25噸水平定向鉆機(jī)推進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計

25噸水平定向鉆機(jī)推進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計g戒平定同鉆機(jī)推…〕域機(jī)構(gòu)設(shè)計^ilicruEuftUfti零件圖￡AutoCAD圖形628g戒平定同鉆機(jī)推…〕域機(jī)構(gòu)設(shè)計^ilicruEuftUfti零件圖￡AutoCAD圖形628KBce..打印裝配AutoCAD圖形795KB零件匪AutoCAD圈形146KB零件圈1AutoCAD圖形772KB摘要：水平定向鉆機(jī)是一種用于非開挖施工技術(shù)的施工機(jī)械，主要用于鋪設(shè)多種地下公用設(shè)施（跨越道路鋪設(shè)下水道、地下電纜和煤氣管道、跨越建筑物鋪設(shè)管道等）。本論文介紹了水平定向鉆機(jī)的特點，穿越施工工藝介紹，目前國內(nèi)外水平定向鉆發(fā)展情況等方面。主要進(jìn)行了鉆機(jī)的推進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計，包括傳動方式的選擇，鏈條與軸的設(shè)計，還有液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，也包括了一些重要零件如螺栓和鍵的強(qiáng)度校核和設(shè)計。關(guān)鍵詞：水平定向鉆；板式鏈;槽輪;滾子鏈AdvancingMechanismDesignof25TonsofDorizontalDirectionalDrillAbstract:Horizontaldirectionaldrillingmachineisamethodfortrenchlessconstructiontechnologyofconstructionmachinery,mainlyusedforthelayingofavarietyofundergroundutilities(acrosstheroadlayingsewer,undergroundcableandthegaspipeline,Thelayingofthepipelinespanbuildings,etc).Thecharacteristicsofhorizontaldirectionaldrillwasintroducedinthispaper,andhowconstructthroughtheearth,alsothedevelopmentoforizontallydiretionaltdrillingandsoon.Inthisthesis,Forthemainpropulsionmechanismdesignofdrillingrig,thedesignofachainandashaft,alsoIncludesanumberofimportantpartssuchasboltandbondingstrengthanddesign.Keywords:horizontallydirectionaldrilling;flatwedgechain;groovedwheel;rollerchain.25噸水平定向鉆機(jī)推進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計250t單梁橋式起重機(jī)小車運行機(jī)構(gòu)設(shè)計450t門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計JS750混凝土攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計PLC控制的翻轉(zhuǎn)機(jī)械手的設(shè)計PLC控制的移置機(jī)械手的設(shè)計S11-M-10010-0.4型變壓器的設(shè)計及制造工藝SYYZ792銅連鑄連軋機(jī)（軋機(jī)部分）液壓系統(tǒng)設(shè)計X5040升降臺銑床數(shù)控改造（橫向）ZL50輪式裝載機(jī)工作裝置及其液壓系統(tǒng)設(shè)計安裝支架的沖壓工藝及模具設(shè)計背負(fù)式小型機(jī)動除草機(jī)設(shè)計步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的小車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計側(cè)邊傳動式深松旋耕機(jī)的設(shè)計茶籽含油量高光譜檢測技術(shù)研究柴油機(jī)活塞的加工工藝及夾具設(shè)計車床撥叉加工工藝及夾具設(shè)計車載機(jī)頂盒硬盤固定架優(yōu)化和散熱分析搭扣沖壓模具設(shè)計帶機(jī)架的立式擺線針輪減速機(jī)的設(shè)計帶式輸送機(jī)自動張緊裝置單相電子式預(yù)付費電度表的設(shè)計低壓電動機(jī)軟啟動器的設(shè)計電極片多工位級進(jìn)模設(shè)計蝶形螺母注塑模設(shè)計多功能鉆機(jī)的鉆架設(shè)計仿形刨床液壓系統(tǒng)設(shè)計封箱機(jī)設(shè)計蓋帽墊片的沖壓工藝及模具設(shè)計缸體氣缸孔鏜削動力頭設(shè)計缸體曲軸孔與凸輪軸鏜削動力頭的設(shè)計鋼筋調(diào)直機(jī)的設(shè)計高溫高速摩擦磨損試驗機(jī)設(shè)計刮板式脫殼機(jī)設(shè)計軌道式小型液壓升降機(jī)機(jī)架和小車設(shè)計紅薯丁切制機(jī)構(gòu)設(shè)計紅薯條切制機(jī)構(gòu)的設(shè)計高壓瓶蓋注塑模具設(shè)計戶用型太陽能水泵的設(shè)計機(jī)床手柄注塑模設(shè)計基于JN338的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計基于PLC的包裝生產(chǎn)線計數(shù)分配環(huán)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計基于PLC的材料分揀模型控制系統(tǒng)設(shè)計基于PLC的加熱反應(yīng)爐電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計基于PLC的食用油灌裝生產(chǎn)線的電氣控制設(shè)計基于PLC的四軸聯(lián)動機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計基于PLC的污水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計基于PLC四自由度機(jī)械手基于單片機(jī)的電子秤的設(shè)計基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計基于單片機(jī)的非接觸式紅外測溫儀設(shè)計基于單片機(jī)的智力競賽搶答器設(shè)計基于單片機(jī)的自動照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計基于單片機(jī)控制的LED亮化設(shè)計基于浮子流量計單片機(jī)流量控制系統(tǒng)的設(shè)計矩形柱座雙面倒角專用機(jī)床設(shè)計矩形柱座雙面銑專用機(jī)床設(shè)計礦用固定式帶式輸送機(jī)的設(shè)計辣椒切碎機(jī)的設(shè)計離心式茶葉雨水葉脫水機(jī)設(shè)計犁刀變速齒輪箱體加工工藝及夾具設(shè)計立式離心式剝殼機(jī)設(shè)計立式推桿減速機(jī)的設(shè)計連桿端孔軸線平行度自動檢測儀的設(shè)計連桿端面平行度自動檢測儀的設(shè)計龍門動模式鋼板模壓機(jī)設(shè)計漏斗式熱風(fēng)干燥機(jī)的設(shè)計螺旋式榨油機(jī)設(shè)計密封墊罩的冷沖壓模具設(shè)計棉花裸苗移栽機(jī)取苗機(jī)構(gòu)設(shè)計與仿真棉花裸苗移栽機(jī)送苗機(jī)構(gòu)設(shè)計與仿真棉花裸苗移栽機(jī)移栽機(jī)構(gòu)設(shè)計與仿真滅火器外殼注塑模設(shè)計農(nóng)用鋪膜機(jī)設(shè)計平衡臂機(jī)械手設(shè)計普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計汽車變速箱體加工工藝及夾具設(shè)計淺盒形件拉深工藝及模具設(shè)計曲軸加工工藝及夾具設(shè)計曲軸軸頸圓度自動檢測儀的設(shè)計曲軸軸線同軸度自動檢測儀的設(shè)計山茶采摘平臺升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計山區(qū)履帶式噴霧機(jī)總體方案山楂采摘平臺行走控制系統(tǒng)設(shè)計上前蓋注塑模設(shè)計上下樓梯搬運器設(shè)計與仿真生物質(zhì)秸稈切碎機(jī)設(shè)計手持式激光測距儀的設(shè)計手動機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計手機(jī)外殼注塑模設(shè)計手推式草坪修剪機(jī)設(shè)計與仿真手推式割草機(jī)設(shè)計數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計雙活塞漿體泵液力缸設(shè)計水稻育秧播種流水線控制系統(tǒng)水力切割除草試驗臺設(shè)計太陽能路燈的設(shè)計太陽能逆變設(shè)計太陽能蓄電池充放電器控制的設(shè)計

