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（定稿）FDP15非开挖导向钻机主机体设计（全套下载）

度。下管作业要根据不同材质的特点做成斜坡，防止坑下管角度过大折断管材。连接管材和钻杆的分动器安装之前要仔细检查，防止拉管过程中出现卡钻。拉管时孔中须注满泥浆或水，以减小拉管阻力。施工时应注意的问题.工程地质和水文地质条件沿管线土层变化频繁，所以在非开挖技术施工前必须了解土层的变化情况。此外对于要经过回填土地段，需要提前加固处理，以防非开挖技术施工后地表有过大的下沉。.有毒气体的检测与防护非开挖技术施工的地层般会通过淤泥层，腐烂物植物体会在地下形成有毒气体，危害施工人员的健康和生命，所以有人员在非开挖技术内操作的情况下，需要定时监测管内有毒气体含量，采用通风装置予以解决。.超前探查地下管线尽管先进的非开挖技术设备具有在施工的探查前进路线不远距离管线的能力，但是采用在地面提前查明地下管线仍是值得开展的，这对于保证通讯电力上水排水煤气等其它管线安全运营，确保公众正常生活仍有必要。.穿越建筑物时对基础的探查非开挖技术在建筑物基础下施工时，需要明确施工路线上所遇到的基础类型，对于部分基础非开挖技术顶进前可采取托换加固措施。.顶进计算顶进计算其包括准确计算顶进推力，根据计算结果选定相应的油缸类型和确定中继间的分布其二是工作井设计，根据计算得到的最大顶力，提出工作井的加固方案。结论鉴于以上非开挖技术的技术分析，我们认为在特拉华州地区选择合适非开挖技术机械进行非开挖技术施工，从技术上讲是完全可行的，从社会效益与经济效益上来讲是巨大的。我们所需要做的工作是针对特拉华州土层特点选用相应的非开挖技术设备进行施工。不可更改的是历史，着意刻画的是未来。我们认为，为了从根本上改变特拉华州市的管网乱挖现象，从政策法规方面予以规范是完全必要的另外面从切实做到保护环境入手，加大推广非开挖施工技术力度势在必行。我们可以预见未来的管线铺设技术将以非开挖技术为支撑。调压限压回路为钻机常用的种回路，可调溢流阀安装在油泵的出口处，以调节和限制系统的压力。单向阀是用来防止事故停车时压力油产生反向冲击的。减压回路用在多个液动机的复杂系统中，由于液动机的负载大小和工作要求不同，因此它们要求的工作压力有时差别较大，为了保证系统的正常运行，对些个别的支路将进行减压。背压平衡回路是利用背压阀使油缸活塞具有定的背压，从而使给进速度平稳，并可避免液压冲击。本设计采用调压限压回路和背压平衡回路。液压系统图的方案确定由图所示，两方案最大的不同即方案有两台油泵，方案二有台油泵。目前，全液压钻机的油泵站通常有两台油泵，个为主油泵，它向回转马达供油。另个为辅助油泵，它向给进机构供油。故本设计选用方案。通过液压系统试验无级调速，由台电机带动两个泵，液压系统由两个独立的回路组成，互不干扰使得液压回路简单化。马达与减速器相连避免了马达效率低的问题。调压溢流阀是调节和限制系统的压力起调节和安全保护的作用。油泵马达回路中的电磁换向阀有三个位置，用来实现油马达的正转反转或停转。油泵油缸回路中的电磁换向阀也有三个位置，可使油缸上腔或下腔进压力油或不进油，完成给进钻具的各种工作。单向背压阀的作用是防止油缸推力过大，影响油马达的工作，使油缸获得适当的稳定压力。另外，由于钻进过程中，油马达的外负载是变化的，这就要求油马达的输出扭矩随外负载的增减而变化，以满足钻进工艺的要求。为此，油马达设有压力补偿装置，它能起到自动调节油马达转速的作用。图液压原理图.液压元件的选择油泵的选择在第四章中有介绍。