畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一體化液壓潛孔鉆機(jī)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)全套圖紙

1、1 前 言當(dāng)今的世界處于高速發(fā)展的時(shí)代，人的勞力活動(dòng)逐漸有機(jī)械代替，尤其在基礎(chǔ)建設(shè)、資源開發(fā)、的過程中，將逐步由各種鉆孔機(jī)械、土方開挖機(jī)械、路面機(jī)械、筑路機(jī)械承擔(dān)，隨著人們生活水平的提高，歐洲工程機(jī)械市場(chǎng)的兩極分化，礦山用的大型鉆孔機(jī)械、土方機(jī)械的普及化，已在全球形成了時(shí)常需要的定局，因此工程機(jī)械將成為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的又一支生力軍。隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，基本建設(shè)范圍的持續(xù)拓寬，以人為本和保護(hù)環(huán)境的理念及至相關(guān)法津法規(guī)實(shí)施的不斷強(qiáng)化，使鉆基礎(chǔ)特別是礦山鉆孔基礎(chǔ)幾乎取代了其他基礎(chǔ)，得到了廣泛的應(yīng)用空間。潛孔鉆機(jī)因其效率高、污染少、功能多的特點(diǎn)，適應(yīng)上述綜合發(fā)展的需求，在國(guó)內(nèi)外的礦山鉆孔施工中得到了廣泛

2、應(yīng)用。到90年代末，我國(guó)潛孔鉆機(jī)的擁有量?jī)H為100臺(tái)左右，2002年，我國(guó)進(jìn)口各種潛孔鉆機(jī)近百臺(tái)，截止2003年底，我國(guó)潛孔鉆機(jī)的保有量為350-400臺(tái)，截止2004年底，我國(guó)潛孔鉆機(jī)的保有量為450-500臺(tái)。目前生產(chǎn)廠家有瑞典阿特拉斯、美國(guó)英格索蘭、日本古河、芬蘭山特維克；從本世紀(jì)開始，我國(guó)對(duì)潛孔鉆機(jī)的開發(fā)速度加快，目前國(guó)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(jī)械的發(fā)展概況在十八世紀(jì)以后，英國(guó)、美國(guó)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(dòng)力，因此，農(nóng)村大批勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移，這就促進(jìn)了拖拉機(jī)、播種機(jī)、收割機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械、城市施工機(jī)械的大

3、發(fā)展1-6。綜觀工程機(jī)械的發(fā)展過程，從其結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)以及性能來看：經(jīng)歷了動(dòng)力技術(shù)革命、傳統(tǒng)技術(shù)革命、鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)革命、控制技術(shù)革命幾個(gè)階段，也所謂經(jīng)歷了幾次飛躍和更新?lián)Q代。首先是動(dòng)力技術(shù)革命:隨著體積小、重量輕、強(qiáng)有力的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，解決了工程機(jī)械移動(dòng)的動(dòng)力源，促使工程機(jī)械的誕生和發(fā)展。其次是傳動(dòng)技術(shù)革命:移動(dòng)性動(dòng)力源的問題解決之后，主要矛盾轉(zhuǎn)移到如何有效地傳遞動(dòng)力、完成作業(yè)的焦點(diǎn)上。20世紀(jì)50年代出現(xiàn)了液體傳動(dòng)（液壓和液力），由于液壓傳動(dòng)具有功率密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、容易實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換以滿足復(fù)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(dú)到特點(diǎn)，以最小的

4、空間、最靈便的途徑、傳遞最大的動(dòng)力，而且動(dòng)力特性好，具有許多優(yōu)良的傳動(dòng)性能，傳動(dòng)平穩(wěn)、自動(dòng)防止過載，容易實(shí)現(xiàn)無極變速，操縱簡(jiǎn)單輕便、控制性能好。因此，液壓技術(shù)作為機(jī)械傳動(dòng)的一中有力的補(bǔ)充，以成功地用語(yǔ)一切需要中等以上功率輸出，以及需要對(duì)運(yùn)動(dòng)工程進(jìn)行靈活控制和調(diào)節(jié)的地方，在工程機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用。隨著控制技術(shù)革命及液壓機(jī)械向高壓、高速、集成化方面的發(fā)展，因而液壓機(jī)械的應(yīng)用范圍在逐漸擴(kuò)大到各個(gè)方面。由于工程機(jī)械找到了理想的傳動(dòng)裝置，推進(jìn)了工程機(jī)械的飛速發(fā)展，應(yīng)來了工程機(jī)械的多樣化時(shí)代，出現(xiàn)了形形色色完成各種施工作業(yè)的工程機(jī)械。隨著歐美發(fā)達(dá)地區(qū)基礎(chǔ)建設(shè)的完善及保養(yǎng)階段的到來，工程機(jī)械得益于液壓傳動(dòng)

5、技術(shù)的推廣應(yīng)用，豐富多彩的多用途裝置輔助功能促使工程機(jī)械的快速發(fā)展。 1.2 潛孔鉆機(jī)的發(fā)展概況潛孔鉆機(jī)是工程機(jī)械新興發(fā)展具代表性的品種，潛孔鉆機(jī)在國(guó)際上已經(jīng)發(fā)展了幾十年了，世界上潛孔鉆機(jī)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(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，利用液壓技術(shù)的進(jìn)步，通過回轉(zhuǎn)馬達(dá)推動(dòng)工作裝置實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)作業(yè)，在機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)至極端位置停車出現(xiàn)瞬間的慣性沖擊，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到中間位置時(shí)換向閥快速換向或關(guān)閉沖擊等危害上獨(dú)具專有技術(shù)，推出真正意義上的一體化液壓潛孔鉆機(jī)。促進(jìn)了潛孔鉆機(jī)的真正發(fā)展。新型潛孔鉆機(jī)的換代產(chǎn)品，添加了獨(dú)有的全新精準(zhǔn)控制系統(tǒng)、智能化液壓系統(tǒng)，使操作達(dá)到最輕便、最舒適的程度，能量最合

