畢業(yè)設(shè)計（論文）-一體化液壓潛孔鉆機(jī)--動力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計（全套圖紙） .doc

邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）11前言當(dāng)今的世界處于高速發(fā)展的時代，人的勞力活動逐漸有機(jī)械代替，尤其在基礎(chǔ)建設(shè)、資源開發(fā)、的過程中，將逐步由各種鉆孔機(jī)械、土方開挖機(jī)械、路面機(jī)械、筑路機(jī)械承擔(dān)，隨著人們生活水平的提高，歐洲工程機(jī)械市場的兩極分化，礦山用的大型鉆孔機(jī)械、土方機(jī)械的普及化，已在全球形成了時常需要的定局，因此工程機(jī)械將成為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的又一支生力軍。隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，基本建設(shè)范圍的持續(xù)拓寬，以人為本和保護(hù)環(huán)境的理念及至相關(guān)法津法規(guī)實施的不斷強(qiáng)化，使鉆基礎(chǔ)特別是礦山鉆孔基礎(chǔ)幾乎取代了其他基礎(chǔ)，得到了廣泛的應(yīng)用空間。潛孔鉆機(jī)因其效率高、污染少、功能多的特點(diǎn)，適應(yīng)上述綜合發(fā)展的需求，在國內(nèi)外的礦山鉆孔施工中得到了廣泛應(yīng)用。到90年代末，我國潛孔鉆機(jī)的擁有量僅為100臺左右，2002年，我國進(jìn)口各種潛孔鉆機(jī)近百臺，截止2003年底，我國潛孔鉆機(jī)的保有量為350-400臺，截止2004年底，我國潛孔鉆機(jī)的保有量為450-500臺。目前生產(chǎn)廠家有瑞典阿特拉斯、美國英格索蘭、日本古河、芬蘭山特維克；從本世紀(jì)開始，我國對潛孔鉆機(jī)的開發(fā)速度加快，目前國內(nèi)主要的生產(chǎn)廠家有湖南山河智能、宣化恒泰、江西鑫通、泰安新龍等。1.1工程機(jī)械的發(fā)展概況在十八世紀(jì)以后，英國、美國相繼完成工業(yè)革命。隨著城市及城市工業(yè)的發(fā)展，需要大量的勞動力，因此，農(nóng)村大批勞動力向城市轉(zhuǎn)移，這就促進(jìn)了拖拉機(jī)、播種機(jī)、收割機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械、城市施工機(jī)械的大發(fā)展1-6。綜觀工程機(jī)械的發(fā)展過程，從其結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)以及性能來看：經(jīng)歷了動力技術(shù)革命、傳統(tǒng)技術(shù)革命、鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)革命、控制技術(shù)革命幾個階段，也所謂經(jīng)歷了幾次飛躍和更新?lián)Q代。首先是動力技術(shù)革命:隨著體積小、重量輕、強(qiáng)有力的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，解決邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）2了工程機(jī)械移動的動力源，促使工程機(jī)械的誕生和發(fā)展。其次是傳動技術(shù)革命:移動性動力源的問題解決之后，主要矛盾轉(zhuǎn)移到如何有效地傳遞動力、完成作業(yè)的焦點(diǎn)上。20世紀(jì)50年代出現(xiàn)了液體傳動（液壓和液力），由于液壓傳動具有功率密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、容易實現(xiàn)各種運(yùn)動形式的轉(zhuǎn)換以滿足復(fù)雜的作業(yè)要求，速度剛性大、便于冷卻散熱，配置靈活、組裝方便、可靠耐用等獨(dú)到特點(diǎn)，以最小的空間、最靈便的途徑、傳遞最大的動力，而且動力特性好，具有許多優(yōu)良的傳動性能，傳動平穩(wěn)、自動防止過載，容易實現(xiàn)無極變速，操縱簡單輕便、控制性能好。