200米钻机回转器设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 目录 摘 要 错误 !未定义书签。 Abstract 2 第 1 章 绪 论 3 1.1 选题的意义 3 1.2 设计内容 3 1.3 设计方法 4 1.4 预期目标 4 第 2 章 钻机概述 5 2.1 钻机的功用 5 2.2 对钻机的要求 5 2.3 钻机的组成 5 2.4 钻机的分类和名称 6 2.4.1 分类 6 2.4.2 名称 7 第 3 章 钻机的总体设计 8 3.1 本设计钻机的应用场合 8 3.2 设计 方案的确定 8 3.2.1 本设计钻机的特点 8 3.2.2 总体设计方案的确定 8 3.3 钻机的技术特性和要求 9 第 4 章 动力机的确定 错误 !未定义书签。 4.1 输出功率计算 错误 !未定义书签。 4.2 回转钻进及破碎岩石、土层所需功率 11 4.3 给进油缸所需功率的计算 13 4.3.1 给进油缸的基本参数 13 4.3.2 油缸工作压力的计算 13 4.3.3 油泵最大工作流量计算 14 4.3.4 给进油缸功率计算 14 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 4.4 动力机功率的确定 14 第 5 章 机械传动系统设计 15 5.1 主要参数的选择 17 5.1.1 变速箱 17 5.1.2 绞车 17 5.1.3 回转器 17 5.2 机械传动系统初步计算 17 5.2.1 变速箱各档传动 18 5.2.2 绞车的缠绳速度 18 5.2.3 立轴的转速 19 第 6 章 变速箱的设计与计算 21 6.1 变速箱的结构特点及设计要求 21 6.1.1 结构特点 21 6.1.2 设计要求 21 6.2 齿轮副的强度计算与校核 22 6.2.1 变速箱内各齿轮主要参数确定 22 6.2.2 主要齿轮副的强度设计计算与校核 22 6.3 轴的强度计算与校核 28 6.3.1 轴的强度计算 29 6.3.2 轴的强度验算校核 32 第 7 章 绞车 34 7.1 绞车的结构特点 34 7.2 主要参数的选择 34 7.2.1 绞车性能参数 34 7.2.2 绞车卷筒转速和提升速度计算 36 7.3 绞车所需功率 37 7.4 绞车齿轮副强度简单校核 38 第 8 章 回转器的设计 39 8.1 回转器的结构特点 41 8.2 回转器的弧齿锥齿轮副设计 41 8.2.1 弧齿锥齿轮参数设计 41 8.2.2 零部件的强度与寿命计算 41 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 8.3 轴径的估算 42 8.3.1 齿轮受力分析 47 第 9 章 液压系统的设计与计算 39 9.1 液压卡盘的设计与计算 41 9.1.1 卡瓦对钻杆的夹紧力 41 9.1.2 蝶型弹簧的轴向推力 41 9.1.3 蝶型弹簧的设计计算 41 9.1.4 蝶型弹簧的变形量计算 41 9.1.5 所需油压的计算 41 9.1.6 卡瓦径向伸缩量计算 41 9.1.7 缸体的强度计算 41 9.2 给进油缸的设计 42 9.3 夹持器 42 第 10 章 可行性及经济成本分析 47 10.1 可行性分析 52 10.1.1 设计可行性分析 53 10.1.2 市场可行性分析 53 10.2 经济性分析 53 第 11 章 使用说明 47 11.1 概述 52 11.2 钻机分组情况 52 11.3 工作原理 52 11.3.1 钻机的工作原理 53 11.3.2 立轴的给进运动 53 11.3.3 立轴的快速移动 53 11.4 操作程序 52 11.5 机器的保养与维护 52 11.6 故障原因及排除方法 52 11.7 钻机的安全注意事项 52 结论 55 致谢 56 参考文献 57 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 专题 58 附录 1 70 附录 2 77 附录 3 86 附录 4 94 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 摘 要 200米液压钻机主要用于钻探各种深度为 200米左右的各种角度的各类用途的孔，可在不同硬度的岩石中钻孔，而在煤层、软岩石中钻孔以及在农田打井时效率最高。