5m鉆深32mm孔徑底板錨索鉆機(jī)設(shè)計(jì)【含8張CAD圖帶開(kāi)題報(bào)告+答辯ppt+外文翻譯】

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I5 米鉆深 32mm 孔徑底板錨索鉆機(jī)設(shè)計(jì)DESIGN OF 5M DRILLING DEPTH 32MM HOLE BOTTOM CABLE RIG摘要煤炭的重要性不言而喻，它是世界上一種很寶貴而又不可再生的稀有物資。在咱們國(guó)家，這種物資的需求量越來(lái)越大，所以導(dǎo)致了煤的開(kāi)采量也越來(lái)越大，開(kāi)采煤是一種高危職業(yè)，其人身安全和財(cái)產(chǎn)應(yīng)該得到相應(yīng)的措施。在工人開(kāi)采煤礦的時(shí)候，我們需要用錨桿錨索來(lái)支護(hù)煤礦巷道，所以，我們?cè)谶@里就要引出另一種及其關(guān)鍵的設(shè)備，那就是---錨索鉆機(jī)。普通礦用巷道底板錨索鉆機(jī)包括車(chē)架、固定機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、沖擊機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)。它是由每個(gè)機(jī)構(gòu)的相互制約和輔助的作用下，對(duì)礦井巖石的沖擊鉆打完成的工作。當(dāng)煤礦越挖越深的時(shí)候，深部的巷道圍巖會(huì)出現(xiàn)松軟的情況，這個(gè)時(shí)候，巷道的支護(hù)必須利用錨桿構(gòu)成封閉結(jié)構(gòu)支撐圈。但是不足的是，煤礦的巷道底板并沒(méi)有得到相應(yīng)的支護(hù)導(dǎo)致，沒(méi)有形成承載圈。這樣的對(duì)鉆機(jī)工作是有一定的不良影響，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和人身的安全隱患。論文研制的 5m 鉆深 32mm 孔徑底板錨索鉆機(jī)詳細(xì)研究國(guó)內(nèi)外各種開(kāi)采煤礦的設(shè)備，結(jié)合了其身上的優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)煤礦巷道的特點(diǎn)，得出的結(jié)論就是：急需研發(fā)一種較為先進(jìn)，運(yùn)行操作方便的錨桿打孔的設(shè)備，使錨桿支護(hù)技術(shù)和方法不斷改善。通過(guò)對(duì)該鉆孔設(shè)備的研究，希望能夠?yàn)槊旱V事業(yè)出一份綿薄之力。關(guān)鍵詞 巷道圍巖變形；底板錨索鉆機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)IIAbstractThe importance of coal is self-evident. It is a precious and non-renewable material in the world. In our country, the demand for this kind of material is getting larger and larger, which leads to the increasing exploitation of coal. Coal mining is a high-risk occupation, and its personal safety and property should receive corresponding measures. When workers mine coal mines, we need to use anchor bolts to support the coal roadway. Therefore, we need to introduce another key equipment here: the cable rig. Ordinary mine tunnel floor cable rig includes frame, fixed mechanism, swing mechanism, propulsion mechanism, impact mechanism and operating mechanism. It is the work done by each organization's mutual restraint and assisting the impact on the rock of the mine. When the coal mine becomes deeper and deeper, the surrounding rock in the deep roadway will appear soft. At this time, the support of the roadway must use bolts to form a closed structural support ring. But the downside is that the roadway floor of the mine has not been supported by the corresponding support, and no bearing ring has been formed. This has certain adverse effects on the drilling rig, and it also brings serious economic and personal safety risks.The 5m-drilled 32mm hole-bottomed cable rig developed by this thesis has studied in detail the equipment of various mining coal mines at home and abroad, combined the advantages and disadvantages of the body, and according to the characteristics of coal mine roadway, concluded that: it is urgent to develop a more advanced technology. , The operation and convenient operation of the bolt drilling equipment, the bolt support technology and methods continue to improve. Through the study of the drilling equipment, it is hoped that it will provide a meager force for the coal mine industry.Keywords deformation of roadway surrounding rock floor anchor cable rig the structure designIII目 錄摘要 ........................................................................................................................IAbstract .................................................................................................................II1 緒論 ...................................................................................................................11.1 背景和意義 ............................................................................................11.1.1 背景 ..............................................................................................11.1.2 課題研究的意義 .........................................................................12 底板錨索鉆機(jī)整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) ...................................................................22.1 設(shè)計(jì)參數(shù) ................................................................................................22.2 底板錨索鉆機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................2..................................................................................2℃ 1-23 履帶式行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................33.1 結(jié)構(gòu)組成 ................................................................................................33.1.1 車(chē)架 ..............................................................................................33.1.2 三輪一帶 ......................................................................................33.1.3 張緊裝置 ......................................................................................43.2 履帶行走部的傳動(dòng)方式 .......................................................................43.3 行走裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .......................................................................43.4 計(jì)算行走裝置牽引力 ...........................................................................73.4.1 計(jì)算爬坡能力 ..............................................................................73.4.2 計(jì)算附著力 ..................................................................................73.5 計(jì)算單邊履帶行走機(jī)構(gòu)輸入功率 ........................................................74 鉆進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ...................................................................................................7IV4.1 鉆進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ....................................................................................8............................................9℃℃- 244.2 鉆進(jìn)系統(tǒng)相關(guān)計(jì)算 ................................................................................94.2.1 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 ..........................................................................94.2.2 銷(xiāo)軸的與校核 ............................................................................114.2.3 螺栓的校核 ................................................................................115 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................................................................155.1 底板錨索鉆機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 .....................................................155.2 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) ..............................................................................15（1）馬達(dá)切換回路 ...................................................................................165.4 初選工作壓力 ......................................................................................165.5 推進(jìn)液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................................................175.5.1 液壓缸參數(shù)的計(jì)算 ....................................................................17（1）缸筒內(nèi)徑 ...............................................................................17D5.5.2 缸筒壁厚 的確定 ....................................................................19?5.5.3 液壓缸缸底厚度的計(jì)算 ............................................................205.5.4 液壓缸的左右腔面積的確定 ....................................................205.5.5 活塞桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算 ................................................................215.5.6 液壓缸的性能參數(shù) ....................................................................225.5.7 液壓缸的零部件 ........................................................................235.6 液壓執(zhí)行元件的計(jì)算與選擇 ..............................................................265.6.1 鉆進(jìn)馬達(dá)的選取 ........................................................................265.6.2 行走馬達(dá)的選取 ........................................................................27V5.6.3 液壓缸主參數(shù)計(jì)算與選型 .......................................................305.7 液壓泵的選型 .......................................................................................305.8 泵站電動(dòng)機(jī)的選型 ..............................................................................316 液壓泵站的設(shè)計(jì) .............................................................................................326.1 泵站的類(lèi)別 ..........................................................................................326.2 液壓元件的選型 ..................................................................................336.3 油箱的設(shè)計(jì) ...........................................................................................346.4 液壓泵站的使用與檢查 .......................................................................38結(jié)論 .....................................................................................................................39致 謝 .................................................................................................................40參考文獻(xiàn) .............................................................................................................4111 緒論1.1 背景和意義1.1.1 背景在中國(guó)，煤炭的產(chǎn)量占世界第一。據(jù)了解，隨著淺部資源的不斷開(kāi)采，煤礦的巷道的深度在不斷的向地下延伸，深部巷道出現(xiàn)了嚴(yán)重的高壓和高滲透壓力等問(wèn)題。隨著高應(yīng)力巷道越來(lái)越大的變形和不穩(wěn)定，大量的開(kāi)挖和維修費(fèi)用增加了一倍，不僅給工人的工作環(huán)境帶來(lái)了安全隱患，而且極大地阻礙了礦井的正常生產(chǎn)。一般來(lái)說(shuō)，高應(yīng)力巷道和弱圍巖巷道的變形是完全橫斷面的，不僅在巷道的兩側(cè)和拱頂，而且在底部。地面變形對(duì)巷道的影響很大，不僅降低了巷道斷面，而且破壞了設(shè)備的底板和軌道，極大地影響了巷道的運(yùn)輸、通風(fēng)和行人要求。為了處理底板變形，一般可以將螺栓、錨索和灌漿應(yīng)用于底板。然而，這些措施的實(shí)施需要鉆探底板巖體，鉆孔施工質(zhì)量直接影響錨索錨索的安裝效果。過(guò)去，在礦山巷道中使用的地面鉆機(jī)大多是旋轉(zhuǎn)麻花鉆。這種鉆具被廣泛應(yīng)用，特別是在頂板鉆進(jìn)中，實(shí)際上可以收到一定的效果。但是當(dāng)遇到底部時(shí)，深部的碎石不能排除和卡住。這種現(xiàn)象，特別是當(dāng)它遇到非常松散的巖石，當(dāng)它鉆打好了就好馬上出現(xiàn)塌陷，卡鉆，和斷棒等。鉆進(jìn)深度不能太深，不能安裝長(zhǎng)錨索。高應(yīng)力松軟圍巖巷道底板變形的控制，長(zhǎng)期不能完全解決。關(guān)鍵在于地面鉆機(jī)和錨索。施工問(wèn)題尚未徹底解決。1.1.2 課題研究的意義通過(guò)上述的詳細(xì)分析，我們可以深刻的認(rèn)識(shí)到對(duì)錨桿支護(hù)和方法完善的必要性。