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机械设计

100米钻机变速箱设计252

时间:2020/10/14 9:19:09  作者:  来源:  查看:30  评论:0
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内容摘要: 绪论    国内外的科技现状国内:“六五”—“九五”期间,我国地质调查工作中探矿工艺与设备获得长足发展,在引进、消化、吸收的基础上,研究开发了一大批新技术、新装备,如:以绳索取心为主体的金刚石钻探技术;液动冲击回转钻探技术;受控定向钻探技术(...

绪论
    国内外的科技现状国内:“六五”—“九五”期间,我国地质调查工作中探矿工艺与设备获得长足发展,在引进、消化、吸收的基础上,研究开发了一大批新技术、新装备,如:以绳索取心为主体的金刚石钻探技术;液动冲击回转钻探技术;受控定向钻探技术(含对接井施工技术);多工艺空气钻探技术(中心反循环连续取样及空气潜孔锤钻探技术);水力反循环连续取心钻探技术;人造金刚石超硬复合材料及其钻头;低固相泥浆等钻井液应用及护壁堵漏技术;XY系列、CD系列、全液压等新型岩心钻机及配套装备;水文水井钻探设备;短浅坑道机械化作业线等等。在这一领域,我省煤田地质局在煤田地质钻探方面,成功地采用受控定向钻探技术,并完善了SMQ-1型取芯器,发展成3SMQ-2型取芯器;此外,还研制改进了煤层气储存监测罐。地矿、煤田系统多工艺空气钻探技术的采用更加完善和成熟。 国外:传统的地质勘查工程技术与装备已十分成熟。立轴式液压钻机仍然是主要机型,全液压动力头钻机获得广泛应用,美国金刚石岩心钻机制造商协会制定的DCDMA标准仍然占据钻探管材和钻具市场的主流,国际标准化组织(ISO)的TC82(矿业技术委员会)/SC6(金刚石钻探设备分技术委员会)也制定了一些标准,可能成为今后的发展方向。
    通过调研了解到,对钻孔深度100米左右的钻机需求量比较大,而目前的100米钻机,存在着劳动强度大、适应性差等缺点。鉴于以上原因,我们决定开发100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;http://www.16sheji8.cn/
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Φ42、Φ50mm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。
 
第1章 总体设计
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340r/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. 设置压带轮,皮带调整安全可靠。
8. 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。
 
第2章  钻机技术特性

1. 钻进深度                                   100m     
2. 钻孔直径                  
1〕开孔直径                               89m
2〕终孔直径                               60mm
3. 钻孔倾斜角度                               0~360°
4. 立轴转速                        110、190、340r/min
5. 立轴行程                                   400mm
6.最大液压给进压力                              4MPa
7.卡盘最大工作压力(弹簧常闭式液压卡盘)        6MPa
8.立轴内孔直径                                52mm
9.油缸最大起拔力                              28.5KN
   10.油缸最大给进力                                20KN
   11. 绞车提升速度                   0.25、0.57、0.65m/s
   12. 绞车转速                           28、50、78r/min
   13.绞车提升负荷http://www.16sheji8.cn/
       ⑴.0.75m/s                                 3.35KN
       ⑵. 0.44m/s                                 6.00KN
       ⑶. 0.22m/s                                   12KN
   14. 卷筒
       ⑴ 直径                                      140mm
       ⑵ 宽度                                      100m
       ⑶ 钢丝绳直径                                8.8mm
       ⑷ 容绳长度                                  32.8m
   15.配备动力 
⑴. 电动机
     ① 型号                             YB160M-4
            ② 电压                              380/660V
            ③ 功率                                  5.5KW
            ④ 转速                             1440r/min
⑵. 柴油机
            ① 型号                                 S1100
            ② 功率                                  5.5KW
            ③ 转速                             1500r/min
   16.外型尺寸(L×h×b)                 1370×685×1200mm
   17.重量(不含柴油机)                           750Kg
            
 
第3章  动力机的确定
本机组的驱动装置采用交流感应电动机,因为这种动力机重量轻、结构简单、使用维护方便易实现防爆。
为了便于搬运和机场的布置,钻机和水泵各用一台电机单独驱动,而回转器与油泵共用一台电机联合驱动。
输出功率为N。
N。=1.2Nj
式中:Nj—钻机所需功率 KW
                Nj=(Nh+Ny)/η
式中: Nh—回转钻进所需功率 KW  η—效率  η=0.85
      Ny—油泵所需功率  KW
                    Nh=N1+N2+N3
式中: N1—井底破碎岩石、土层所需功率 KW
      N2—钻头与孔底摩擦所需功率  KWhttp://www.16sheji8.cn/
      N3—回转钻杆所需功率 KW
3.1  回转钻进及破碎岩石、土层所需功率  KW
Nh=N1+N2+N3
                1. N1=         3-1
式中: m—钻头切削刃数           取m=6
      n—立轴转速                 r/min
      h—钻进速度              h=1.5cm/min.
     δ—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=7.3cm,内孔直径 d=5.8cm,
A=π(D2–d2)/4=π(7.32–5.82)/4=15.43cm2
              2.  N2=δ×f×e×n(R+r)/1944800       3-2
式中: δ—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=0.3
      e—侧摩擦系数                   e=1.1
      n—立轴转速
      R—钻头外圆半径                 R=3.65cm 
      r—钻头内孔半径                 r=2.91cm
     将立轴不同转速和不同空底压力代入式3-2中,所得相应数值见表3-2。
              3. N3=7.8×10-11×L×d×n1。7        (当n<200r/min时)  3-3-1
            N3=0.92×10-11×d2×r×L×n1。33    (当n>200r/min时)  3-3-2
式中:L—孔深 , 硬质合金钻进时,取L=150000mm
                 金刚石钻进时,取L=75000mm
     d—钻杆直径 ,取d=42mm计算
     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3-2中。
     3.2 给进油缸所需功率的计算
    3.2.1. 给进油缸的基本参数

    1)给进油缸的数量   n=2
    2)油缸直径         D=55mm
    3)活塞杆直径       d=30mm
    4)活塞杆有效行程   L=400mm
    5)油缸面积         A1=23.76cm2
    6)活塞杆面积       A2=7cm2
    7)有效面积         A=A1-A2=16.76cm2
    3.2.2.油缸工作压力的计算
    钻机大水平孔时,油缸的最大推力为:
             W=C+Fm
式中:W—油缸最大推力
    C—孔底最大压力     C=10000Nhttp://www.16sheji8.cn/
    Fm—钻杆与孔壁间的摩擦力
             Fm=q×f
式中:q—钻杆单位长度重量   q=45.6N/m
    L—钻杆长度           L=1050m
    f—摩擦系数           f=0.35
             Fm=45.6×1050×0.35=1675.8N
             W=10000+1675.8=11675.8N
    油泵的工作压力P
P=W/A=11675.8/16.76=696.6N/cm2   
3.2.3.油泵最大工作流量计算

  


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