6、理化分配，最大限度的節(jié)能將耗。帶有防回轉(zhuǎn)功能，吸收回轉(zhuǎn)裝置突然停止運(yùn)動(dòng) 因慣性作用而產(chǎn)生的左右擺振能量，消除回轉(zhuǎn)過量和不足現(xiàn)象，一改善工作循環(huán)時(shí)間和工作裝置的定位關(guān)系，在消除回轉(zhuǎn)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(guó)的工程機(jī)械行業(yè)創(chuàng)建與60年代初，起步較晚，經(jīng)歷了模仿、引進(jìn)到自主創(chuàng)新三十多年的發(fā)展歷程。在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)研究與國(guó)外先進(jìn)水平相差非常大。液壓技術(shù)的發(fā)展有限元設(shè)計(jì)方法和三維造型技術(shù)的誕生并得到推廣應(yīng)用，極大的推動(dòng)可我國(guó)工程機(jī)械的自主開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新，由于這些技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的較早，技術(shù)程度較高，所以在中國(guó)工程機(jī)械 一模擬創(chuàng)新和技術(shù)引進(jìn)創(chuàng)新為主的技術(shù)進(jìn)步過程中

7、，中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)在這些領(lǐng)域的技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平相差較小。隨著信息技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展，通過暢通的渠道也很容易實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械動(dòng)力、傳動(dòng)、主要液壓泵閥的國(guó)際化采購(gòu)，新一代的工程機(jī)械主要功能部件的配置情況和技術(shù)水平與國(guó)際 先進(jìn)水平已經(jīng)很小，整機(jī)主要參數(shù)與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平相當(dāng)。但由于國(guó)內(nèi)在工程機(jī)械領(lǐng)域投入的精力、經(jīng)驗(yàn)及研究的深度的局限性，對(duì)系統(tǒng)的特性研究涉足很淺，掌握個(gè)供參考的理論和經(jīng)驗(yàn)甚少，國(guó)內(nèi)對(duì)該部分的分析研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在工程機(jī)械液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性、回轉(zhuǎn)動(dòng)力特性對(duì)回轉(zhuǎn)特性的影響研究方面，與國(guó)際相差很大，緩沖裝置設(shè)計(jì)的合理性，引起的液壓沖擊、回轉(zhuǎn)慣量對(duì)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的影響，甚至損壞機(jī)器等技

8、術(shù)難點(diǎn)，成為制約國(guó)內(nèi)工程機(jī)械發(fā)展的瓶頸。在我國(guó)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(jī)。由中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院智能機(jī)械研究所和湖南山河智能機(jī)械股份有限公司共同開發(fā)研制的一體化液壓潛孔鉆機(jī)是目前我國(guó)設(shè)計(jì)最先進(jìn)、配置最高端的高效低耗液壓鉆機(jī)。是替代價(jià)格昂貴的國(guó)外液壓鉆機(jī)的理想機(jī)型，具有國(guó)外鉆機(jī)無可比擬的優(yōu)越的性價(jià)比（其價(jià)格只有進(jìn)口鉆機(jī)的1/2左右）。一體化液壓潛孔鉆機(jī)設(shè)計(jì)中采用全新的設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用人性化模塊化設(shè)計(jì)和機(jī)電液一體化設(shè)計(jì)、人機(jī)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(hù)性等人機(jī)工程有機(jī)結(jié)合起來，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)一流的產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及功率

9、匹配與負(fù)載適應(yīng)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力系統(tǒng)從動(dòng)力 - 泵 - 負(fù)載全局功率匹配，有效降低了整機(jī)能耗，確保了整機(jī)最佳性能與高可靠性。一體化液壓潛孔鉆機(jī)技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平，特點(diǎn)如下：(1) 鉆機(jī)、空壓機(jī)，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)（或變壓器）三位一體，具有良好的機(jī)動(dòng)性。(2) 鉆機(jī)所有的操縱、姿態(tài)調(diào)整、孔位選定都由液壓先導(dǎo)操縱手柄集中控制，司機(jī)室?guī)Ю渑照{(diào)，空氣凈化裝置，大大改善了勞動(dòng)條件，鉆機(jī)所有的指示燈、報(bào)警燈都安裝于同一板面，司機(jī)對(duì)作業(yè)情況一目了然。(3) 設(shè)有高靈敏的自動(dòng)防卡鉆機(jī)構(gòu)（專利技術(shù)），帶有孔深儀表顯示及聲音提醒裝置。(4) 設(shè)有沖擊器、鉆桿自動(dòng)拆卸裝置，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。

10、(5) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)有液壓加彈簧減震裝置，能有效吸收、化解沖擊負(fù)荷，保證回轉(zhuǎn)機(jī)的工作平穩(wěn)性及提高、延長(zhǎng)使用壽命。(6) 空壓機(jī)選用世界品牌-壽力牌中風(fēng)壓螺桿空壓機(jī)，從根本上保證了鉆機(jī)的高效率。(7) 底盤采用山推的四輪一帶，并設(shè)有液壓調(diào)平裝置，回轉(zhuǎn)、推進(jìn)、行走馬達(dá)均采用原裝進(jìn)口件，鉆桿采用9米/根或超長(zhǎng)鉆桿，減少接卸鉆桿等輔助作業(yè)時(shí)間，極大地提高了穿孔速度，提高了工作效率。1.3 本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容本文主要研究小型工程機(jī)械一體化潛孔鉆機(jī)裝置在液壓回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性上的應(yīng)用問題。對(duì)國(guó)內(nèi)外小型工程機(jī)械的技術(shù)發(fā)展、液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)研究結(jié)果與國(guó)內(nèi)產(chǎn)狀進(jìn)行研究分析，選擇以中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院智能機(jī)械研究

11、所和湖南山河智能機(jī)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(jī)進(jìn)行研究，系列一體化液壓潛孔鉆機(jī)是目前我國(guó)設(shè)計(jì)最先進(jìn)、配置最高端的高效低耗液壓鉆機(jī)。山河智能公司的一體化液壓潛孔鉆機(jī)設(shè)計(jì)中采用全新的設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用人性化模塊化設(shè)計(jì)和機(jī)電液一體化設(shè)計(jì)、人機(jī)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(hù)性等人機(jī)工程有機(jī)結(jié)合起來，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)一流的產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及功率匹配與負(fù)載適應(yīng)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力系統(tǒng)從動(dòng)力 - 泵 - 負(fù)載全局功率匹配，有效降低了整機(jī)能耗，確保了整機(jī)最佳性能與高可靠性。對(duì)一體化液壓潛孔鉆機(jī)總體結(jié)構(gòu)的了解，并具體對(duì)回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)液壓原理技術(shù)