太陽能最大功率跟蹤系統(tǒng)的研究

筒形件的沖壓工藝及模具設(shè)計土豆清洗機(jī)的設(shè)計拖拉機(jī)液壓提升實驗臺設(shè)計挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計萬能材料試驗機(jī)設(shè)計微機(jī)控制硫化機(jī)卸胎裝置設(shè)計臥式離心式剝殼機(jī)設(shè)計臥式推桿減速機(jī)的設(shè)計洗地吸干機(jī)設(shè)計小型便捷式除雪機(jī)的設(shè)計小型電動絞肉機(jī)的設(shè)計小型雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計小型掃雪機(jī)設(shè)計小型載貨電動三輪車的設(shè)計新型潛污泵的設(shè)計壓蓋機(jī)設(shè)計煙草基質(zhì)覆填鎮(zhèn)壓機(jī)設(shè)計煙機(jī)分煙包裝機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計煙支分離裝置的設(shè)計液壓控制的翻轉(zhuǎn)機(jī)械手的設(shè)計液壓控制的移置機(jī)械手的設(shè)計液壓驅(qū)動油菜淺耕直播機(jī)設(shè)計液壓升降機(jī)的設(shè)計液壓站設(shè)計一種柴油機(jī)箱體加工工藝及夾具設(shè)計

一種花生摘果機(jī)設(shè)計異型管接頭模具設(shè)計易拉罐有償回收器設(shè)計與仿真油杯的冷沖壓模具設(shè)計圓錐滾筒式水稻種子清選機(jī)設(shè)計軋機(jī)鋼板厚度液壓自動控制系統(tǒng)設(shè)計軋機(jī)液壓位置伺服系統(tǒng)設(shè)計與仿真

直流電機(jī)驅(qū)動的小車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

智能搬運機(jī)器人設(shè)計中噸位叉車的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計中心孔打孔機(jī)設(shè)計軸流壓縮機(jī)增速箱設(shè)計鑄型輸送機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計自動搬運機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計

自適應(yīng)平衡調(diào)整系統(tǒng)的研制1前言隨著非開挖施工技術(shù)的推廣應(yīng)用，強(qiáng)烈迫使非開挖設(shè)備在整個工程機(jī)械設(shè)備中從無到有，所占比例愈來愈大。近年來，我國對非開挖施工技術(shù)非常重視，國內(nèi)研究水平定向鉆機(jī)的研制組正在不斷的努力。基于如今的趨勢，故本人以此題材作為畢業(yè)論文的研究對象，對25噸水平定線鉆機(jī)推進(jìn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。這次畢業(yè)設(shè)計是機(jī)械設(shè)計及其自動化專業(yè)中的一個十分重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，是對機(jī)械方面的知識一次全面檢查鞏固和提高。本次畢業(yè)設(shè)計涉及到的知識面有：水平定向鉆穿越施工工藝介紹，軸的設(shè)計，推進(jìn)油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計，鍵和螺栓設(shè)計與分析等。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對機(jī)械設(shè)計有了更多的了解，包括設(shè)計的思路和方法.同時也使得我的各方面能力得到提升。2水平定向鉆機(jī)概述2.1水平定向鉆機(jī)的研究背景與意義水平定向鉆機(jī)是用于非開挖施工技術(shù)的一種施工機(jī)械，主要用于鋪設(shè)多種地下公用設(shè)施（管道、電纜等）的一種施工機(jī)械，它廣泛應(yīng)用于供水、電力、電訊、天然氣、煤氣、石油等管線鋪設(shè)施工中。由于采用非開挖技術(shù)，在施工時不會影響施工地段的交通，同時也大大減小施工帶來的噪音，既不破壞市容又提高了施工作業(yè)的環(huán)境，其優(yōu)越的技術(shù)性能和廣闊的市場前景得到了世界各國的極大重視。美國、德國和英國等國家投入了巨大的人力物力開展研究開發(fā)，并取得了重大突破。目前其發(fā)展趨勢正朝著大型化和微型化、適應(yīng)硬巖作業(yè)、自備式錨固系統(tǒng)、鉆桿自動堆放與提取、超深度導(dǎo)向監(jiān)控、應(yīng)用范圍廣等特征發(fā)展。近幾年水平定向鉆穿越技術(shù)在世界各國及各個行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，在環(huán)保和市政管網(wǎng)改擴(kuò)建項目及大型管道穿越江河工程項目上更顯出了其獨特的優(yōu)勢，其工作過程是通過計算機(jī)控制進(jìn)行導(dǎo)向和探測把產(chǎn)品管線回拖到擴(kuò)大了的導(dǎo)向孔中，完成管線穿越的施工過程。水平定向鉆進(jìn)技術(shù)是將石油工業(yè)的定向鉆進(jìn)技術(shù)和傳統(tǒng)的管線施工方法結(jié)合在一起的一項施工新技術(shù)，它具有施工速度快、精度高、成本低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于供水、煤氣、電力、電訊、天然氣、石油等管線鋪設(shè)施工工程中。水平定向鉆進(jìn)設(shè)備，在一到二十年里也獲得了飛速發(fā)展，成為發(fā)達(dá)國家中新興的產(chǎn)業(yè)。應(yīng)用前景廣闊，因此對水平定向鉆的研究意義十分重要。2.2國內(nèi)外水平定向鉆機(jī)的發(fā)展特點我國水平定向鉆進(jìn)鋪管領(lǐng)域有一下幾大特點：（1）仍維持高速發(fā)展的勢頭。2008非開挖管線施工的產(chǎn)值和鉆機(jī)的年增長率均達(dá)到47%，雖不及2007的100%和2006的53%，但由于基數(shù)較大，其增加的絕對值（12億元和200臺）仍高于2006和2007。如此高的增長率仍遙遙領(lǐng)先于世界其它國家。進(jìn)口鉆機(jī)繼續(xù)減少，國產(chǎn)大中型鉆機(jī)增長迅速。2008進(jìn)口鉆機(jī)無論從絕對數(shù)量還是從所占的比例來看繼續(xù)減少，2008進(jìn)口鉆機(jī)37臺，比2007的47臺減少了21%；進(jìn)口鉆機(jī)所占中國市場的份額已從2004年的10%減少到5%。這和國產(chǎn)鉆機(jī)質(zhì)量的提高和國產(chǎn)大、中型鉆機(jī)數(shù)量的增加，特別是中型鉆機(jī)的增加有直接的關(guān)系。2005年我國自己生產(chǎn)的大中型鉆機(jī)已達(dá)292臺，而2004年還不足100臺。但在回拖力200t以上的特大型鉆機(jī)仍依靠進(jìn)口。完成多項高風(fēng)險條件下的施工項目。這些條件包括大口徑、長距離施工；復(fù)雜的地層和苛刻地面條件。這些都不僅要求有足夠能力的鉆進(jìn)設(shè)備、控向儀器等硬件設(shè)備，而且要求大批技術(shù)熟練、經(jīng)驗豐富的操作人員。⑴國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展特點國內(nèi)有徐工的ZD1245/ZD1550/ZD2070/ZD25100系列水平定向鉆機(jī)，ZD系列水平定向鉆機(jī)在國內(nèi)首次采用了電液比例控制技術(shù)、機(jī)電液一體化PLC控制技術(shù)、動力頭閉式回路節(jié)能、防觸電報警等多項先進(jìn)技術(shù)。在鉆桿自動裝卸鉆桿、自動錨固、自動潤滑、自動鉆進(jìn)和回拖、觸電保護(hù)等方面具有創(chuàng)新點，主要技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)。目前國內(nèi)技術(shù)最先進(jìn)，自動化程度最高的鉆機(jī)有中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所、連云港黃海機(jī)械廠、北京土行孫非挖技術(shù)有限公司生產(chǎn)的DDW80、DDW100、DDW200系列水平定向鉆，中聯(lián)重科、深圳鉆通公司生產(chǎn)的ZT10，ZT12、ZT15、ZT20系列水平定向鉆。國內(nèi)鉆機(jī)中目前以徐工的ZD系列水平定向鉆機(jī)的配備為最好，該系列產(chǎn)品在國內(nèi)首次采用了電液比例控制技術(shù)、機(jī)電液一體化PLC控制技術(shù)、動力頭閉式回路節(jié)能、防觸電報警等多項先進(jìn)技術(shù)。⑵國外的DitchWitch公司是世界上生產(chǎn)非開挖定向鉆機(jī)較領(lǐng)先的公司，具有先進(jìn)的控制技術(shù)和良好的通訊設(shè)備，技術(shù)性能先進(jìn)、操作性能良好，目前生產(chǎn)的系列產(chǎn)品有JT520、JT920L、JT1729MI、JT4020MI、JT7020MI和廣普型鉆機(jī)JT2720AT、JT4020AT等中小型鉆機(jī)。DitchWitch的鉆孔資料處理系統(tǒng)，可進(jìn)行鉆孔軌跡設(shè)計，進(jìn)行相關(guān)鉆孔數(shù)據(jù)的記錄。其中DitchWitch公司JT2720/JT2720M、JT4020/JT4020M型定向鉆是其在我國銷售的主導(dǎo)產(chǎn)品。VERMEER公司是世界上另一非開挖設(shè)備的著名生產(chǎn)廠家，其水平定向鉆機(jī)從迷你型鉆機(jī)到大型鉆機(jī)有多種型號。美國凱斯公司是發(fā)展水平定向鉆產(chǎn)業(yè)較晚的公司，產(chǎn)品有凱斯6010、凱斯6030等型號的新型定向鉆，但生產(chǎn)的產(chǎn)品性能先進(jìn)，尤其是在PLC控制，自動更換鉆桿等方面有其獨特的先進(jìn)性和優(yōu)越性，其中凱斯6030型定向鉆是其在我國銷售的主導(dǎo)產(chǎn)品。此外，還有德國的FLOWTEX、HUTTE公司，英國的POWERMOLE、STEVEVICK公司，瑞士的TER-RA公司，加拿大的UTILX公司和意大利的TECNIWELL公司等。目前國外水平定向鉆機(jī)的產(chǎn)品大都具有以下幾個技術(shù)特點：主軸驅(qū)動齒輪箱采用高強(qiáng)度鋼體結(jié)構(gòu)，傳動扭矩大，性能可靠；全自動的鉆桿裝卸存取裝置；大流量的泥漿供應(yīng)系統(tǒng)和流量自動控制裝置；先進(jìn)的液壓負(fù)載反饋，多種電氣邏輯控制系統(tǒng)；高質(zhì)量的PLC電子，電路系統(tǒng)確保長時間地工作可靠性；高強(qiáng)度整體式鉆桿以及鉆進(jìn)和回拖鉆具；快速錨固位裝置；先進(jìn)的電子導(dǎo)向發(fā)射和接收裝置。綜合國外水平定向鉆機(jī)的特點主要有：1） 中小型定向鉆機(jī)多采用橡膠履帶底盤，具有自行走功能，減小對人行道和草坪的損壞。帶鉆桿自動裝卸裝置，可方便地裝卸鉆桿，減輕操作者的勞動強(qiáng)度，提高工作效率，大型鉆機(jī)帶隨車吊，便于吊裝鉆桿。2） 系列化程度高，從2T到600T，適合不同口徑和長度，各類地層的施工；具有多種硬巖施工方法，如泥漿馬達(dá)、頂部沖擊、雙管鉆進(jìn)，能進(jìn)行軟、硬巖層的施工，應(yīng)用范圍非常廣。3） 液壓系統(tǒng)采用電液比例控制技術(shù)，或負(fù)荷傳感系統(tǒng)，液壓元件采用了國際先進(jìn)成熟的產(chǎn)品。4） 應(yīng)用先進(jìn)的PLC控制和電液比例控制技術(shù)，主要實現(xiàn)四個方面的自動控制功能：自動鉆進(jìn)，自動回拖、自動錨固，和行走時的無級變速控制和轉(zhuǎn)向控制，自動化程度高。智能化和電氣化程度很高。此外應(yīng)用先進(jìn)的PLC控制和電液比例控制技術(shù)使得鉆機(jī)的控制性能更為完善。5） 作業(yè)安全和舒適，具有駕駛室，具有無線（或有線）導(dǎo)向控制系統(tǒng)、地下電纜與管道探測技術(shù)、防觸電安全保護(hù)技術(shù)、遠(yuǎn)程控制緊急停機(jī)技術(shù)等安全措施，確保機(jī)器和人員的安全。6） 先進(jìn)的鉆進(jìn)規(guī)劃設(shè)計軟件，如VERMEER公司的ATLASBOREPLANNER軟件和美國十方公司的DRILLSMART軟件等，專為HDD（水平定向鉆進(jìn)）施工而開發(fā)，可根據(jù)施工要求和資料，模擬生成設(shè)計施工路線和報告。強(qiáng)大的軟件功能支持使得鉆機(jī)的精度和可靠性得到很大提高。國內(nèi)外同類技術(shù)及廠家比較表如表1表2下：