錨桿鉆機(jī)的作用對(duì)錨桿打孔的影響極大，是錨桿支護(hù)非常重要的設(shè)施。通過(guò)對(duì)該設(shè)備的研究，我們希望能夠在加速巷道成形、減少一些不必要的支護(hù)成本，提高器械以及工人的工作效率等等各個(gè)方面都有顯著變好的趨勢(shì)，為煤礦挖掘事業(yè)提供技術(shù)支撐。22 底板錨索鉆機(jī)整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)（1）鉆機(jī)鉆孔深：=5m（2）鉆孔孔徑： 32m2.2 底板錨索鉆機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鉆機(jī)是由起升系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，底座還有輔助設(shè)備等等系統(tǒng)組成。該鉆機(jī)體積不大，占空間小，有利于鉆機(jī)工作的進(jìn)行。見(jiàn)圖 2-1：3℃ 1-243 履帶式行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 結(jié)構(gòu)組成眾所周知，履帶式的行走機(jī)構(gòu)主要用在井下作業(yè)的設(shè)備上，比如煤礦用掘進(jìn)機(jī)和裝煤機(jī)等等，因?yàn)槠渲饕M成結(jié)構(gòu)是履帶鏈，驅(qū)動(dòng)裝置，支重輪，引導(dǎo)輪，底板架子還有張緊裝置。見(jiàn)圖 3-1：℃-76 ℃-5-432-1 1-3.1.1 車(chē)架它的組成結(jié)構(gòu)是橫梁，履帶安裝板架，底板，并且它的焊接一般是用 16 錳鋼板。3.1.2 三輪一帶1.履帶履帶分為組合式履帶和整體式履帶。在國(guó)內(nèi)的煤礦機(jī)械行走機(jī)構(gòu)基本上用的是整體式履帶。整體式履帶是履帶板上帶嚙合齒，和驅(qū)動(dòng)輪嚙合，并且嚙合方式是屬于非共軛嚙合傳動(dòng)。這種履帶相對(duì)于組合式履帶來(lái)說(shuō)，制造相對(duì)簡(jiǎn)單，制造拆裝相對(duì)容易，成本較低。但5是，缺點(diǎn)也較為顯著，那就是損耗快。組合式履帶行走式到現(xiàn)在為止主要是應(yīng)用在液壓挖掘機(jī)、裝載機(jī)中，它的組成結(jié)構(gòu)由履帶板，履帶螺栓，銷(xiāo)套等等。它的優(yōu)點(diǎn)是耐磨，有比較快的行走速度，繞轉(zhuǎn)性能也比較好，缺點(diǎn)就是拆裝相對(duì)麻煩。本機(jī)采用密封式組合履帶。2.驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)輪是一種提供動(dòng)力的部件，主要是用于驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)的行走，并且承載著較大的重量以及磨粒的損耗。為了延長(zhǎng)履帶的使用時(shí)間和提高功率以及減少履帶驅(qū)動(dòng)的長(zhǎng)度，一般情況下，會(huì)將其放在后面。驅(qū)動(dòng)輪的形狀是由與履帶的嚙合情況來(lái)決定的。3.支重輪支重輪輪體材料通常是 等材料，它的主要結(jié)構(gòu)是由輪體,支重50Mn.42輪軸,密封圈以及端蓋等等有關(guān)部件組成。其主要作用是支撐著整個(gè)鉆機(jī)的重量，讓履帶沿著輪子前進(jìn)。并夾著履帶，使其縱向運(yùn)動(dòng)，避免橫向脫落，在改變方向時(shí)，讓履帶沿著地上滑移。對(duì)支重輪的要求是其輪子邊緣要有足夠的強(qiáng)度和硬度，并且耐磨性要高，另外，其密封性也要高，避免出現(xiàn)漏油的情況。3.1.3 張緊裝置我們都知道，履帶式行走裝置用了不久過(guò)后，會(huì)導(dǎo)致履帶脫落，無(wú)法繼續(xù)行走，那是因?yàn)槟p導(dǎo)致節(jié)距變大，履帶長(zhǎng)度變長(zhǎng)。所以，這時(shí)候張緊裝置就體現(xiàn)了作用，它能是每條履帶擁有適當(dāng)?shù)膹埦o力，這樣做的目的是為了不讓履帶脫出。我們?cè)趯?duì)行走裝置研究時(shí)，其重點(diǎn)就是要計(jì)算張緊裝置的參數(shù)。3.2 履帶行走部的傳動(dòng)方式該裝置主要采用的傳動(dòng)方式是液壓傳動(dòng)，采用這種傳動(dòng)方式是為了能夠去掉傳動(dòng)中一些復(fù)雜的部件。液壓傳動(dòng)上的履帶自帶液壓馬達(dá)還有減速系統(tǒng)，并且可以獨(dú)自運(yùn)行，因此裝載機(jī)既可以換后移動(dòng)還可以原地打轉(zhuǎn)，提高作業(yè)效率。減速器可以安裝在驅(qū)動(dòng)輪和行走馬達(dá)之間，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速和驅(qū)動(dòng)輪所需轉(zhuǎn)速來(lái)規(guī)定減速器的減速比。6該鉆機(jī)應(yīng)用的是低速大扭矩液壓馬達(dá)，減速器與馬達(dá)結(jié)合一體。3.3 行走裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）輪距、軌距和履帶板寬的計(jì)算履帶接地長(zhǎng)度 ，履帶間中心距 和履帶板寬度 ,他們之間的關(guān)系要滿足LBb以下這些要求：（3-1 ）4(0.9~1.)209bm??取質(zhì)量 ，代入得：3t=m23.69~7.4b?取 250b（2）履帶中心距的計(jì)算采用寬為 的履帶板，履帶中心距 與履帶板的寬度 之間的關(guān)系：mBb（3-/3.5~4b?2）履帶中心距為(3.5~4)(3.54)0875~12Bbm???所以 90m（3）履帶板長(zhǎng)度的計(jì)算履帶板長(zhǎng)度與履帶中心距的關(guān)系：（3-(1.6~2)LB?3） 所以 (1.6~2)9014~980Lm???所以 140Lm?t ℃—7（4） 平均接地比壓 q（3-4 ）公式（5）履帶節(jié)距和齒數(shù)的計(jì)算履帶節(jié)距 ，應(yīng)該盡量取較小的值。0t與 G 的經(jīng)驗(yàn)公式為：0t（3-40(15~7.)tm?5）上式 [ ]為 ；[G]為0tmkg驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)為奇數(shù)， 。當(dāng) 較小值時(shí)，那么 為較大值；同理，19=Z~230tZ當(dāng) 較大值時(shí)，則 為較小值。0t代入（3-5） ， 3440(15~7.)(15~7.)10tm???查表，取 0t2=Z℃（6） “三輪”直徑的計(jì)算由確定后的 和 Z，可以計(jì)算“四輪”直徑。0t驅(qū)動(dòng)輪直徑102GbL???m℃—LbKNMPq30110.422254Gq MpabL?????8（3-6036sin()KtDZ?）引導(dǎo)輪直徑 比 略小TDK（3-0.8~9TKD?7） 支重輪直徑（3-0(.8~1)Zdt?8）將 ， 代入上式，得0t1m=21ZKD342.7m=T9zd0（7）履帶板總數(shù) 的計(jì)算N 由公式得：（3-9'0Lt?）式中 -- 。'