岩土工程机械设计.ppt

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1、中国地质大学机电工程教研室中国地质大学机电工程教研室中国地质大学机电工程教研室中国地质大学机电工程教研室中国地质大学机电工程教研室中国地质大学机电工程教研室岩土工程机械设计岩土工程机械设计岩土工程机械设计岩土工程机械设计刘刘刘刘 银银银银 绪绪绪绪论论论论总体设计总体设计总体设计总体设计摩擦离合器摩擦离合器摩擦离合器摩擦离合器传动系统传动系统传动系统传动系统变速箱变速箱变速箱变速箱回转器回转器回转器回转器给进机构给进机构给进机构给进机构升降机升降机升降机升降机冲击机构冲击机构冲击机构冲击机构液压系统液压系统一一岩土工程机械的组成及功用岩土工程机械的组成及功用从事各类岩土工程所需的专业性机械称之

2、为岩土从事各类岩土工程所需的专业性机械称之为岩土工程机械。主要有下列机械组成：工程机械。主要有下列机械组成：1.1.钻孔机械钻孔机械钻孔机械钻孔机械钻孔机械又称为钻机，是品钻孔机械又称为钻机，是品种繁多、应用面广泛的岩土工程种繁多、应用面广泛的岩土工程机械。主要用于石油与天然气的机械。主要用于石油与天然气的普查与勘探；金属与非金属的普普查与勘探；金属与非金属的普查与勘探；地下水资源的普查、查与勘探；地下水资源的普查、勘探与开采；各类建筑工程基础勘探与开采；各类建筑工程基础的勘探与施工等。的勘探与施工等。2.2.钻凿与掘进机械钻凿与掘进机械钻凿与掘进机械钻凿与掘进机械凿岩机械主要用于矿山开采、巷

3、道掘进、隧道开挖凿岩机械主要用于矿山开采、巷道掘进、隧道开挖时所需的小直径爆破孔的钻凿等。全断面掘进机械用于时所需的小直径爆破孔的钻凿等。全断面掘进机械用于隧道、涵洞、巷道的直接开挖。隧道、涵洞、巷道的直接开挖。3.3.开槽机械开槽机械开槽机械开槽机械开槽机械是开槽机械是20世纪世纪70年代以后发展起来的新型年代以后发展起来的新型岩土机械。主要用于地下连续墙工程、堤坝基础地岩土机械。主要用于地下连续墙工程、堤坝基础地层防渗漏处理工程等。层防渗漏处理工程等。岩土工程施工用泵主岩土工程施工用泵主要由泥浆泵、沙石泵、混要由泥浆泵、沙石泵、混凝土泵等。泥浆泵用于输凝土泵等。泥浆泵用于输送钻孔或开槽所需

4、的冲洗送钻孔或开槽所需的冲洗液。液。砂石泵砂石泵砂石泵砂石泵用于反用于反循环钻进中循环钻进中抽吸钻井液抽吸钻井液及岩心、岩及岩心、岩屑屑4.4.泵类机械泵类机械泵类机械泵类机械二二钻机的分类钻机的分类钻机的分类钻机的分类1 1、按用途分类、按用途分类、按用途分类、按用途分类（1 1）岩心钻机）岩心钻机）岩心钻机）岩心钻机（2 2）工程钻机）工程钻机）工程钻机）工程钻机（4 4）水文水井钻机）水文水井钻机）水文水井钻机）水文水井钻机（3 3）石油钻机）石油钻机）石油钻机）石油钻机（5 5）特种钻机）特种钻机）特种钻机）特种钻机2 2、按钻进方法分类、按钻进方法分类、按钻进方法分类、按钻进方法分类

5、（1 1）冲击式钻机）冲击式钻机）冲击式钻机）冲击式钻机（4 4）复合式钻机）复合式钻机）复合式钻机）复合式钻机（2 2）回转式钻机）回转式钻机）回转式钻机）回转式钻机（3 3）振动式钻机）振动式钻机）振动式钻机）振动式钻机3 3、按结构特征分类、按结构特征分类、按结构特征分类、按结构特征分类回转式钻机按照回转器的类回转式钻机按照回转器的类型划分为：型划分为：（1）立轴式钻机）立轴式钻机（2）转盘式钻机）转盘式钻机（3）移动回转式钻机（动力头式）移动回转式钻机（动力头式）三三 钻机的标准化钻机的标准化1 1、钻机标准化简介、钻机标准化简介、钻机标准化简介、钻机标准化简介2 2 2 2、钻机的标

6、准系列、钻机的标准系列、钻机的标准系列、钻机的标准系列(1)(1)原地矿部钻机标准系列原地矿部钻机标准系列原地矿部钻机标准系列原地矿部钻机标准系列：立轴式钻机标准系列：立轴式钻机标准系列：XY(1-6)水文水井钻机标准系列：水文水井钻机标准系列：SP-工程勘察钻机标准系列：工程勘察钻机标准系列：G(1-3)(2)(2)其他部门立轴式钻机系列其他部门立轴式钻机系列其他部门立轴式钻机系列其他部门立轴式钻机系列煤炭部立轴式钻机系列：煤炭部立轴式钻机系列：TK(碳坑碳坑)-(1-4)孔深在：孔深在：100m2000m冶金部立轴式钻机系列：冶金部立轴式钻机系列：YL(冶立冶立)-(1-6)有色系统立轴式