马达的选择．额定压力的选择钻机液压系统的额定压力应根据钻机的使用情况和外负载特性来决定。般马达的外负载较大时，额定压力选高些，反之应选低些而钻机持续工作时间越长，外负载冲击越大，则额定压力应改选的越低。目前，全液压钻机主要系统的额定工作压力为如果额定工作压力选的高些，则液动机及各种阀的尺寸可以选的小些，结构较为紧凑，动作部件的惯性力小，易于满足大功率的要求。但是，工作压力选得太高，对液压系统的密封性要求很高，制造困难，液压装置的寿命低。若工作压力选得过低，其结果恰恰相反。．油马达合理转速范围的选用每种类型的马达都有其高效的使用转速范围，在该转速范围外，便会出现传动效率下降的现象因此，油马达的选型主要是使油马达高效的转速范围与钻机的常用转速范围相适应。目前，用金刚石钻头在基岩钻进中，般高速用，我国现用左右。仅在地表钻进时使用左右。因此，全液压动力头式钻机都选用高速小扭矩的油马达，这样，齿轮传动箱的传动结构比较简单，般只用对齿轮传动。由于非开挖导向钻机的钻头和回托的特殊需要，马达合理的转速范围是。具体型号的选择见第四章。液压缸的选择见第四章。阀类元件的选择液压阀是用来控制液压系统中油量的流动方向或调节其压力和流量的。图截面左边截面右边合成弯矩图图截面左边截面右边扭矩图图扭矩图轴的设计图按弯扭合成应力校核轴的强度从图可见截面处弯矩最大，应校核该截面的强度。截面的当量弯矩其中校核强度其中轴的抗弯截面系数，对直径为的空心轴校核结果，截面的强度足够。滚动轴承的寿命计算轴承的额定寿命与所受载和的大小有关，工作载荷越大，引起的接触应力也越大，轴承的额定寿命也就越小。其中基本额定寿命，单位。指数。求轴承，滚子轴承。在较高温度下工作的轴承，应该采用经过较高温度回火处理的高温轴承。由于在轴承样本中列出的基本额定动载荷值是对般轴承而言的，因此，如果要将该数值用于高温轴承，需乘以温度系数见表，即其中高温轴承的修正额定动载荷轴承样本所列的同型号轴承的基本额定动载荷表温度系数轴承工作温度温度系数.所以轴承的寿命计算公式为对于同时承受径向载荷和轴向载荷的轴承类型，寿命计算公式中的这个载荷就是个与实际作用的复合外载荷有同样效果的当量载荷。它的计算公式为其中径向载荷系数。其值见表。轴向载荷系数。其值见表。表径向载荷系数和轴向载荷系数轴承类型相对轴向载荷名称代号圆锥滚子轴承.注是轴承基本额定静载荷表中括号内的系数和的值应查轴承手册，对不同型号的轴承有不同的值。但是，此公式只是个理论值，实际上，轴承上的载荷由于机械的惯性零件的不精确性及其他因素的影响，所以应对于当量动载荷乘上个经验的载荷系数，其值见表。故实际计算时，轴承的当量动载荷应为表载荷系数载荷性质举例无冲击或轻微冲击电机汽轮机通风机水泵等中等冲击或中等微冲击车辆动力机械起重机造纸机冶金机械选矿机卷扬机机床等强大冲击破碎机轧钢机钻探机震动筛等查手册得。因为，所以当量动载荷所以轴承的最小寿命为小时。.链条选择本钻机的进给动作主要靠链条来传动，查机械手册得下表链号板数组合抗拉强度.由于钻机回托时链条受力是，采用两根链条共同受力，古选链条。第章钻机液压系统的设计与计算利用密闭容器内的液体的压力来进行能量转换传递和分配的液压传动系统与其它传动方式相比具有许多优点和缺点。优点同等体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力。同等功率下，液压装置的体积小质量小结构紧凑。液压装置工作比较平稳。由于质量小惯性小反应快，液压装置易于实现快速启动制动和频繁的换向。液压装置能在大范围内实现无级调速，还可在运行过程中进行调速。