表1技術(shù)參數(shù)Table.1TechnicalparametersCASE6030溝神JT2720威猛D24X40A廊坊GPS10徐工ZD1245最大回拖/進(jìn)136/136120/120108/108150/70122/108給力(KN)動力頭最54233660545160004500大扭矩(Nm)主軸最大三速21526080210轉(zhuǎn)速(r/min)自動裝卸鉆桿有有有無有最大鉆進(jìn)長度(m)300300300300300自動錨固有有有無有表2國內(nèi)外同類廠家比較表Table.2Domesticandforeignsimilarfactoriescomparison企業(yè)主要產(chǎn)品目前的規(guī)模特點北京土行孫公司DDW80、DDW100、DDW150、DDW200DDW250、DDW320已形成系列化、批量化，年產(chǎn)量已達(dá)160余臺拖式自行走式中聯(lián)重科KSD15、KSD25已批量生產(chǎn)自行走，動力系與主機(jī)兩單元體，干濕兩用，全負(fù)荷敏感控制，英國技術(shù)，回拖力15~25噸海瑞克(德國)回拖力100~600噸進(jìn)口數(shù)臺成熟技術(shù)，底盤分模塊式、拖式、履帶式多種凱斯(美國)CASE6010、CASE6030CASE6060、CASE6080批量進(jìn)口，年銷量30臺左右電子控制，自動化程度高，動力強(qiáng)勁，可靠性高DitchWitchJT920、JT1720批量進(jìn)口，電子控制，自動化程(美國)JT2720、JT4020JT7020年銷量30臺左右度最高，動力強(qiáng)勁，可靠性高，鉆石技術(shù)先進(jìn)，注重人身保護(hù)2.3水平定向鉆機(jī)系統(tǒng)簡介:各種規(guī)格的水平定向鉆機(jī)都是由鉆機(jī)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控向系統(tǒng)、泥漿系統(tǒng)、鉆圖1鉆機(jī)示意圖Fig.1Rigdiagram具及附助機(jī)具組成，它們的結(jié)構(gòu)及功能介紹如下：鉆機(jī)系統(tǒng)：是穿越設(shè)備鉆進(jìn)作業(yè)及回拖作業(yè)的主體，它由鉆機(jī)主機(jī)、轉(zhuǎn)盤等組成，鉆機(jī)主機(jī)放置在鉆機(jī)架上，用以完成鉆進(jìn)作業(yè)和回拖作業(yè)。動力系統(tǒng)：由液壓動力源和發(fā)電機(jī)組成動力源是為鉆機(jī)系統(tǒng)提供高壓液壓油作為鉆機(jī)的動力，發(fā)電機(jī)為配套的電氣設(shè)備及施工現(xiàn)場照明提供電力?？叵蛳到y(tǒng)：控向系統(tǒng)是通過計算機(jī)監(jiān)測和控制鉆頭在地下的位置和其它參數(shù)，引導(dǎo)鉆頭正確鉆進(jìn)的方向性工具，由于有該系統(tǒng)的控制，鉆頭才能按設(shè)計曲線鉆進(jìn)，現(xiàn)經(jīng)常采用的有手提無線式和有線式兩種形式的控向系統(tǒng)。泥漿系統(tǒng)：泥漿系統(tǒng)由泥漿混合攪拌罐和泥漿泵及泥漿管路組成，為鉆機(jī)系統(tǒng)提供適合鉆進(jìn)工況的泥漿。鉆具及輔助機(jī)具：是鉆機(jī)鉆進(jìn)中鉆孔和擴(kuò)孔時所使用的各種機(jī)具。鉆具主要有適合各種地質(zhì)的鉆桿，鉆頭、泥漿馬達(dá)、擴(kuò)孔器，切割刀等機(jī)具。輔助機(jī)具包括卡環(huán)、旋轉(zhuǎn)活接頭和各種管徑的拖拉頭。2.4水平定向鉆穿越施工工藝介紹2.4.1水平定向鉆穿越施工工藝使用水平定向鉆機(jī)進(jìn)行管線穿越施工，一般分為二個階段：第一階段是按照設(shè)計曲線盡可能準(zhǔn)確的鉆一個導(dǎo)向孔；第二階段是將導(dǎo)向孔進(jìn)行擴(kuò)孔，并將產(chǎn)品管線沿著擴(kuò)大了的導(dǎo)向孔回拖到導(dǎo)向孔中，完成管線穿越工作。鉆導(dǎo)向孔：要根據(jù)穿越的地質(zhì)情況，選擇合適的鉆頭和導(dǎo)向板或地下泥漿馬達(dá)，開動泥漿泵對準(zhǔn)入土點進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆頭在鉆機(jī)的推力作用下由鉆機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)(或使用泥漿馬達(dá)帶動鉆頭旋轉(zhuǎn))切削地層，不斷前進(jìn)，每鉆完一根鉆桿要測量一次鉆頭的實際位置。鉆機(jī)被安裝在入土點一側(cè)，從入土點開始，沿著設(shè)計好的線路，鉆一條從入土點到出土點的曲線，作為預(yù)擴(kuò)孔和回拖管線的引導(dǎo)曲線。預(yù)擴(kuò)孔和回拖產(chǎn)品管線：一般情況下，使用小型鉆機(jī)時，直經(jīng)大于200毫米時，就要進(jìn)行予擴(kuò)孔，使用大型鉆機(jī)時，當(dāng)產(chǎn)品管線直徑大于Dn350mm時，就需進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔，預(yù)擴(kuò)孔的直徑和次數(shù)，視具體的鉆機(jī)型號和地質(zhì)情況而定。回拖產(chǎn)品管線時，先將擴(kuò)孔工具和管線連接好，然后，開始回拖作業(yè)，并由鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤帶動鉆桿旋轉(zhuǎn)后退，進(jìn)行擴(kuò)孔回拖，產(chǎn)品管線在回拖過程中是不旋轉(zhuǎn)的，由于擴(kuò)好的孔中充滿泥漿，所以產(chǎn)品管線在擴(kuò)好的孔中是處于懸浮狀態(tài)，管壁四周與孔洞之間由泥漿潤滑，這樣即減少了回拖阻力，又保護(hù)了管線防腐層，經(jīng)過鉆機(jī)多次預(yù)擴(kuò)孔，最終成孔直徑一般比管子直徑大200mm，所以不會損傷防腐層。在鉆導(dǎo)向孔階段，鉆出的孔往往小于回拖管線的直徑，為了使鉆出的孔徑達(dá)到回拖管線直徑的1.3?1.5倍，需要用擴(kuò)孔器從出土點開始向入土點將導(dǎo)向孔擴(kuò)大至要求的直徑。地下孔經(jīng)過預(yù)擴(kuò)孔，達(dá)到了回拖要求之后，將鉆桿、擴(kuò)孔器、回拖活節(jié)和被安裝管線依次連接好，從出土點開始，一邊擴(kuò)孔一邊將管線回拖至入土點為止。2.4.2水平定向鉆施工的特點定向鉆穿越施工具有不會阻礙交通，不會破壞綠地，植被，不會影響商店，醫(yī)院，學(xué)校和居民的正常生活和工作秩序，解決了傳統(tǒng)開挖施工對居民生活的干擾，對交通，環(huán)境，周邊建筑物基礎(chǔ)的破壞和不良影響?，F(xiàn)代化的穿越設(shè)備的穿越精度高，易于調(diào)整敷設(shè)方向和埋深，管線弧形敷設(shè)距離長，完全可以滿足設(shè)計要求埋深，并且可以使管線繞過地下的障礙物。城市管網(wǎng)埋深一般達(dá)到三米以下，穿越河流時，一般埋深在河床下9—18米，所以采用水平定向鉆機(jī)穿越，對周圍環(huán)境沒有影響，不破壞地貌和環(huán)境，適應(yīng)環(huán)保的各項要求。采用水平定向鉆機(jī)穿越施工時，沒有水上、水下作業(yè)，不影響江河通航，不損壞江河兩側(cè)堤壩及河床結(jié)構(gòu)，施工不受季節(jié)限制，具有施工周期短人員少、成功率高施工安全可靠等特點。與其它施工方法比較，進(jìn)出場地速度快，施工場地可以靈活調(diào)整，尤其在城市施工時可以充分顯示出其優(yōu)越性，并且施工占地少工程造價低，施工速度快。大型河流穿越時，由于管線埋在地層以下9—18mm，地層內(nèi)部的氧及其他腐蝕性物質(zhì)很少，所以起到自然防腐和保溫的功用，可以保證管線運行時間更長。2.5水平定向鉆機(jī)在國內(nèi)的應(yīng)用2.5.1交通運輸我國交通運輸業(yè)在“九五”期間投資力度比較大，其中公路建設(shè)8110億元，鐵路建設(shè)2500億元，高等級公路和高速鐵路建設(shè)任務(wù)繁重。高速鐵路建設(shè)也在緊鑼密鼓地進(jìn)行規(guī)劃實施，如北京到上海的京滬高速鐵路已完成規(guī)劃，總投資超過1300億元，擬采用高架形式，則可以想像其樁基工作量。水平定向鉆機(jī)因其施工速度快、成孔質(zhì)量高、環(huán)境污染小、操作靈活方便、安全及適用性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢，已成為發(fā)達(dá)國家鉆孔灌注樁施工主要成孔設(shè)備。在這一背景下，這些高等級公路建設(shè)及高速鐵路建設(shè)必將持續(xù)拉動市場對水平定向鉆機(jī)的需求。2.5.2水利水電建設(shè)水利水電建設(shè)是我國“十五”期間投資的重點。重點是防洪、抗旱和綜合利用，對全國七大水系進(jìn)行綜合治理，對湖泊、渠道進(jìn)行清淤等。由于我國蘊(yùn)藏著豐富的水電資源，為開發(fā)應(yīng)用這種清潔的能源，國家現(xiàn)已開始大量投資建設(shè)的各類電站，每年新增裝機(jī)350?400萬KW，每年土石方工程量1億立方米，混凝土量約1000萬立方米。水電建設(shè)相應(yīng)帶來系列的配套建設(shè)，如輸電線路等，這些工程為水平定向鉆機(jī)帶來了新的市場機(jī)會。2.5.3建筑業(yè)建筑業(yè)已被列為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的四大支柱產(chǎn)業(yè)之一，而且施工的機(jī)械化水平日益提高，已成為世界是建筑機(jī)械最大的市場，到2010年，建筑面積平均每年將達(dá)到5億多平方米。另外，奧運工程、城市改造工程等都需要大量的樁基，建筑超高，基礎(chǔ)工程量越大，并且這些在城市施工的樁基工程，都有嚴(yán)格的環(huán)保要求，對反循環(huán)鉆機(jī)的使用會有限制，更拉動了水平定向鉆機(jī)市場。2.5.4國內(nèi)市場及供方情況目前國內(nèi)水平定向鉆機(jī)市場顯得紅火，產(chǎn)銷兩旺，進(jìn)口鉆機(jī)的勢頭依然強(qiáng)勁。進(jìn)口鉆機(jī)借其高技術(shù)含量和高可靠性受到國內(nèi)一些大的基礎(chǔ)公司的信賴，進(jìn)口數(shù)量逐年增多。國外鉆機(jī)技術(shù)先進(jìn)、可靠性高是其占領(lǐng)高端市場的法寶，而其規(guī)范的市場運作和完整的產(chǎn)品系列也是其成功的有效的保證。國外的鉆機(jī)公司進(jìn)入中國市場后其規(guī)范的市場運作使國內(nèi)的用戶感到踏實，有利于培養(yǎng)自己忠實的用戶群。國產(chǎn)鉆機(jī)以其適用和較低價位搶占了一定量的國內(nèi)用戶。國產(chǎn)水平定向鉆機(jī)廠經(jīng)過幾年的發(fā)展，前期性毛病大大減少，又占有地利優(yōu)勢，維修方便，使國內(nèi)用戶群體不斷擴(kuò)大。目前國內(nèi)水平定向鉆機(jī)生產(chǎn)廠家主要有：徐工RD系列，三一SYR220，北京經(jīng)緯巨力、山河智能、天津?qū)毝牍?、石家莊煤機(jī)公司、連云港黃海等。有人相比于新加坡鉆機(jī)市場后認(rèn)為中國水平定向鉆機(jī)的合理保有量應(yīng)達(dá)到2000臺套，每年新增需求量為100?150臺套。有消息說某民營公司計劃一年生產(chǎn)100臺水平定向鉆機(jī)，另有一與鐵路系統(tǒng)有關(guān)公司也準(zhǔn)備進(jìn)入這一機(jī)種的生產(chǎn)，計劃年產(chǎn)50臺。徐工集團(tuán)也把水平定向鉆機(jī)調(diào)整到實力強(qiáng)大的徐州工程機(jī)械制造廠進(jìn)行生產(chǎn)，年內(nèi)計劃可能達(dá)到20臺。其它公司如北京經(jīng)緯巨力、山河智能、天津?qū)毝牍镜纫矔U(kuò)大生產(chǎn)，為市場提供更多機(jī)器。3水平定向鉆機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)傳動部分設(shè)計3.1傳動方式的選擇在水平定向鉆機(jī)中，動力頭要求的行程為3200mm，即3.2m。傳動距離較遠(yuǎn)。且要求鉆桿回拖力為25噸。所以傳遞的力的需要是比較大的。常用的機(jī)械傳動有帶傳動、鏈傳動，齒輪、蝸桿傳動。其中鏈傳動有如下特點：鏈傳動是一種具有中間繞性件的非共扼齒合傳動，它兼有齒輪傳動和帶傳動的一些特點，傳動距離大，傳遞功率大，且能在溫度高，濕度大等惡劣環(huán)境下工作。根據(jù)上面的分析，選擇鏈傳動的方式是合理的。3.2傳動方案的選擇3.2.1板式鏈與槽輪組合方案及板式鏈與槽輪選擇盡管上面的分析確定了以鏈傳動的方式，但是到底通過怎樣的傳動裝置以及采用何種驅(qū)動呢？下面，進(jìn)行了兩種方案的設(shè)計和分析。下面的設(shè)計方案利用油缸進(jìn)給的方式。如下圖，圖2所示。采用液壓油缸進(jìn)給，因為是液壓缸對滑輪的水平驅(qū)動，所以，四個滑輪都是槽輪，而不是有齒的鏈輪。因為沒有嚙合，鏈條直接在槽輪上拖動，所以鏈條選擇板鏈。板式鏈與槽輪選擇(1)板式鏈的選擇采用的是板式鏈。板式鏈由鏈板用銷軸連接而成，可以有多種組合形式。它廣泛用于起重和牽引工況，有時又稱起重鏈或拉拽鏈。目前，我國板式鏈標(biāo)準(zhǔn)采用 GB/T6074-1995,本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了板式鏈的結(jié)構(gòu)形式、技術(shù)要求、試驗方法等，同時規(guī)定了端接頭及槽輪的型式、尺寸。對于板式鏈的選擇，主要是根據(jù)拉伸極限載荷來確定的。因為鉆機(jī)的拽引力最大為25噸，即250KN。查標(biāo)準(zhǔn)有LH1688的拉伸極限載荷為338.1KN，以及LH2066的拉伸極限載荷為347KN，這兩種板鏈比較合理。但是考慮到LH1688板數(shù)組合為8X8，而LH2066板數(shù)組合為6X6，結(jié)構(gòu)上更加緊湊，所以選擇了LH2066板式鏈。圖2油缸推進(jìn)Fig.2Oilcylinderpropulsion(2)槽輪的結(jié)構(gòu)尺寸與材料選擇根據(jù)我國板式鏈標(biāo)準(zhǔn)GB/T6074-1995，它同時規(guī)定了和板式鏈相配套的端接頭及槽輪的型式、尺寸。如下圖，圖3所示：取Di=160mmTOC\o"1-5"\h\z輪緣間寬b13i=1.05X65=68.25mm b13=70mm (2)h=30.48mm輪緣直徑D=D+h+d=158.75+30.48+11.11=200.34mm (3)2min112取D 230mm2材料的選擇：板鏈和槽輪的摩擦較大，有一定沖擊載荷，工作環(huán)境較惡劣，容易造成槽輪表面磨損和點蝕等。所以槽輪要耐磨，耐熱，有一定的強(qiáng)度?？梢赃x擇經(jīng)過調(diào)制處理的45鋼，或者40Cr.3.2.2滾子鏈和滾輪組合方案及設(shè)計原理如下圖：訕力頭圖4馬達(dá)驅(qū)動Fig.4Motordrive和液壓驅(qū)動不同的是，此方案采用馬達(dá)直接驅(qū)動鏈輪，此時鏈條選用的是比較常用的滾子鏈來和鏈輪嚙合傳動。用液壓馬達(dá)直接驅(qū)動滾輪，通過滾子鏈來傳遞25噸的拽引力。下面將展開對滾子鏈和滾輪的設(shè)計。設(shè)計滾子鏈傳動時原始數(shù)據(jù)為：傳動的功率 p=50kw，轉(zhuǎn)速為n=320r/min，傳動比i=1。設(shè)計步驟：鏈輪齒數(shù)z1、z2和傳動比i小鏈輪齒數(shù)z】對鏈傳動的平穩(wěn)性和使用壽命有較大影響。齒數(shù)少，外廓尺寸小，但齒數(shù)過少，運動不均勻性加劇，動載荷和沖擊加大；鏈條進(jìn)入和退出嚙合時，鏈節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角增大，鉸鏈的磨損加劇；鏈傳遞的圓周力增大，加速了鏈條和鏈輪的損壞。齒數(shù)過多，將增大傳動尺寸和質(zhì)量，鏈條磨損后節(jié)距的伸長容易發(fā)生跳齒和脫鏈,同樣會縮短鏈條的使用壽命。齒數(shù)的選取原則：（1）鏈傳動速度高時，齒數(shù)多些；（2）為考慮磨損均勻，鏈輪齒數(shù)應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)，并優(yōu)先選用以下數(shù)列：17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。如下表表3齒數(shù)優(yōu)先選用Table.3Gearprioritytochoose速v(m/s)0.6~33~8 >8 >25齒數(shù) >17>21 >25 >35鉆機(jī)鏈速設(shè)為3~8m/s。zimin=17,%=訖1（取整），且七＜120。所以取z1=212）確定計算功率Pca計算功率Pca是根據(jù)傳遞的功率？，并考慮到載荷性質(zhì)和原動機(jī)的種類而確定，即P=KPkW （5）Ka 工作情況系數(shù)，查表，取Ka=1.4求的p=1.4x50KW=70KW （6）3）初選中心距a0a小，傳動結(jié)構(gòu)緊湊，但a太小，鏈條總長太短，單位時間里每一鏈節(jié)參與嚙合次數(shù)過多，加劇鏈的磨損和疲勞。a過大，承載好，但鏈條長，橫向振動大。一般%=G。?50）p,a0=80p（張緊或托板），中心距不可調(diào)時，％-30p。 ⑺取a0=40p （8）鏈節(jié)數(shù)Lp4）節(jié)距和排數(shù)的確定