L℃（3-10' 00122(~)3ZLtt???） 代入數(shù)據(jù)，得9' 00122122(~)40(~)1039~273ZLtt????????圓整后， 9=N3.4 計(jì)算行走裝置牽引力3.4.1 計(jì)算爬坡能力通常情況下，鉆機(jī)行走裝置的爬坡要求 ，12????那么鉆機(jī)爬坡時(shí)一般要克服如下阻力：（1）坡阻力 sin30si126.4pWG?????KN（2）運(yùn)行阻力 .1cos.cos.93y?則 總阻力 0.6302n???.97pynW?總 KN3.4.2 計(jì)算附著力附著力 0cos30cos12.659.07FG???????式中 數(shù)，通常情況下可以?℃—?.65=為了使得牽引力上坡有足夠的力度，牽引力 取值范圍：F10.97.0?取 18KN=F則單邊履帶的牽引力 F’ KN=F/23.5 計(jì)算單邊履帶行走機(jī)構(gòu)輸入功率 12PV???10（3-11 ） ，有支重輪時(shí)1?℃—0.92~.8本機(jī)構(gòu)履帶鏈有支重輪，取 ；0.89則單邊履帶行走機(jī)構(gòu)輸入功率為：KW則履帶行走機(jī)構(gòu)輸入功率為：6.6KW190.3P.82??114 鉆進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 鉆進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)鉆機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定了其鉆進(jìn)速度。所以這個(gè)鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：； ；℃-1 ℃-2-3℃-4-5； ； ；6789 1-4在設(shè)計(jì)該錨索鉆機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)，我們采取應(yīng)用的是鏈條-油缸倍增推進(jìn)機(jī)構(gòu)，其目的是可以便于對(duì)邊孔的施工，確保鉆進(jìn)的安全性和有效性。在鉆機(jī)打孔時(shí)，撐頂油缸和滑道組件都受到巷道頂板與底板的反作用力。擺角油缸的作用是調(diào)節(jié)鉆機(jī)的水平面的傾斜角度。支撐油缸的作用是支撐鉆架的作用。12翻轉(zhuǎn)油缸是位于連接架子上，它的作用是調(diào)整鉆架與水平面角度。鏈條-油缸倍增推進(jìn)機(jī)構(gòu)也叫做倍速機(jī)構(gòu)，因?yàn)樵谟透椎耐苿?dòng)行程是動(dòng)力頭行程的二分之一。又因?yàn)橛透變汕坏慕孛娣e不同，所以其回拖力與頂進(jìn)力大小也鏈條-油缸倍增推進(jìn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效果圖，見(jiàn)圖 4-2：圖 4-2 鏈條-油缸倍增推進(jìn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖1-前鏈輪；2-前鏈條；3 -動(dòng)力頭；4 -后鏈條；5-后鏈輪；6 -油缸；7-鏈輪組4.2 鉆進(jìn)系統(tǒng)相關(guān)計(jì)算4.2.1 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)鉆進(jìn)速度為 。0.13/vms?13（1）平均傳動(dòng)比有上述可知，該設(shè)計(jì)是采取的是鏈條-油缸倍增推進(jìn)機(jī)構(gòu)，因此平均傳動(dòng)比。i?（2）大小鏈輪齒數(shù)小鏈輪 大，鏈條總拉力下降，結(jié)構(gòu)重量變大，切取奇數(shù)合適一點(diǎn)，1z。129z?（3）鏈條的選用對(duì)于鏈速 的低速鏈傳動(dòng)，鏈條會(huì)出現(xiàn)斷開(kāi)的情況，所以有必要0.6/vms?對(duì)其靜強(qiáng)度校核。靜強(qiáng)度安全系數(shù)滿足：（4-1 ）式中， ——BQN℃℃AK1.3=,F已知， ， ，則14.5N=S31.4509425BQN???根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，選用 82-P36A??GB13.?98鏈條節(jié)距 ，用雙排鏈,極限拉伸載荷為 ，符合要求。25.40p? 0（4）滾子鏈鏈輪參數(shù)計(jì)算齒數(shù)取 129z分度圓直徑（4-2 ）4~8BAQSKF??180sin()pdkZ?14查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知 8.613=k則 154m=d齒頂圓直徑ad165m=齒根圓直徑 fd138m=-尺側(cè)凸緣直徑（4-3）可由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查取，為 ℃5.927帶入得 126gd?齒寬為 ，鏈輪寬度 。15474.2.2 銷(xiāo)軸的與校核（1）鏈輪在軸上的壓軸力2018.4.6gdpcthz??018ctgz018(0.54cot)adpz??15（4-4 ）QKF?式中 ——壓軸力系數(shù)，取 =1.3QKF14.5N=1.3458.QKN??銷(xiāo)軸選取 鋼， ?！?2[]80/Nm?銷(xiāo)軸直徑 取 20m=d4.2.3 螺栓的校核滑塊見(jiàn)圖 4-324[]d?????3418.5017.d????16圖 4-3 滑塊滑塊所選螺栓為 M16（1）剪應(yīng)力校核橫向載荷 kN4.5 =FA螺栓機(jī)械性能等級(jí) 8螺栓屈服強(qiáng)度 MPa 60σs3.5 =S1℃ 82[. Kf015=8 m℃kN 4.FpM16=d 3.85Pa279 σ℃： σ≤[σ] 滿足。17（2）疲勞強(qiáng)度校核 kN14.5 =Fc℃02λ3CrMnSi Pa 14=σB90 s℃ 3t.87 =ε1Kt u℃3.9=σ2 Sa1[σa] MPa 7.26=d℃m 13.85 σa Pa 2.0： σa≤[σa] 見(jiàn)圖 4-4?！?8圖 4-4 動(dòng)力頭連接套所選螺栓為 M20（1）剪應(yīng)力校核 kN14.5 =FA℃ 8MPa 60σs 3.5=S1 82 [℃.Kf 015 =4 mkN 29.Fp℃M0=d 17.4Pa6 σ： σ≤[σ]℃℃ （2）疲勞強(qiáng)度校核 kN14.5 =Fc 02λ1930CrMnSi =℃Pa 14σB9 s 30=t.8 ε℃1Kt =u3.9σ2 Sa1℃[σa] MPa 4.87=0d m 17.29Pa4=σa℃： σa≤[σa] ?！?05 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 底板錨索鉆機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求為了使底板錨索鉆機(jī)能夠正常運(yùn)行，我們對(duì)液壓系統(tǒng)做出以下幾個(gè)要求：（1）為避免液壓油參雜空氣中的灰塵小顆粒等雜質(zhì)，最好在系統(tǒng)中設(shè)置過(guò)濾器和防塵設(shè)備，盡量保持液壓油干凈。（2）我們要讓每個(gè)油缸都能保持獨(dú)立工作，也能可以相互合作配合。