推进架及回转器设计毕业设计论文Word文档格式.docx

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4移动机架采用特殊技术，是钻机在移位过程中不用枕木，大大降低工人劳动强度，降低施工成本，提高作业效率。

5钻机采用双卷扬机，应用电动控制，大大降低了劳动力，提高了生产效率。

1.3钻机的主要组成

钻机主要由动力组件，包括三台电动机带三组泵，动力头部分，给进架部分，桅杆组件油箱组件，移动机架，机架，卷扬机，操纵台，电器柜及其它辅助装置组成。

其中我设计的部分为桅杆组件里的回转器及推进架部分。

图1.1　钻机主要部件图　

1.3.1主塔

主塔主要是给动A头提供一个移动的载体。

主塔架上装有动力头，孔口装置，顶部滚轮组件，底部滚轮组件，滑动导轨，油缸等部件，其中动力头采用链条拖动，主塔架为焊接件，要求表面平整，不得有裂纹，折皱，凹陷等缺陷，各焊缝需焊透，不得烧穿及有裂纹等缺陷，焊缝必须清理，焊接连续，焊高要求5mm，焊后要去渣，清理打磨，去毛刺。

主塔架是由钢板，钢管，槽钢等焊接而成，材料为Q235A，45钢。

其中Q235A为优质碳素结构钢，心部强度要求不高，用于重要的焊接结构；

45钢强度较高，塑性和韧性较好，用于制作承受较大载荷的小截面调质件和应力较小的大型正火零件以及心部强度要求不高的表面淬火件。

主塔架上的安装部件顶部底部滚轮组件，滑动导轨是为了拉动动力头和链条的通过而设计的，动力头的拉动采用了两条链，两端拉动，其中一链条接油缸，通过滑动导轨的一个滚轮，过顶部滚轮，连到动力头的前端接头；

另一链条从一焊接板处接头引出，接滑动导轨另一滚轮，过底部滚轮组件，连接到动力头的后端接头，在油缸的压力作用下，链条拉动动力头实现其提升，从而进行钻机钻进动作。

1.3.2副塔

副塔架主要是为了在旋喷时可一次提升，中途不用拆卸钻杆而设计的，有两节5m的副塔架和一节3m副塔架，成孔时也是如此，塔架架可以根据用户的需要设计适当的高度。

（注意：

当成孔深度大于钻机高度时，就要拆装钻杆了，另外有一套撑杆，主要是用来支撑主塔和副塔，钻机施工时一定要安装上）副塔架是焊接件，主要由钢管，钢板焊接而成，其中钢管的材料为20钢，冷变形塑性高，一般供弯曲，压延用，为获得好的深冲压延性能，板材应正火或高温回火，用于不经受很大应力而要求很大韧性的机械零件，还可用于表面硬度高而心部要求不大的渗碳与氰化零件。