7、钻机标准系列：有色系统立轴式钻机标准系列：CS(穿山穿山)-(1-6)(3)(3)原苏联岩心钻机系列原苏联岩心钻机系列原苏联岩心钻机系列原苏联岩心钻机系列：(1-8)孔深在孔深在12.52000m例例SPC300全称：钻进深度为全称：钻进深度为300m的车装转盘式水井钻机的车装转盘式水井钻机钻进深度钻进深度300m车装式车装式转盘式转盘式水井水井3 3、钻机型号的编制原则、钻机型号的编制原则、钻机型号的编制原则、钻机型号的编制原则-主参数或系列序号主参数或系列序号第二结构特征第二结构特征第一结构特征第一结构特征类别标志类别标志四四四四 钻机的特点与设计要求钻机的特点与设计要求钻机的特点与设计要

8、求钻机的特点与设计要求1 1、钻机的特点、钻机的特点、钻机的特点、钻机的特点（1）钻进方法及钻进工艺的多样性；）钻进方法及钻进工艺的多样性；（2）使用条件的复杂性；）使用条件的复杂性；（3）类型与结构的多样性；）类型与结构的多样性；（4）生产的小批量性。）生产的小批量性。2 2 2 2、钻机的设计要求、钻机的设计要求、钻机的设计要求、钻机的设计要求完成一个钻孔的经济技术指标可以用下列四钟钻速来衡量完成一个钻孔的经济技术指标可以用下列四钟钻速来衡量:影响钻孔四种钻速的因素有影响钻孔四种钻速的因素有:钻进工艺与钻进方法的钻进工艺与钻进方法的水平、管理水平、操作者的技术水平和机械设备水平。以水平、管

9、理水平、操作者的技术水平和机械设备水平。以下仅从机械设备这一因素分析要提高以上四种钻速，钻机下仅从机械设备这一因素分析要提高以上四种钻速，钻机应满足那些要求。应满足那些要求。（1）性能及工作参数要有较宽的适应性；）性能及工作参数要有较宽的适应性；（2）能传递足够的动力；）能传递足够的动力；（3）具有较强的处理事故的能力和完成特种工作的能力；）具有较强的处理事故的能力和完成特种工作的能力；（4）运转平稳，钻进时导向性好；）运转平稳，钻进时导向性好；（5）机械化及自动化程度高；）机械化及自动化程度高；（6）具有较大的给进行程，或连续倒杆机构；）具有较大的给进行程，或连续倒杆机构；（7）升降机操作灵

10、敏，运动平稳；）升降机操作灵敏，运动平稳；（8）具有良好的保养、维修性能；）具有良好的保养、维修性能；（9）设置必要的过载保护装置及重复机构；）设置必要的过载保护装置及重复机构；（10）配备必要的监测与指示仪表；）配备必要的监测与指示仪表；（11）具有良好的拆装、运移性能；）具有良好的拆装、运移性能；（12）除以上要求外，还应满足机械设备的一般要求。）除以上要求外，还应满足机械设备的一般要求。收集资料听取意见多方案对比分析符合标准应用新工艺新方法新成果新技术应用五五五五 钻机设计的一般步骤与方法钻机设计的一般步骤与方法钻机设计的一般步骤与方法钻机设计的一般步骤与方法 1 1、钻机设计的一般步骤

11、、钻机设计的一般步骤、钻机设计的一般步骤、钻机设计的一般步骤制定设计任务书制定设计任务书制定设计任务书制定设计任务书草草草草 图图图图 设设设设 计计计计方方方方 案案案案 筛筛筛筛 选选选选技技技技 术术术术 设设设设 计计计计 设设设设 计计计计 评评评评 审审审审工作工作工作工作 图设计图设计图设计图设计对审装配图对审装配图对审装配图对审装配图样样样样 机机机机 试试试试 制制制制组组组组 织织织织 评评评评 审审审审鉴鉴鉴鉴 定定定定 投投投投 产产产产否否否否2 2 2 2、钻探机械的设计方法、钻探机械的设计方法、钻探机械的设计方法、钻探机械的设计方法（1 1）经验设计）经验设计）经

12、验设计）经验设计根据生产实践积累的经验与数据，类比同类根据生产实践积累的经验与数据，类比同类产品，并进行简单设计计算的早期设计方法。产品，并进行简单设计计算的早期设计方法。（2 2）常规设计（传统设计方法）常规设计（传统设计方法）常规设计（传统设计方法）常规设计（传统设计方法）以技术分析和科学实验为基础，并进行必要以技术分析和科学实验为基础，并进行必要可靠的设计计算的设计方法。可靠的设计计算的设计方法。（3 3）现代设计方法）现代设计方法）现代设计方法）现代设计方法可靠性设计可靠性设计优化设计优化设计计算机辅助设计（计算机辅助设计（CAD)虚拟设计虚拟设计岩土工程机械是多种类型的机械岩土工程机