一定條件下，節(jié)距越大，鏈傳動承載能力越強(qiáng)，但節(jié)距越大，鏈傳動的多邊形效應(yīng)越嚴(yán)重，動載荷、沖擊、振動越嚴(yán)重。因為鉆機(jī)要求的拽引力較大，傳遞的功率大;取小節(jié)距的多排鏈，確定為雙排鏈，此設(shè)計符合工作要求。P=KP=KKKPcaA zLp0P=一Pca一 (10)0KKKP0--—在特定條件下，單排鏈所能傳遞的功率pca——鏈傳的計算功率K——小鏈輪齒數(shù)系數(shù)K——鏈長系數(shù)七——多排鏈系數(shù)Z L ,、設(shè)計時先定傳動的列數(shù)，查K=1.7K=(—)1.08=1.11K=(—^)0.26=0.99(11)pz19 / 100求的P=39KW由上式計算得P—由圖9-13查得鏈號一28A0查表9-1得節(jié)距P。P=44.45mm5)驗算鏈速v=niZiP 判斷是否與假設(shè)符。60x1000u320x21x44.45V= u320x21x44.45V= m/s=4.98m/s60x1000與原假設(shè)相符。6)確定實際中心距44.45a= 4\( 21+21￥+i96-\kf21-21￥(12)(13)(14)=1667mm為保證松邊有合適的垂度f=(0.01?0.02》若傳動中心距可調(diào)，△&取大值；若中心距不可調(diào)，△&取小值。實際中心距:Jo*?0.00&=0.003。=m (15)a'=1662mm (16)7） 鏈輪轂孔最大直徑當(dāng)確定了鏈條節(jié)距和小鏈輪齒數(shù)后，鏈輪的結(jié)構(gòu)和各部分尺寸已可定出（表），轂孔的最大直徑dkmax也可定出，但dkmax不小于安裝鏈輪處的軸徑；若不能滿足要求時，可采用特殊結(jié)構(gòu)的鏈輪（如鏈輪軸）或重新選擇鏈傳動參數(shù)（增大zi或p）。查表得dm=175mm8） 計算壓軸力QQ=KQFe （17）式中：Fe-—鏈傳遞的有效圓周力，N；Kq---壓軸力系數(shù)，對于水平傳動，Kq=1.15；對于垂直傳動Kq=1.05。F=25噸Q=KqF二1.15x250KN=288kN （18）9） 滾子鏈滾輪的結(jié)構(gòu)鏈輪是鏈傳動的主要零件，鏈輪齒形已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。鏈輪設(shè)計主要是確定其結(jié)構(gòu)及尺寸，選擇材料和熱處理方法。鏈輪的基本參數(shù)是配用鏈條的節(jié)距p,套筒的最大外徑d］，排距pt以及齒數(shù)z。鏈輪的主要尺寸及計算公式如下，分度圓直徑d=p/sin（180/z）TOC\o"1-5"\h\z二44.45/sin(180/21)=298.5mm (19)齒頂圓直徑d =d+1.25p-d1二298.5+1.25x44.45-25.4=329mm (20)1.6、一一d =d+(1——)p—d,16 ,、=298.5+(1--：-)x44.45—25.4=314mm (21)2108分度圓弦齒高、max=(0.625+?)p—0.5d108=(0.625+刃)x44.45—0.5x25.4=16.8mm (22)TOC\o"1-5"\h\zh.=0.5(p-d1) (23)二0.5(44.45-25.4)=9.52mm齒根圓直徑df=d-d1=298.5-25.40=273.10mm (24)180齒側(cè)凸緣d<pct^^--1.04h2-0.76 h2為內(nèi)鏈板高度，查表h2=42.24mm (25)180<44.45ctg~2i-1.04x42.24-0.76=250mm (26)鏈輪轂孔最大需用直徑d^ =148mm(由z和節(jié)距p查表) (27)10）鏈輪材料的選擇對于不需要熱處理的片式鏈輪，可采用Q235、Q345（16Mn）、或10、20鋼制造。一般硬度在HB140以下，適于中速、中等功率、較大的鏈輪加工。要求熱處理的鏈輪一般選用45鋼、45鋼鍛造、45鑄鋼或4OCr鋼加工，適用于受力較大重要場合與高強(qiáng)度鏈條配套的主、從動鏈輪的加工。鑄鐵鏈輪主要應(yīng)用在精度要求不高或外形復(fù)雜的鏈輪，如環(huán)鏈輪等。因為鉆機(jī)工作時，鏈輪鏈條受力較大，強(qiáng)度高，所以選擇常用的45鋼為宜。如果強(qiáng)度要求更高，可以選擇合金鋼。3.3確定選擇方案采用板式鏈與槽輪組合方案有如下特點：液壓缸推進(jìn)比較平穩(wěn)，穩(wěn)定性好。動力頭的行程和速度是液壓缸活塞桿的兩倍。從而使得動力頭有足夠的行程。鏈條和槽輪沒有嚙合，鏈條選擇了板式鏈，板鏈通過槽輪來傳動。采用滾子鏈和滾輪組合方案運動不平穩(wěn)，沖擊大，噪音大。因此采用板式鏈與槽輪組合方案[7]4軸的設(shè)計軸是組成機(jī)器的重要零件，主要用來支撐機(jī)器中做回轉(zhuǎn)運動的零件（如帶輪，鏈輪、齒輪、渦輪等），以實現(xiàn)傳遞運動和動力。4.1軸的分類按照承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸三類。工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸，這類軸在各種機(jī)器中最為常見。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸，心軸又分為轉(zhuǎn)動心軸和固定心軸兩種。只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動軸。如下表，表4所示。