副塔架上还安装了孔口装置和天车滑轮，主要是为了提升钻杆及其它器具时保持一定的稳定性和直线度，其中孔口装置通过一槽钢焊接在副塔架上，天车滑轮安装在副塔顶端。

装配整台钻机时，副塔通过螺栓与主塔连接，钻机工作时，塔架由起塔油缸支撑，可绕支点旋转一定的角度，再用辅助支撑组件固定，链条拉动动力头实现钻进。

1.4钻机的工作原理

钻机的工作以及部件组成的认识：

整台设备的动作有：

主塔的起塔、回转器的加压提升、回转器的回转运动、机架移动、卷扬的起吊、支腿油缸；

所有的这些动作是由多个不同型号性能的油缸和马达实现，而油缸和马达动作的控制则是由所设计的液压系统（操控抬）实现。

利用电器原理（电器柜）控制设备中的泵站给系统提供转速和动力支持，卷扬机组帮助实现更大范围的作业！

所有这些设备合理的布局在底架上，所以整台设备的生产核心在于液压系统和电器原理的设计以及相对成熟的装配工作。

整台钻机的工作理念是利用（40Mpa）高压水（水泥浆等）冲击岩石，对岩石进行粉碎作业。

高压直线水柱经过回转器的回转形成高压的螺旋水柱进行更大压力更大空间的作业，旋喷钻机因此而得名！

部件间的连接：

电器柜与电动机（泵站）连接，对其进行工作控制；

泵站油路连接液压操纵台实现整个液压系统的控制；

利用油管连接各个组件油缸或者马达实现各个规定的动作（即每一个部件的动作都是由相应的油缸实现）；

整个液压油路的供油和回油由油箱实现；

当工作的高度很大时，可连接安装主副塔架，利用卷扬机组和天车滑轮进行钻杆的调用安装。

另外卷扬机组则用于调用钻杆和一些辅助性的物品，提高了效率。

2主塔的设计

2.1方案论证

主塔的结构主要是根据零部件选择和装配确定的，动力头的拉动可以采用单排链，也可以采用双排链，根据所选择的链条及其型号设计相应的滚轮结构和顶部底部滚轮组件，导轨和滚轮的安装位置也可以进行受力情况进行设计，主塔架的设计也是根据其上零部件的安装位置确定的，在受力较大的地方有加强筋或板。