12、參數(shù)的計(jì)算和回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)液壓原理設(shè)計(jì)。2 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分析2.1 一體化液壓潛孔鉆機(jī)總體結(jié)構(gòu)分析一體化液壓潛孔鉆機(jī)為沖擊回轉(zhuǎn)式鑿巖鉆孔機(jī)械外觀主視圖2.1、外觀主視俯圖2.2所示，由推進(jìn)系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)裝置、鉆桿庫(kù)、鉆架、補(bǔ)償油缸、滑架、舉升油缸、卸桿器、吸塵罩、除塵裝置、行走架、機(jī)架、支腿、后支架、空壓機(jī)及壓氣系統(tǒng)、柴油機(jī)泵組、油箱、液壓系統(tǒng)及多路閥組、司機(jī)室、護(hù)欄、鉆架支座、等二十四部分組成。圖2.1 一體化液壓潛孔鉆機(jī)外觀主視圖圖2.2 一體化液壓潛孔鉆機(jī)外觀俯視圖一體化液壓潛孔鉆機(jī)總的結(jié)構(gòu)部分有：（1） 鉆架鉆架是潛孔鉆機(jī)的主要部件，是回轉(zhuǎn)裝置滑行、鉆具推進(jìn)和提升的導(dǎo)軌，是由工字型組合梁及角鋼

13、焊成箱形截面的衍架結(jié)構(gòu)。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(bǔ)償油缸及滑動(dòng)導(dǎo)槽與滑架連接,由補(bǔ)償油缸的作用鉆架可相對(duì)滑架上下滑動(dòng),鉆架起落時(shí),補(bǔ)償油缸將鉆架提起,鉆孔作業(yè)時(shí), 補(bǔ)償油缸將鉆架推出使鉆架下支點(diǎn)支撐在作業(yè)面上。（2） 滑架滑架是由工字鋼焊接的平面結(jié)構(gòu)件，用以連接支撐鉆架。滑架由銷軸與機(jī)架支座鉸接，工作時(shí)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(shí)現(xiàn)。（3） 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)，減速齒輪，接頭、滑板及中心供氣機(jī)構(gòu)組成。推進(jìn)機(jī)構(gòu)的鏈條通過銷軸與彈簧減震機(jī)構(gòu)固定在滑板上?；剞D(zhuǎn)是液壓馬達(dá)做動(dòng)力，可輸出050轉(zhuǎn)/分連續(xù)可調(diào)的轉(zhuǎn)速。 （4） 推進(jìn)機(jī)構(gòu)

14、推進(jìn)機(jī)構(gòu)由推進(jìn)液壓馬達(dá)，鏈輪組，鏈條及緩沖彈簧組成。鏈條的一端繞過主動(dòng)鏈輪通過銷軸固定在滑板的上部，另一端繞過從動(dòng)鏈輪通過銷軸固定在緩沖彈簧的一端，緩沖彈簧的另一端連接在滑板的下部，推進(jìn)與提升是通過控制液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。推進(jìn)液壓馬達(dá)自身由于控制系統(tǒng)的作用而具有緩沖作用。（5） 鉆桿鉆桿共兩根，第一根為主鉆桿，上端與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)接頭聯(lián)接，下端與沖擊器接頭聯(lián)接。第二根為副鉆桿，用以加長(zhǎng)主鉆桿，以便連續(xù)鉆進(jìn)孔深。主副鉆桿各公母接頭為錐形螺紋。（6） 卸桿器卸桿器由上卸桿器體、下卸桿器體、上卡爪、下卡爪、卡桿缸及卸桿缸等部分組成。卸桿時(shí)下卸桿器將下鉆桿(或沖擊器)由卡桿缸作用卡牢、上卸桿器將上鉆桿由

15、卡桿缸作用卡牢，然后卸桿缸動(dòng)作便可將上下鉆桿連接螺紋松動(dòng)開，再通過回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)便可將鉆桿卸下。（7） 除塵裝置本鉆機(jī)配置除塵裝置，它由捕塵罩、旋風(fēng)除塵器、層流式除塵器、風(fēng)機(jī)及管道組成。工作時(shí)捕塵罩緊罩孔口，孔底巖粉通過排塵風(fēng)壓吹至孔口，再在除塵風(fēng)機(jī)抽吸共同作用下，經(jīng)管道進(jìn)入除塵裝置，旋風(fēng)除塵除去粗塵，再由層流式除塵精細(xì)除塵，層流式除塵器中設(shè)有電磁脈沖閥，脈沖噴吹控制儀控制電磁脈沖閥，噴吹壓縮空氣對(duì)濾芯循序清灰，使除塵器的阻力保持在設(shè)定范圍內(nèi)，從而保證除塵器的處理能力和收塵效率。在除塵器的阻力過大時(shí)可將層流式除塵器的濾芯拆下用高壓水沖洗。（8） 行走機(jī)構(gòu)行走由行走架、液壓馬達(dá)、多級(jí)行星式減速機(jī)、履帶

16、、驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪及張緊裝置等部分組成。由液壓馬達(dá)通過多級(jí)行星式減速機(jī)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。減速機(jī)內(nèi)藏于履帶寬度之中。黃油缸調(diào)節(jié)，彈簧張緊。履帶外部花紋為交錯(cuò)形。帶停車制動(dòng)器。減速機(jī)內(nèi)裝N220潤(rùn)滑油。（9） 機(jī)架機(jī)架是鉆機(jī)的骨架與安裝平臺(tái)。空壓機(jī)組、除塵裝置、柴油機(jī)泵組、油箱、閥組、司機(jī)室等均安裝在機(jī)架上。運(yùn)輸時(shí)，滑架與鉆架落下支撐在后支架上，機(jī)架不裝護(hù)欄。到工地后，滑架與鉆架立起，機(jī)架裝上護(hù)欄。機(jī)架的四角各安裝有一條支腿油缸，作業(yè)時(shí)起用于鉆機(jī)調(diào)平支撐。（10） 壓氣系統(tǒng)本鉆機(jī)壓氣系統(tǒng)配置成套螺桿空壓機(jī)，由其給DHD360沖擊器與層流式除塵器的噴吹清灰系統(tǒng)供壓縮空氣。（11） 沖擊器沖擊器為英格索蘭D

