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鉆機液壓試驗臺綜述 為了加快鉆探設備的更新?lián)Q代 促進鉆探工藝的發(fā)展 在吸收國外先進經(jīng) 驗的基礎上 開發(fā)研制適合國情的新機型 并完成系列化和綜合配套設備 確 保產品和先進鉆機工藝技術的推廣 建立現(xiàn)代化的鉆機試驗臺是鉆探科研工作 向縱深發(fā)展的需要 鉆機性能試驗臺應適應地質鉆探的各種鉆進方法 如硬質合金鉆進 金剛 石鉆進 液動沖擊鉆進 繩索取芯鉆進等 是通用型的綜合鉆機性能試驗臺 鉆機性能試驗臺是在實際鉆進過程中 通過不斷測試和調整鉆進工藝參數(shù) 達到優(yōu)化配置 從而提高鉆進速度 尋找延長鉆頭壽命的最佳鉆進參數(shù) 以期 達到最優(yōu)鉆進效率和最佳經(jīng)濟效益 本測試試驗臺硬件部分有鉆機固定平臺 測試加載系統(tǒng)和微機綜合測試系 統(tǒng) 3 部分組成 鉆機固定平臺 6 鉆機固定平臺為安裝被測鉆機的基礎 平臺和安裝平面能滿足不同型號鉆 機的安裝要求 平臺用吸振性好的鑄鐵材料制造 兩塊長 寬 厚尺寸為 3 2m 2 0m 0 16 質量約為 5200kg 的平臺并列排放 具有足夠的強度 剛度和 穩(wěn)定性 且平臺上面 18 條下形槽 供固定被測鉆機使用 當被測鉆機與水平加載裝置固定時 可測試鉆機在不同轉速狀態(tài)下的進給 力和起拔力等參數(shù) 當被測鉆機固定在回轉加載裝置時 可測試鉆機在回轉狀 態(tài)下的功率 扭矩 轉速以及效率等參數(shù) 測試加載系統(tǒng) 6 回轉加載裝置 回轉加載裝置由增速器 扭矩轉速傳感器 變速器與測功機組成 用測試 鉆機在回轉時的功率 扭矩 轉速和效率 測功機能對被測鉆機施加制動力矩 雖然電渦流測功機在低速范圍內有較 大的制動力 但對大部分鉆機的主軸轉速工作轉速而言 其制動能力仍顯不足 因此設有增速機構 在測功機和扭矩轉速傳感器之間為變速器 在扭矩轉速傳 感器與鉆機之間為增速器 與增速器的低速軸連接時 輸入最大扭矩為 Mmax 2000 2 96 5920N M 其中 2 96 為增速器的低速軸的傳動比 考慮到傳感 器允許有 1 2 倍的超載 則所測鉆機的最大扭矩可達 7104N M 扭矩轉速傳感 器的最高輸入轉速為 4000r min 因此在這種連接方式時 允許鉆機的轉速最 高為 nmax 4000 2 96 1351r min 當被測鉆機主軸同時與增速器 變速器的低速軸連接時 可測鉆機最大輸 出扭矩 7741 29N M 而此時被測鉆機的最高轉速可達 136r min 當被測鉆機主 軸與增速器的高速軸連接時鉆機的輸出扭矩和轉速只受變速的限制 該測量范 圍可滿足目前各種型號的全液壓動力頭式坑道鉆機性能測試的要求 水平加載裝置 水平加載裝置主要有液壓缸 節(jié)流閥 油箱 拉壓力傳感器和固定支坐等 組成 用于測試鉆機在水平加載下的進給力 起拔力等 其工作原理是液壓缸 的兩端各接個節(jié)流閥 通過節(jié)流飯可以控制油缸的移動速度和工作壓力 此時 可以測試鉆機的動態(tài)進給 起拔力及其速度 若將某一端節(jié)流閥并死 則可測出 鉆機在靜態(tài)下的最大進給 起拔力通過拉壓力傳感器輸入計算機 為避免測試時 加載系統(tǒng)的平臺受到過大的橫向載荷 用兩根拉桿將移動加載裝置與被測鉆機 的機身連接起來 使進給 起拔力轉化為內力 加載系統(tǒng)平臺 加載系統(tǒng)安裝在一個可升降的液壓升降平臺上 靠 4 個立柱支撐 由兩個 升降油缸升降 以便在測試不同型號鉆機時調整其高度以適應被測鉆機的中心 高度 平臺通過橫梁與 4 根立柱鉸鏈 其中兩根立柱與底座鉸鏈 可以擺動 以補償兩個平臺升降油缸不同步而產生的偏差 微機綜合測試系統(tǒng) 7 微機綜合測試系統(tǒng)是由傳感器收集數(shù)據(jù)轉換為電信號經(jīng)過 A D 轉換電路輸 入計算機然后顯示打印 通過微機測試系統(tǒng) 我們可以對所測的各種性能數(shù)據(jù) 進行采集 分析 顯示 儲存 報表輸出 曲線擬合 這是整個測試系統(tǒng)的終 端輸出部分和核心部分 在軟件設計中 采用了多次采集 去掉雙最大值及雙最小值 最后再取剩 余值的算術平均值等一系列措施 以進一步降低測量系統(tǒng)的誤差 系統(tǒng)設置 由于系統(tǒng)測試范圍較寬 為保證測量精度 傳感器常常需要換檔 有的還 需要多檔切換 對于這些情況本系統(tǒng)有相應的考慮 量程 系數(shù)等數(shù)值必須與 配用的傳感器所標注的數(shù)值一致 且須對所要測試參數(shù)進行設置 由于科學研究 形式試驗及出廠檢驗的目的及要求有所不同 所要測量的 項目也有所不同 按測量選擇安鈕 即可彈出菜單顯示可測的全部項目 此時 可根據(jù)需要進行選擇 在測試過程中可以對測量的數(shù)據(jù)進行記錄 以便于數(shù)據(jù)保存 并進行數(shù)據(jù) 編輯和繪制曲線等工作 在測量過程中也可以顯示實時趨勢曲線 可以進行二 維 三維的曲線繪制 測試后數(shù)據(jù)可以進行修改 刪除及存儲等 總結 該鉆機液壓實驗臺設計精巧 結構簡單 在操作上也很方便 對于測試鉆 機的性能參數(shù)非常有效 測出的數(shù)據(jù)十分直觀 便于數(shù)據(jù)處理分析 比較 但 不足之處在于傳感器等連接線缺少耐油保護 連接線長時間置于油中 易斷 須經(jīng)常更換 該實驗臺的完成為鉆探新設備和新鉆頭的研制 開發(fā) 使用提供必要的理 論依據(jù) 它的建立不僅可以大大提高鉆探所的科研實力 為以后逐步實現(xiàn)自控 模擬微鉆實驗奠定良好的基礎 參考文獻 1 電路測試技術與儀器 北京 清華大學出版社 1989 2 自動檢測技術 北京 冶金工業(yè)部出版社 1985 3 控制系統(tǒng)計算機與輔助設計 北京 清華大學出版社 1996 4 微型計算機控制技術 北京 國防工業(yè)出版社 2001 5 實驗室更新改造項目驗收報告 西安 煤炭科學研究總院西安分院 2000 6 張宏鈞 姚克 殷新勝 鉆進工藝試驗臺的建設 金屬礦山 2004 9 7 劉鳳琴 范國強 煤礦坑道鉆機性能檢測試驗臺 煤田地質與勘探 2003 31 5 任 務 書 題 目 煤礦液壓鉆機試驗臺設計 機械臺架部分部分設計 論文時間 20 年 2 月 25 日至 20 年 6 月 14 日 課題的主 要內容及 要求 含技 術要求 圖表要求 等 根據(jù)有關生產廠家提出的試驗要求和測試內容 設計試驗臺臺架 測試內容 1 電動機輸入功率 2 動力頭的輸出功率 3 動力頭的輸出轉矩 2000Nm 轉速 二檔 350r min 4 泵站油箱溫度 系統(tǒng)壓力 25MPa 5 推進油缸的推 拉力 9000N 油缸行程 520mm 要求設計試驗臺臺架及相關零件 要求完成累計三張 0 圖紙工作量 設計說明 書一份 課題的 實施的 方法 步驟及 工作量 要求 1 查閱有關設計資料 參考文獻及各種有關設計手冊 2 根據(jù)液壓鉆機的具體試驗要求 設計試驗臺臺架 3 完成試驗臺臺架裝配圖及部分零件設計 圖紙工作量累計 3 張零號圖紙以上 4 完成外文翻譯漢字 3000 字以上 5 完成畢業(yè)設計說明書 1 萬漢字以上 指定參 考文獻 1 紀名剛等主編 機械設計 第八版 M 北京 高等教育出版社 2006 2 成大先主編 機械設計手冊 第四版 M 化學工業(yè)出版社 2002 3 陸惠明 錢超美 蔣明 