畢業(yè)設計（論文）-一體化液壓潛孔鉆機--動力頭回轉機構設計（全套圖紙） .doc

邵陽學院畢業(yè)設計（論文）11前言當今的世界處于高速發(fā)展的時代，人的勞力活動逐漸有機械代替，尤其在基礎建設、資源開發(fā)、的過程中，將逐步由各種鉆孔機械、土方開挖機械、路面機械、筑路機械承擔，隨著人們生活水平的提高，歐洲工程機械市場的兩極分化，礦山用的大型鉆孔機械、土方機械的普及化，已在全球形成了時常需要的定局，因此工程機械將成為基礎產(chǎn)業(yè)的又一支生力軍。隨著全球經(jīng)濟的高速發(fā)展，基本建設范圍的持續(xù)拓寬，以人為本和保護環(huán)境的理念及至相關法津法規(guī)實施的不斷強化，使鉆基礎特別是礦山鉆孔基礎幾乎取代了其他基礎，得到了廣泛的應用空間。潛孔鉆機因其效率高、污染少、功能多的特點，適應上述綜合發(fā)展的需求，在國內(nèi)外的礦山鉆孔施工中得到了廣泛應用。到90年代末，我國潛孔鉆機的擁有量僅為100臺左右，2002年，我國進口各種潛孔鉆機近百臺，截止2003年底，我國潛孔鉆機的保有量為350-400臺，截止2004年底，我國潛孔鉆機的保有量為450-500臺。目前生產(chǎn)廠家有瑞典阿特拉斯、美國英格索蘭、日本古河、芬蘭山特維克；從本世紀開始，我國對潛孔鉆機的開發(fā)速度加快，目前國內(nèi)主要的生產(chǎn)廠家有湖南山河智能、宣化恒泰、江西鑫通、泰安新龍等。1.1工程機械的發(fā)展概況在十八世紀以后，英國、美國相繼完成工業(yè)革命。隨著城市及城市工業(yè)的發(fā)展，需要大量的勞動力，因此，農(nóng)村大批勞動力向城市轉移，這就促進了拖拉機、播種機、收割機等農(nóng)業(yè)機械、城市施工機械的大發(fā)展1-6。綜觀工程機械的發(fā)展過程，從其結構、控制系統(tǒng)以及性能來看：經(jīng)歷了動力技術革命、傳統(tǒng)技術革命、鋼結構技術革命、控制技術革命幾個階段，也所謂經(jīng)歷了幾次飛躍和更新?lián)Q代。首先是動力技術革命:隨著體積小、重量輕、強有力的內(nèi)燃機技術的出現(xiàn)，解決邵陽學院畢業(yè)設計（論文）2了工程機械移動的動力源，促使工程機械的誕生和發(fā)展。其次是傳動技術革命:移動性動力源的問題解決之后，主要矛盾轉移到如何有效地傳遞動力、完成作業(yè)的焦點上。20世紀50年代出現(xiàn)了液體傳動（液壓和液力），由于液壓傳動具有功率密度高、結構緊湊、容易實現(xiàn)各種運動形式的轉換以滿足復雜的作業(yè)要求，速度剛性大、便于冷卻散熱，配置靈活、組裝方便、可靠耐用等獨到特點，以最小的空間、最靈便的途徑、傳遞最大的動力，而且動力特性好，具有許多優(yōu)良的傳動性能，傳動平穩(wěn)、自動防止過載，容易實現(xiàn)無極變速，操縱簡單輕便、控制性能好。因此，液壓技術作為機械傳動的一中有力的補充，以成功地用語一切需要中等以上功率輸出，以及需要對運動工程進行靈活控制和調(diào)節(jié)的地方，在工程機械中得到廣泛的應用。隨著控制技術革命及液壓機械向高壓、高速、集成化方面的發(fā)展，因而液壓機械的應用范圍在逐漸擴大到各個方面。由于工程機械找到了理想的傳動裝置，推進了工程機械的飛速發(fā)展，應來了工程機械的多樣化時代，出現(xiàn)了形形色色完成各種施工作業(yè)的工程機械。隨著歐美發(fā)達地區(qū)基礎建設的完善及保養(yǎng)階段的到來，工程機械得益于液壓傳動技術的推廣應用，豐富多彩的多用途裝置輔助功能促使工程機械的快速發(fā)展。