17、HD360高風(fēng)壓沖擊器，其結(jié)構(gòu)及配氣原理詳見DHD360沖擊器說明書。（12） 鉆桿庫(kù)鉆桿庫(kù)由上擺桿機(jī)構(gòu)、下擺桿機(jī)構(gòu)、擺桿油缸及油缸支座等組成。上擺桿機(jī)裝在鉆架的上部，送桿臂卡住副鉆桿的上端，在油缸的作用下，可將副鉆桿送入或退出。下擺桿機(jī)構(gòu)裝在鉆架的下部，副鉆桿下部的母接頭可插在送桿臂的插銷上，在油缸的作用下，可將副鉆桿送入或退出。（13） 柴油機(jī)配裝康明斯B3.3柴油機(jī)，功率60KW。（14） 油箱油箱由油箱體、回油濾清器、吸油濾清器、空氣濾清器、液溫液位計(jì)等組成。（15） 液壓系統(tǒng)型全液壓潛孔鉆機(jī)的各個(gè)動(dòng)作，都用液壓比例先導(dǎo)閥或電磁閥操縱控制，可以無級(jí)調(diào)節(jié)工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度。全液壓潛孔鉆機(jī)

18、的液壓動(dòng)作分為：履帶行走、支腿、推進(jìn)補(bǔ)償、臂架舉升、鉆桿庫(kù)擺桿、鉆具夾緊、卸桿、動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)、鏈?zhǔn)酵七M(jìn)等九大動(dòng)作。下面具體分析一體化潛孔鉆機(jī)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)動(dòng)作。2.2 一體化潛孔鉆機(jī)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)分析該一體化潛孔鉆機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用全液壓驅(qū)動(dòng)，主要組成部分包括11-14：（1） 原動(dòng)力部分：雙聯(lián)變量式液壓柱塞泵，它可將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成為液壓能，是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化裝置；（2） 執(zhí)行驅(qū)動(dòng)部件：為動(dòng)力頭、擺線液壓馬達(dá)，其作用是將液壓能重新轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，克服負(fù)載，帶動(dòng)機(jī)械完成所需要的運(yùn)動(dòng)等，其動(dòng)作包括動(dòng)力頭的回轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)）、給進(jìn)和快速提升等動(dòng)作；（3） 控制部分：各種閥塊，其中包括壓力控制閥、方向控制閥、流量控

19、制閥；（4） 輔助部分：油箱、油管、漏油器、散熱器等；（5） 傳動(dòng)介質(zhì)部分：46#液壓油；一體化潛孔鉆機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用位置中左右回轉(zhuǎn)擺線液壓馬達(dá)是對(duì)稱的，此時(shí)回轉(zhuǎn)裝置處于潛孔鉆機(jī)的軸線上。左右回轉(zhuǎn)擺線液壓馬達(dá)的活塞桿端通過矩形花鍵分別與回轉(zhuǎn)支座上動(dòng)力頭的兩個(gè)小齒輪軸相連?；剞D(zhuǎn)擺線液壓馬達(dá)采用雙作用式，通過左右回轉(zhuǎn)擺線液壓馬達(dá)2的活塞桿來回伸縮運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)回轉(zhuǎn)支座上動(dòng)力頭的兩個(gè)小齒輪軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)整個(gè)回轉(zhuǎn)裝置正反回轉(zhuǎn)工作。 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程如下:左右回轉(zhuǎn)擺線液壓馬達(dá)的大小腔交叉相連，即左回轉(zhuǎn)油缸大腔與右回轉(zhuǎn)油缸小腔相連，左回轉(zhuǎn)油缸小腔與右回轉(zhuǎn)油缸大腔相通。當(dāng)壓力油進(jìn)入左回轉(zhuǎn)油缸小腔、右回轉(zhuǎn)油缸大腔時(shí)，

20、左回轉(zhuǎn)油缸活塞桿收縮、右回轉(zhuǎn)油缸活塞桿外伸，推動(dòng)回轉(zhuǎn)支座上的動(dòng)力頭逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反回轉(zhuǎn);反之，當(dāng)壓力油進(jìn)入左回轉(zhuǎn)油缸大腔、右回轉(zhuǎn)油缸小腔時(shí)，右回轉(zhuǎn)油缸活塞桿收縮、左回轉(zhuǎn)油缸活塞桿外伸，推動(dòng)回轉(zhuǎn)支座順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)正回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。絕大部分作業(yè)過程中，回轉(zhuǎn)裝置工作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范圍在從中間位置向左右各60“范圍內(nèi)，但對(duì)整個(gè)工作裝置要求能夠從左極限位置到右極限位置作1800回轉(zhuǎn)，分別回轉(zhuǎn)到支座回轉(zhuǎn)到左、右極限位置的狀況。在回轉(zhuǎn)工作過程中慣性沖擊很大，造成液壓沖擊。為了減輕回轉(zhuǎn)慣性所造成的液壓沖擊，在動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)支座下設(shè)置了溢流閥進(jìn)行溢流緩沖和彈簧減震緩沖裝置，延長(zhǎng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的使用壽命。動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)支座的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如

21、圖2.2、圖2.3、圖2.4所示：圖2.2 動(dòng)力頭支座立板圖2.3 動(dòng)力頭支座側(cè)板圖2.4 動(dòng)力頭支座底板一體化液壓潛孔鉆機(jī)總體結(jié)構(gòu)布局采用全新的設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用人性化模塊化設(shè)計(jì)和機(jī)電液一體化設(shè)計(jì)、人機(jī)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(hù)性等人機(jī)工程有機(jī)結(jié)合起來，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)一流的產(chǎn)品。而回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)減輕在鉆孔工作中回轉(zhuǎn)慣性所造成的液壓沖擊。3 回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)液壓原理技術(shù)參數(shù)的計(jì)算一體化液壓潛孔鉆機(jī)回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭一般由動(dòng)力機(jī)(電機(jī)或風(fēng) 馬達(dá) )、減速箱、法蘭盤、連接件四部分組成動(dòng)力機(jī)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩和轉(zhuǎn)速 ，經(jīng)減速箱、法蘭盤、連接件傳遞給鉆桿，帶動(dòng)沖擊器和鉆頭進(jìn)

22、行鑿巖作業(yè)15-21。一體化潛孔鉆機(jī)的動(dòng)力頭的外形如圖3.1 所示：1.液壓馬達(dá)（帶小齒輪） 2.大齒輪 3.箱體 4.主軸 5.法蘭盤 6.連接體圖3.1動(dòng)力頭外形結(jié)構(gòu)3.1 液壓馬達(dá)參數(shù)的確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)為壓力和流量。它們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。負(fù)載決定壓力；液壓執(zhí)行元件（即馬達(dá)）的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸決定了流量已知驅(qū)動(dòng)力矩：最大正轉(zhuǎn)扭矩為=2000N.m（當(dāng)系統(tǒng)壓力為10MPa時(shí)）其機(jī)械效率為=0.95，即馬達(dá)慣性力矩=， 則載荷力矩： （3.1）液壓馬達(dá)排量：V= （3.2）3.2 動(dòng)力頭輸出參數(shù)計(jì)算動(dòng)力頭它是回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置，它是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件