煤礦用鉆機試驗臺的研制 煤炭科學技術 4 李寶存 ZJS 型智能型煤擴用液壓鉆機 煤礦重大災害防治技術與實踐 2008 5 李寶存 耿彥波 鄭曉偉 ZJS 智能型煤礦用液壓鉆機性能檢測裝置 煤礦安全 2008 08 65 67 6 陳松林 王清峰 ZY 300 型全液壓鉆機的研究與試驗 礦業(yè)安全與環(huán)保 2005 32 5 6 8 7 趙學社 煤礦高效掘進技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 煤炭科學技術 2007 35 4 1 10 8 盧寧 趙繼云 張德生等 煤礦井下全液壓鉆機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 煤礦機械 2011 32 3 1 3 9 劉鳳琴 范國強 煤礦坑道鉆機性能檢測試驗臺 煤田地質與勘探 2003 31 5 59 61 10 李棟 王賀劍 王敬國 煤礦坑道鉆機液壓系統(tǒng)可靠性設計分析 煤炭工程 2011 3 23 25 11 汪選要 徐傳波 葉友東 煤礦用全液壓坑道鉆機的設計研究 煤礦機械 2010 31 6 3 5 12 邢蘇寧 王思聰 煤礦用全液壓坑道鉆機整機性能測試加載方式比較 地質裝備 2011 6 15 17 13 姚亞峰 全液壓動力頭式鉆機給進系統(tǒng)的分析研究 碩士學位論文 西安科技大學 2005 14 楊善國 液壓錨桿鉆機設計研究 博士學位論文 中國礦業(yè)大學 2009 15 李曉暉 智能型煤礦用全液壓鉆機性能檢側裝置的研制與使用 煤礦重大災害防治 技術與實踐 2008 154 158 畢業(yè)設 計 論文 進度計 劃 以周 為單位 第 1 周 2013 年 2 月 25 日 2013 年 3 月 3 日 檢查寒假外文翻譯情況 下達具體畢業(yè)設計任務 指導學生撰寫開題報告 熟悉設計內 容 查閱有關資料 第 2 周 第 3 周 2013 年 3 月 4 日 2013 年 3 月 17 日 參觀實驗室或有關廠家 增加感性認識 方案論證并確定煤礦液壓鉆機試驗臺設計方案 第 4 周 第 5 周 2013 年 3 月 18 日 2013 年 3 月 31 日 完成煤礦液壓鉆機試驗臺臺架機械裝置方案設計 第 6 周 第 7 周 2013 年 4 月 1 日 2013 年 4 月 14 日 完成煤礦液壓鉆機試驗臺臺架機械裝置總體設計 第 8 周 2013 年 4 月 9 日 2013 年 4 月 21 日 提交第 1 8 周的 指導記錄表 實習報告 和已做的畢業(yè)設計內容 由指導老師初審 后上交學院 第 9 周 第 13 周 2013 年 4 月 22 日 2013 年 5 月 26 日 在指導老師指導下修改試驗臺臺架機械裝置總體設計并完成相關零件設計 完成設計圖 紙 同時撰寫畢業(yè)設計說明書 并提交指導老師初審 第 14 周 第 16 周 2013 年 5 月 27 日 2013 年 6 月 14 日 修改畢業(yè)設計圖紙及說明書 完成后參加畢業(yè)答辯 備注 注 表格欄高不夠可自行增加 此表由指導教師在畢業(yè)設計 論文 工作開始前填寫 每位畢業(yè) 生兩份 一份發(fā)給學生 一份交院 系 留存 1 三江學院畢業(yè)設計 論文 開題報告 題 目 煤礦液壓鉆機試驗臺設計 機械臺架部分部分設計 學生姓名 學 號 王敏健 12009152046 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 數(shù)控技術 指導教師姓名 凌智勇 職稱 教授 應包括課題研究的背景 意義 文獻綜述 課題研究的基本內容 重點難點及要解決的主要問題 課題研 究計劃與寫作提綱等 3000 字以上 1 課題研究的背景和意義 隨著社會化的大生產 液壓技術在工業(yè)化生產中發(fā)揮著越來越重要的作用 液壓鉆機由電動液壓泵站 提供動力 以礦物油為工作介質 通過對工作介質的流量 壓力和方向的控制 驅動鉆具完成所需要的動 作 液壓鉆機的具體工作機理為 大泵供油實現(xiàn)馬達和動力頭部分旋轉 為鉆具提供轉速和扭矩 小泵供 油實現(xiàn)鉆具推進 夾持器夾緊以及主機傾角的調整 調節(jié)馬達排量 可實現(xiàn)鉆機轉矩和轉速大范圍的無級 調節(jié)且鉆機的液壓聯(lián)動功能可方便地擰卸鉆桿 通過對液壓操縱閥的集中操縱 可實現(xiàn)不同的鉆進工藝 進而達到鉆孔的目的 本設計是為了滿足普通煤礦用液壓鉆機出廠時進行參數(shù)檢測而制作 用于檢測出廠鉆機的動力頭實際 輸出功率以及實際的工作效率 本設計中采用轉矩轉速儀進行測量 由于所測量的鉆機為低速大扭矩液壓 馬達 轉速太低 所以其驅動負載能力不夠 因此 本設計專門為其設計了一個增速裝置 用來提高其對 所驅動液壓的輸入轉速 由于轉速轉矩儀不能承受軸向力 因此本設計將增速器固定 使其承受所有的軸 向力 其他裝置也固定于實驗臺架上 本裝置采用節(jié)流閥調速加載 結構簡單 操作方便 輸出系統(tǒng)采用 8255 并行接口電路連接打印機 可直接打印數(shù)據(jù) 2 文獻綜述 為了加快鉆探設備的更新?lián)Q代 促進鉆探工藝的發(fā)展 在吸收國外先進經(jīng)驗的基礎上 開發(fā)研制適合 國情的新機型 并完成系列化和綜合配套設備 確保產品和先進鉆機工藝技術的推廣 建立現(xiàn)代化的鉆機 試驗臺是鉆探科研工作向縱深發(fā)展的需要 鉆機性能試驗臺應適應地質鉆探的各種鉆進方法 如硬質合金鉆進 金剛石鉆進 液動沖擊鉆進 繩 索取芯鉆進等 是通用型的綜合鉆機性能試驗臺 鉆機性能試驗臺是在實際鉆進過程中 通過不斷測試和調整鉆進工藝參數(shù) 達到優(yōu)化配置 從而提高 鉆進速度 尋找延長鉆頭壽命的最佳鉆進參數(shù) 以期達到最優(yōu)鉆進效率和最佳經(jīng)濟效益 本測試試驗臺硬件部分有鉆機固定平臺 測試加載系統(tǒng)和微機綜合測試系統(tǒng) 3 部分組成 6 鉆機固定平臺 鉆機固定平臺為安裝被測鉆機的基礎 平臺和安裝平面能滿足不同型號鉆機的安裝要求 平臺用吸 振性好的鑄鐵材料制造 兩塊長 寬 厚尺寸為 3 2m 2 0m 0 16 質量約為 5200kg 的平臺并列排放 具 有足夠的強度 剛度和穩(wěn)定性 且平臺上面 18 條下形槽 供固定被測鉆機使用 當被測鉆機與水平加載裝置固定時 可測試鉆機在不同轉速狀態(tài)下的進給力和起拔力等參數(shù) 當被 測鉆機固定在回轉加載裝置時 可測試鉆機在回轉狀態(tài)下的功率 扭矩 轉速以及效率等參數(shù) 測試加載系統(tǒng) 回轉加載裝置 回轉加載裝置由增速器 扭矩轉速傳感器 變速器與測功機組成 用測試鉆機在回轉時的功率 扭 矩 轉速和效率 測功機能對被測鉆機施加制動力矩 雖然電渦流測功機在低速范圍內有較大的制動力 但對大部分 鉆機的主軸轉速工作轉速而言 其制動能力仍顯不足 因此設有增速機構 在測功機和扭矩轉速傳感器之 間為變速器 在扭矩轉速傳感器與鉆機之間為增速器 與增速器的低速軸連接時 輸入最大扭矩為 Mmax 2000 2 96 5920N M 其中 2 96 為增速器的低速軸的傳動比 考慮到傳感器允許有 1 2 倍的超載 則所測鉆機的最大扭矩可達 7104N M 扭矩轉速傳感器的最高輸入轉速為 4000r min 因此在這種連接方 式時 允許鉆機的轉速最高為 nmax 4000 2 96 1351r min 當被測鉆機主軸同時與增速器 變速器的低速軸連接時 可測鉆機最大輸出扭矩 