因此，液壓技術(shù)作為機(jī)械傳動的一中有力的補(bǔ)充，以成功地用語一切需要中等以上功率輸出，以及需要對運(yùn)動工程進(jìn)行靈活控制和調(diào)節(jié)的地方，在工程機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用。隨著控制技術(shù)革命及液壓機(jī)械向高壓、高速、集成化方面的發(fā)展，因而液壓機(jī)械的應(yīng)用范圍在逐漸擴(kuò)大到各個方面。由于工程機(jī)械找到了理想的傳動裝置，推進(jìn)了工程機(jī)械的飛速發(fā)展，應(yīng)來了工程機(jī)械的多樣化時代，出現(xiàn)了形形色色完成各種施工作業(yè)的工程機(jī)械。隨著歐美發(fā)達(dá)地區(qū)基礎(chǔ)建設(shè)的完善及保養(yǎng)階段的到來，工程機(jī)械得益于液壓傳動技術(shù)的推廣應(yīng)用，豐富多彩的多用途裝置輔助功能促使工程機(jī)械的快速發(fā)展。1.2潛孔鉆機(jī)的發(fā)展概況潛孔鉆機(jī)是工程機(jī)械新興發(fā)展具代表性的品種，潛孔鉆機(jī)在國際上已經(jīng)發(fā)展了幾十年了，世界上潛孔鉆機(jī)產(chǎn)銷量最大的是英格索蘭和阿特拉斯兩大知名產(chǎn)業(yè)，隨著液壓技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，利用液壓技術(shù)的進(jìn)步，通過回轉(zhuǎn)馬達(dá)推動工作裝置實現(xiàn)回轉(zhuǎn)作業(yè)，在機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)至極端位置停車出現(xiàn)瞬間的慣性沖擊，回轉(zhuǎn)運(yùn)動到中間位置時換向閥快速換向或關(guān)閉沖擊等危害上獨(dú)具專有技術(shù)，推出真正意義上的一體化液壓潛孔鉆機(jī)。促進(jìn)了潛孔鉆機(jī)的真正發(fā)展。新型潛孔鉆機(jī)的換代產(chǎn)品，添加了獨(dú)有的全新精準(zhǔn)控制系統(tǒng)、智能化液壓系統(tǒng)，使操作達(dá)到最輕便、最舒適的程度，能量最合理化分配，最大限度的節(jié)能將耗。帶有防回轉(zhuǎn)功能，吸收回轉(zhuǎn)裝置突然停止運(yùn)動因慣性作用而產(chǎn)生的左右擺振能量，消除回轉(zhuǎn)過量和不足現(xiàn)象，一改善工作循環(huán)時間和工作裝置的定位關(guān)系，在消除回轉(zhuǎn)工況因突然停止造成的沖擊等方面下了很大的工夫7-10。相比之下，我國的工程機(jī)械行業(yè)創(chuàng)建與60年代初，起步較晚，經(jīng)歷了模仿、引進(jìn)到自主創(chuàng)新三十多年的發(fā)展歷程。在國內(nèi)產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)研究與國外先進(jìn)水平相差非常大。液壓技術(shù)的發(fā)展有限元設(shè)計方法和三維造型技術(shù)的誕生并得到推廣應(yīng)用，極大的邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）3推動可我國工程機(jī)械的自主開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新，由于這些技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的較早，技術(shù)程度較高，所以在中國工程機(jī)械一模擬創(chuàng)新和技術(shù)引進(jìn)創(chuàng)新為主的技術(shù)進(jìn)步過程中，中國工程機(jī)械行業(yè)在這些領(lǐng)域的技術(shù)水平與國際先進(jìn)水平相差較小。隨著信息技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展，通過暢通的渠道也很容易實現(xiàn)工程機(jī)械動力、傳動、主要液壓泵閥的國際化采購，新一代的工程機(jī)械主要功能部件的配置情況和技術(shù)水平與國際先進(jìn)水平已經(jīng)很小，整機(jī)主要參數(shù)與國際先進(jìn)技術(shù)水平相當(dāng)。