圖4軸分類Table.4Axisclassification分類 結(jié)構(gòu)簡圖 受載情況轉(zhuǎn)軸心軸傳動軸同時承受彎矩和扭矩只承受彎矩，不傳遞扭矩主要承受扭矩只承很小彎矩轉(zhuǎn)軸心軸傳動軸同時承受彎矩和扭矩只承受彎矩，不傳遞扭矩主要承受扭矩只承很小彎矩軸還可以按照軸線形狀的不同，分為曲軸和直軸兩大類。曲軸通過連桿可以將旋轉(zhuǎn)運動改變?yōu)橥鶑?fù)直線運動，或作相反的運動變換。直軸根據(jù)外形的不同，可以分為光軸和階梯軸兩種。4.2軸的材料軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和提高抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45號鋼，并通過正火或調(diào)質(zhì)處理保證其機(jī)械性能。合金鋼比碳鋼具有更高的機(jī)械性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動力，并要求減少尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下的軸，常采用合金鋼。必須指出，在一般工作溫度下（低于200°c），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時，所根據(jù)的是強(qiáng)度與耐磨性，而不使軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)剛度。4.3軸設(shè)計方法設(shè)計軸的基本可要求是結(jié)構(gòu)合理和具有足夠的強(qiáng)度，不同機(jī)械對軸的工作有不同的要求。對于機(jī)械中的轉(zhuǎn)軸，主要應(yīng)滿足強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的要求；對于工作時不許有過大變形的軸（如機(jī)床主軸），則應(yīng)主要滿足剛度要求；對于高速運轉(zhuǎn)軸（如高速磨床主軸