23、的主要依據(jù)。負(fù)載決定壓力；液壓執(zhí)行元件（動(dòng)力頭）的作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須滿足SWDB165一體化液壓潛孔鉆機(jī)回轉(zhuǎn)動(dòng)作安全，穩(wěn)定的工作。3.2.1 輸出動(dòng)力力矩 （3.3）式中： 輸出動(dòng)力矩為612Nm； 動(dòng)力機(jī)產(chǎn)生力矩 ，Nm； 動(dòng)力頭減速箱的傳動(dòng)比為4.3； 減速箱傳動(dòng)效率； =(O91099)t；t 傳動(dòng)級(jí)數(shù)；連接件與鉆桿、鉆桿與鉆桿間的傳動(dòng)效率；與螺紋種類、鉆桿數(shù)目有關(guān) 。動(dòng)力頭減速箱的傳動(dòng)比為大小齒輪的齒數(shù)之比：大齒輪齒數(shù)=56，小齒輪軸的齒數(shù)為： （3.4）在齒輪嚙合時(shí)應(yīng)該避免根切現(xiàn)象的產(chǎn)生，在一般正常齒制齒輪中，短齒制齒輪。但若要求齒輪的齒數(shù)而不產(chǎn)生根切，則應(yīng)采用變位齒輪。變位齒輪和標(biāo)準(zhǔn)

24、齒輪的模數(shù)和壓力角相等，因而它們的分度圓和基圓也相等。由此可見，變位齒輪的齒輪廓曲線和標(biāo)準(zhǔn)齒輪的輪廓曲線是同一個(gè)基圓上產(chǎn)生的緊近線，不過取不同的部位而已，變?yōu)辇X輪的某些尺寸已非標(biāo)準(zhǔn)，如變位齒輪的變位系數(shù)為，齒頂高變大為，齒根高變小為。則動(dòng)力頭輸出力矩為： （3.5）輸出轉(zhuǎn)速 ： （3.6）式中： 動(dòng)力頭輸出轉(zhuǎn)速； 動(dòng)力機(jī)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。 （3.7）3.2.2 工作阻力矩的計(jì)算 潛孔鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中，鉆具所承受的阻力矩包括：(1) 剪切兩次沖擊 間巖瘤所產(chǎn)生的剪切力矩 ?；钊看螞_擊一次鉆頭的轉(zhuǎn)角為：(n f)360。 （3.8）則每個(gè)鉆刃一次剪切巖瘤的長(zhǎng)度為：L=R80。 （3.9）其中： （3

25、.10）式中 ： 為i規(guī)格的鉆刃數(shù) ；d 為i規(guī)格鉆刃對(duì)巖石的最 大剪切寬度 ；則 ： （3.11）式 中： 為鉆具總數(shù) ；為相鄰鑿痕對(duì)巖石深度的影響系數(shù)；巖石抗剪強(qiáng)度 ； 為鉆具轉(zhuǎn)速 ；，f沖擊頻率；R鉆刃中心到鉆頭中心的加權(quán)半徑。 (2) 鉆刃與孔底巖石的摩擦所形成的摩擦阻力矩。該阻力矩與鉆具的軸壓力及鉆具和巖石間的摩擦系數(shù)有關(guān)： （3.12）式 中： 鉆刃與孔底間的摩擦系數(shù) ；F 作用于鉆具上的軸壓力，其值應(yīng)大小適中，太小鉆頭易反跳，太大會(huì)加劇鉆刃磨損 ，縮短壽命； (3) 鉆桿外緣與孔壁聞的巖粉摩擦所形成的分布阻力矩。鉆孔時(shí)鉆桿的柔性變形及偏擺與孔壁及巖粉摩擦產(chǎn)生阻力矩，它與巖石性質(zhì)、

26、巖粉粒度，鉆頭結(jié)構(gòu)、排粉狀況等密切相關(guān) 。 其關(guān)系式為: （3.13） 為 比例系數(shù) ，一般取 01O3。 因此 ，總阻力矩： （3.14）對(duì)于不同的地質(zhì)情況應(yīng)有不同的扭矩及轉(zhuǎn)速的原動(dòng)機(jī)，一般要求或 , 為安全系數(shù)，取 1115。通過以上對(duì)回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭技術(shù)參數(shù)的計(jì)算，得出了液壓馬達(dá)和回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭的主要技術(shù)參數(shù)為下面的回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)部分作基礎(chǔ)。 回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)液壓原理設(shè)計(jì).1 回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)液壓回路的選擇任何機(jī)械設(shè)備的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，都有由一些液壓基本回路組成的。所謂基本回路，就是由有關(guān)的液壓元件組成，用來完成特定功能的典型油路22-24。工程機(jī)械對(duì)液壓回路系統(tǒng)主要要求是應(yīng)該保證主機(jī)具有

27、良好的工作性能。為此，一個(gè)好的或比較好的液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足一下幾個(gè)要求：（1） 當(dāng)主機(jī)在工作載荷變化大，并有急劇沖擊和振動(dòng)的情況下工作時(shí)，系統(tǒng)要有足夠的可靠性。（2） 系統(tǒng)應(yīng)具有較完善的安全裝置，如執(zhí)行元件的過載卸符、緩沖和限速裝置等。（3） 減少系統(tǒng)的發(fā)熱量，保證系統(tǒng)連續(xù)工作液壓油不超過65度，要避免系統(tǒng)因油溫而產(chǎn)生的損失。（4） 由于工程機(jī)械在野外作業(yè)為多，工作條件惡劣，為了保證系統(tǒng)和元件的正常工作，系統(tǒng)必須設(shè)置良好的加油、吸油及壓油過濾裝置。（5） 大型工程機(jī)械應(yīng)考慮有應(yīng)急能源。為了減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度，可采用先導(dǎo)操縱。對(duì)于任何液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來說，調(diào)速回路都是它的核心部分。這種回路可以通過事先的