7741 29N M 而 此時被測鉆機的最高轉速可達 136r min 當被測鉆機主軸與增速器的高速軸連接時鉆機的輸出扭矩和轉速 只受變速的限制 該測量范圍可滿足目前各種型號的全液壓動力頭式坑道鉆機性能測試的要求 水平加載裝置 水平加載裝置主要有液壓缸 節(jié)流閥 油箱 拉壓力傳感器和固定支坐等組成 用于測試鉆機在水 平加載下的進給力 起拔力等 其工作原理是液壓缸的兩端各接個節(jié)流閥 通過節(jié)流飯可以控制油缸的移 動速度和工作壓力 此時可以測試鉆機的動態(tài)進給 起拔力及其速度 若將某一端節(jié)流閥并死 則可測出 鉆機在靜態(tài)下的最大進給 起拔力通過拉壓力傳感器輸入計算機 為避免測試時加載系統(tǒng)的平臺受到過大 的橫向載荷 用兩根拉桿將移動加載裝置與被測鉆機的機身連接起來 使進給 起拔力轉化為內力 加載系統(tǒng)平臺 加載系統(tǒng)安裝在一個可升降的液壓升降平臺上 靠 4 個立柱支撐 由兩個升降油缸升降 以便在測 試不同型號鉆機時調整其高度以適應被測鉆機的中心高度 平臺通過橫梁與 4 根立柱鉸鏈 其中兩根立柱 與底座鉸鏈 可以擺動 以補償兩個平臺升降油缸不同步而產生的偏差 微機綜合測試系統(tǒng) 4 微機綜合測試系統(tǒng)是由傳感器收集數(shù)據(jù)轉換為電信號經(jīng)過 A D 轉換電路輸入計算機然后顯示打印 通過微機測試系統(tǒng) 我們可以對所測的各種性能數(shù)據(jù)進行采集 分析 顯示 儲存 報表輸出 曲線擬合 這是整個測試系統(tǒng)的終端輸出部分和核心部分 在軟件設計中 采用了多次采集 去掉雙最大值及雙最小值 最后再取剩余值的算術平均值等一系 列措施 以進一步降低測量系統(tǒng)的誤差 系統(tǒng)設置 由于系統(tǒng)測試范圍較寬 為保證測量精度 傳感器常常需要換檔 有的還需要多檔切換 對于這些 情況本系統(tǒng)有相應的考慮 量程 系數(shù)等數(shù)值必須與配用的傳感器所標注的數(shù)值一致 且須對所要測試參 數(shù)進行設置 由于科學研究 形式試驗及出廠檢驗的目的及要求有所不同 所要測量的項目也有所不同 按測量 選擇安鈕 即可彈出菜單顯示可測的全部項目 此時可根據(jù)需要進行選擇 在測試過程中可以對測量的數(shù)據(jù)進行記錄 以便于數(shù)據(jù)保存 并進行數(shù)據(jù)編輯和繪制曲線等工作 在測量過程中也可以顯示實時趨勢曲線 可以進行二維 三維的曲線繪制 測試后數(shù)據(jù)可以進行修改 刪 除及存儲等 3 課題研究的基本內容 將機械加工中需要同時完成得旋轉和直線進給動作合二為一 在一些行程不大的場合可采用旋轉動力 液壓缸實現(xiàn) 該液壓缸將液壓缸與液壓馬達組合在一起 可同時完成旋轉運動和直線進給運動 其設計參 數(shù)為 行程 400mm 額定壓力 14MPa 缸徑 125mm 花鍵外徑 55mm 要求設計該旋轉液壓缸的結構及相關零件 4 課題研究的重點難點及要解決的主要問題 1 液壓元件的選擇 通過計算選擇泵 電動機 液壓缸以及液壓輔助元件 2 傳感器的選擇 主要采用轉速轉矩儀 內容包括轉速轉矩儀的工作原理 信號輸出 轉矩的輸出 轉 速輸出 安裝使用注意等 3 增速器的設計 主要通過大量的計算來確定各參數(shù) 包括傳動比的分配 運動參數(shù)的計算 各級 齒輪類型 精度等級及材料 齒數(shù)的選定 軸承的校核等 計算量龐大 查表次數(shù)多 4 輸出部分的設計 包括單片機程序及接線圖等 5 進度安排 第 1 周 2013 年 2 月 25 日 2013 年 3 月 3 日 上交寒假外文翻譯 接受具體畢業(yè)設計任務 撰寫開題報告 熟悉設計內容 查閱有關資料 4 第 2 周 第 3 周 2013 年 3 月 4 日 2013 年 3 月 17 日 參觀實驗室或有關廠家 增加感性認識 方案論證并確定旋轉動力液壓缸的設計方案 第 4 周 第 5 周 2013 年 3 月 18 日 2013 年 3 月 31 日 完成旋轉動力液壓缸總體設計方案 完成旋轉動力液壓缸的總裝配圖初步設計 第 6 周 第 7 周 2013 年 4 月 1 日 2013 年 4 月 14 日 完成旋轉動力液壓缸部分零件的設計 第 8 周 2013 年 4 月 9 日 2013 年 4 月 21 日 提交第 1 8 周的 指導記錄表 實習報告 和已做的畢業(yè)設計內容 由指導老師初審后上交學院 第 9 周 第 13 周 2013 年 4 月 22 日 2013 年 5 月 26 日 在指導老師指導下修改并完成旋轉動力液壓缸的全部設計 完成設計圖紙 同時撰寫畢業(yè)設計說明書 并提交指導老師初審 第 14 周 第 16 周 2013 年 5 月 27 日 2013 年 6 月 14 日 修改畢業(yè)設計圖紙及說明書 完成后參加畢業(yè)答辯 1 紀名剛等主編 機械設計 第八版 M 北京 高等教育出版社 2006 2 成大先主編 機械設計手冊 第四版 M 化學工業(yè)出版社 2002 3 陸惠明 錢超美 蔣明 煤礦用鉆機試驗臺的研制 煤炭科學技術 4 李寶存 ZJS 型智能型煤擴用液壓鉆機 煤礦重大災害防治技術與實踐 2008 5 李寶存 耿彥波 鄭曉偉 ZJS 智能型煤礦用液壓鉆機性能檢測裝置 煤礦安全 2008 08 65 67 6 陳松林 王清峰 ZY 300 型全液壓鉆機的研究與試驗 礦業(yè)安全與環(huán)保 2005 32 5 6 8 7 趙學社 煤礦高效掘進技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 煤炭科學技術 2007 35 4 1 10 8 盧寧 趙繼云 張德生等 煤礦井下全液壓鉆機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 煤礦機械 2011 32 3 1 3 9 劉鳳琴 范國強 煤礦坑道鉆機性能檢測試驗臺 煤田地質與勘探 2003 31 5 59 61 10 李棟 王賀劍 王敬國 煤礦坑道鉆機液壓系統(tǒng)可靠性設計分析 煤炭工程 2011 3 23 25 11 汪選要 徐傳波 葉友東 煤礦用全液壓坑道鉆機的設計研究 煤礦機械 2010 31 6 3 5 12 邢蘇寧 王思聰 煤礦用全液壓坑道鉆機整機性能測試加載方式比較 地質裝備 2011 6 15 17 13 姚亞峰 全液壓動力頭式鉆機給進系統(tǒng)的分析研究 碩士學位論文 西安科技大學 2005 14 楊善國 液壓錨桿鉆機設計研究 博士學位論文 中國礦業(yè)大學 2009 15 李曉暉 智能型煤礦用全液壓鉆機性能檢側裝置的研制與使用 煤礦重大災害防治技術與實踐 2008 154 158 4 4 學生簽名 年 月 日 指導教師批 閱意見 指導教師應對課題研究的思路 方法 對策 措施和預期成效等做出評價 并提出具體 的改進意見 指導教師簽名 年 月 日 注 理工類學生偏重于對課題相關知識的理解和實施方案的框架結構 文管類學生偏重于對文獻資 料的理解與綜述 表格欄高不夠可自行增加 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 1 次指導 20 年 2 月 27 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 現(xiàn)場布置畢業(yè)設計任務 介紹畢業(yè)設計的作用 本次畢業(yè)設計的主要內容及 