（3）要保證液壓系統(tǒng)和原件的強(qiáng)度和硬度，避免在劇烈的工作強(qiáng)度之下而輕易損壞。（4）為保持系統(tǒng)的工作溫度能夠在適合的范圍內(nèi)波動(dòng)，我們將選擇合適的冷卻散熱器。（5）盡量不要讓運(yùn)輸馬達(dá)一直制動(dòng)和啟動(dòng)不停地轉(zhuǎn)換，這樣會(huì)降低馬達(dá)的使用壽命。（6）為使鉆機(jī)能夠更加靈活，既可以左右前后行走，又可以原地旋轉(zhuǎn)，我們將鉆機(jī)的左右兩條履帶設(shè)置可以自主運(yùn)動(dòng)。5.2 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)該系統(tǒng)采用雙聯(lián)齒輪泵，系統(tǒng)原理圖如下，見(jiàn)圖 5-1。21℃ 1-5；2 ； ； ； ；℃-1--3℃-4-5； ； ；6℃78； ； ；-9-10-1； ； ； ；℃-123℃4℃-15； ； ； ； ；6℃-17-18-1920； ；-25.3 液壓系統(tǒng)工作原理（1）馬達(dá)切換回路我們選擇的換向閥是三位六通手動(dòng)換向閥，來(lái)自液壓泵的壓力油可以在行走機(jī)構(gòu)和鉆進(jìn)馬達(dá)之間相互流動(dòng)提供壓力。為使雙邊行走馬燈可以進(jìn)行完成行22走動(dòng)作，我們可以將三位六通閥處于中位狀態(tài)，將壓力油切換到行走機(jī)構(gòu)的分流閥。如果該閥不出于中位時(shí)，壓力油將流向鉆進(jìn)馬達(dá)，這樣馬達(dá)就可以正反轉(zhuǎn)。當(dāng)鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)，就沒(méi)有壓力油進(jìn)入行走裝置，行走馬達(dá)就停止運(yùn)行，避免對(duì)工作人員和器械造成損失。（2）油缸回路油缸回路的動(dòng)力源來(lái)自于 泵供應(yīng)的壓力油。其油缸的伸縮運(yùn)動(dòng)是通過(guò)10三位六通手動(dòng)換向閥來(lái)控制的。（3）馬達(dá)調(diào)速回路我們通過(guò)調(diào)節(jié)旁路節(jié)流閥的開(kāi)口來(lái)控制馬達(dá)的速度。當(dāng)旁路節(jié)流閥的開(kāi)口調(diào)大時(shí)，馬達(dá)速度變慢，當(dāng)旁路節(jié)流閥的開(kāi)口調(diào)小時(shí)，馬達(dá)速度變快。這種調(diào)速的好處就是消耗的能量可以盡可能地降低。（4）冷卻系統(tǒng)在井下工作時(shí)，其液壓冷卻方式一般可以油兩種形式，一水冷，二風(fēng)冷。我們通常對(duì)液壓油的冷卻方式是風(fēng)冷，防止對(duì)底板造成損壞。5.4 初選工作壓力工作壓力的選擇，不僅僅要考慮載荷和工作壓力的大小，還要根據(jù)執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸以及性價(jià)比來(lái)決定。對(duì)于液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，對(duì)缸，閥，泵以及其他元件的材料質(zhì)量，密封性以及其制造精度都有極高的要求。這對(duì)于在礦山機(jī)械中，要做到性價(jià)比高，穩(wěn)定性高，且安全性高，拆裝簡(jiǎn)便的液壓系統(tǒng)是極其困難的。以下是同類(lèi)鉆機(jī)的調(diào)查了解，見(jiàn)表 5-1。表 5-1 不同類(lèi)別機(jī)械的系統(tǒng)工作壓力℃℃℃℃/MPa2~0.8538~21018~32~023選取錨索鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)的工作壓力為 。16MPa5.5 推進(jìn)液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缸筒的要求：（1） 要有一定的強(qiáng)度和硬度，因?yàn)橐簤焊资且恢背惺芨邚?qiáng)度的工作壓力以及瞬時(shí)試驗(yàn)壓力，而且缸筒還承受活塞的側(cè)向力，如果沒(méi)有足夠的強(qiáng)度和硬度，缸筒極易容易導(dǎo)致變形和報(bào)銷(xiāo)。（2）安裝缸筒的緩沖裝置，避免因部件運(yùn)動(dòng)速度過(guò)快，在行程終點(diǎn)產(chǎn)生活塞跟端蓋的撞擊，破壞液壓缸。（3）應(yīng)在缸筒內(nèi)安裝排氣裝置，因?yàn)橐簤河椭锌赡軙?huì)混入空氣，在運(yùn)行過(guò)程中因氣體的壓縮會(huì)導(dǎo)致部件運(yùn)行緩慢等不良現(xiàn)象。所以缸筒應(yīng)有排氣裝置。綜上所述，在設(shè)計(jì)缸筒時(shí)，一定要保證缸筒的密封性，耐用性。5.5.1 液壓缸參數(shù) 的計(jì)算（1）缸筒內(nèi)徑 D當(dāng)鉆機(jī)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，鉆桿受到的壓力為 ,根據(jù)前面提到的鏈條-14.5KN=F油缸倍增推進(jìn)機(jī)構(gòu)，所以推進(jìn)液壓缸活塞桿受力為 F’ 。29（ ） '23()104mFdp?????℃dD η通過(guò)查表可以得出以下 與工作壓力 的關(guān)系，見(jiàn)表 5-2。φp表 5-2 速度比與工作壓力的關(guān)系， ； 1F℃℃—29kN， ；p,10pMPa?m?.93,根據(jù)尺寸系列，圓整,取 。80Dm?（2）計(jì)算活塞桿的直徑 d24由速度比可以確定 d（ 5-2）式中 ℃m—dD代入數(shù)據(jù)，得 39.8=d根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整 45m（3）計(jì)算液壓缸行程 s液壓缸行程 ，為了使成本低一點(diǎn)，所以選取 。s 50=s5.5.2 缸筒壁厚 的確定?61025spMPan??（5-maxpD????3）10.582?4.9?m式中 （ ） ；?℃——— （ ） ；D（ ） ；p?MPa1D???25（ ） ；b?℃—MPa，取nn5=缸筒材料屈服強(qiáng)度為 610 ；a當(dāng) ，可以通 過(guò)借鑒各種液壓缸的參數(shù)可以確定 的取值，80Dm?610?=11 。因此缸外徑?2Dm???一般情況下當(dāng)額定壓力 時(shí)MPapn16?。nTp5.?當(dāng)額定壓力 時(shí)n?。nT2.1本文剛開(kāi)始確定的額定壓力 ，因此，其耐壓試驗(yàn)壓力0pMPa?1.5.15Tn?（5-12.3logEbDp??4）022.361log8?4.MPa?由此 >>Ep148.03Pa?15Tp所以　液壓缸安全使用　　　　　　式中 　 ——缸筒內(nèi)徑（ ） ； Dm——缸筒外徑（ ） ； 126——液壓缸的額定壓力（ ） ；npMPa——缸筒耐壓試驗(yàn)壓力（ ） ；　T——缸筒材料的屈服強(qiáng)度（ ） ；b?Pa缸筒材料為 45 鋼，其屈服強(qiáng)度為 610 ；M5.5.3 液壓缸缸底厚度的計(jì)算因?yàn)橐簤焊椎酌媸瞧降?