13、械是多种类型的机械,不同类型的岩土工程机械的不同类型的岩土工程机械的发展情况不同。钻机是具有代表性的岩土工程机械。下面以钻机为发展情况不同。钻机是具有代表性的岩土工程机械。下面以钻机为例介绍其发展概况。例介绍其发展概况。六六六六 钻机的发展概况与发展趋势钻机的发展概况与发展趋势钻机的发展概况与发展趋势钻机的发展概况与发展趋势(一一一一)钻机发展的一般概况钻机发展的一般概况钻机发展的一般概况钻机发展的一般概况年年代代方法与工艺方法与工艺其它科技发展其它科技发展代表机型代表机型公元前公元前221-206年年冲击式钻进冲击式钻进人工做坊人工做坊原始冲击钻机原始冲击钻机200多年前多年前冲击式钻进冲击

14、式钻进较近代冲击钻机较近代冲击钻机1862年年手手镶镶天天然然金金刚刚石石钻头钻头机械制造业的发展机械制造业的发展回转式钻机雏型回转式钻机雏型1899年年钻粒钻进钻粒钻进回转式钻机成型回转式钻机成型1916年年硬质合金钻进硬质合金钻进苏苏KAM系列系列1935年年液压技术应用液压技术应用瑞瑞XH60型型1960年前后年前后人造金刚石钻头人造金刚石钻头瑞瑞Diamec型型80年代以来年代以来多种钻进工艺多种钻进工艺电电子子,材材料料,液液压压,机机制等制等意意R618型型岩土工程机械最早起源于我国岩土工程机械最早起源于我国,但现代岩土工程机械发展于欧但现代岩土工程机械发展于欧美。解放前美。解放前

15、 ,我国没有自己制造的岩土工程机械。解放以后才逐步我国没有自己制造的岩土工程机械。解放以后才逐步建起自己的岩土工程机械制造业。其发展大概可分为三个结段建起自己的岩土工程机械制造业。其发展大概可分为三个结段:第一阶段第一阶段,从从1950-19591950-1959年年,为创业阶段。该阶段主要是创建自为创业阶段。该阶段主要是创建自己的钻探设备生产工厂，组建自己的设计队伍，引进和仿制钻探机己的钻探设备生产工厂，组建自己的设计队伍，引进和仿制钻探机械与工具。械与工具。第二阶段，从第二阶段，从1960-19651960-1965年，由仿制到自行研制阶段。该阶段已年，由仿制到自行研制阶段。该阶段已初步形

16、成自己的设计队伍，研制出自己设计的一批钻探设备及工具。初步形成自己的设计队伍，研制出自己设计的一批钻探设备及工具。(二二二二)我国钻探设备的发展概况我国钻探设备的发展概况我国钻探设备的发展概况我国钻探设备的发展概况第三阶段，从第三阶段，从1976-1986年，为快速年，为快速发展阶段。该阶段，我国自行研制生产发展阶段。该阶段，我国自行研制生产出多种类型的大数量的钻机，尤其是转出多种类型的大数量的钻机，尤其是转盘式钻机，可以说是遍地开花。在我国盘式钻机，可以说是遍地开花。在我国的地制造矿事业中发挥了巨大第作用。的地制造矿事业中发挥了巨大第作用。第四阶段，从第四阶段，从1986年至今，为稳定发展阶

17、段。随着地质探矿年至今，为稳定发展阶段。随着地质探矿任务的减少，各种基础工程市场大量增加，为适应市场经济的要任务的减少，各种基础工程市场大量增加，为适应市场经济的要求，有关系统相应调整和规划了钻机的品种和生产数量，而且在求，有关系统相应调整和规划了钻机的品种和生产数量，而且在产品质量上有较大提高。岩心钻机减少，工程钻机的数量大大增产品质量上有较大提高。岩心钻机减少，工程钻机的数量大大增加。部分钻机已开始向国外销售。加。部分钻机已开始向国外销售。多头潜孔钻机多头潜孔钻机反循环动力头式工程钻机反循环动力头式工程钻机反循环动力头式工程钻机反循环动力头式工程钻机1、随着钻机用途的扩展及施工方法与工艺的

18、增加，、随着钻机用途的扩展及施工方法与工艺的增加，多功能钻机将较快发展；多功能钻机将较快发展；2、全液压钻机是今后钻机的一个发展趋势：、全液压钻机是今后钻机的一个发展趋势：3、电驱动钻机将会越来越多；、电驱动钻机将会越来越多；4、钻机会朝着自动化及半自动化方向发展；、钻机会朝着自动化及半自动化方向发展；5、钻机向着组合式积木结构方向发展；、钻机向着组合式积木结构方向发展；6、车装，尤其是履带车装式工程钻机将有所发展；、车装，尤其是履带车装式工程钻机将有所发展；7、特种钻机会不断增多和拓宽。、特种钻机会不断增多和拓宽。（三）钻机的发展趋势（三）钻机的发展趋势（三）钻机的发展趋势（三）钻机的发展趋