钻机组成主要分为回转器、绞车、变速箱、机架、 操作仪。在本次的设计中主要对回转器部分进行了分析创新设计，通过了结构合理性分析及各强度的较核验算。对钻机整体进行了设计，通过最后设计结果，满足了初定的设计要求。该项目的成功设计，有效满足了由于 150 米钻机不能完成的钻探探测任务，为新型的探测作出了有力准备，填补了目前的空白。在设计中加入和优化设计理论和绿色设计理论，使得操作者减轻了劳动强度，考虑了油的各种泄露问题，对环境减轻了甚至免去了污染，符合新型设计理论。 关键字 地质勘探 钻机 回转器 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 Abstract 200 meters liquid presses drill machine is mainly used to drill to explore various depth as 200 meters any kind of angle of bore . It can drill a hole in the rock of different degrees of hardness. Drilling a hole in the coal seam, soft rock and in the farmland beat the well time and limited efficacy rate . the Drillling machine constitutes is divided in to turn round a machine, winch and become soon a box, machine and operates an instrument. Main carried on an analytical innovation design towards turning round the machine part in the design ,by the structure rationality an analytical and each strength to check to calculate more. Carried on a design towards drilling machine wholly, pass an end the design result, satisfy a beginning settle of design request. The successful design of that item, satisfied effectively to drill machine and cant complete because of 150 meters of drill and explore mission, in order to probe in to make emollient preparation newly, fill up current blank. Join in the design with excellent turn design the theories and green to design theories, make the operation ease labor strength, considering oil of various reveal a problem and ease to the environment to even avoid a pollution, match new design theories. Key words The geology probes into, drill machine, turn round a machine 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 1 章 绪 论 1.1 选题的意义 题目的选择，是通过毕业实习上的调查了解，以及目前能源行业的火暴形式，大家都知道社会的发展离不了能源的供应，针对在课前的调查中了解到目前在能源开采的紧张，需要一些专门化的设备，来解决实际问题。