但由于國內(nèi)在工程機(jī)械領(lǐng)域投入的精力、經(jīng)驗及研究的深度的局限性，對系統(tǒng)的特性研究涉足很淺，掌握個供參考的理論和經(jīng)驗甚少，國內(nèi)對該部分的分析研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到國際先進(jìn)水平，在工程機(jī)械液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)動態(tài)特性、回轉(zhuǎn)動力特性對回轉(zhuǎn)特性的影響研究方面，與國際相差很大，緩沖裝置設(shè)計的合理性，引起的液壓沖擊、回轉(zhuǎn)慣量對運(yùn)動平穩(wěn)性的影響，甚至損壞機(jī)器等技術(shù)難點(diǎn)，成為制約國內(nèi)工程機(jī)械發(fā)展的瓶頸。在我國最具影響的是湖南山河智能股份有限公司生產(chǎn)的一體化液壓潛孔鉆機(jī)。由中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院智能機(jī)械研究所和湖南山河智能機(jī)械股份有限公司共同開發(fā)研制的一體化液壓潛孔鉆機(jī)是目前我國設(shè)計最先進(jìn)、配置最高端的高效低耗液壓鉆機(jī)。是替代價格昂貴的國外液壓鉆機(jī)的理想機(jī)型，具有國外鉆機(jī)無可比擬的優(yōu)越的性價比（其價格只有進(jìn)口鉆機(jī)的1/2左右）。一體化液壓潛孔鉆機(jī)設(shè)計中采用全新的設(shè)計理念，運(yùn)用人性化模塊化設(shè)計和機(jī)電液一體化設(shè)計、人機(jī)與自然相融合的原則，將產(chǎn)品的性能與可靠性、靈便性、舒適性、安全性、保障維護(hù)性等人機(jī)工程有機(jī)結(jié)合起來，設(shè)計與生產(chǎn)一流的產(chǎn)品。計算機(jī)優(yōu)化設(shè)計以及功率匹配與負(fù)載適應(yīng)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，實現(xiàn)了動力系統(tǒng)從動力-泵-負(fù)載全局功率匹配，有效降低了整機(jī)能耗，確保了整機(jī)最佳性能與高可靠性。一體化液壓潛孔鉆機(jī)技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平，特點(diǎn)如下：(1)鉆機(jī)、空壓機(jī)，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)（或變壓器）三位一體，具有良好的機(jī)動性。(2)鉆機(jī)所有的操縱、姿態(tài)調(diào)整、孔位選定都由液壓先導(dǎo)操縱手柄集中控制，司機(jī)室?guī)Ю渑照{(diào)，空氣凈化裝置，大大改善了勞動條件，鉆機(jī)所有的指示燈、報警燈都安裝于同一板面，司機(jī)對作業(yè)情況一目了然。(3)設(shè)有高靈敏的自動防卡鉆機(jī)構(gòu)（專利技術(shù)），帶有孔深儀表顯示及聲音提醒裝置。(4)設(shè)有沖擊器、鉆桿自動拆卸裝置，減輕勞動強(qiáng)度，提高工作效率。(5)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)有液壓加彈簧減震裝置，能有效吸收、化解沖擊負(fù)荷，保證回轉(zhuǎn)機(jī)邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）4的工作平穩(wěn)性及提高、延長使用壽命。(6)空壓機(jī)選用世界品牌-壽力牌中風(fēng)壓螺桿空壓機(jī)，從根本上保證了鉆機(jī)的高效率。(7)底盤采用山推的四輪一帶，并設(shè)有液壓調(diào)平裝置，回轉(zhuǎn)、推進(jìn)、行走馬達(dá)均采用原裝進(jìn)口件，鉆桿采用9米/根或超長鉆桿，減少接卸鉆桿等輔助作業(yè)時間，極大地提高了穿孔速度，提高了工作效率。