19、势 第一章第一章 总总 体体 设设 计计1-1 1-1 1-1 1-1 总体设计的要求、任务与依据总体设计的要求、任务与依据总体设计的要求、任务与依据总体设计的要求、任务与依据一一一一 总体设计的要求总体设计的要求总体设计的要求总体设计的要求（1 1）钻机的性能参数要有较宽的适应范围，要满足钻进工）钻机的性能参数要有较宽的适应范围，要满足钻进工艺与钻进方法的要求；艺与钻进方法的要求；（2 2）整机要有足够的强度、刚度、稳定性；）整机要有足够的强度、刚度、稳定性；（3 3）结构紧凑、传动链短、传动副少；）结构紧凑、传动链短、传动副少；（4 4）便于安装和拆卸；）便于安装和拆卸；（5 5）要有合理

20、的装载形式；）要有合理的装载形式；（6 6）整机布局合理、造型美观；）整机布局合理、造型美观；（7 7）满足使用要求的前提下，节省材料、减轻重量。）满足使用要求的前提下，节省材料、减轻重量。二二二二 总体设计的任务总体设计的任务总体设计的任务总体设计的任务（1 1）选择钻机的类型；）选择钻机的类型；（2 2）确定钻机的参数；）确定钻机的参数；（3 3）选择传动方式及驱动方式；）选择传动方式及驱动方式；（4 4）进行总体布局；）进行总体布局；（5 5）估算重量、总体尺寸及制造成本；）估算重量、总体尺寸及制造成本；（6 6）核查钻机的稳定性。）核查钻机的稳定性。三三三三 总体设计的依据总体设计的依

21、据总体设计的依据总体设计的依据（1 1）依据地层条件；）依据地层条件；（2 2）依据采用的钻进方法及钻进工艺；）依据采用的钻进方法及钻进工艺；（3 3）依据使用条件与要求；）依据使用条件与要求；（4 4）依据制造条件；）依据制造条件；（5 5）考虑同类型钻机的结构。）考虑同类型钻机的结构。1-2 1-2 1-2 1-2 机型与传动形式的选择机型与传动形式的选择机型与传动形式的选择机型与传动形式的选择一一一一 机型的选择机型的选择机型的选择机型的选择（一）岩心钻机的特点与机型（一）岩心钻机的特点与机型（一）岩心钻机的特点与机型（一）岩心钻机的特点与机型 岩心钻机具有下述主要特点：岩心钻机具有下述

22、主要特点：岩心钻机具有下述主要特点：岩心钻机具有下述主要特点：（1 1）采用回转钻进；采用回转钻进；（2 2）转速高、调速范围大；转速高、调速范围大；（3 3）具有良好的导向性能具有良好的导向性能和合理的变角范围；和合理的变角范围；（4 4）体积小、重量轻。体积小、重量轻。回转器形式回转器形式传动方式传动方式循环方式循环方式安装方式安装方式钻机举例钻机举例立轴式立轴式机械机械正正机架机架XJ-100XB-1000A半液压半液压机架机架XYYLTK等系列钻机等系列钻机液压液压机架机架(澳澳)F100F(原西德原西德)SG-750转盘式转盘式半液压半液压正正机架机架东方红东方红1000XP-4机械

23、机械北京北京200移动回移动回转器式转器式液压液压正正机架机架钻石钻石300SD1000拖车拖车XD600车装自行车装自行XD-1000反反(原苏联原苏联)100-300半液压半液压正、反正、反车装自行车装自行SF-1(二二二二)水文水井钻机的特点与机型水文水井钻机的特点与机型水文水井钻机的特点与机型水文水井钻机的特点与机型 水文水井钻机的主要特点如下：水文水井钻机的主要特点如下：水文水井钻机的主要特点如下：水文水井钻机的主要特点如下：（1 1）钻机的类型多；钻机的类型多；（2 2）钻进方法与钻进工艺的多样化；钻进方法与钻进工艺的多样化；（3 3）钻机钻机的转速较低，扭矩较大；的转速较低，扭矩

24、较大；（4 4）多采用车装或拖车装。多采用车装或拖车装。结构形式结构形式传动方式传动方式循环方式循环方式安装方式安装方式钻机举例钻机举例冲击式冲击式机械机械无无机架机架丰收丰收250拖车拖车CZ-20CZ-22机械机械正正机架机架SPJ300SPS-600拖车拖车SPJT-300红星红星400汽车装汽车装SPC300QSPC-600R多种形式多种形式G.D.1500反反拖车装拖车装QZ-200移动回转器式移动回转器式反、正反、正汽车装汽车装T4WTH-60冲击冲击回转复合式回转复合式半液压半液压正、反正、反车装自行车装自行SPC300H回转式回转式（三）（三）（三）（三）工程钻机的特点与机型工

25、程钻机的特点与机型工程钻机的特点与机型工程钻机的特点与机型工程钻机的主要特点是：工程钻机的主要特点是：工程钻机的主要特点是：工程钻机的主要特点是：（1 1）机型多样化；机型多样化；（2 2）钻进方法及钻进工艺多；钻进方法及钻进工艺多；（3 3）运移性好；运移性好；（4 4）对环境污染少。对环境污染少。发动机位置发动机位置结构形式结构形式传动方传动方式式循环方式循环方式钻机举例钻机举例地地面面回回转转转转盘盘机械机械正正红星红星400BSPS15SZ50正、反正、反GJC40HF液压液压反反(日日)RBB移动回转器移动回转器机械机械无无BQZLZ-10移动回转器移动回转器机械机械正、反正、反GD