要完成的主要工作 推薦主要閱讀的參考書及指導如何查閱與畢業(yè)設計有關文獻 資料 在閱讀文獻資料時如何把握重點 如何撰寫開題報告及注意事項 參考文 獻如何正確標注等 指導文獻資料和外文翻譯資料的檢索 指導開題報告的撰寫 開題報告撰寫 的重點 要注意的主要內容 參考文獻的具體標注格式 指導有關機械類外文文 獻的翻譯 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 2 次指導 20 年 3 月 6 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 現(xiàn)場審閱撰寫的開題報告及外文文獻翻譯是否合適 對不合要求處提出修改 要求 介紹本次畢業(yè)設計 煤礦液壓鉆機的工作原理 結構特點 本次設計試驗 臺所需做的試驗內容及測試參數(shù) 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 3 次指導 20 年 3 月 13 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 網(wǎng)上指導 指導試驗臺總體方案的確定 在確定試驗方案時需要考慮試驗臺 的結構應當簡潔 調試方便 參數(shù)測量準確等要求 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 4 次指導 20 年 3 月 20 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 網(wǎng)上審閱試驗方案設計是否合理 對不妥之處提出改進要求 由于通過液壓 系統(tǒng)進行加載及調節(jié)比較方便 所以試驗臺采用液壓系統(tǒng)進行驅動 對如何進行 液壓系統(tǒng)設計進行指導 如何根據(jù)所要求及所測參數(shù)設計液壓系統(tǒng) 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 5 次指導 20 年 3 月 27 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 網(wǎng)上審閱所擬定的試驗臺液壓原理圖是否合理 由于對礦機馬達采用液壓泵 加載 加載泵對壓力通過溢流閥進行調節(jié) 由此對有關參數(shù)如何進行計算給以指 導 并根據(jù)計算結果選擇有關液壓元件及傳感器 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 6 次指導 20 年 4 月 3 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 網(wǎng)上審閱計算結果 液壓元件及傳感器的選擇是否正確 對不妥之處提出修 改意見 指導如何進行試驗臺臺架設計 設計時需要考慮的問題 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 7 次指導 20 年 4 月 10 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 網(wǎng)上審閱試驗臺臺架總體設計方案 由于礦機馬達轉速較低 液壓泵需達到 一定轉速后才能進行加載 所以在馬達與加載泵之間需加裝增速器 馬達轉速通 過轉速轉矩儀進行測量 對增速器及轉速轉矩儀的選擇進行具體指導 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 8 次指導 20 年 4 月 17 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 現(xiàn)場審閱測試系統(tǒng) 試驗臺架設計 有關元件的選擇是否正確 對下一步試 驗臺架及測試系統(tǒng)的設計做進一步安排與指導 在設計時需注意鉆機馬達 轉速 轉矩儀及加載泵要保證其同軸度的要求 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 9 次指導 20 年 4 月 24 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 10 次指導 20 年 5 月 2 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 11 次指導 20 年 5 月 8 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 12 次指導 20 年 5 月 15 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 13 次指導 20 年 5 月 22 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 14 次指導 20 年 5 月 29 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 畢業(yè)設計 論文 指導情況記錄表 本表由學生按指導情況如實填寫并由指導教師簽字認可 第 15 次指導 20 年 6 月 5 日 教師指導意見及指導內容 由學生認真記錄關于教師指導學生開題 查閱文獻 資料 綜合運用知識 方案設計 論文寫作 外文應用 實驗 指出存在問題及 解決辦法等簡況 學生任務完成情況 需要解決的問題及下一步工作方案等 注 此頁可根據(jù)需要自行復制 每指導一次 填寫一次 不受頁數(shù)限制 指導教師簽名 1 煤礦液壓鉆機試驗臺 中文摘要 本設計是為了滿足普通煤礦用液壓鉆機出廠時進行參數(shù)檢測而制作 用于檢測出廠鉆機的動力頭實際輸出功率以及實際的工作效率 本設計中 采用轉矩轉速儀進行測量 由于所測量的鉆機為低速大扭矩液壓馬達 轉 速太低 所以其驅動負載能力不夠 因此 本設計專門為其設計了一個增 速裝置 用來提高其對所驅動液壓的輸入轉速 由于轉速轉矩儀不能承受 軸向力 因此本設計將增速器固定 使其承受所有的軸向力 其他裝置也 固定于實驗臺架上 本裝置采用節(jié)流閥調速加載 結構簡單 操作方便 輸出系統(tǒng)采用 8255 并行接口電路連接打印機 可直接打印數(shù)據(jù) 關鍵詞 煤礦 鉆機 液壓試驗臺 2 Experiment the set of The coal mine liquid presses to drill the machine Abstract This design is for satisfying the common coal mine to press to drill the hour of a factory of machine to carry on the parameter examination but create with the liquid Used for an actual exportation power of motive and actual work efficiencies that examines a factory to drill the machine In the origin designs because of measure of drill the machine as low speed to twist the liquid to