，所以可以依?jù)圓盤(pán)強(qiáng)度公式來(lái)確定缸底上底面與下底面的寬度。（5-5 ）100.43829m??式中　 　　 —— （ ） ；?℃（ ） ；D（ ） ；npMPa（MPa）p?℃因此，缸底厚度不能小于 才符合要求。9.2m5.5.4 液壓缸的 左右腔面積 的確定（1）液壓缸無(wú)桿腔面積 1A22321805.414Dm?????pnD??043.?27（2）液壓缸有桿腔面積 2A????2322 8045.104Ddm??????????5.5.5 活塞桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算液壓缸工作時(shí)受到軸向的壓力，活塞桿直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于長(zhǎng)度時(shí)，我們就要校核其穩(wěn)定性。1、 無(wú)偏心載荷沒(méi)有偏心載荷的細(xì)長(zhǎng)桿，按等截面法和非等截面法計(jì)算。等截面計(jì)算法：當(dāng)細(xì)長(zhǎng) 比時(shí)，可按歐拉公式計(jì)算臨界載荷 。kP式中 ——kP℃℃Nn—— ，對(duì)于鋼，取E活 塞 桿 材 料 的 彈 性 模 量 12.0EPa??—— （ ）J活 塞 桿 截 面 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 4m實(shí)心活塞桿式中 ℃md——l ）活 塞 桿 計(jì) 算 長(zhǎng) 度 （——k活 塞 桿 斷 面 的 回 轉(zhuǎn) 半 徑實(shí)心活塞桿lmnK?2knEJPl??46dJ??4JdKA?28A——活塞桿截面積（ ）2m實(shí)心活塞桿 ℃m如果活塞桿是實(shí)心的話，那么將上面公式變?yōu)?已知：1741;2.0;.9810nEPaJm?????;.1l?代入數(shù)據(jù)，得 .3K208PN?通過(guò)上述可得，其強(qiáng)度完全符合要求。5.5.6 液壓缸的性能參數(shù)1、效率 ?(1) 機(jī)械效率 m有摩擦力的存在，所以其效率不可能完全都發(fā)揮到極致，必然有機(jī)械能受到損耗，一般情況下 。95.0~?m?(2)容積效率 V24Ad??412.0kndPl??29因?yàn)橐簤焊撞⒉皇峭耆敲懿煌革L(fēng)的，多少會(huì)出現(xiàn)泄漏，當(dāng)出現(xiàn)這種情況是，我們可以采用彈性封閉也可以采用活塞環(huán)密封。本系統(tǒng)采用彈性密封，所以 。V?1=(3)作用力效率 d由回油背壓的原因，當(dāng)回油口接油箱時(shí)， 。d?1≈(4)總效率 ?dm??V0.91?2、實(shí)際工作壓力 p1293.48.5LpFAMPa??式中　　 —— ；工 作 負(fù) 載—— 。1 積液 壓 缸 有 桿 有 效 作 用 面本系統(tǒng)最先的壓力為 ， ,因此結(jié)果符合條件。0Pa10Pa352135/m℃0.1.0.2.0℃.0.01℃1.過(guò)濾器要有優(yōu)良的耐腐蝕性；2.在規(guī)定的溫度保持穩(wěn)定，要有足夠大的過(guò)濾能力；3.清潔和簡(jiǎn)單的維修，更換過(guò)濾器；4.盡可能的簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊。(2)選型在本文中，為了降低油液污染對(duì)泵體的損害，我們將在泵吸油管路上安裝一個(gè)過(guò)濾器，這里我們選用的是網(wǎng)式過(guò)濾器。型號(hào)為 。180×WU6為了降低油箱的油液受污染程度，我們需要在系統(tǒng)的回油管路中裝置一個(gè)過(guò)濾器，其型號(hào)為 。10S×H63-ZU6.3 油箱的設(shè)計(jì)1.油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1) 油箱要有足夠大的容量。因?yàn)槠湟唬还芤簤合到y(tǒng)是否處于工作狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)都應(yīng)要有足夠的工作液。其二，只有當(dāng)油箱容積足夠大時(shí)，才能夠散熱充足，如果不滿足散熱時(shí)，就有必要安裝冷卻裝置。2) 油箱最好跟地面保持一定的距離，可以控制在 以上，這樣做的主0.3m47要原因是為了方便油箱的散熱以及搬運(yùn)等等。3) 吸油管和回油管最好隔離遠(yuǎn)一點(diǎn)好些，如果可以的話，有隔離板是最好的，這樣既可以促進(jìn)液體之間的流動(dòng)循環(huán)，還可以提高散熱效果，順便可以把一些雜質(zhì)或沉淀物沉淀下來(lái)便于過(guò)濾。4) 油箱底面可以做成一定的傾斜度，并設(shè)置清洗空和放油塞，箱底要朝放油塞和清洗空傾斜，這樣做可以加速油箱的清洗效率。2.油箱的功用油箱在液壓系統(tǒng)的主要作用是為液壓系統(tǒng)儲(chǔ)備充足的油量，和散發(fā)熱量等等。油箱在整個(gè)液壓系統(tǒng)起到非常關(guān)鍵的作用，其質(zhì)量好壞直接影響這個(gè)液壓系統(tǒng)工作的效率，所以，對(duì)于油箱的設(shè)計(jì)，我們應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：（1）可以儲(chǔ)存足夠的油量，使液壓系統(tǒng)正常工作。（2）液位指示器和其他設(shè)備提供的位置應(yīng)便于觀測(cè)顯示的水平的變化。（3）體積要夠大，便于系統(tǒng)熱量的揮發(fā)。（4）要設(shè)有隔板，能夠阻止外物污染油液。（5）油箱中的油管應(yīng)盡量延長(zhǎng)，這樣油液在流動(dòng)的過(guò)程中就可以對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行沉淀和分離。（6）強(qiáng)度和硬度是油箱質(zhì)量的保證。3.油箱的類(lèi)型油箱的構(gòu)造，分為整體式油箱和分離式油箱兩種結(jié)構(gòu)。整體式油箱和主機(jī)一起澆鑄或焊接大型儲(chǔ)油庫(kù)。這種油箱形式結(jié)構(gòu)較為緊湊，便于回收漏油。但是，缺點(diǎn)也比較顯著，那就是散熱性差，會(huì)影響周?chē)鷻C(jī)械設(shè)備的精度，再者其機(jī)械設(shè)備復(fù)雜，不方便維修。因此，到目前為止，大多數(shù)的還是才用的是分離式油箱結(jié)構(gòu)居多。分離式油箱是一個(gè)單獨(dú)與主機(jī)分開(kāi)的裝置。這種裝置的長(zhǎng)處很明顯，其維修和保養(yǎng)起來(lái)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)單，能夠減少油箱熱量的散和對(duì)周?chē)O(shè)備精密度的干擾。對(duì)于一些小型的液壓設(shè)備，我們?yōu)榱斯?jié)省占地面積和加快生產(chǎn)效率，我們采用的是整體式油箱。484.油箱容量的確定油箱容量的計(jì)算對(duì)于油箱的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，當(dāng)油箱只供油而沒(méi)有回油的時(shí)候，為了避免氣體的進(jìn)入，必須保證最低液面在過(guò)濾器之上。