1.2潛孔鉆機的發(fā)展概況潛孔鉆機是工程機械新興發(fā)展具代表性的品種，潛孔鉆機在國際上已經(jīng)發(fā)展了幾十年了，世界上潛孔鉆機產(chǎn)銷量最大的是英格索蘭和阿特拉斯兩大知名產(chǎn)業(yè)，隨著液壓技術的進一步發(fā)展，利用液壓技術的進步，通過回轉馬達推動工作裝置實現(xiàn)回轉作業(yè)，在機構回轉至極端位置停車出現(xiàn)瞬間的慣性沖擊，回轉運動到中間位置時換向閥快速換向或關閉沖擊等危害上獨具專有技術，推出真正意義上的一體化液壓潛孔鉆機。促進了潛孔鉆機的真正發(fā)展。新型潛孔鉆機的換代產(chǎn)品，添加了獨有的全新精準控制系統(tǒng)、智能化液壓系統(tǒng)，使操作達到最輕便、最舒適的程度，能量最合理化分配，最大限度的節(jié)能將耗。帶有防回轉功能，吸收回轉裝置突然停止運動因慣性作用而產(chǎn)生的左右擺振能量，消除回轉過量和不足現(xiàn)象，一改善工作循環(huán)時間和工作裝置的定位關系，在消除回轉工況因突然停止造成的沖擊等方面下了很大的工夫7-10。相比之下，我國的工程機械行業(yè)創(chuàng)建與60年代初，起步較晚，經(jīng)歷了模仿、引進到自主創(chuàng)新三十多年的發(fā)展歷程。在國內(nèi)產(chǎn)品的關鍵技術研究與國外先進水平相差非常大。液壓技術的發(fā)展有限元設計方法和三維造型技術的誕生并得到推廣應用，極大的邵陽學院畢業(yè)設計（論文）3推動可我國工程機械的自主開發(fā)技術創(chuàng)新，由于這些技術進步發(fā)展的較早，技術程度較高，所以在中國工程機械一模擬創(chuàng)新和技術引進創(chuàng)新為主的技術進步過程中，中國工程機械行業(yè)在這些領域的技術水平與國際先進水平相差較小。隨著信息技術進步的發(fā)展，通過暢通的渠道也很容易實現(xiàn)工程機械動力、傳動、主要液壓泵閥的國際化采購，新一代的工程機械主要功能部件的配置情況和技術水平與國際先進水平已經(jīng)很小，整機主要參數(shù)與國際先進技術水平相當。但由于國內(nèi)在工程機械領域投入的精力、經(jīng)驗及研究的深度的局限性，對系統(tǒng)的特性研究涉足很淺，掌握個供參考的理論和經(jīng)驗甚少，國內(nèi)對該部分的分析研究遠遠未達到國際先進水平，在工程機械液壓回轉系統(tǒng)動態(tài)特性、回轉動力特性對回轉特性的影響研究方面，與國際相差很大，緩沖裝置設計的合理性，引起的液壓沖擊、回轉慣量對運動平穩(wěn)性的影響，甚至損壞機器等技術難點，成為制約國內(nèi)工程機械發(fā)展的瓶頸。在我國最具影響的是湖南山河智能股份有限公司生產(chǎn)的一體化液壓潛孔鉆機。由中南大學機電工程學院智能機械研究所和湖南山河智能機械股份有限公司共同開發(fā)研制的一體化液壓潛孔鉆機是目前我國設計最先進、配置最高端的高效低耗液壓鉆機。是替代價格昂貴的國外液壓鉆機的理想機型，具有國外鉆機無可比擬的優(yōu)越的性價比（其價格只有進口鉆機的1/2左右）。一體化液壓潛孔鉆機設計中采用全新的設計理念，運用人性化模塊化設計和機電液一體化設計、人機與自然相融合的原則，將產(chǎn)品的性能與可靠性、靈便性、舒適性、安全性、保障維護性等人機工程有機結合起來，設計與生產(chǎn)一流的產(chǎn)品。計算機優(yōu)化設計以及功率匹配與負載適應系統(tǒng)的開發(fā)應用，實現(xiàn)了動力系統(tǒng)從動力-泵-負載全局功率匹配，有效降低了整機能耗，確保了整機最佳性能與高可靠性。