选择200 米液压钻机的设计，主要是考虑到目前的 75 米， 100 米， 150 米以及当前的 200 米钻机存在着各种问题，他们不能满 足现在实际要求，对新型 200米钻机的设计能解决目前存在的问题，对他的成功设计，将有效改进目前的钻探工艺，取得较大的经济效益。 1.2 设计内容 1. 200 米液压钻机回转器的设计 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2主要技术参数： （ 1） .钻进深度 (使用 42 或 50钻杆 ) 200m （ 2） .钻孔直径 开孔直径 89m 终孔直径 60mm （ 3） . 立轴行程 500mm （ 4）最大液压给进压力 4 MPa （ 5）卡盘最大工作压力（弹簧常闭式液压卡盘） 6 MPa （ 6）立轴内孔直径 52mm （ 7）油缸最大起拔力 32.5KN （ 8）油缸最大给进力 20KN 1.3 设计方法 确定了设计题目，就得需要相应的设计方法，有了明确的设计方法理念才能完成预期的设计目标。有针对性的设计才能取得良好的效果，根据自己的调研情况，我设计采用的方法是改进型创新设计，主要理论知识来源于钻机的结构原理，钻机的钻进工艺，及岩心岩石的理论研究知识。 1.4 预期目标 每一项设计都有一个预期计划目的，本次设计的 预期目标为，设计结果应满足设计要求，设计的钻机应较前期钻机有突出的设计优势。设计最终应满足钻进 200 米的各项功能要求，对环境无污染或少污染，得到绿色设计要求，能有效减轻劳动者的劳动强度，及提高操作者的安全保证，得到优化设计的要求。并且能够取得较高的经济效益和社会效益。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 2 章 钻机概述 2.1 钻机的功用 钻探是地质勘探工作的重要手段之一。钻机是实现该手段的主要设备。其基本功用是以机械动力带动钻头向地壳钻孔并采取岩矿心。钻机同时还是进行石油、天然气勘探及开采、水文水井钻 探、工程地质钻探等工程的重要设备。 2.2 对钻机的要求 钻机的技术性能要保证在施工中能满足合理的工艺要求，以最优规程，达到预计的质量要求；维护保养简单容易；安装拆卸搬迁方便；利于快速钻进；钻进辅助时间短；钻孔施工周期短；体力劳动强度低等。概括起来说，是钻机要为多、快、好、省地完成钻探生产任务创造有利条件。 根据钻机的基本功用，对钻机具体要求如下： 1.通过回转钻具等钻进方式将动力传给钻头，使钻头具有适合钻进规程需要的转速及调节范围，以便有效地破碎岩石； 2.能通过钻具向钻 头传递足够的轴心压力，并有相当的调整范围，使钻头有效地切入或压碎岩石； 3.能调整和控制钻头给进速度，保证连续钻进； 4.能完成升降钻具的工作，并能随着钻具重量的变化而改变提升速度，以充分利用动力机的功率和缩短辅助时间； 5.能变换钻进角度和按一定技术经济指标旧响应深度的直径的钻孔，以满足钻孔设计的要求和提高钻进效率。 2.3 钻机的组成 目前常用的钻机由如下各部分组成： 1.机械传动系统 将输入的动力变速并分配到回转机构、升降机构。对于液压钻机还要有驱动油 泵，使液压系统工作的装置。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2.液压传动系统 利用油泵输出的压力油驱动马达、油缸等液动机，以使立轴回转和控制给进机构、移动钻机、松紧卡盘、夹持器等； 3.回转机构 回转钻具，以带动钻头破碎孔底岩石。 4.给进机构 调整破碎岩石所需要的轴心压力和控制给进速度。在出现孔内事故时，可以进行强力起拨。 5.升降机构 用于升降钻具（提取岩心和更换钻头）和进行起下套管等作业。 6.机架 支承上述各机构及系统，使之组装成一个整体，成为完整的机 器。 2.4 钻机的分类和名称 随着钻探工程在国民经济各部门中的广泛应用，钻机类别和型号也在增多。为此将钻机实行科学分类和确定名称，对识别、评价和选择钻机是很有意义的。 2.4.1 分类 按用途分类 按用途不同，可将现行广泛使用的钻机分为三大类，即地质勘探用岩心钻机；石油钻探用钻机；专用钻机（水文水井钻机、物探钻机、工程钻机等）； 按钻机标准钻进孔深分类 根据不同孔深范围，将各种不同钻进孔深的钻机分成三类或四类。 按三类分见表 2 1。 表 2 1 (m） 类别 浅孔钻机 中深孔钻机 深孔钻机 10 300 10 300 300 800 300 800 800 1200 1000 2000 按四类分类见表 1 2。