當(dāng)油箱只回油而沒(méi)有供油時(shí)，要保證油液不會(huì)漫出來(lái)。參照經(jīng)驗(yàn)公式，綜合考慮本機(jī)是閉式回路，油箱容量取最大流量的 倍，5~3=Vvaq：a℃：vq℃⑴鉆進(jìn)時(shí) 最大v =36./minvqQL?泵取 5a?1536.18LV??查手冊(cè)取油箱公稱(chēng)容量系列取: 20取油箱的長(zhǎng)寬高分別為 ：; ;0.7am?.65b0.hm?根據(jù)手冊(cè)，油箱的散熱面積為: 21.8()1.5.805(.76)1.507.6.0Ahab??????見(jiàn)圖 6-149℃ 1-6液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升計(jì)算在整個(gè)工作循環(huán)中，行走并卷纜產(chǎn)生的溫升最大，故按行走并卷纜工況驗(yàn)算液壓系統(tǒng)溫升。液壓泵的輸入功率為：，=0.9327.PKw???電 機(jī)液壓泵輸出功率為：油箱的散熱功率為 127.9618.4hrPkW??hctKAT?—— ，查手冊(cè)取tK油 箱 的 散 熱 系 數(shù)216/()tmC???16.0pQ泵50—— ，取T?油 溫 與 環(huán) 境 的 溫 度 差 35TC???162.01.hctPKAkW???油箱必須再安裝冷卻器。因?yàn)橛拖涔苈飞岬墓πУ奈⒑跗湮⒌?。冷卻器所需冷卻面積的計(jì)算冷卻面積為： 式中 ——mt? ， ℃取油進(jìn)冷卻器的熱度為 ,出冷卻器的熱度為 ，冷卻水入口160TC?? 250TC??溫度 ，冷卻水出口溫度為125tC?? 23t?則 求得所需冷卻器散熱面積為：考慮到設(shè)備侵蝕和油垢，水垢對(duì)傳導(dǎo)熱量油有比較嚴(yán)重的干擾。所以：冷卻實(shí)際散熱面積：0.3=1×.24A2m選擇 型號(hào)冷卻器，散熱面積取 ㎡ C-H0.5hrcmPAKt???20.4hrcmPAKt???1212mtt??6057.52mt????516.4 液壓泵站的使用與檢查高質(zhì)量的液壓系統(tǒng)是專(zhuān)為長(zhǎng)期無(wú)故障使用壽命。它只需要很小的維修。但是，就是這些少量的維修才是使液壓泵站正常工作的必要保證。同時(shí)，為了避免液壓系統(tǒng)受到污染或者維護(hù)不足，我們還應(yīng)對(duì)這個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行定期的檢測(cè)和維護(hù)，使其提高工作效率和延長(zhǎng)使用壽命。液壓泵站使用中的注意事項(xiàng)如下：在低的溫度下，油應(yīng) 攝氏度以上的連續(xù)操作；油溫度 以上應(yīng)注意20℃60工作的系統(tǒng)的工作狀況。該設(shè)備運(yùn)行 小時(shí)以上時(shí)，應(yīng)將液壓泵工作在 分鐘內(nèi)開(kāi)孔。45檢查各種類(lèi)型的液壓系統(tǒng)有其特性和使用要求。為了了解和控制液壓站，以及整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)，消除故障、維修時(shí)間，減少了現(xiàn)場(chǎng)檢查的規(guī)則和程序，用系統(tǒng)的查證進(jìn)行驗(yàn)證。52結(jié)論1、這篇論文是對(duì)履帶式液壓底板錨索鉆機(jī)的設(shè)計(jì)，其內(nèi)容是設(shè)計(jì)了錨索鉆機(jī)鉆進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)。2、本文設(shè)計(jì)的錨索鉆機(jī)采用的是履帶式行走機(jī)構(gòu)與鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)于一體的設(shè)計(jì)，這種機(jī)構(gòu)功能齊全，安全性好，可靠性高，且接地面大，轉(zhuǎn)彎半斤小，移動(dòng)方便，鉆孔可準(zhǔn)確定位，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。3、該設(shè)計(jì)主要是可用于礦山深部破碎圍巖，為煤礦高應(yīng)力軟巖巷道底板快速錨桿支護(hù)提供有力的技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。4、液壓泵在較低的溫度下，油應(yīng) 20 攝氏度以上的連續(xù)操作；油溫度 60℃以上應(yīng)注意工作的系統(tǒng)的工作狀況。5、為了避免液壓系統(tǒng)受到污染或者維護(hù)不足，我們應(yīng)對(duì)這個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行定期的檢測(cè)和維護(hù)，使其提高工作效率和延長(zhǎng)使用壽命。53致 謝不得不感嘆時(shí)間過(guò)得真的快，大學(xué)馬上就面臨畢業(yè)。在徐州工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院的四年學(xué)習(xí)生涯里，我為全面地學(xué)習(xí)了機(jī)械相關(guān)方面的知識(shí)，感覺(jué)受益匪淺。當(dāng)然除了學(xué)到了書(shū)本上的知識(shí)，我感受最深的還是跟老師還有同學(xué)為人處世的道理，并深深的感受到了師生之間和同學(xué)之間的情誼。在這里我尤其要謝謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師 XXX 老師。在論文撰寫(xiě)的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，從論文的選題到撰寫(xiě)，劉老師都為我做出了許多指導(dǎo)性的建議和意見(jiàn)。劉老師是一個(gè)為人極為謙遜的老師，在我遇到瓶頸的時(shí)候，老師總是毫無(wú)保留的幫我提供思路，在我放一些錯(cuò)誤的時(shí)候，老師也是孜孜不倦的教導(dǎo)我，我真的非常感動(dòng)，感激劉老師。我的論文還有諸多不足之處，但這次撰寫(xiě)論文的經(jīng)歷的的確確讓我受益匪淺。它讓我明白了要想成功,就得真真正正用心去做，耐下心來(lái)，沉住氣，功夫不負(fù)有心人的。54參考文獻(xiàn)[ 1] 許福玲, 陳堯明.液壓與氣壓傳動(dòng)[ M] .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000;6-9.[ 2] 吳振起.氣壓傳動(dòng)與控制[ M] .哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1995:100-101.[ 3] 黃迷梅.液壓氣動(dòng)密封與泄漏防制[ M] .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:44-56.[ 4]《煤礦巷道錨桿鉆機(jī)性能與檢驗(yàn)方法》課題研究報(bào)告[D]. 煤科總院北京建井研究所，1998.6:56-58.[6] 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