press the motor greatly become soon too low so it drives the ability of load not enough therefore this design designs an increase to equip soon for it exclusively using to raise it to turn to the importation that the liquid drive press soon Turn and turn the instrument and can t bear the stalk toward dint soon so this design will increase soon the machine fix make it bear all stalks toward dint other devices are also fixed on the experiment pedestal The origin equips the adoption to reduce expenses the valve to adjust to add to carry soon the structure is simple operation convenience Output the system adopt 8255 abreast pick up a people electric circuit conjunction printer can print the data directly Keyword coal mine liquid presses to drill the machine 3 目錄 前 言 1 第一章 液壓加載系統(tǒng)原理設計 1 1 1 原理圖 1 1 2 液壓元件的選擇 1 1 2 1 泵的選擇 1 1 2 2 選擇電動機 1 1 2 3 選擇液壓缸 1 1 2 4 液壓輔助元件的選擇 2 第二章 傳感器的選擇 6 2 1 轉矩轉速儀的工作原理 6 2 1 1 轉局測量的原理 6 2 1 2 轉速測量的原理 6 2 2 信號輸出 6 2 3 轉矩輸出 6 2 4 轉速輸出 6 2 5 安全使用注意 7 第三章 增速器的設計 8 3 1 分配傳動比 8 3 2 運動參數(shù)計算 8 3 3 高速級 9 3 3 1 選定齒輪類型 精度等級及材料 齒數(shù) 9 3 3 2 按齒面接觸強度設計 9 3 3 3 按彎曲強度設計 11 3 3 4 幾何尺寸計算 12 3 3 5 驗算 12 3 4 低速極 12 3 4 1 選齒型 精度等級 材料及齒數(shù) 12 4 3 4 2 按齒面接觸強度設計 12 3 4 3 按齒根彎曲強度設計 14 3 4 4 幾何尺寸計算 15 3 4 5 驗算 15 3 5 軸系零件的設計 15 3 5 1 軸徑的初步確定 15 3 5 2 軸的結構設計 16 3 5 3 軸承的校核計算 23 第四章 輸出部分的設計 25 4 1 程序及注釋 25 結論 27 致謝 28 參考文獻 29 附錄 附錄 A 外文原文 附錄 B 外文翻譯 附錄 C 綜述 附錄 D 調研報告 附錄 E 試驗臺裝配圖及其各主要零部件圖 5 前 言 煤礦坑道鉆機出廠時都要進行性能檢測這道必不可少的工序 下文所設計 的煤礦液壓鉆機實驗臺就是專門從事這一方面檢測的裝置 這為新型鉆機的研 制 定型以及鉆機質量的提高 提供了先進的保障手段 并且為煤礦坑道鉆機 標準的制定 修改提供了可靠的依據(jù) 對于此類裝置煤炭科學研究總院西安分院研制的煤礦坑道鉆機性能試驗臺 已經(jīng)進過了 2a 多的運行 在逐步改進完善的過程中 現(xiàn)已累計檢測各型鉆機 200 余臺 測試數(shù)據(jù)可靠 準確 本設計相對于西安分院研制的試驗臺簡單 本設計采用節(jié)流閥加載 并聯(lián)一溢流閥作為保護 但是考慮到所測試的是低轉 速大扭矩馬達 因此需要在馬達和加載泵之間進行變速 這里在兩者之間加了 一個增速器 使馬達的轉速在到達加載泵時到達所需要的速度 另外這里采用 轉速轉矩儀進行測量 為了使其不受軸向力 所以將其放在減速器后 使軸向 力被固定的減速器所抵消 但讀取數(shù)據(jù)時應將數(shù)據(jù)進行處理 以上就是本設計的大體內容 下文便是本設計的具體內容以及具體步驟 6 第一章 液壓加載系統(tǒng)原理設計 1 1 原理圖 見附件圖紙 1 2 液壓元件的選擇 4 1 2 1 泵的選擇 因為最大扭矩 Tmax 2000N 取馬達的機械效率為 m 93 根據(jù) V 2 Tmax p m 最大排量 V rL 54 0 931256 根據(jù) A Fmax p m 最大流量 A 2780m 根據(jù)工況條件確定采用齒輪泵 其最高壓力為 25Mp 取壓力損失為 P1 0 3Mp 根據(jù)液壓泵最高供油壓力 Pp P1 P1 則 Pp 25Mp 0 3Mp 25 3Mp 根據(jù)最大流量 Qmax Vmax nmax 0 54 350 189 1L min 液壓泵的最大供油量 Qp Kqmax 1 2 189 1 226 9L min 故選用 CBY3100 齒輪泵 其驅動功率為 73 1KW 額定轉速 2000r min 最大壓力為 25Mp 排量為 100 7ml min 1 2 2 選擇電動機 根據(jù)泵的樣本參數(shù) 其驅動功率為 73 1KW 故選用電動機 Y280S 4 額定功率為 75KW 滿載轉速 1480r min 額定轉速 1 9N m 最大轉矩為 2 2N m 1 2 3 選擇液壓缸 1 2 3 1 缸的內徑計算 根據(jù) A F max p m 0 00083mm 2 8 33cm 26 091256 無活塞桿側 D 32 58mm A4 7 有活塞桿側 初步取活塞桿直徑 d D31 D 6 01492 pF D2 269 305 D 32 78mm 所以確定缸的內徑為 D 32 78mm 圓整為標準值為 40mm 1 2 3 2 缸筒的厚度 1 取材料為 35 號碳素鋼 B 520Mp 104Mp s 310Mp5B D 0 08 0 3 6 09mmmax3 2PD 253104 2 所以外徑為 D1 40 6 09 2 52 18mm 圓整為 60mm 2 缸筒厚度的驗算 額定工作壓力應低于一定極限值 Pn 0 35 53 6Mp 最大壓力為 25Mp 所以滿足條 21s 件 額定工作壓力小于完全塑性變形壓力有一定比例范圍 Pn 0 35 0 42 P pl 其中 Ppl 2 3 s D1 根據(jù) Ppl Mpa57 1048 3 2 Pn 25Mp 965710 所以缸筒大徑為 60mm 1 2 3 3 缸筒低部厚度計算 缸筒底為平面 430 PD 8 因此 mm492 810543 0 圓整為 9mm 1 2 3 4 活塞桿直徑計算 由于無速度比要求 則 d 圓整為 16mmmD3 1 按強度要求校核 l 10d 80mm d 取 s 355Mp n s 1 4 45 號鋼 41 F 則 253 6Mpsn d m7 60 16 2534 9 按彎曲穩(wěn)定性校核 F F k為穩(wěn)定臨界力 取 l 520mmn 因為 l 10d 應采用彎曲校核 則 m 85 120n2 K AJ04 1664 22 d 所以 30 5 kl n Fk 2lEJn Nd 6 4830 1052 64 810264 105 2343929 