和汽輪機(jī)主軸等），則應(yīng)滿足振動穩(wěn)定性的要求，以免發(fā)生共振而破壞。4.4槽輪軸的設(shè)計4.4.1槽輪軸的形狀與材料選擇臂架的剖面圖如下圖5軸孔解剖圖Fig.5Anatomicaldiagrams.When多 I 多由臂架剖面圖，木物軸形狀的分類，只能采用光軸得磷由只能采用光軸，因為階梯軸沒有足夠的安裝空圖5軸孔解剖圖Fig.5Anatomicaldiagrams.When多 I 多由臂架剖面圖，木物軸形狀的分類，只能采用光軸得磷由只能采用光軸，因為階梯軸沒有足夠的安裝空芝有滾動軸承的滾輪，再K進(jìn)從敲進(jìn)另外一個軸孔。4.4.2槽輪軸強(qiáng)度分析設(shè)計之初，我采用了用套環(huán)、緊定套等來軸向定位。因為鏈條上的拽引力為25噸，通過滾輪（定滑輪），作用在軸上的力有50噸。如果采用套環(huán)等來定位滾輪，因為套環(huán)主要是軸向定位，徑向支撐軸的力很小。所以，軸受到很大的彎矩。下面對此進(jìn)行分析。Fig.6Using-g^ingringFig.6Using-g^ingringetchxialorientationrollerJWayschemes對上面的設(shè)計方案，簡化進(jìn)行下面受力分析和軸的剛度計算。軸的受力圖和軸彎矩受力圖如下:

Fig.7Axialforcediagram彎矩圖如下:Fig.7Axialforcediagram彎矩圖如下:M=250x103x296、10一3=37KN-m (28)2(29)bM Jm2+(a一■<卜］(29)ca ^W JW -1查表，45鋼的彎曲疲勞極限［b］為60MPa-1軸和槽輪用滾子軸承配合，所以軸受到的扭矩較小，忽略不計。W為抗彎截面系數(shù)，實心軸抗彎截面系數(shù)W=￥R0.1d3要滿足彎曲強(qiáng)度，則d>183mm.如果要采用這種方式，考慮到安全因素等，則軸徑的大小要200mm左右。而200mm直徑的軸相當(dāng)大，會導(dǎo)致槽輪也必須比較大，因而不合理。根據(jù)上面的分析，槽輪軸不能承受大的彎矩，為了使軸的直徑不太大，而且必須滿足彎曲強(qiáng)度，那么就必須減少或消除彎矩。所以，中聯(lián)重科生產(chǎn)的鉆機(jī)在臂架內(nèi)焊接了導(dǎo)軌，焊接導(dǎo)軌起到支撐軸的作用，從而減少了軸的彎矩。使得周受到的彎矩分布更為均勻，成而滿足設(shè)計要求。

在臂架上焊接了支撐軸的導(dǎo)軌，這樣，導(dǎo)軌消除了軸的彎曲應(yīng)力。圖10軸受力示意圖在臂架上焊接了支撐軸的導(dǎo)軌，這樣，導(dǎo)軌消除了軸的彎曲應(yīng)力。Fig.10Axialforcediagram其中A,B為滾動軸承蓋與焊接導(dǎo)軌相接處軸的位置。因為有導(dǎo)軌的支撐，M大大的減少了，軸基本上不會彎曲疲勞損壞。同時，因為槽輪通過滾動軸承與軸配合，所以，扭矩也比較小。因而，此軸的強(qiáng)度校核主要是在AB處危險截面處的剪切應(yīng)力。軸徑向受力分析如下圖所示，鏈條拽引力對軸產(chǎn)生了50噸的徑向力倒引力）25^倒引力）剪切強(qiáng)度條件為:(30)F為A,B兩截面的剪切力，如下圖F50F=25p^ 個Ff景圖12軸剪切力分析Fig.12Axialshearforceanalysis軸材料45鋼的屈服極限為L]=80MPa,代入公式d0>63mm,考慮到安全系數(shù)等不確定因素，可以取軸的直徑為100mm，滿足剪切應(yīng)力要求.彎曲強(qiáng)度校核通過焊接導(dǎo)軌的支撐，軸的彎矩大大減少，基本上只在槽輪與軸通過滾子軸承配合的那一段存在彎矩，這是因為跨度(L=104mm)小。下面進(jìn)行估算。近似把軸承傳遞給軸的徑向力平均分配在軸上，如上圖。TOC\o"1-5"\h\z彎矩M=ql2，其中q=-F^=—50噸——,L=104mm (31)8 ^-d2—x(100mm)24 4M=ql2=8666Pa (32)8b=% 1^MPaw——軸的抗彎截面系數(shù)，w二差3r0.1d3 (33)b=j：6：^=8.7MPa<lb1]=60MPa (34)所以，通過焊接導(dǎo)軌的支撐，彎矩大大減少，滿足彎矩強(qiáng)度條件。通過對軸的剪切強(qiáng)度來校核軸，滿足強(qiáng)度條件。