1.3本設(shè)計研究的主要內(nèi)容本文主要研究小型工程機(jī)械一體化潛孔鉆機(jī)裝置在液壓回轉(zhuǎn)動力頭系統(tǒng)動態(tài)特性上的應(yīng)用問題。對國內(nèi)外小型工程機(jī)械的技術(shù)發(fā)展、液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)研究結(jié)果與國內(nèi)產(chǎn)狀進(jìn)行研究分析，選擇以中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院智能機(jī)械研究所和湖南山河智能機(jī)械股份有限公司共同開發(fā)研制的系列一體化液壓潛孔鉆機(jī)進(jìn)行研究，系列一體化液壓潛孔鉆機(jī)是目前我國設(shè)計最先進(jìn)、配置最高端的高效低耗液壓鉆機(jī)。山河智能公司的一體化液壓潛孔鉆機(jī)設(shè)計中采用全新的設(shè)計理念，運(yùn)用人性化模塊化設(shè)計和機(jī)電液一體化設(shè)計、人機(jī)與自然相融合的原則，將產(chǎn)品的性能與可靠性、靈便性、舒適性、安全性、保障維護(hù)性等人機(jī)工程有機(jī)結(jié)合起來，設(shè)計與生產(chǎn)一流的產(chǎn)品。計算機(jī)優(yōu)化設(shè)計以及功率匹配與負(fù)載適應(yīng)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，實現(xiàn)了動力系統(tǒng)從動力-泵-負(fù)載全局功率匹配，有效降低了整機(jī)能耗，確保了整機(jī)最佳性能與高可靠性。對一體化液壓潛孔鉆機(jī)總體結(jié)構(gòu)的了解，并具體對回轉(zhuǎn)動力頭機(jī)構(gòu)液壓原理技術(shù)參數(shù)的計算和回轉(zhuǎn)動力頭機(jī)構(gòu)液壓原理設(shè)計。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）52結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分析2.1一體化液壓潛孔鉆機(jī)總體結(jié)構(gòu)分析一體化液壓潛孔鉆機(jī)為沖擊回轉(zhuǎn)式鑿巖鉆孔機(jī)械外觀主視圖2.1、外觀主視俯圖2.2所示，由推進(jìn)系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)裝置、鉆桿庫、鉆架、補(bǔ)償油缸、滑架、舉升油缸、卸桿器、吸塵罩、除塵裝置、行走架、機(jī)架、支腿、后支架、空壓機(jī)及壓氣系統(tǒng)、柴油機(jī)泵組、油箱、液壓系統(tǒng)及多路閥組、司機(jī)室、護(hù)欄、鉆架支座、等二十四部分組成。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）6圖2.1一體化液壓潛孔鉆機(jī)外觀主視圖邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）7圖2.2一體化液壓潛孔鉆機(jī)外觀俯視圖一體化液壓潛孔鉆機(jī)總的結(jié)構(gòu)部分有：（1）鉆架鉆架是潛孔鉆機(jī)的主要部件，是回轉(zhuǎn)裝置滑行、鉆具推進(jìn)和提升的導(dǎo)軌，是由工字型組合梁及角鋼焊成箱形截面的衍架結(jié)構(gòu)。鉆桿支座固定在鉆架的下端，以支撐鉆桿及鉆具。鉆架通過補(bǔ)償油缸及滑動導(dǎo)槽與滑架連接,由補(bǔ)償油缸的作用鉆架可相對滑架上下滑動,鉆架起落時,補(bǔ)償油缸將鉆架提起,鉆孔作業(yè)時,補(bǔ)償油缸將鉆架推出使鉆架下支點(diǎn)支撐在作業(yè)面上。（2）滑架滑架是由工字鋼焊接的平面結(jié)構(gòu)件，用以連接支撐鉆架。滑架由銷軸與機(jī)架支座鉸接，工作時由舉升液壓缸支撐，鉆架滑架總成的起落及變更鉆孔方向通過舉升液壓缸實現(xiàn)。（3）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)，減速齒輪，接頭、滑板及中心供