所以最大壓力 F 9000 12075 9NNnFk 9 274 83 所以符合條件 因此 活塞桿直徑為 16mm 1 2 3 5 液壓缸進出油口尺寸確定 根據(jù)最大流量 Qp 226 9L min 3 78L s 3 78 106mm3 s 9 因為進出油口處流速不應大于 5m s 5000mm s 所以 得 AsmAqp 50 2 36756 50178 3ms 所以 得2 2764d d0 4 所以查 GB2878 81 取 M42 2 中徑 40 701mm 小徑 39 835mm 1 2 4 液壓輔助元件的選擇 1 2 4 1 油管的選擇 油管的內徑 d 2 q 為通過油管流量 v 為油管中的允許流速 m s 壓油管道 d 2 圓整為 40mmm7 326075 189 吸油管道 d 圓整為 80mm 2 回油管道 d 2 圓整為 40mm 7 326075 189m 管子壁厚計算 取冷加工 軟 R 鋼管 牌號 45Mpnb1574628 根據(jù)管子壁厚 2 pd 壓油 外徑 D 50mm 查得壁厚為 5mmm6 1573 吸油 外徑 D 90mm 查得壁厚為 10mm92 回油 外徑 D 50mm 查得壁厚為 5mm 按 JB T971 1977 選用焊接直角管接頭 按 JB T966 1977 選用管接頭 1 2 4 2 油箱的選擇 V Q p 2300 100 7 231610mm2 0 232m3 取經(jīng)驗系數(shù) V 6 0 232m 3 1 38m36 10 所以油箱容積為 1 38m3 選用 AB40 33 01500B1ST 油箱 1 2 4 3 過濾器 選用 QUQ2 型過濾器 空氣過濾度 40 空氣流量 2 5 空氣阻力 0 02 加油網(wǎng)孔 0 5 1 2 4 4 溫度顯示計 采用雙金屬溫度計 WS 70 1 2 4 5 閥的選擇 3 溢流閥選用 DT 01 22 最大流量 2L min 最大工作壓力為 25Mpa 調速范圍 0 5 2 5Mpa 節(jié)流閥選用 F SRG 10 50 最高壓力為 25Mpa 額定流量 230L min 11 第二章 傳感器的選擇 5 2 1 轉速轉矩儀的工作原理 2 1 1 轉矩測量原理 轉矩傳感器的檢測敏感元件是電阻應變橋 將專用的測扭矩應變片用應 變膠粘貼在被測彈性軸上以組成應變電橋 只要向應變電橋提供電源即可測 得該彈性軸收扭的電信號 然后將應變信號放大 再經(jīng)過壓 頻轉換變成與 扭應變成正比的頻率信號 傳感器的能源輸入及信號輸出是由兩組帶間隙的 特殊環(huán)形旋轉變壓器承擔的 因此可實現(xiàn)能源及信號的無接觸傳遞 2 1 2 轉速測量原理 轉矩傳感器在旋轉軸上安裝著 60 條齒縫的測速輪 在傳感器外殼上安裝 的一只由發(fā)光二極管及光敏三極管組成的槽形光電開關架 測速輪的每一個 齒將發(fā)光二極管的光線遮擋住時 光敏三極管就輸出一個高電平 當光線通 過齒逢射到光敏管的窗口時 光敏管就輸出一個低電平 旋轉軸每轉一圈就 可以得到 60 個脈沖 因此 每秒鐘檢測到的脈沖數(shù)恰好等于每分鐘的轉速 值 2 2 信號輸出 零轉矩 10kHz 50Hz 正向旋轉滿量程 15kHz 50Hz 反向旋轉滿量程 5kHz 50Hz 信號幅值 0 8V 負載電流 40mA 2 3 轉矩的輸出 轉矩的測量計算公式 正向轉矩輸出值為 Mp N f f0 fp f0 反向轉矩輸出值為 Mr N f0 f f0 fr 上式中 Mp 正向轉矩 Mr 反向轉矩 N 轉矩滿量程 fp 正向滿量程 輸出頻率值 kHz fr 反向滿量程輸出頻率值 kHz f 實測轉矩輸出頻率 12 值 2 4 轉速輸出 轉速 N 60f z 式中 N 為轉速 r min f 為實測轉速輸出頻率 kHz Z 為傳感器測速 齒數(shù) 這里 z 取 60 2 5 安裝使用注意 1 應使用兩組聯(lián)軸器將傳感器安裝在動力源和負載之間 2 建議使用撓性 彈性或方向聯(lián)軸器 以保證同心度小于 0 1 3 動力及負載必須固定牢以避免振動 4 應將傳感器的基座與設備的基座固定好 中心高度調節(jié)合適 并應避免 產生附加轉矩 13 第三章 增速器的設計 3 1 分配傳動比 8 總的傳動比為 i 減 2300 350 6 571 高速級傳動比 i 1 98 2571 635 減i 低速級傳動比 i 2 20 98 761i減 3 1 運動參數(shù)的計算 8 0 軸即泵軸 P 0 kwpQ78 59 06123 3 NmnT r17 35 9i00 1 軸即高速軸 NmnPTr kw6 35209 845 9i 2392 84 110011 聯(lián) 軸 器 2 軸即中間軸 NmnPTri kw63 978 15 9 in 82301 79 022112 齒承 14 3 軸即低速軸 NmnPTri kw6 2075 9in 358 19 33233 承齒 4 軸即馬達軸 NmnPTrkw20315 9i 45 79 4434 聯(lián)承 3 2 高速級 11 3 3 1 選定齒輪類型 精度等級及材料 齒數(shù) 1 傳動方安如圖 選用直齒圓柱齒輪 2 選用 7 級齒輪精度 3 材料 選擇小齒輪材料為 40Cr 調質 280HBS 大齒輪材料為 45 鋼 調質 240HBS 4 選小齒輪 Z1 24 大齒輪齒數(shù)為 24 2 98 71 52 取 Z2 72 3 3 2 按齒面接觸強度設計 由計算公式 dtHEt TKud 1 21 3 2 1 確定載荷系數(shù) Kt 1 3 2 小齒輪傳遞轉矩 T 1 352 6Nm 3 選取齒寬系數(shù) d 1 4 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE 189 8Mpa1 2 5 查得小齒輪接觸疲勞強度極限 Hlim1 600Mpa 大齒輪接觸強度極限 Hlim2 550Mpa 6 計算應力循環(huán)次數(shù) 992 911057 6 04 10624 10382 3 NjLnh 7 查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1 0 88 K HN2 0 93 15 8 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1 安全系數(shù) S 1 MpasK paHLIMNH 5 15093 2868 221lim1 代入公式 mZuTKdHEdtt 35 819 25 186 32 1 2 132 1 9 計算圓速度 v smndvt 792 6035 81601 10 計算齒寬 b dbt 35 81 1 11 計算齒寬與齒高比 b n 模數(shù) mzmtt 38 24 1 齒高 h6752 063 7 8 b 12 計算載荷系數(shù) 根據(jù) v 9 792m s 7 級精度 查得 Kv 1 175 直齒 假定 KAFt b 100N m 查得 11 FHK 查得使用系數(shù) KA 1 25 由 7 級齒輪 小齒輪相對支承非對稱得 bdH 3210 6 01 8 2 代入得 427 15 8 3 HK 16 由 b h 10 67 35 1 427 1 FHKK查 得 84 27 VA 13 按實際載荷系數(shù)校正后分度圓直徑 mdtt 913 84 135 31 14 計算模數(shù) Zm 2 4 9 1 3 3 3 按彎曲強度設計 31 