100米钻机变速箱设计说明书

100米钻机变速箱设计说明书内容摘要：

f＝ Fm＝ 1050= W=10000+= 油泵的工作压力 P P=W/A= 油缸回程时的最大容油量 : V1=A1L=40== 油缸送进时的最大容油量 : V2=AL=40= 当选用立轴的钻进速度 V=,立轴送进时每 分钟所需的油量为 : Q=2AV=2= 令活塞回程时间为 ,则回程所需油量为 : Q1=0,95042/= Ny Ny=PQ/60102=102= , 选用 YBC—10/80 型 齿 轮 油 泵 ( 排 油 量 10L/min, 压力800N/cm2 )。 油泵满负荷时所需功率是 : Ny=PQ/60102η 1η 2 式中 :P—额定压力 P=800N/cm2 Q—额定流量 Q=10L/min η 1—机械效率 η 1= η 2—容积效率 η 2= Ny=80010/60102= 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 １３ 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 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 3—1 岩 石 名 称 抗 压 强 度 δ（ N/cm2 ） 粘土、页岩、片状砂岩 4000 石灰岩、砂岩 8000 大理石、石灰岩 10000 坚硬的石灰岩、页岩 12020 黄铁况、磁铁矿 14000 煤 2020 N (kw) r/min N/cm2 110 190 340 N1 2020 4000 8000 10000 12020 N2 2020 4000 8000 10000 37846 12020 N3 r/min N/cm2 Nh 2020 4000 8000 10000 12020 １４ Ny r/min N/cm2 Nj=Nh/η N0= １５ 第 4 章 机械传动系统设计 主要参数的选择 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。 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 ~。 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， 1 190、 340r/min 转速适合合金钻 头钻进。 （ 2） 卷筒缠绳速度为三种，见表 4—1 表 4－ 1 Ⅰ档 Ⅱ档 Ⅲ档 立轴转速 r/min 110 190 340 缠绳速度 m/s 机械传动系统 机械系统传动路线见图 4－ 1 传动计算如下： : nⅠ =nD1/D2Z 1/Z2Z 3/Z4Z 10/Z11 式中 : nⅠ —立轴的第一档转速 r/min １６ 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 =1440125/28531/5431/5421/39=112 .1≈ 110r/min nⅡ =nD1/D2Z 1/Z2Z 5/Z6Z 10/Z11 式中 :Z5=42,Z6=43 nⅡ =1440125/28531/5442/4321/39=≈ 190r/min nⅢ =nD1/D2Z 1/Z4 内 Z 10/ Z11 式中 : Z4 内 =31 nⅢ =1460160/36531/3121/39=≈ 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 1 190、 340r/min。 2. 绞车的缠绳速度 V1=π D(nD1/D2Z 1/Z2Z 3/Z4Z 9/Z12/Z13/Z14)/60000 m/s 式中 :D=D0+d=140+= 式中 :D0=140mm 为卷筒直径 ,d= 为钢丝 绳直径。 V1=π(1460160/36525/3118/3833/8318/1818/54)/60000 = V2=(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＝。 １７ 第 5 章 回转器 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： 回转器尺寸小、紧凑。 回转器适用于各种角度的孔的钻进。 离开孔口采用开箱式，简单可靠，减轻钻机重量。 