26、F-12液压液压正、反正、反JK1YDC-100反反(发发)V.P.R.H冲冲击击机械机械无无CZ-30反反CF-1液压液压反反KPC1200复合式复合式冲击、回转冲击、回转机械机械正、无正、无SH30QPC-30冲击回转静压振动冲击回转静压振动正、无正、无G-2GJD2冲击、振动冲击、振动反反GJD-1500振动、回转振动、回转正、无正、无GK-100井井底底回回转转有钻杆有钻杆单钻头单钻头潜水电机潜水电机正、无正、无GZQ-1500多钻头多钻头反反(日日)TRCTRC-U无钻杆无钻杆多钻头多钻头(日日)RRCRRC-U二二二二 钻机传动方式的选择钻机传动方式的选择钻机传动方式的选择钻机传动

27、方式的选择1 1 1 1、纯机械传动、纯机械传动、纯机械传动、纯机械传动2 2 2 2、机械、机械、机械、机械-液压传动（半液压传动）液压传动（半液压传动）液压传动（半液压传动）液压传动（半液压传动）3 3 3 3、全液压传动、全液压传动、全液压传动、全液压传动4 4 4 4、机械、机械、机械、机械-气压传动气压传动气压传动气压传动1-31-3钻机的基本组成及各部分的作用钻机的基本组成及各部分的作用钻机的基本组成及各部分的作用钻机的基本组成及各部分的作用钻机的用途和采用的钻进方法及钻进工艺不同钻机的用途和采用的钻进方法及钻进工艺不同,其组成不同。以回转式其组成不同。以回转式钻机为例介绍。一台回

28、转式钻机有下列部分组成：钻机为例介绍。一台回转式钻机有下列部分组成：一一.回转机构回转机构带动钻具回转带动钻具回转,传递钻头破岩所需的转矩。传递钻头破岩所需的转矩。二二.给进机构给进机构向钻头施加轴向压力，使钻头有效吃入岩石。另外向钻头施加轴向压力，使钻头有效吃入岩石。另外,多数给进机构还可多数给进机构还可以实现悬挂、提动钻具，甚至完成升降钻具的工作。以实现悬挂、提动钻具，甚至完成升降钻具的工作。三三.升降机构升降机构升降钻具、起下套管。升降钻具、起下套管。四四.拧卸机构拧卸机构拧卸钻杆。拧卸钻杆。五五.传动系统传动系统传输各工作机构所需的运动和动力。传输各工作机构所需的运动和动力。六六.底盘

29、或机架底盘或机架安装钻机的各个部件，承受钻机工作时安装钻机的各个部件，承受钻机工作时产生的各种载荷。产生的各种载荷。一一一一 钻机的驱动方式与动力输入方式钻机的驱动方式与动力输入方式钻机的驱动方式与动力输入方式钻机的驱动方式与动力输入方式1.1.钻机的驱动方案钻机的驱动方案钻机的驱动方案钻机的驱动方案单独驱动和联合驱动单独驱动和联合驱动单独驱动和联合驱动单独驱动和联合驱动2.2.动力的输入方式动力的输入方式动力的输入方式动力的输入方式直线输入和平行输入直线输入和平行输入直线输入和平行输入直线输入和平行输入1-41-4钻机的总体布局钻机的总体布局钻机的总体布局钻机的总体布局二二二二 主要部件的布

30、置形式主要部件的布置形式主要部件的布置形式主要部件的布置形式1 1、按各部件在空间的摆放位置分为：平面布局和空间布局、按各部件在空间的摆放位置分为：平面布局和空间布局、按各部件在空间的摆放位置分为：平面布局和空间布局、按各部件在空间的摆放位置分为：平面布局和空间布局2 2、按各部件主要传动轴的布置方式分为：纵向布置、横向布置及交、按各部件主要传动轴的布置方式分为：纵向布置、横向布置及交、按各部件主要传动轴的布置方式分为：纵向布置、横向布置及交、按各部件主要传动轴的布置方式分为：纵向布置、横向布置及交叉布置叉布置叉布置叉布置三、回转器的变角方式和让开孔口的方式三、回转器的变角方式和让开孔口的方式

31、三、回转器的变角方式和让开孔口的方式三、回转器的变角方式和让开孔口的方式1 1、变角方式、变角方式、变角方式、变角方式侧倾式和前后倾斜式侧倾式和前后倾斜式侧倾式和前后倾斜式侧倾式和前后倾斜式2 2、让开孔口的方式、让开孔口的方式、让开孔口的方式、让开孔口的方式开合式和后移式开合式和后移式开合式和后移式开合式和后移式四四四四 操纵机构的布置操纵机构的布置操纵机构的布置操纵机构的布置1 1、近台操纵、近台操纵、近台操纵、近台操纵（1 1）按主要操纵机构的布置位置分为：后置式、前置式和侧置式）按主要操纵机构的布置位置分为：后置式、前置式和侧置式）按主要操纵机构的布置位置分为：后置式、前置式和侧置式）