FSadYZKT 3 3 3 1 確定公式內的各值 查得 小齒輪彎曲疲勞強度極限 大齒輪彎曲疲勞強度MpFE501 極限 Pa382 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 8 0 5 21 FNFNK 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 1 4 MpasKFENF 86 234 108 7 2211 計算載荷系數(shù) K 74 15 7 FvA 齒形系數(shù) 查得 24 65 21 FaFaY 查取應力校正系數(shù) 73 8 21 SaSaY 計算大小齒輪的 并 比 較1 FY 0164 8 23754 0379 5 3862 21 FsaFsa YY 大齒輪數(shù)值較大 17 3 3 3 2 計算 mm27 341657 206 32 取 m 4mm 則分度圓直徑 d1 81 35mm 213 045 81 ZZ取 大齒輪齒數(shù) 6358 9 12 u 3 3 4 幾何尺寸計算 計算分度圓 mZd2546321 中心距 a168 8 1 齒寬 bd 取 B2 84mm B 1 90mm 3 3 5 驗算 合 適mNbKFd TAtt 10 94 823512 8356 3 4 低速級 11 3 4 1 選齒型 精度等級 材料及齒數(shù) 1 用直齒齒輪 精度 7 級 2 小齒輪用 40Cr 硬度 280HBS 大齒輪用 45 鋼 調質 硬度 240HBS 3 選小齒輪齒數(shù) Z1 24 大齒輪齒數(shù) Z2 2 205 24 52 62 取 Z2 53 3 4 2 按齒面接觸強度設計 31 21 2dtHEt TKud 3 4 2 1 確定公式內的數(shù)值 1 試選載荷系數(shù) Kt 1 3 18 2 計算小齒輪轉矩 T1 978 63Nm 3 選取齒寬系數(shù) d 1 4 材料彈性影響系數(shù) ZE 189 8Mpa1 2 5 小齒輪的接觸疲勞壽命極限 601limMpaH 大齒輪的接觸疲勞壽命極限 52li 6 應力循環(huán)次數(shù) 992 91 1025 0 102 38 76 NnjLh 7 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 3 2HNHNK 8 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1 安全系數(shù) S 1 MpaSK paHNH 5 15093 46 2lim21li1 3 4 2 2 計算 1 試算小齒輪分度圓直徑 d1t 代入 H 較小值 muZTKdHEdtt 04 1725 316978 51832 1 32 2211 2 計算圓周速度 smndvt 94 5106874 106 3 計算齒寬 dbt 47 1 4 計算齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) mzmtt 127 6 0 1 齒高 ht 85352 19 67 1085 3 04 17 hb 5 計算載荷系數(shù) 根據(jù) v 5 94m s 7 級精度 查得 Kv 1 15 直齒輪 假設 2 1 10 FHtA KmNbFK查 得 查得 A 查得 7 級精度 小齒輪非對稱 615 04 1723 01 6 0 8 2 3 bdH 由 b h 10 67 56 5 FHKK查 得 29 11 vA 6 按實際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑 mKdtt 759 047 31 7 計算模數(shù) m z3 2 5 1 3 4 3 按齒根彎曲強度設計 321 FSadYZKT 3 4 3 1 確定公式內的數(shù)值 1 查得小齒輪彎曲疲勞強度極限 大齒輪彎曲極限 501MpaFE MpaFE3802 2 查得彎曲壽命疲勞系數(shù) 8 21FNFNK 3 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 1 4 MpasKFENF 86 234 108 57 52211 20 4 計算載荷系數(shù) K 09 2456 1 FvAK 5 查得齒形系數(shù) 308 2 65 1FaFaY 6 查得應力校正系數(shù) 79 8 1 SaSa 7 大小齒輪的 比 較 FAY 0165 8 23790 5 1621 FSaFY 大齒輪大 3 4 3 2 計算 mm83 424106 9780 0165 3 取 m 5mm 按接觸強度算得分度圓直徑 d1 147 04mm 小齒輪齒數(shù)為 3008 95 71 ZdZ 取 大齒輪齒數(shù)為 6715 632 212 u 取 3 4 4 幾何尺寸計算 1 分度圓直徑 mZd3567021 2 中心距 圓整為 243mm a5 24 1 3 計算齒輪寬度 bd10 取 B2 150mm B 1 155mm 3 4 5 驗算 21 NdTFt 67 1304856 97821 合 適 034mbKtA 3 5 軸系零件的設計 3 5 1 軸徑的初步確定 2 01953TTdnPW 高速軸 1 軸 取 40Cr 為軸材料 MpaT50 P1 84 92KW n 1 2300r min md79 325023 09843 中間軸 2 軸 取 40Cr 為軸材料 25 108 4 ApaT mnPAd rKw6 508 7192 0in 1 793302 低速軸 3 軸 取 40Cr 為軸材料 25 108 4 AMpaT mnPAd rKw05 639 725 108in 96 730 3 5 2 軸的結構設計 11 3 5 2 1 高速軸 1 軸 使用 30210 圓錐滾子軸承 T 21 75mm a 20mm 取 d1 40mm 22 50 56 50 46 40 圖 1 高速軸結構圖 1 力的計算 FNV1 FNH1 Ft Fr FNV2 FNH2 FNV1 Fr FNV2 67 85 229 85 圖 2 高速軸受力分析圖 圖 3 V 平面高速軸受力 圖 Fr NdT6 05 1084652tan231 Ft 9 31 NFFFNVrNV 41 69085 67 85 67 29 2 NVr 3541 9311 23 FNH1 Ft FNH2 圖 4 H 平面高速軸受力分析圖 NFFNtNH NHt 82 6419 12 8353067 85 29 11 2 彎扭校核 MV MH M 2 073 105Nmm 5 696 105Nmm 6 062 105Nmm 3 526 105Nmm T 圖 5 高速軸彎扭圖 根據(jù)第三強度理論 合 適 7056 3 0 16 22 MpaTWMTca 3 5 2 2 中間軸 使用 30211 圓錐滾子軸承 T 22 75mm d 55mm D 100mm a 21mm 24 756555 65 55 圖 6 中間軸結構圖 FNV1 FNH1 Fr Ft Fr2 Ft2 FNV2 FNH2 圖 7 中間軸受力分析圖 1 力的計算 NdTFdNTFtrtr 4 130856 9726 79 tan5 842356 9725 163 01tan11232 25 FNV1 Fr2 FNV2 Fr1 99 25 162 5 66 75 圖 8 V 平面中間軸受力分析圖 NFF NNVrNVrNV