立轴行程比过去小型钻机大，为 500mm，缩短钻进辅助时间。 零部件的强度与寿命计算 弧齿锥齿轮副的强度校核 : Z 10 与 Z11 的主要参数见表 5－ 1。 齿面硬度 Z10 为 HRC5 Z11为 HRC57，锥距 R＝ ,节锥角 δ 10=28018’ 22‖,δ 11=61041’28‖ 表 51 齿 号 齿 数 模数 变位 系数 齿宽 材料 齿顶系数 压力角 螺旋角 旋向 精度 Z10 21 0 22 20CrMnTi 200 350 右 8DC Z11 39 0 22 20CrMnTi 200 350 左 8DC 齿轮在各种转速下传递的功率、转速及转矩见表 5－ 2 表 5－ 2 功率 KW 转速 r/min 转矩 n m 632 80 208 233 354 137 １８ 齿面按接触疲劳强度计算 （ 1）接 触应力 б H＝ Z E ma xKA KVKH β ZR 3 Ft1 N/mm2 b d1 I Ftmax ZE—弹性系数 ZE＝ N/mm2 Ft1=Ftma x—小轮运转中最小切向力 Ftmax=2758N KA—使用系数 KA= Kv—动载系数 KV1=KV2=1 KHβ —齿间载荷分布系数 KHβ = Zx—尺寸系数 Zx= ZR—表面状况系数 ZR=1 b—有效齿宽 b=22mm d1—小轮大端分圆直径 d1= I—几何系数 I= 将以上各值代入上式 ,得б H=1197N/mm2 (2)接触疲劳极限应力 б ’HIin=б HIin ZN ZW/ZQ N/mm2 б HIin—接触疲劳极限应力 б HIin＝ 1352 Zw—gz 工作硬化系数 Zw＝ 1 ZN—寿命系数 ZN＝ 1 ZQ—温度系数 ZQ=1 б ’HIin=135211=1352 (3)安全系数 : SH=б ’HIin/б H=1352/1197=SHIin=1 所以安全。 弯曲疲劳强度极限应力 （ 1） 计算齿根弯曲应力 б F＝ Ft KA KU KFβ YX/b ms J N/mm2 Ft— 作用于大端分度圆上的切向力 Ft=2758N KA— 使用系数 KA = Kv— 动载系数 Kv=1 KFβ —载荷分布系数 KFβ ＝ １９ Yx—尺寸系数 Yx＝ 1 ms—大端端面模数 ms= J—几何系数 J＝ б F＝ 141N/mm2 （ 2） 齿根弯曲疲劳极限应力 б ’FIim＝б FIim YN/YQ N/mm2 YQ—温度系数 YQ＝ 1 YN—寿命系数 YN＝ 1 б FIim—齿根弯曲疲劳极限应力 б ’FIim＝ （ 3） 安全系数 SF＝б ’FIim/б F＝ SFmin=1 所以安全。 ２０ 第 6 章 变速箱的设计与计算 变速箱的结构特点 变 速箱的结构如图 6－ 1 所示，它是由变速部分、分动部分及操纵部分和壳体等组成。 也是变速部分和分动部分合为一体的传动箱。 其特点是： 采用了回归式的传动形式，箱体呈扁平状，有利于降低钻机的高度，齿轮 Z4 即是移动齿轮由是结合子，因此结构紧凑。 变速、分动相结合，减少了零件数目，有效利用变速箱内的空间。 操纵结构采用了齿轮齿条拨叉机构，操纵灵活可靠，每个移动齿轮单独控制，并有互锁装置，这种互锁装置安全可靠，结构简单。 增加了卸荷装置，减少了轴齿轮的受力状况。 零件的强度计算 在校核零 件的强度时，假设电机的功率全部输入变速箱，然后再输入绞车和回转器。 变速箱在不更换齿轮的情况下，可连续工作 10000 小时，纯机动时间每班 16 小时，可连续工作 20 个月。 每个速度的工作时间分配情况如下： 第一速（ 110r/min） 为 40％即 4000 小时； 第二速（ 190r/min） 为 40％即 4000 小时； 第三速（ 340r/min） 为 20％即 2020 小时； 本机零部件的强度和寿命计算方法和数据是按 《 机械设计手册 》 （冶金工业出版社）计算的。 齿轮强度计算 变速箱内 各齿轮主要参数及材料见表 6－ 1 表 6－ 1 齿数 模数 齿宽 变位系数材料 硬度 RC 应力角 备注 ２１ Xn Z1 31 2 35 40Cr 4045 200 Z2 54 2 22 40Cr 4045 200 Z3 31 2 26 40Cr 4045 200 Z4 54 2 26 40Cr 4050 200 Z5 42 2 24 40Cr 4045 200 Z6 43 2 24 40Cr 4045 200 Z7 35。