32、按主要操纵机构的布置位置分为：后置式、前置式和侧置式（2 2）按操纵机构的集中程度分为：集中布置与分散布置）按操纵机构的集中程度分为：集中布置与分散布置）按操纵机构的集中程度分为：集中布置与分散布置）按操纵机构的集中程度分为：集中布置与分散布置2 2、操作台集中操纵、操作台集中操纵、操作台集中操纵、操作台集中操纵五五五五 整机组装型式整机组装型式整机组装型式整机组装型式散装式散装式散装式散装式机架组装式机架组装式机架组装式机架组装式拖车装式拖车装式拖车装式拖车装式自行式自行式自行式自行式(车装式车装式车装式车装式)1-51-5钻机的参数钻机的参数钻机的参数钻机的参数一一一一 钻机的主要参数钻机

33、的主要参数钻机的主要参数钻机的主要参数1.1.能力参数能力参数能力参数能力参数孔深、孔深、孔径、孔径、钻杆直径、钻孔倾角。钻杆直径、钻孔倾角。2.2.工作参数工作参数工作参数工作参数回转器的工作参数：回转器的转速回转器的工作参数：回转器的转速(最高转速、最低转速、中间速度）最高转速、最低转速、中间速度）速度档数、调速范围、回转器的通孔直径、回速度档数、调速范围、回转器的通孔直径、回转器让开孔口的范围。转器让开孔口的范围。给进机构的工作参数：最大上顶力、最大给进力、给进速度、给进行给进机构的工作参数：最大上顶力、最大给进力、给进速度、给进行程、倒杆速度。程、倒杆速度。升降机的工作参数：最大起重量

34、、缠绳速度（最高缠绳速度、最低缠升降机的工作参数：最大起重量、缠绳速度（最高缠绳速度、最低缠绳绳速度、中间缠绳速度、速度档数、调速范围）速度、中间缠绳速度、速度档数、调速范围）。3.3.整机参数整机参数整机参数整机参数：钻机的质量、钻机的总体尺寸。：钻机的质量、钻机的总体尺寸。4.4.动力机参数动力机参数动力机参数动力机参数：动力机的类型、动力机的功率、动力机的转速。：动力机的类型、动力机的功率、动力机的转速。1-61-6钻机的功率配备钻机的功率配备钻机的功率配备钻机的功率配备一一一一 钻进时所需的功率钻进时所需的功率钻进时所需的功率钻进时所需的功率钻进时所需的功率可用下列公式计算：钻进时所需

35、的功率可用下列公式计算：-钻头破碎岩石所需的功率，钻头破碎岩石所需的功率，-回转钻杆所需的功率，回转钻杆所需的功率，钻机传动所需的功率，钻机传动所需的功率，1.1.钻头破岩所需功率钻头破岩所需功率钻头破岩所需功率钻头破岩所需功率硬质合金与刮刀钻进时硬质合金与刮刀钻进时硬质合金与刮刀钻进时硬质合金与刮刀钻进时金刚石钻进时破岩所消耗的功率金刚石钻进时破岩所消耗的功率金刚石钻进时破岩所消耗的功率金刚石钻进时破岩所消耗的功率2.2.空转钻杆所需的功率空转钻杆所需的功率空转钻杆所需的功率空转钻杆所需的功率空转钻杆功率的影响因素很多。如钻杆的规格、材质、空转钻杆功率的影响因素很多。如钻杆的规格、材质、连接

36、方式、钻杆的转速、钻孔的直径、钻孔的深度、钻孔连接方式、钻杆的转速、钻孔的直径、钻孔的深度、钻孔的弯曲率、冲洗液的类型等，很难用一个公式进行准确计的弯曲率、冲洗液的类型等，很难用一个公式进行准确计算，一般多采用计算加实测方法确定。下面表中列出几种算，一般多采用计算加实测方法确定。下面表中列出几种空转钻杆功率的计算公式，供设计时参考。空转钻杆功率的计算公式，供设计时参考。表中表中顶角弯曲率顶角弯曲率,KW3.3.钻机传动所需功率钻机传动所需功率钻机传动所需功率钻机传动所需功率式中式中A、B系数见下表系数见下表二二二二 提升钻具时所需的功率提升钻具时所需的功率提升钻具时所需的功率提升钻具时所需的功

37、率三三三三 钻机配备的动力机功率钻机配备的动力机功率钻机配备的动力机功率钻机配备的动力机功率1 1。单独驱动。单独驱动。单独驱动。单独驱动2 2。联合驱动。联合驱动。联合驱动。联合驱动第二章第二章 机械传动系统机械传动系统2-12-1机械传动系统的功用与要求机械传动系统的功用与要求机械传动系统的功用与要求机械传动系统的功用与要求一一一一.机械传动系统的功用机械传动系统的功用机械传动系统的功用机械传动系统的功用1、传递与切断动力；、传递与切断动力；2、改变工作机构的转速与转矩；、改变工作机构的转速与转矩；3、合理的分配动力；改变工作机构的运动形式及运动、合理的分配动力；改变工作机构的运动形式及运