NVrr5 28 4 25925 9 916 5 916275 11 12 99 25 162 5 66 75 FNH1 Ft1 Ft2 FNH2 圖 9 H 平面中間軸受力分析圖 NNNNttNH H187090 06 71325 4375 26 584 321 2 2 彎扭校核 26 MV MH M T 286 09Nm 17 314Nm 1804 2Nm 47 6Nm 1826 7Nm 50 65Nm 978 63Nm 圖 10 中間軸彎扭圖 根據(jù)第三強度理論 合 適 87 69 065 1 82397 2MpaWTca 3 5 2 3 低速軸 使用 30214 圓錐滾子軸承 T 26 25mm a 25 8mm d 70mm 27 70 74 84 80 70 66 60 圖 11 低速軸結構圖 FNV1 FNH1 Ft1 Fr1 FNV2 FNH2 97 95 194 95 圖 12 低速軸受力分析圖 力的計算 FNV1 Fr1 FNV2 97 95mm 194 95mm 圖 13 V 平面低速軸的受力分析圖 28 NFF NFdTFNVNVrNV Vtr 85 29640 65 148907 95 14 7 336 25 40 7tan121 221 Ft1 194395mm FNH2FNH1 97 95mm 圖 14 H 平面低速軸受力分析圖 NFF NFNtNHHt76 823594 1379 9 145 7 121 2 2 彎扭校核 29 T M MH MV 290 4Nm 806 69Nm 857 37Nm 2072 6Nm 圖 15 低速軸彎扭圖 根據(jù)第三強度理論 MpaWTMca 703 074 16 23 8532222 所以合適 3 5 3 軸承的校核計算 11 因為低速軸要承受軸向力 所以在此只校核低速軸 低速軸 選取 30214 的圓錐滾子軸承 C 132KN C 0 175KN 受力分析如圖 Fr1 Ft1 Fd1F d2 圖 16 低速軸軸承受力分析圖 30 Fr1 Fr2V Fr1V 圖 17 V 平面受力圖 Ft1 Fr2H Fr1H 圖 18 H 平面受力圖 3 5 3 1 力的計算 NFNFNVrHrrvrHvrtr 18 753946 8235 137 971852964 4 5 713 2221121 3 5 3 2 求兩軸承的計算軸向力 Fa1 和 Fa2 查得 為 Fa Fr e 的值Yrd 得 Y 1 4 e 0 42 31 NFYdaerd68 1570 4 23 68 1570 94 121 因為 er 3 941 Fra 8 1 87526 所以 0 4 0122YXYX 則 NxfParp 9 437 9 111 NFr 87 204 12685222 所以取 P 2 Pmax 20477 87N 所以 hh LPCnL 43 106max6 287 243501 01 所以軸承合適 32 第四章 輸出部分的設計 10 4 1 接線圖見附錄 4 1 1 程序及注解 CODE SEGMENT ASSUME CS CODE MAIN MOV AL 83H 設置方式選擇控制字 OUT 9EH AL MOV AL 0DH 設置置位 復位控制字 使 PC6 1 即打印機選 通無效 OUT 9EH AL MOV AL 09H 設置置位 復位控制字 使 PC4 1 即紙帶機啟動 無效 OUT 9EH AL CALL LPST 調用打印機驅動程序 CALL RDST 調用紙帶機驅動程序 打印機驅動程序 LPST PROC LPST1 IN AL 9CH AND AL 04H 判斷 BUSY PC 2 0 JNZ LPST1 否 繼續(xù)查詢 MOV AL CL BUSY PC 2 0 打印機準備就 緒 OUT 98H AL 輸出 CL MOV AL 0CH OUT 9EH AL INC AL OUT 9EH AL 在 PC6 引腳上輸出負脈沖 選通打印 機 RET 33 LPST ENDP 紙帶機驅動程序 RDST PROC MOV AL 08H PC 4 0 啟動紙帶機 OUT 9EH AL LP IN AL 9CH AND AL 01H 判斷 PC0 1 JZ LP PC 0 0 繼續(xù)查詢 IN AL 9AH PC 0 1 紙帶機準備就緒 MOV CH AL 輸入到 CH MOV AL 09H OUT 9EH AL 暫停紙帶讀入機 RET RDST ENDP CODE ENDS END MAIN 34 結 論 本液壓鉆機實驗臺可應用于測量出廠鉆機的功率 效率以及轉矩轉速 對 于測量結果可以直接打印 加載方法簡單易行 數(shù)據(jù)可靠 不足之處在于數(shù)據(jù)不可儲存 不便于比較 輸出數(shù)據(jù)還需要處理 不能直 接使用 35 致 謝 為期 3 個月的畢業(yè)設計終于結束了 經(jīng)過這一段時間設計和學習 鍛煉了 我的自學能力和文獻查找能力 同時也把我在這四年中所學到的知識融會貫通 充分訓練了我的綜合運用能力 在這 3 個月的設計過程中 指導老師凌智勇老師給與了我極大的幫助 從 課題的入手 方案的確定到最終設計的完成 凌老師總是在我遇到困難時給與 我 知識上的幫助和精神上的鼓勵 在答疑時 他總是不厭其煩得耐心給我解釋 以 便讓使我充分吃透課題的含義 凌老師還放棄休息時間 定期的指導我們 為 我 們的設計提出了很多寶貴的建議 使我們順利完成了畢業(yè)設計 當然還要感謝參考文獻的作者們 沒有他們所寫的參考資料 我是無法合 理選擇元件以及合理安排設計步驟和計算過程 感謝他們給與的無私貢獻 最后 我還要感謝學院能給我這次設計的機會 給了我這次自我鍛煉的機 會 使我的設計能力有了一定的提高 也培養(yǎng)了自學能力 當然還要感謝四年 來 培養(yǎng)我的老師們沒有他們的悉心教導 我也不會有今天的成績 作為一個即將 踏 上社會的畢業(yè)生 我再次感謝學校 感謝每個教導和幫助過我的人 我將在以 后 的學習工作生活中牢記你們對我的教誨 積極向上 做個對社會有用的人 36 參考文獻 1 張宏鈞 姚克 殷新勝 鉆進工藝試驗臺的建設 金屬礦山 2004 9 2 劉鳳琴 范國強 煤礦坑道鉆機性能檢測試驗臺 煤田地質與勘探 2003 31 5 3 成大先 機械設計手冊 化學工業(yè)出版社 第四版 第四卷 4 張利平 鄧鐘明 液壓氣動系統(tǒng)設計手冊 機械工業(yè)出版社 5 彭忍社 轉矩轉速傳感器及其在鉆機功率測試中的應用 探礦工程 1994 1 6 西北工業(yè)大學工程制圖教研室 畫法幾何及機械制圖 陜西科學技術出版社 1998 修訂本 7 方昌林 液壓 氣壓傳動與控制 機械工業(yè)出版社 8 王大康 王之櫟 機械設計綜合課程設計 機械工業(yè)出版社 9 申永勝 機械原理教程 清華大學出版社 10 許立梓 何小敏 陳瑋 高明琴 微型計算機原理及應用 機械工業(yè)出版社 11 濮良貴 紀名剛 機械設計 第 7 版 高等教育出版社 12 甘永立 幾何量公差與檢測 第六版 上?？茖W出版社 13 F Laugere G W Lubking A Berthold J Bestwishes astenmeijer M J Vellekoop Downscaling aspects of a conductivity detector for application in on chip capillary elactrophoresis 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