28、調(diào)整或在工作過程中通過自動(dòng)調(diào)整來改變?cè)倪\(yùn)行速度，但它的主要功能卻是在傳遞動(dòng)力（功率）。根據(jù)伯努力方程： （4.1） 式中： 主滑閥流量； 閥流量系數(shù)； 閥芯流通面積；閥進(jìn)出口壓差； 流體密度；其中和為常數(shù)，只有和為變量。首先由前面的設(shè)計(jì)可知，一體化液壓潛孔鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的功率不是很大，鉆進(jìn)過程的速度低，工作負(fù)載變化小，可采用進(jìn)口容積節(jié)流調(diào)速回路的形式。為了解決進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路在鉆進(jìn)過程中突然出現(xiàn)前沖現(xiàn)象，回路中要設(shè)置背壓閥。4.1.1 容積節(jié)流調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路的工作原理是：用壓力補(bǔ)償變量泵供油，用流量制閥調(diào)定進(jìn)入馬達(dá)或馬達(dá)流出的流量來調(diào)節(jié)工作部件的運(yùn)動(dòng)。并使變量泵的輸油量自

29、動(dòng)與馬達(dá) 所需要流量相適應(yīng)。這種容積節(jié)流調(diào)速回路，沒有溢流損失，效率較高，速度穩(wěn)定性也比單純的容積調(diào)速回路好。調(diào)速回路有三種：節(jié)流調(diào)速回路，容積調(diào)速回路，容積節(jié)流調(diào)速回路。（1） 節(jié)流調(diào)速回路效率較低，機(jī)械特性較軟，變載下的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較差，只適合在負(fù)載小、低速、小功率的場(chǎng)合。（2） 容積調(diào)速回路沒有溢流損失和節(jié)流損失，且工作壓力隨負(fù)載而變化，因此效率高，發(fā)熱少。（3） 容積節(jié)流調(diào)速回路用流量控制速度，使輸油泵的流量自動(dòng)與負(fù)載相適應(yīng)，它沒有溢流損失，效率較高，速度穩(wěn)定性比比單純的容積調(diào)速回路好。因此選用容積節(jié)流調(diào)速回路。由于定壓式容積節(jié)流調(diào)速回路大多用在負(fù)載變化不大的中小功率場(chǎng)合，而變壓式容積節(jié)

30、流調(diào)速回路用在負(fù)載變化大、速度較低的中小功率場(chǎng)合，故選用定壓式容積節(jié)流調(diào)速回路。對(duì)于泵來說是容積調(diào)速，對(duì)于閥來說是節(jié)流調(diào)速，用電液比例閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)速。在這個(gè)液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓馬達(dá)交替地要求油源提供低壓大流量和高壓小流量的油液。從提高效率、節(jié)省能量的角度上來看，采用單個(gè)變量泵作為油源顯然是不合適的，宜選用雙聯(lián)式變量柱塞泵做為油源。如圖4.1所示：圖4.1 雙聯(lián)式變量柱塞泵4.1.2 制動(dòng)回路的選擇對(duì)潛孔鉆機(jī)而言，由于有定位精度要求，因此回轉(zhuǎn)系統(tǒng)性能是一項(xiàng)重要參數(shù)，對(duì)作業(yè)的生產(chǎn)率、鉆孔質(zhì)量和操縱舒適性起決定作用，而在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，除其回轉(zhuǎn)速度指標(biāo)外，回轉(zhuǎn)制動(dòng)性能尤為重要。由于液壓系統(tǒng)選用了容

31、積節(jié)流調(diào)速的方式。目前回轉(zhuǎn)制動(dòng)分為閉式回轉(zhuǎn)制動(dòng)和開式回轉(zhuǎn)制動(dòng)。其中，開式回轉(zhuǎn)制動(dòng)作為被淘汰技術(shù)，它有許多缺點(diǎn)。它的制動(dòng)通過兩個(gè)動(dòng)作完成，即首先切斷油路，使馬達(dá)被迫制動(dòng)，然后通過剎車主氣缸，控制機(jī)械制動(dòng)器，使馬達(dá)實(shí)現(xiàn)機(jī)械制動(dòng)。這兩個(gè)是分別通過手和腳的操縱來實(shí)現(xiàn)的，因此制動(dòng)性能和制動(dòng)效果的好壞，及沖擊的大小，主要取決于操作者的熟練程度。而對(duì)于旋挖鉆機(jī)而言，顯然不能滿足要求。開式制動(dòng)在停機(jī)時(shí)，沒有氣源，不能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。因而移位換場(chǎng)或運(yùn)輸過程中，開式制動(dòng)帶來諸多不便。 而閉式制動(dòng)可以是切斷油路、控制機(jī)械閉式制動(dòng)器或兩者結(jié)合使用。它是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)制動(dòng)，通過操作閥切斷油路，然后通過時(shí)續(xù)控制自動(dòng)控制液壓馬達(dá)中

32、的閉式制動(dòng)器，因而操作簡(jiǎn)單、回轉(zhuǎn)精確、沖擊小。并且停機(jī)時(shí)也能機(jī)械制動(dòng)。因此選用閉式制動(dòng)回路。而對(duì)于由單向閥組成的制動(dòng)緩沖回路，顯然有很大沖擊，且無精度，因此選用的帶節(jié)流閥的制動(dòng)回路，如圖4.2 所示：圖4.2 節(jié)流閥的制動(dòng)回路4.1.3 快速運(yùn)動(dòng)和換向回路的選擇系統(tǒng)在采用節(jié)流調(diào)速回路后，不管是采用什么油源形式都必須考慮有單獨(dú)的油路直接通向液壓馬達(dá)兩腔，以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，在換向回路中最重要的是換向閥。（1） 換向閥的選擇換向閥的作用是利用閥芯和閥體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，來變換油液流動(dòng)的方向。以實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)的直線往復(fù)或正反轉(zhuǎn)，也可利用換向閥來接通或關(guān)閉油路。（2） 換向閥的工作原理是：換向閥主要由閥體及閥芯