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 表 1 2 （ m） 浅孔钻机 次深孔钻机 中深孔钻机 深空钻机 10 150 200 400 500 800 900 以上 按原来地质总局设备管理分类 钻机可分为六类，即浅孔钻机、岩心钻机、 石油钻机、水文水井钻机、汽车钻机和砂矿钻机； 按装载方式分类 可以分为滑橇式、卡车式、拖车式； 按破碎岩石方式分类 可分为回转式、冲击式和冲击回转式； 按回转机构型式分类 可分为立轴式、转盘式、动力头式； 按进给机构分类 可以分为手轮（把）式、油压式、螺旋差动式、长油缸式、油马达 链轮式。 2.4.2 名称 钻机的名称是按照钻机综合特征及主要性能，以汉字拼音字母及数字编排成的代号来表示的。通常把这种代号称为型号，并以铭牌指示在钻机上。 国产钻机名称一般有三部分组成： 首部为用途类别和结构特征代号，用汉 语拼音中的一个字母表示。如“ X”是汉字“心”的拼音首字母，表示钻机用于岩心钻进。“ U”是汉字“油”的首字母，表示给进机构类型属于油压式。 中部为主要性能参数代号，用钻机标准钻进深度数字表示。如标准钻进深度为 200 米的钻机，中部代号为 200。 尾部为变型代号，可用汉语拼音字母中的一个字母或数字为代号。无尾部的是指首次产品。如是第二次修改后的产品，尾部代号为 2。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 3 章 钻机的总体设计 3.1 本设计钻机的应用场合 200 米型液压钻机主要用于钻探深度为 200 米的各种角度的放水孔、地质构造孔、灭 火孔、抽放瓦斯孔及铁路、公路、桥梁、隧道、国防建设、工业民用建设、农田打井及地质勘探、工程爆破以及其它用途的各种工程孔。 该机可用于不同硬度的岩石中钻探任何角度的钻孔，而在煤层、软岩层、硬岩层中钻孔和农田打井时效率为最高。整个机组由两部分组成，即 200 米型钻机、 150/3.0 泥浆泵。钻机冲洗液为泥浆或清水。在地面钻探不需要使用钻塔，只要有一定高度的三角架可供提升使用就可以。 200 米型液压钻机配备动力为电动或柴油机，适用于井上、井下或野外没有电源的场地作业。 3.2 设计方案的确定 3.2.1 本 设计钻机的特点 通过市场调研了解到，目前钻探工程对钻孔深度 200 米左右的钻机需求量日趋增加，而当前的 200 米钻机，存在着劳动强度大、适应性差等缺点。鉴于以上原因，我们决定改进 200 米钻机。经几次方案讨论决定，钻机应具有以下特点： 1. 经济耐用可靠、质优价廉； 2. 便于解体搬运； 3. 体积小，重量轻； 4. 操作简单，维修方便； 5. 适用于 42、 50mm 两种钻杆； 6. 适用于合金钻头或金刚石钻头钻进； 7. 钻进速度快，效率高； 8. 动力为电机或柴油机。 3.2.2 总体设计方案的确定 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 经过调研和几次方案论证，考虑到现场特点，从实用角度出 发，确定方案如下： 1. 考虑到井下、井上和野外作业，动力可选电机或柴油机； 2. 考虑到有软岩石、硬岩石的钻进，除了正常的钻进速度外，增加高速 600r/min； 3. 钻机除配机动绞车外，增加了液压卡盘减轻劳动强度，节约时间，提高有效钻进速度； 4. 考虑到高转速时，绞车速度不能太快，所以增加了互锁装置，安全可靠； 5. 由于本机动力较大，动力由 V 型带传动到变速箱的传动轴上易使传动轴弯曲，所以增加了卸荷装置； 6. 采用二级回归式变速箱，减少变速箱体积，根据不同的地质条件，选用不同的钻进速度； 7. 在满足上述要求的同时，尽量结 构简单，操作方便，适于整体或解体搬运。尽量做到标准化 , 通用化，系列化。 3.3 钻机的技术特性和要求 考虑到钻机的实际工作情况，根据我国当前生产技术和工艺水平，本200 型钻机的技术特性为： 1.钻进深度 (使用 42或 50钻杆 ) 200m 2.钻孔直径 开孔直径 89m 终孔直径 60mm 3. 钻孔倾斜角度 0 360 4. 立轴转速 120、 240、 350、 600r/mm 5. 立轴行程 500mm 6最大液压给进压力 4 MPa 7卡盘最大工作压力（弹簧常闭式液压卡盘） 6 MPa 8立轴内孔直径 52mm 9油缸最大起拔力 32.5KN 10油缸最大给进力 20KN 11. 