方案一：

这以结构采用单排链拉动动力头，底部滚轮组件安装在主塔架端部，安装在主塔架的端部，缩短了主塔架的长度。

在滑动导轨运动经过部分焊接较宽的支撑板，筋板，支撑板的数量较少。

图2.1　方案一

此种方案缩短了主塔架的长度，但底部滚轮的安装可靠度不是很高，链条也需要长点，适合油缸的行程不是太大的工作要求。

方案二：

仍采用单链拉动动力头，但底部滚轮安装在主塔架内部，但主塔架采用较多窄的支撑板焊接，增强了支撑能力，安装也比较方便，可在较大油缸行程下使用。

综合比较我采用方案二。

二者同样都采用了倍增原理，以下是推进架示意图及倍增原理示意图：

图2.2推进架工作示意图

推进架是支承孔口装置、动力头等部件，完成动力头加压和提升动作的部件。

加压升

缸于给进架内部，活塞杆通过滑动导轮、上下滚轮组拉动链条，由链条将作用力传递给动

力头。

如图2.2，当换向阀2扳向上时，起塔油缸向上伸出与支撑组件相配合，将主塔立起。

另外有一套撑杆，主要是用来支撑桅杆和副塔，桅杆升起后，必须立即用两根支撑钢管支撑好，扳紧桅杆下端紧固螺母，方可开动钻机。

桅杆要下降回位时，首先必须先卸下支撑杆，扳开桅杆紧固螺母，才可扳动液压操纵阀，以下降桅杆。

换向阀2扳向下，起塔油缸回缩与支撑组件相配合，将主塔平放好，然后固定住。

加压提升油缸位于给进架内部，活塞杆通过滑动导轮、上下滚轮组拉动链条，由链条将作用力传递给动力头。

利用倍增原理，油缸的位移传到动力头上时为原来的两倍。

当加压提升油缸伸长X时，滑动导轮向下移动距离为X，图中滚轮2两边的链条同时象滑轮一样伸长X，对于链条b来说就等于移动了2X，于是链条带动回转器提升了2X。

同上，当加压提升油缸缩短X时，链条a也带动回转器向下移动了2X。

这就是倍增原理了。

2.2主塔架的设计

2.2.1设计要求

设计主塔架需要考虑节省材料，装配合理，为主塔架上安装的零部件提供合理的放置空间，最重要的是满足受力要求，保证工作时的强度和刚度。

主塔架采用焊接作为连接件,用两工字钢对接来组成塔架结点。

在受力较大的部分加加强筋，连接板等。

在需要安装滚轮，油缸等零部件的位置设计合理结构。

2.2.2设计步骤

a.简单的分析主塔的受力

主塔架受力包括：

自身的重力，动力头，孔口装置及滑轮滚轮等的重力，链条的拉力，支撑油缸的提升力等。

b.主塔架结构的确定

采用工字钢作为主支撑，使用槽钢作筋，在受力较大的地方加腹板或者筋板。

如放置动力头的位置，放置孔口装置的位置，放置滚轮组件的部分等受力较大的部分。

在需要放置外部连接件的地方加焊所需要的支撑部分。

如安装底部滚轮组件部分，安装顶部滚轮组件部分，安装链条接头部分，安装底部定滑轮部分，安装起塔油缸部分，安装支架部分等，为油缸和链条通过部分留有适当的运动空间。

焊接滑动导轨，长度为油缸的行程。

2.2.3主塔架结构确定

主塔架的二维图如下：

图2.3　主塔架二维图

主塔架的三维图

图2.4　主塔架的三维图

2.3底部滚轮组件的设计

2.3.1滚轮的设计

焊接链的滚轮一般由铸铁制成，结构与钢丝绳滑轮相仿，为了使链条与滑轮接触良好，滑轮轮缘制成槽形的，槽行两侧有的带边，有的不带边，链轮直径按驱动情况确定，一般取：

手动D>

20d；

机动D>

30d（d为链环圆钢直径）

通过底部滚轮组件的链条选适用于起重和牵引的板式链条，链条型号选择LH1244-254，此链条极限拉伸载荷97.9KN，公称节距19.05mm，销轴直径为7.94mm，其余尺寸参数可查表。

则底部滚轮的尺寸确定如下：

D>

20×

7.94=158.8mm，取D=162mm，链轮宽B>

=4.8d+4=42.112mm，取B=46mm，槽两边留的厚度b>

=0.4d+2=5.176mm，则槽宽<

=35.648mm，取为35mm，幅板宽度>

=0.6d+5=9.764mm,取为16mm，具体尺寸如下：

图2.5　底部滚轮

2.3.2总体结构的确定

底部滚轮组件除主要零件滚轮外，还有其余零部件，滚轮装于轴上，且选相应轴承，主轴的尺寸根据滚轮三维图表达如下：

图2.6　滚轮三维图

孔和轴承的尺寸确定，装配图如下：

图2.7　孔和轴承装配图

底部滚轮组件的受力图如同定不滚组件，但其链条的拉力相对的较小，在这里不作具体的分析。

2.4顶部滚轮组件的设计

2.4.1顶部滚轮的设计

设计类似于底部滚轮组件。

因受力不同，则所选链条和滚轮型号都不同。

通过顶部滚轮的链条还是选择板式链条，型号为LH1288-344，此链条极限拉伸载荷为195.7KN，公称节距19.05mm，链数组合8×

8，销轴直径d=7.94mm，其余参数可查表获得。

顶部滚轮的尺寸确定如下：

20d>

158.8mm，因为此链条的拉力较大，取的直径也偏大，D=181mm，链轮宽B>

=4.8d+4=42.112mm，取B=72mm，槽两边留的厚度b>

=61.649mm，取为61mm，幅板宽度>

=0.6d+5=9.764mm，取为17mm,具体的尺寸如下：

图2.8　顶部滚轮

2.4.2总体结构的确定

滚轮装于轴上，且与轴之间用轴承连接，选择适当的轴承型号。

顶部滚轮组件的装配图如下：

图2.9　顶部滚轮组件的装配图

顶部滚轮组件的三维实体图如下：

图2.10　顶部滚轮组件的三维实体图

2.5滑动导轨的设计

滑动导轨在链条的拉力作用下沿滑动导轨的上下导轨滑动，其主要由用于链条通过的滚轮，支撑轴，导轨架，轴承，盖等组成。

其中的两个滚轮，一个通过的链条型号是HL1288-344，另一通过的链条型号是HL1244-254，则所选的滚轮一同底部滚轮组件中的滚轮，另一同顶部滚轮组件中的滚轮。

根据所选的轴承配相应的盖。

滑动导轨的剩下一根轴用于连接油缸。

滑动导轨的装配图如下：

图2.11　滑动导轨的装配图

滑动导轨的三维实体图如下：

图2.12　滑动导轨的三维实体图

因其滚轮的尺寸与顶部滚轮和底部滚轮相同，且通过的链条同，受力分析同上。

2.6下封板组件的设计

下封板组件主要是加强固定作用，装于主塔架的底部装滑动导轨和滚轮组件的部位，其宽度根据主塔架的宽度确定，再加固定部分，在主塔上，共有上封板组件3个，固定在受力较大的地方，滑动导轨的运动经过位置。

下封板组件的零部件装配图：

图2.13　零部件装配图

下封板组件的三维实体图如下：

图2.14　三维实体图

2.7油缸定位组件的设计

油缸定位组件用于油缸的定位，防止油