33、組成，閥體內(nèi)加工了幾條環(huán)形通道，閥桿上加幾個(gè)臺(tái)肩與之配合（有的是閥芯內(nèi)部有通孔），以使某些通道連通，而另一些通道被封閉。當(dāng)閥芯在閥體內(nèi)移動(dòng)時(shí)，可改變各通道之間的連通關(guān)系。其工作原理如圖4.3所示：為了保證換向平穩(wěn)起見，可采用下圖的電液換向閥式換向接回路。最后考慮壓力控制回路。系統(tǒng)的調(diào)壓?jiǎn)栴}已在油源中解決。斜荷問題如采用中位機(jī)能為Y型的三位五通換向閥來實(shí)現(xiàn)，就不必再設(shè)置專用的元件或油路。圖4.3 換向閥工作原理圖在本系統(tǒng)中，液壓馬達(dá)要作差動(dòng)連接，所以在系統(tǒng)的換向回路中應(yīng)采用如下所式的形式，其結(jié)構(gòu)原理圖為圖4.4所示：圖4.4 電液換向閥. 液壓系統(tǒng)原理圖4.2.1 一體化液壓潛孔鉆機(jī)液壓原理圖通

34、過上面對(duì)一體化液壓潛孔鉆機(jī)總裝結(jié)構(gòu)的了解，了解了它的結(jié)構(gòu)組成，現(xiàn)進(jìn)一步對(duì)其液壓系統(tǒng)原理圖的分析25-28。其一體化液壓潛孔鉆機(jī)液壓原理圖如圖4.5所示4.2.2 動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓原理圖綜上所選出的各種回路組合畫在一起,就可以得到動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓原理圖如圖4.6 所示圖4.6 動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓原理圖但根據(jù)液壓原理系統(tǒng)的分析來看，可以發(fā)現(xiàn)，這個(gè)系統(tǒng)在整個(gè)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作過程中還存在問題，必須進(jìn)行如下的修改和整理：（1）為了解決雙聯(lián)式泵的差動(dòng)式供油現(xiàn)象而不使整個(gè)液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)油壓過高，無法建立壓力問題，必須在雙聯(lián)式泵中串聯(lián)一個(gè)單項(xiàng)閥A。（2）為了解決回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)時(shí)回油路接通油箱，無法實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)差動(dòng)

35、連接問題，必須在回油路上串聯(lián)一個(gè)液控順序閥B一阻止油液在回轉(zhuǎn)階段返回油箱，滿足回轉(zhuǎn)過程的油壓。（3）為了便于操作人員能控制回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在工作是的正常工作壓力，須在油路中設(shè)置一個(gè)油壓表C遠(yuǎn)程調(diào)壓控制閥D，通過油壓表C來調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程調(diào)壓控制閥D的油壓。 圖4.5 一體化液壓潛孔鉆機(jī)液壓原理圖整理后的動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)圖便如圖4.7所示,它在各方面都比較合理,完善。圖4.7 調(diào)整后的動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓原理圖4.3 液壓元件的選擇液壓系統(tǒng)是由液壓元件和基本的控制回路組成的，而基本控制回路也是由液壓元件通過管道和閥體組合而成的，因此液壓元件是組成液壓系統(tǒng)最基本單元。按照功能和執(zhí)行任務(wù)不同，液壓元件大致可以分

36、為液壓動(dòng)力元件，液壓執(zhí)行元件，液壓控制元件和輔助元件四大類。液壓動(dòng)力元件的功能是為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液體，如液壓泵。液壓執(zhí)行元件的功能是將液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)工作裝置，如液壓缸和液壓馬達(dá)。液壓控制元件是用來控制，調(diào)節(jié)液流方向、速度、流量、壓力等參數(shù)，使整個(gè)系統(tǒng)按要求協(xié)調(diào)的工作，如各種控制閥。輔助元件包括蓄能器、油箱、濾清器等29-33。4.3.1 液壓馬達(dá)的選擇（1） 計(jì)算液壓馬達(dá)排量液壓馬達(dá)是雙向回轉(zhuǎn)的，其回油直接回油箱，視其出口壓力為零，機(jī)械效率為0.95，因此，V= （4.2）其中，= 液壓馬達(dá)進(jìn)出口油壓差。（2） 液壓馬達(dá)的選擇已經(jīng)計(jì)算得出馬達(dá)排量為148mL

37、/r，正常工作時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩2100N.m，系統(tǒng)壓力為10Mpa。選擇2K系列擺線液壓馬達(dá)。 =75L/min, （4.3）V =195 mL/r, （4.4）=385r/min, （4.5）在P=18Mpa時(shí)，輸出扭矩T=2900N.m，m=61kg,灌注油量3L，驅(qū)動(dòng)軸J=0.03kg.。（3） 馬達(dá)實(shí)際所需流量計(jì)算選擇動(dòng)力頭箱體為山河智能公司的自制件，其傳動(dòng)比為i=65/13=4.3質(zhì)量m=210kg。因此，馬達(dá)轉(zhuǎn)速為：n=i45.3r/min=4.345.3r/min=194.8 r/min （4.6）因此，馬達(dá)實(shí)際所需流量為：Q=Vn=195194.8 r/min=38L/min （4

38、.7）（4） 2K系列擺線液壓馬達(dá)的分析2K系列擺線液壓馬達(dá)是按照美國(guó)EATON公司的產(chǎn)品圖樣和制造 技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，是最先進(jìn)的端面配流式擺線液壓馬達(dá)，產(chǎn)品工作效率高，安全可靠，形式多樣，廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械，農(nóng)業(yè)機(jī)械，礦山機(jī)械，起重運(yùn)輸以及機(jī)械制造、軍工等行業(yè)。其特點(diǎn)如下： 排量范圍大，適應(yīng)廣泛的轉(zhuǎn)速扭矩要求。馬達(dá)可由簡(jiǎn)單的液壓控制閥塊控制自由換向，并在雙方向 獲得同樣的輸出扭矩。 轉(zhuǎn)速范圍廣，可在低至數(shù)轉(zhuǎn)高至1000RPM的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。 最高連續(xù)工作壓力可達(dá)20MPa,滿足日益發(fā)展的液壓系統(tǒng)的要求。 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，可直接驅(qū)動(dòng)工作部分，減少了系統(tǒng)所需要的機(jī)械聯(lián)結(jié)，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了