38、动速度；速度；4、实现柔性传动及过载保护；、实现柔性传动及过载保护；5、完成其他用途的传动。、完成其他用途的传动。二二二二.对机械传动系统的要求对机械传动系统的要求对机械传动系统的要求对机械传动系统的要求1、传动系统的参数要满足钻机工作机构对、传动系统的参数要满足钻机工作机构对转速、转矩、调速范围等方面的要求；转速、转矩、调速范围等方面的要求；2、传动效率高；、传动效率高；3、工作安全可靠，操作方便省力；、工作安全可靠，操作方便省力；4、拆装、维修方便，拆后再装易保证精度，、拆装、维修方便，拆后再装易保证精度，5、结构简单、容易加工、成本低。、结构简单、容易加工、成本低。2-22-2动力机及钻

39、机工作机构的特性分析动力机及钻机工作机构的特性分析动力机及钻机工作机构的特性分析动力机及钻机工作机构的特性分析一一一一.动力机的特性动力机的特性动力机的特性动力机的特性1.1.三相交流感应电动的工作特性三相交流感应电动的工作特性三相交流感应电动的工作特性三相交流感应电动的工作特性在一定的电源电压及转子电阻的情况下，三相交流电动机输出的转矩在一定的电源电压及转子电阻的情况下，三相交流电动机输出的转矩在一定的电源电压及转子电阻的情况下，三相交流电动机输出的转矩在一定的电源电压及转子电阻的情况下，三相交流电动机输出的转矩与转差率间的关系可用下式表示：与转差率间的关系可用下式表示：与转差率间的关系可用

40、下式表示：与转差率间的关系可用下式表示：电动机的特性是电动机的特性是电动机的特性是电动机的特性是:(1)(1)调速范围很小，具有典型的硬特性调速范围很小，具有典型的硬特性调速范围很小，具有典型的硬特性调速范围很小，具有典型的硬特性;(2)(2)有较强的短时超载能力有较强的短时超载能力有较强的短时超载能力有较强的短时超载能力;(3)(3)启动时电流很大，因此不希望频繁启动启动时电流很大，因此不希望频繁启动启动时电流很大，因此不希望频繁启动启动时电流很大，因此不希望频繁启动;(4)(4)运转时噪声较小。运转时噪声较小。运转时噪声较小。运转时噪声较小。2.2.柴油机的工作特性柴油机的工作特性柴油机的

41、工作特性柴油机的工作特性柴油机的工作特性是由其速度特性曲线来反映的。速度特性曲柴油机的工作特性是由其速度特性曲线来反映的。速度特性曲柴油机的工作特性是由其速度特性曲线来反映的。速度特性曲柴油机的工作特性是由其速度特性曲线来反映的。速度特性曲线是在供油量一定的情况下，柴油机的功率、转矩、耗油率等主要线是在供油量一定的情况下，柴油机的功率、转矩、耗油率等主要线是在供油量一定的情况下，柴油机的功率、转矩、耗油率等主要线是在供油量一定的情况下，柴油机的功率、转矩、耗油率等主要指标随转速变化的曲线。图指标随转速变化的曲线。图指标随转速变化的曲线。图指标随转速变化的曲线。图1 1为柴油机自身的速度特性曲线

42、。图为柴油机自身的速度特性曲线。图为柴油机自身的速度特性曲线。图为柴油机自身的速度特性曲线。图2 2是是是是实际使用的装有全程调速器的实际速度特性曲线。实际使用的装有全程调速器的实际速度特性曲线。实际使用的装有全程调速器的实际速度特性曲线。实际使用的装有全程调速器的实际速度特性曲线。图图图图1 1图图图图2 2柴油机的特性如下：柴油机的特性如下：柴油机的特性如下：柴油机的特性如下：(1)(1)由柴油机的速度特性曲线可以看出柴油机具有典型由柴油机的速度特性曲线可以看出柴油机具有典型由柴油机的速度特性曲线可以看出柴油机具有典型由柴油机的速度特性曲线可以看出柴油机具有典型的的的的“软软软软”特性；特

43、性；特性；特性；(2)(2)只有一个方向的转动；只有一个方向的转动；只有一个方向的转动；只有一个方向的转动；(3)(3)超载能力很小；超载能力很小；超载能力很小；超载能力很小；(4)(4)工作时噪声较大。工作时噪声较大。工作时噪声较大。工作时噪声较大。二二二二.钻机工作机构的工作特性钻机工作机构的工作特性钻机工作机构的工作特性钻机工作机构的工作特性1.1.回转器的工作特性回转器的工作特性回转器的工作特性回转器的工作特性（1）具有变化较大的脉动载荷，在某些特除情况下会出现载荷的突）具有变化较大的脉动载荷，在某些特除情况下会出现载荷的突变；变；（2）需要较宽的调速范围；）需要较宽的调速范围；（3）

44、根据钻进工艺的需要，回转器应具有）根据钻进工艺的需要，回转器应具有“硬硬”特性；特性；（4）工作中经常出现超载现象。）工作中经常出现超载现象。2.2.升降机的工作特性升降机的工作特性升降机的工作特性升降机的工作特性升降机具有下列特性：升降机具有下列特性：升降机具有下列特性：升降机具有下列特性：（1 1）根据升降机的工作情况分析，升降机应具有）根据升降机的工作情况分析，升降机应具有）根据升降机的工作情况分析，升降机应具有）根据升降机的工作情况分析，升降机应具有“软软软软”特性；特性；特性；特性；（2 2）需要较宽的调速范围；）需要较宽的调速范围；）需要较宽的调速范围；）需要较宽的调速范围；（3