一體化液壓潛孔鉆機技術處于國內(nèi)領先、國際先進水平，特點如下：(1)鉆機、空壓機，內(nèi)燃發(fā)動機（或變壓器）三位一體，具有良好的機動性。(2)鉆機所有的操縱、姿態(tài)調(diào)整、孔位選定都由液壓先導操縱手柄集中控制，司機室?guī)Ю渑照{(diào)，空氣凈化裝置，大大改善了勞動條件，鉆機所有的指示燈、報警燈都安裝于同一板面，司機對作業(yè)情況一目了然。(3)設有高靈敏的自動防卡鉆機構（專利技術），帶有孔深儀表顯示及聲音提醒裝置。(4)設有沖擊器、鉆桿自動拆卸裝置，減輕勞動強度，提高工作效率。(5)回轉機構設有液壓加彈簧減震裝置，能有效吸收、化解沖擊負荷，保證回轉機邵陽學院畢業(yè)設計（論文）4的工作平穩(wěn)性及提高、延長使用壽命。(6)空壓機選用世界品牌-壽力牌中風壓螺桿空壓機，從根本上保證了鉆機的高效率。(7)底盤采用山推的四輪一帶，并設有液壓調(diào)平裝置，回轉、推進、行走馬達均采用原裝進口件，鉆桿采用9米/根或超長鉆桿，減少接卸鉆桿等輔助作業(yè)時間，極大地提高了穿孔速度，提高了工作效率。1.3本設計研究的主要內(nèi)容本文主要研究小型工程機械一體化潛孔鉆機裝置在液壓回轉動力頭系統(tǒng)動態(tài)特性上的應用問題。對國內(nèi)外小型工程機械的技術發(fā)展、液壓回轉系統(tǒng)研究結果與國內(nèi)產(chǎn)狀進行研究分析，選擇以中南大學機電工程學院智能機械研究所和湖南山河智能機械股份有限公司共同開發(fā)研制的系列一體化液壓潛孔鉆機進行研究，系列一體化液壓潛孔鉆機是目前我國設計最先進、配置最高端的高效低耗液壓鉆機。山河智能公司的一體化液壓潛孔鉆機設計中采用全新的設計理念，運用人性化模塊化設計和機電液一體化設計、人機與自然相融合的原則，將產(chǎn)品的性能與可靠性、靈便性、舒適性、安全性、保障維護性等人機工程有機結合起來，設計與生產(chǎn)一流的產(chǎn)品。計算機優(yōu)化設計以及功率匹配與負載適應系統(tǒng)的開發(fā)應用，實現(xiàn)了動力系統(tǒng)從動力-泵-負載全局功率匹配，有效降低了整機能耗，確保了整機最佳性能與高可靠性。對一體化液壓潛孔鉆機總體結構的了解，并具體對回轉動力頭機構液壓原理技術參數(shù)的計算和回轉動力頭機構液壓原理設計。邵陽學院畢業(yè)設計（論文）52結構系統(tǒng)分析2.1一體化液壓潛孔鉆機總體結構分析一體化液壓潛孔鉆機為沖擊回轉式鑿巖鉆孔機械外觀主視圖2.1、外觀主視俯圖2.2所示，由推進系統(tǒng)、回轉裝置、鉆桿庫、鉆架、補償油缸、滑架、舉升油缸、卸桿器、吸塵罩、除塵裝置、行走架、機架、支腿、后支架、空壓機及壓氣系統(tǒng)、柴油機泵組、油箱、液壓系統(tǒng)及多路閥組、司機室、護欄、鉆架支座、等二十四部分組成。邵陽學院畢業(yè)設計（論文）6圖2.1一體化液壓潛孔鉆機外觀主視圖邵陽學院畢業(yè)設計（論文）7圖2.2一體化液壓潛孔鉆機外觀俯視圖一體化液壓潛孔鉆機總的結構部分有：（1）鉆架鉆架是潛孔鉆機的主要部件，是回轉裝置滑行、鉆具推進和提升的導軌，是由工字型組合梁及角鋼焊成箱形截面的衍架結構。鉆桿支座固定在鉆架的下端，以支撐鉆桿及鉆具。鉆架通過補償油缸及滑動導槽與滑架連接,由補償油缸的作用鉆架可相對滑架上下滑動,鉆架起落時,補償油缸將鉆架提起,鉆孔作業(yè)時,補償油缸將鉆架推出使鉆架下支點支撐在作業(yè)面上。（2）滑架滑架是由工字鋼焊接的平面結構件，用以連接支撐鉆架?；苡射N軸與機架支座鉸接，工作時由舉升液壓缸支撐，鉆架滑架總成的起落及變更鉆孔方向通過舉升液壓缸實現(xiàn)。（3）回轉機構該機構由液壓馬達，減速齒輪，接頭、滑板及中心供