绞车提升速度 0.26、 0.61、 0.70m/s 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 12. 绞车转速 33、 79、 91r/min 13绞车提升负荷 0.70m/s 3.35KN . 0.61m/s 6.00KN . 0.26m/s 12KN 14. 卷筒 直径 140mm 宽度 100m 钢丝绳直径 8.8mm 容绳长度 32.8m 15配备动力 电动机 型号 YB160L 4 电压 380/660V 功率 15KW 转速 1460r/min 柴油机 型号 S1500 功率 15KW 转速 2200r/min 16.外型尺寸（ L h b）m 17重量（不含柴油机） 750Kg 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 4 章 动力机的确定 4.1 输出功率计算 根据现场需要，动力机的选择偏大些，加大储备系数，这样可以提高钻进效率。 输出功率为0N0 1.1 jNN（ 4 1） 式中： jN 钻机所需功率 (KW) hyj NNN 式中： hN 回转钻及破坏岩石、土层所需功率 (KW) 效率 =0.9 yN 油泵所需功率 (KW) 4.2 回转钻进及破碎岩石、土层所需功率 回转钻进及破碎岩石、土层所需功率计算公式如下： hN=1 2 3N N N（ 4 2） 式中： 1N 井底破碎岩石、土层所需功率 (KW) 1N= 343060000Am n h 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 式中： m 钻头切削刃数 取 m=6 n 立轴转速 r/min h 钻进速度 当转速 130r/min、 250r/min 时 ,h=5cm/min 当转速 350r/min、 600r/min 时 ,h=1.5cm/min 岩石抗压强度 ,其值见表 3-1 A 井底环状面积，取钻头直径 D=7.7cm,内孔直径 d=5.9cm 2 2 2 2( ) ( 7 . 7 5 . 9 ) 1 9 . 344DdA cm2 2N 钻头与孔底摩擦所需功率 (KW) 2 ()1944800f e nN R r （ 4 3） 式中： 孔底压力或岩石抗压强度 f 钻具与岩石直接的摩擦系数 f=0.5 e 侧摩擦系数 e=1.1 n 立轴转速 R 钻头外圆半径 R=3.85cm r 钻头内孔半径 r=2.95cm 将立轴不同转速和不同孔底压力代入式（ 4 3）中 ,所得相应数值见 表 3 1。 3N 回转钻杆所需功率 (KW) 当 n 200r/min 时 1 1 2 1 . 3 33 0 . 9 2 1 0N d r L n 式中： L 孔深 ， 硬质合金钻进时，取 L 200000mm 金刚石钻进时，取 L 75000mm 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 d 钻杆直径 取 d =50mm n 立轴转速 ； r 冲洗液比重 , r =1.15 将上述参数及立轴不同转速代入上式，所得值列表 4 2 中。 4.3 给进油缸所需功率的计算 4.3.1 给进油缸的基本参数 1. 给进油 缸的基本参数 给进油缸的数量 n 2 油缸直径 D 60mm 活塞杆直径 d 30mm 活塞杆有效行程 L 500mm 油缸面积 1A 2826mm2 活塞杆面积 2A 706.5mm2 有效面积 12A A A 2119.5mm2 4.3.2 油缸工作压力的计算 钻机钻打水平孔时，油缸的最大推力为： mW C F式中： W 油缸最大推力 C 孔底最大压力 C 13345N mF 钻杆与孔壁间的摩擦力 mF q L f 式中： q 钻杆单位长度重量 q 55.46N/m 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 L 钻杆长度 L 200m f 摩擦系数 f 0.35 5 5 . 4 6 2 0 0 0 . 3 5 3 8 8 2 . 2mF N 故 1 3 3 4 5 3 8 8 2 . 2 1 7 2 2 7 . 2W N 油泵的工作压力 P 21 7 2 2 7 . 2 8 . 1 32 1 1 9 . 5 aWNP M PA m m 4.3.3 油泵最大工作流量计算 油缸回程时的最大容