45、3）有超载现象。）有超载现象。）有超载现象。）有超载现象。2-32-3机械传动系统的形式分析机械传动系统的形式分析机械传动系统的形式分析机械传动系统的形式分析一一一一.立轴式钻机的机械传动系统形式立轴式钻机的机械传动系统形式立轴式钻机的机械传动系统形式立轴式钻机的机械传动系统形式二二.转盘式钻机的机械传动系统形式转盘式钻机的机械传动系统形式转盘式钻机的机械传动系统形式转盘式钻机的机械传动系统形式三三三三.移动回转器式钻机的机械传动系统形式移动回转器式钻机的机械传动系统形式移动回转器式钻机的机械传动系统形式移动回转器式钻机的机械传动系统形式一一一一.传动系统的确定步骤传动系统的确定步骤传动系统的

46、确定步骤传动系统的确定步骤(1)确定传动系统方式和选择动力机确定传动系统方式和选择动力机;(2)确定传动系统的参数确定传动系统的参数;(3)确定传动轴的数目，齿轮的数目；确定各轴、齿轮的位置；确定总确定传动轴的数目，齿轮的数目；确定各轴、齿轮的位置；确定总传动比，并把总传比分配到各传动副上；确定每个齿轮的齿数；传动比，并把总传比分配到各传动副上；确定每个齿轮的齿数；(4)绘制机械传动系统图和转速图。绘制机械传动系统图和转速图。2-42-4传动系统的确定传动系统的确定传动系统的确定传动系统的确定二二二二.机械传动系统的确定原则机械传动系统的确定原则机械传动系统的确定原则机械传动系统的确定原则1.

47、根据钻机的工作特点，应考虑动力机的互换性，而且根据钻机的工作特点，应考虑动力机的互换性，而且,动力机的动力机的转速尽可能接近钻机工作机构的转速。转速尽可能接近钻机工作机构的转速。2.总传动比的分配原则是总传动比的分配原则是“传动比前小后大传动比前小后大”，“传动副前多后传动副前多后少少”。一般一般3.从输入到输出的传动，尽可能避免转速升高后又降低，降低后再从输入到输出的传动，尽可能避免转速升高后又降低，降低后再升高，而后又降低的传动方案。最好是依次降速传动。升高，而后又降低的传动方案。最好是依次降速传动。4.尽可能采用公用齿轮尽可能采用公用齿轮;5.5.在满足传动要求的前提下，尽可能缩短传动链

48、在满足传动要求的前提下，尽可能缩短传动链在满足传动要求的前提下，尽可能缩短传动链在满足传动要求的前提下，尽可能缩短传动链;6.如果如果一对传动副是升速传动，其传动比应一对传动副是升速传动，其传动比应 1/2；如果是降速传动，；如果是降速传动，则传动比应则传动比应 4。7.尽可能采用跨轮机构。尽可能采用跨轮机构。8.如果钻机传动系统设置有油泵传动链，则油泵传动链应放在钻机离如果钻机传动系统设置有油泵传动链，则油泵传动链应放在钻机离合器的前面。合器的前面。三三三三.传动系统图的绘制传动系统图的绘制传动系统图的绘制传动系统图的绘制四四四四.转速图的绘制转速图的绘制转速图的绘制转速图的绘制1.1.转速

49、图的绘制步骤转速图的绘制步骤转速图的绘制步骤转速图的绘制步骤(1)根据传动系统图、输入和输出转速，根据传动系统图、输入和输出转速，计算各轴转速计算各轴转速;(2)以等距离垂线代表传动轴以等距离垂线代表传动轴,按照传动关按照传动关系画出各轴代表线，并标出轴的序号系画出各轴代表线，并标出轴的序号;(3)在各轴代表线上以对数座标取值，标在各轴代表线上以对数座标取值，标出各轴的转速点，并标出转速值出各轴的转速点，并标出转速值;(4)将有传动关系的各转速点用线条相连。将有传动关系的各转速点用线条相连。用不同的线条代表不同的传动链用不同的线条代表不同的传动链;(5)在转速图的下面以列表方式在转速图的下面以

50、列表方式,列出有关列出有关参数。参数。2.2.转速图的作用转速图的作用转速图的作用转速图的作用转速图是确定机械传动系统简便，且转速图是确定机械传动系统简便，且明了的方法。它反映了传动系统的基本组明了的方法。它反映了传动系统的基本组成及结构；表明了传动系统的运动参数，成及结构；表明了传动系统的运动参数，即各传动轴的转速档数、转速值、传动比、即各传动轴的转速档数、转速值、传动比、调速范围等；表明了各档转速的传递路线。调速范围等；表明了各档转速的传递路线。第三章第三章 摩摩 擦擦 离离 合合 器器 3-1 3-1 3-1 3-1 摩擦离合器的功用与要求摩擦离合器的功用与要求摩擦离合器的功用与要求摩擦