4.5小結(jié)軸的設(shè)計包括結(jié)構(gòu)的設(shè)計和強(qiáng)度的校核。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及軸聯(lián)接方法；載荷的性質(zhì)、大小；軸上的加工工藝等。因此鉆機(jī)槽輪軸的結(jié)構(gòu)選擇光軸的形式。在強(qiáng)度校核中，不能簡單的照樣書本上的實例來照搬。而要根據(jù)軸的受力分析，來選擇合適的校核方法。在本設(shè)計中，考慮了兩種方案的設(shè)計，一種是采用套環(huán)等定位元件來定位軸，這種情況下，軸的彎矩比較大，所以進(jìn)行彎矩的校核是必要的。事實上，校核的結(jié)果是這種方案的彎矩過大，導(dǎo)致需要的軸半徑大，而不符合實際生產(chǎn)。在第二種設(shè)計方案中，采用了焊接導(dǎo)軌來支撐軸，以減少軸的彎矩。因為彎矩較小，所以軸的強(qiáng)度校核主要是軸受到的剪切力。5推進(jìn)油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1液壓缸主要零部件設(shè)計5.1.1缸筒（1） 分類常用的缸筒結(jié)構(gòu)有八類。通常根據(jù)缸筒與端蓋的連接型式選用，而連接型式又取決于額定工作壓力、用途和使用環(huán)境等因素。有法蘭連接，螺紋連接，外半環(huán)連接，內(nèi)半環(huán)連接。在本設(shè)計中，采用內(nèi)半環(huán)連接，它的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。缺點是安裝時，端部進(jìn)入缸體較深，密封圈有可能被進(jìn)油孔邊緣擦傷。（2） 缸筒材料一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途和毛坯的來源等可選用以下各種材料：25,35,45等；25CrMo,35CrMo，等。在本鉆機(jī)中，工作壓力大，缸筒材料選擇30CrMo。（3） 缸筒計算本鉆機(jī)的回拖力為250KN，則油缸的最大推力為F=250KN，且液壓系統(tǒng)工作壓力p=28MPa當(dāng)液壓缸的理論作用力F及共油壓力p為已知時，則無活塞桿側(cè)的缸筒內(nèi)徑D為：:TF一 ，一、D=」—x10-3m （35）、'兀P(36)4x250x103(36)求的D=[I mm=107mm兀x28液壓缸主要參數(shù)缸筒內(nèi)徑和活塞桿直徑，此數(shù)值確定后必須選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2348—1993的數(shù)值，這樣才便于選用標(biāo)準(zhǔn)密封件和附件。查標(biāo)準(zhǔn)，暫取D=100mm。缸筒壁厚6=60+%+。2 （37）50----為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小量氣一一為缸筒外徑公差余量c2 腐蝕余量當(dāng)5/D=0.08?0.3時，可用使用公式：5>—二D—其中a為缸筒材料的許用應(yīng)力，a=a/n，n為安全系數(shù)，02.3a—3P p pb通常取5。30CrMo鋼ab>950MPa (38)代入得50>7.9mm，查工程液壓缸產(chǎn)品系列，取缸筒外徑為D1=121mm。5.1.2活塞桿活塞桿是液壓缸中傳遞機(jī)械力的重要元件。由于工程液壓缸工作環(huán)境惡劣，因而要求活塞桿不但經(jīng)受壓縮、彎曲和振動等載荷的作用，同時還必須具有耐磨性和防腐蝕性。材料和技術(shù)要求活塞桿一般用中碳鋼(如45號鋼)，調(diào)質(zhì)處理。對活塞桿通常要求淬火，淬火深度一般為0.5至1mm，或活塞桿直徑每毫米淬深0.03mm。一般采用H8/h7或H8/f7配合，其圓度和圓柱度公差不大于直徑公差的一半。安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01mm，活塞桿的外圓粗糙度Ra一般為0.1至0.3um。太光滑了，表面形成不了油膜，反而不利于潤滑。表5液壓缸工作壓力與活塞桿直徑Table.4Hydrauliccylinderpressureofworkandthediameterofpistonrod受壓縮，工作壓力p/MPa <5 5?7 >7推薦活塞桿直徑d (0.5?0.55)D (0.6?0.7)D 0.7D因為已知液壓系統(tǒng)工作壓力為28MPa,所以d=0.7D=70mm查標(biāo)準(zhǔn)，取d=63mm。5.1.3活塞由于活塞在壓力作用下，沿缸筒往返運動。因此，它與缸筒、導(dǎo)向套的配合應(yīng)適當(dāng)，不僅具備良好的滑動性能，還不能產(chǎn)生金屬間的摩擦。再則，因活塞受到高壓以及與端蓋的沖擊力的作用，要求活塞的材料和結(jié)構(gòu)必須具有足夠的強(qiáng)度。工程液壓缸活塞一般采用高強(qiáng)度鑄鐵QT42-10或HT200—300鑄造?；钊鈴降木热Q于密封形式，外徑對內(nèi)孔的同軸度為8級，端面與軸線的垂直度為9級，表面粗糙度視密封形式不同而各異。為了便于裝配和不損壞密封件，活塞內(nèi)孔口應(yīng)到15。角。結(jié)構(gòu)型式根據(jù)密封裝置型式來選用活塞桿型式(密封裝置則按工作條件選定)。通常分為整體活塞和組合活塞兩類。本油缸中，采用組合式活塞。組合式活塞可以多次拆裝，密封件使用壽命長，而且可以更換?；钊c活塞桿的連接活塞與活塞桿連接有多種形式，有卡環(huán)型，軸套型，螺母型等。在此設(shè)計中，我采用了卡環(huán)型連接方式，兩個半卡環(huán)卡入環(huán)槽，套上擋環(huán)，在裝上彈性檔圈。所有型式均須有鎖緊措施，以防止工作時由于往復(fù)運動而松開。同時在活塞與活塞桿之間需設(shè)置靜密封圈?；钊叽缂凹庸す罨钊麑挾纫话銥榛钊鈴降?.6-0.8倍，但也要根據(jù)密封件的型式、數(shù)量和安裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽尺寸而定?；钊鈴降呐浜弦话悴捎胒9,外徑對內(nèi)徑的同軸度公差不大于0.02mm,端面與軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100,外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差之半。導(dǎo)向長度HNL/20+D/2(L為液壓缸最大行程) (39)活塞寬度B=(0.6—10)D；A=(0.6—10)D(D<80mm)則取B=80mm5.1.4導(dǎo)向套活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓鋼的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。導(dǎo)向套典型結(jié)構(gòu)型式有端蓋式、端蓋式加導(dǎo)向套。本設(shè)計中，采用了端蓋加導(dǎo)向套這種型式。導(dǎo)向套一般采用摩擦系數(shù)小、耐磨性好的青銅材料制作。導(dǎo)向套長度的確定導(dǎo)向套滑動面長度AA=(0.6—1)d(DN80mm) (40)取A=63油口油口包括油口孔和聯(lián)接螺紋。液壓缸的進(jìn)、出油口可布置在端蓋或缸筒上。油口孔大于多屬于薄壁孔。經(jīng)過查詢相關(guān)的資料和圖表以及公式手冊，通過孔的流量按下式計算：Q=CA.-(P-P)=CA:-XPM3/S (41)p1 2Vp式中C 流量系數(shù)，接頭處大孔與小孔之比大于7時，C=0.6-0.62,小于7時，C=0.7-0.8A 油孔的截面積B 液壓油密度C 油孔前壁腔壓力，Pa從式中可見，C是常量，對流量影響最大的因素是油孔的面積A。根據(jù)上式可以求出孔的直徑，以滿足流量的需求，從而保證液壓缸正常工作的運動速度。液壓缸油口聯(lián)接螺紋尺寸因符合GB/T2878—1993的規(guī)定。鉆機(jī)的推進(jìn)油缸的工作壓力為20MPa，所以選擇進(jìn)出油口螺紋為M33X2。5.1.5缸體與缸蓋連接方式常見連接方式有法蘭連接式、半環(huán)連接式、螺紋連接式、拉桿連接式、焊接式連接等。如下圖，圖14所示。在本設(shè)計中，采用了螺紋聯(lián)接的方式較好。適合于鉆機(jī)安裝在空間有限的臂。5.1.6小結(jié)在液壓缸的設(shè)計中，因為對鉆機(jī)的很多參數(shù)不知道，所以，在此設(shè)計中，很多地方采用了經(jīng)驗公式，來根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的推薦系列來選擇尺寸。液壓缸的主要尺寸包括:液壓缸內(nèi)徑D、活塞桿直徑d、液壓缸缸體長度L。而這幾個尺寸是有標(biāo)準(zhǔn)的。只有選擇標(biāo)準(zhǔn)，才能方便選擇合適的密封圈等其他配件。6鍵和螺栓設(shè)計與分析6.1鍵的分析在鏈傳動中，鏈的拽引力為25噸。鏈條的一端用接頭固定在支架上。其中，鏈接頭上有四個螺栓，但是這四個螺栓不能承受25噸的水平剪力，所以四個螺栓只受拉力即預(yù)緊力，不受剪力。而25噸的拽引力就用鍵來承擔(dān)。鍵主要用來實現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩。有些類型的鍵還可以實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分為平鍵，半圓鍵，楔鍵和切向鍵等。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)各類型鍵的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點進(jìn)行選擇。圖13缸體與端蓋連接Fig.13Coverandcylinderconnections平鍵的兩側(cè)面是工作面，上表面與輪彀槽底之間留有間隙。這種鍵定心性較好，裝拆方便。常用的平鍵有普通平鍵和導(dǎo)向平鍵兩種。兩種鍵的類型和特點表現(xiàn)在以下幾點.八、、：普通平鍵的端部形狀可制成圓頭（A型），方頭（B型）或單圓頭（C型）。圓頭鍵的軸槽用指形銑刀加工，鍵在槽中固定良好，但軸向鍵槽端部的應(yīng)力集中較大。方頭鍵用盤形銑刀加工，軸的應(yīng)力集中較小。單圓頭鍵通常用于軸端。普通平鍵應(yīng)用最廣。導(dǎo)向平鍵較長，需用螺釘固定在軸槽中，為了便于拆裝，在鍵上制出起鍵螺紋孔。這種鍵能實現(xiàn)軸上零件的軸向移動，構(gòu)成動聯(lián)接。如變速箱的滑移齒輪即可采用導(dǎo)向平鍵。6.1.1鍵在軸上工作時的強(qiáng)度校核方法鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方面。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點、使用要求和工作條件來選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取定。鍵的主要尺寸為其截面尺寸（一般以鍵寬b*鍵高h(yuǎn)表示）與長度L。鍵聯(lián)接強(qiáng)度計算當(dāng)平鍵聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩時，主要的失效形式是工作面被壓潰。除非有嚴(yán)重的過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷。（1）平鍵聯(lián)接強(qiáng)度計算假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為2TX103。=一萩—-Q] MP （42）導(dǎo)向平健聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為式中：T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，N?m；k——鍵與輪彀鍵槽的接觸高度，k=0.5h，此處h為鍵的高度，mm;l——鍵的工作長度，mm，圓頭平鍵l=L—b，平頭平鍵l=L，這里L(fēng)為鍵的公稱長度，mm；b為鍵的寬度，mm；d 軸的直徑，mm；[a]——鍵、軸、輪彀三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa，見下表；[p]——鍵、軸、輪彀三者中最弱材料的許用壓力，MPa。以上的強(qiáng)度校核是鍵在軸上工作時的強(qiáng)度校核。表6鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力，許用應(yīng)力（MPa）Table.5Keyconnectionisallowablecompressionalstress,allowablestress(MPa)許用擠壓應(yīng)力、許用壓力聯(lián)接工作方式鍵或轂、軸的材料載荷靜載荷性質(zhì)輕微沖擊沖擊[p]靜聯(lián)接鋼120?150100?12060?90鑄鐵70?8050?6030?45[p]動聯(lián)接鋼5030406.1.2聯(lián)接板上鍵的強(qiáng)度校核注：如與鍵有相對滑動的被聯(lián)接件表面經(jīng)過淬火，則動聯(lián)接的許用壓力[p]可提高

23倍。以上是鍵在軸上的受力分析，鍵傳遞的是轉(zhuǎn)矩。而在本鉆機(jī)中，用平鍵和螺栓把鏈條聯(lián)接板固定在支架上，而25噸的拽引力就有平鍵來承受。示意圖如下圖14鍵聯(lián)接Fig.14Keyconnection因為此處鍵的工作面和軸上的工作面不一樣。所以要對公式進(jìn)行改變。但是原理是一樣的。如下普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為(43)(44)由F=25噸L=56mm(44)查表45鋼tp］疽110MPa，代入上式，求出kk>41mm即鍵的高度h=82mm,鍵尺寸為bxhxl為10x82x56 (45)6.2鏈板接頭聯(lián)接螺栓的設(shè)計螺栓的應(yīng)用非常的廣泛，鉆機(jī)中用的也特別多。中聯(lián)重科生產(chǎn)的KSD25鉆機(jī)中，用到了很多不同大小的螺栓。有M6,M8,M12,M16,M22等一些螺栓。其中，在兩個鏈板和支架的聯(lián)接中，每一個鏈板都