液压传动易于实现自动化。液压装置易于实现过载保护。液压元件的布置具有较大的机动性。液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。.油泵最大工作流量计算油缸回程时的最大容积油量油缸送进时的最大容积油量当选用动力头的速度时，动力头送进时每分钟所需油量为令活塞回程时间为.，则回程所需油量为.给进油缸所需的功率．根据上面的计算，查液压元件手册选用型柱塞泵，其技术参数如下表。表型柱塞泵的技术参数排油量额定压力额定转速驱动功率容积效率重量泥浆泵考虑钻进润滑的需要,引进型泥浆泵，功率.。.柴油机的选择柴油机的功率由此，可查的此设计选用型柴油机，其技术参数如下表。表电机技术参数额定功率满载转速效率.第章机械传动系统设计.变速箱的设计强度计算的依据在校核零件的强度时，假设两液压马达全部功率输入动力头，然后再输入动力。动力头在连续工作情况下，可连续工作小时，纯机动时间每班小时，可连续工作个月。齿轮强度的计算选定齿轮的类型精度等级材料及齿轮。本设计的传动方案选用直齿圆柱齿轮。考动力头的工作环境较为恶劣，为增大齿轮使用寿命大小齿轮都选用硬齿面。根据表选得大小齿轮的材料都为，并且需要调质及表面淬火，齿面硬度为。精度等级选为级。齿宽系数根据表中的单级齿轮传动，两支承相对齿轮为对称布置，且两齿轮均为硬齿面。选择齿宽系数为.。因为受载比较平稳齿轮为硬齿面支承为对称分布，故取。齿数选择时为了避免根切，对于标准直齿圆柱齿轮，开式齿轮传动中为保证齿根弯曲强度，常取，闭式齿轮传动中常取，本设计取。变速箱内各齿轮主要参数及材料见表。表齿轮常用材料及其力学性能材料热处理方法齿面硬度许用接触应力许用弯曲应调质后淬火表齿宽系数齿轮相对于轴承的位置齿面宽度软齿面硬齿面对称布置非对称布置悬臂布置表齿号齿数模数齿宽材料硬度齿型角螺旋角精度．确定许用接触疲劳应力其中失效概率为时试验齿轮的接触疲劳极限力单位。由表查得解除疲劳强度的最小安全系数失效概率为。．确定许用弯曲疲劳应力其中齿轮弯曲疲劳极限。由表查得齿轮弯曲疲劳强度安全系数。机械齿轮失效率时弯曲疲劳寿命系数。由于.，查表得。大小齿轮的齿面硬度相同，．小齿轮转矩的计算．按齿面接触疲劳强度计算其中小齿轮的分度圆直径。载荷系数，取。齿数比。齿宽系数，取得。许用接触应力。代入数值得齿轮模数为．按齿根弯曲疲劳强度计算其中齿型系数，查表得，。．接触疲劳强度校核分度园上的圆周力使用系数动载系数齿向载荷分布系数齿间载荷分布系数节点区域系数弹性系数重合度系数接触应大多数钻机采用油缸给进机构。油缸给进机构又分为般油缸给进机构和油缸链条倍速给进机构两种。般油缸给进机构是油缸的液压力或运动直接作用于动力头和钻具油缸的行程和动力头的给进行程相等，故又称为非倍数油缸给进机构。油缸链条倍速给进机构是动力头的给进行程等于活塞行程的两倍。本设计选用单油缸链条给进机构。单油缸链条给进机构工作原理图给进油缸缸体固定在机架上，活塞杆的前端与带有链轮的连接轴相连接。拖板向后移动。每根链条的端都是绕过链轮之后固定在给进机架上，而另端绕过链轮之后分别与拖板相连接，组成为个封闭的倍增传动链，拖板行程比活塞行程增大倍。图给进机构示意图动力头液压油缸链条.动力设备部分全液压钻机的动力设备，包括动力机油泵油箱过滤器冷却器等。动力机驱动油泵的动力机，般采用电动机或柴油机。在坑道钻探中，也有采用风马达的。动力机的转数，般为转分，国外钻机有增高动力机转数的趋势，高达转分。这样可以大大提高油泵排油量，或缩小油泵尺寸和重量，使动力机和油泵小型化。动力机的功率是设