发展趋势 1

1.2.2全液压坑道钻机的工作原理及特点 3

1.3设计要求 3

第2章 钻机总体结构设计 4

2.1概述 4

2.1.1设计钻机应符合以下基本原则 4

2.1.2总体设计时需要注意的几点 4

2.1.3总体设计的步骤 4

2.2机型及总体结构形式的确定 5

2.2.1主机结构 5

2.2.2动力头 5

2.2.3给进部分 5

2.2.4泵站 5

2.2.5操纵台 6

2.3泵站的结构形式的确定 6

2.3.1概述 6

2.3.2液压泵站的结构形式 6

2.3.3液压泵站形式的确定 7

第3章 工况分析 8

第4章 减速箱设计 11

4.1概述 11

4.2齿轮减速装置的设计 11

4.3初定传动比 12

4.4传动系统的运动和动力参数计算 12

4.5减速箱传动零件的设计计算 12

4.5.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 12

4.5.2按齿面接触强度设计 13

4.5.3按齿根弯曲强度设计 15

4.5.4几何尺寸计算 17

4.5.5验算 17

第5章 液压系统设计 18

5.1 载荷的组成和计算 19

5.1.1 液压缸的载荷组成与计算 19

5.1.2 液压马达载荷力矩的计算 21

5.2 初选系统工作压力 22

5.3 计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排量 22

5.3.1计算液压缸的主要结构尺寸 22

5.3.2计算液压马达的排量 25

5.3.3马达的选择 25

5.4计算液压缸或液压马达所需流量 26

5.5 液压泵的选择 27

5.5.1确定液压泵的最大工作压力 27

5.5.2确定液压泵的流量 27

5.5.3选择液压泵的规格 28

5.5.4确定液压泵的驱动功率 28

第6章 原动机的选择 30

6.1原动机的选择要求： 30

6.2种类及结构 30

6.3 隔爆异步电动机 30

6.4原动机功率的选择与确定 30

第7章 三角皮带的设计 32

7.1选定带型 32

7.2传动比为 32

7.3确定小带轮 32

7.4大带轮得基准直径 32

7.5初定轴间距 33

7.6 实际轴间距 33

7.7小带轮包角 33

7.8单根V带传递得额定功率 33

7.9传动比的额定功率增量 33

7.10  确定V带的根数 34

7.11单根V带的预紧力 34

7.12作用在轴上的力 34

第8章 液压辅件的选择 35

8.1 液压阀的选择 35

8.2 管道尺寸的确定 35

8.3 油箱容量的确定 35

8.4温升验算 36

8.4.1液压系统压力损失 36

8.4.2液压系统的发热温升计算 37

8.5滤油器的选择 40

第9章 低速轴的结构设计计算 41

9.1求低速轴上的主参数 41

9.2求作用在齿轮上的力 41

9.3初步确定轴的最小直径 41

9.4轴的强度校核 43

9.4.1按弯扭合成应力校核轴的强度 43

9.4.2精确校核轴的疲劳强度 43

结 论 45

致 谢 46

参考文献 47

附录1 49

附录2 58