39、廣泛的適應(yīng)性。 馬達(dá)可以串聯(lián)或并聯(lián)使用。（5） 擺線液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理2K系列擺線液壓馬達(dá)為端面配流，壓力補(bǔ)償擺線液壓馬達(dá)，具體結(jié)構(gòu)如圖4.8所示。 馬達(dá)輸出軸由高承載能力的兩錐滾軸承支撐，是馬達(dá)具有承受高徑向負(fù)荷的能1.輸出軸 2.軸承殼體 3.軸承 4.耐磨盤 5.長(zhǎng)聯(lián)動(dòng)軸6.定轉(zhuǎn)子副 7.配流盤 8.小聯(lián)動(dòng)軸閥 9.閥 10.閥體圖4.8 擺線液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)圖力，并與扭拒相匹配，使得馬達(dá)可直接用于驅(qū)動(dòng)工作的機(jī)構(gòu)，無需要外加軸承，是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。 配流盤具有良好的液壓平衡和配油精度，平衡盤磨損自動(dòng)補(bǔ)償，效率高。 采用先進(jìn)的定轉(zhuǎn)子技術(shù) 生產(chǎn)的嵌齒式定轉(zhuǎn)子使的馬達(dá)具有高效率，地轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性。

40、 特殊的聯(lián)動(dòng)軸花鍵的設(shè)計(jì)使馬達(dá)具有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，具有平穩(wěn)的負(fù)載速度特性，可容易地實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 先進(jìn)可靠軸回轉(zhuǎn)密封設(shè)計(jì)及進(jìn)口密封件使得馬達(dá)可承受高達(dá)14MPa的背壓。 馬達(dá)規(guī)定多樣，有多種輸出軸，油口，聯(lián)結(jié)法蘭及特殊特征的選擇，但一般在工程機(jī)械中選用標(biāo)準(zhǔn)液壓馬達(dá)，在此也是選用標(biāo)準(zhǔn)液壓馬達(dá)，如圖4.9所示：圖4.9標(biāo)準(zhǔn)擺線液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)圖標(biāo)準(zhǔn)擺線液壓馬達(dá)：法蘭靠近軸端面，是一種使用馬達(dá)的聯(lián)結(jié)方式。一般采用管式連接的方式：以下為標(biāo)準(zhǔn)擺線液壓馬達(dá)管式連接結(jié)構(gòu)圖4.10 圖4.10 標(biāo)準(zhǔn)液壓馬達(dá)管式連接圖（6） 2K系列液壓馬達(dá)其工作原理如下： 標(biāo)準(zhǔn)擺線液壓馬達(dá)具有6個(gè)齒的擺線轉(zhuǎn)子和7個(gè)圓弧齒的定子想嚙合形成

41、7個(gè)封閉容積，配流盤上12個(gè)孔，6個(gè)通回油，輔助配流盤上的孔分別與相應(yīng)的轉(zhuǎn)定子形成的7個(gè)容積腔相通。 當(dāng)高壓油由A口輸入時(shí)，相臨3腔進(jìn)高壓油，轉(zhuǎn)子在油壓的作用下，使高壓腔齒間容積增大的方向自轉(zhuǎn)，由定子是固定不動(dòng)的，轉(zhuǎn)子在繞自身軸線低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子中心還繞定子中心作高速反向公轉(zhuǎn)（當(dāng)轉(zhuǎn)子公轉(zhuǎn)時(shí)，亦即轉(zhuǎn)子沿定子滾動(dòng)時(shí)，其吸排油腔不斷地變化，但始終以兩中心的連心線為界限分成兩期那個(gè)，齒間容積增大的為高壓腔，另一腔齒間容積縮小的為低壓腔）。公轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)（此時(shí)每個(gè)齒間容積完成一次進(jìn)回油循環(huán)）自轉(zhuǎn)一齒，既轉(zhuǎn)子公轉(zhuǎn)6圈時(shí)才自轉(zhuǎn)1圈，公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)的速比為6：1，轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)時(shí)，馬達(dá)配油完成42個(gè)腔的進(jìn)出油變化，因此相比

42、其他馬達(dá)具有低速扭矩的特點(diǎn)。配油盤有小聯(lián)動(dòng)州帶動(dòng)隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)進(jìn)行連續(xù)配油，這樣高壓腔就不段擴(kuò)大推動(dòng)轉(zhuǎn)子不斷旋轉(zhuǎn)。連續(xù)完成進(jìn)出油工作過程。轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)通過長(zhǎng)聯(lián)動(dòng)軸傳給輸出軸，從而使輸出軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，并輸出轉(zhuǎn)矩。帶動(dòng)回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)，完成回轉(zhuǎn)動(dòng)作。4.3.2 液壓泵的選擇（1） 液壓泵的選擇 液壓泵工作壓力的確定 （4.8） 是液壓系統(tǒng)工作壓力，即=10Mpa，為泵出口到液壓馬達(dá)入口的管道損失，由于系統(tǒng)中有換向閥，單向閥，取=0.5Mpa。泵工作壓力為：=10+0.5=10.5Mpa （4.9） 液壓泵流量的確定 （4.10） 其中 馬達(dá)，缸最大流量之和，對(duì)于在工作中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還須加上上溢流閥的

43、最小溢流量，一般取， K系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K1.11.3，此處取1.2。則液壓泵流量： =381.2=45.6 L/min （4.11）為了有一定的壓力儲(chǔ)備，所選液壓泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大2560。確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率： （4.12） （4.13）其中 液壓泵的總效率液壓泵總效率選擇方案如表4.1所示：表4.1 液壓泵的總效率液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.600.700.650.800.650.750.800.85綜合考慮到整機(jī)其它工況動(dòng)作，選擇貴州力源液壓股份有限公司的L10V液壓柱塞泵，其：=117 l/min,=49 Kw,V=45 mL/min。速度1450

44、r/min時(shí)，Q=65.5L/min，27Kw時(shí)，。4.3.3 各種閥塊的選擇選擇閥主要根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥。溢流閥按液壓泵的最大流量選取，選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的需要；控制閥的流量一般要選得比實(shí)際通過的流量大一些，必要時(shí)允許有20以內(nèi)的短時(shí)間過流量本系統(tǒng)工作壓力10Mp，其額定流量7.5L/min，泄漏量0.1 L/min（14Mpa），額定電流0.9A，a左右。選擇的換向閥是上海立新的電液換向閥Y*1FW系列，Y1FWE01電壓24V。4.3.4 油管的選擇由于制動(dòng)閥裝在馬達(dá)上，因此管道只需計(jì)算液壓馬達(dá)進(jìn)油

45、管，出油管的內(nèi)徑。 （4.14）式中： Q通過管道內(nèi)的流量，流量取最大流量； 管內(nèi)允許的流速m/s，對(duì)于吸油管路取對(duì)于壓油管路取；則有：液壓馬達(dá)進(jìn)油管： （4.15）液壓馬達(dá)出油管： （4.16）按標(biāo)準(zhǔn)值選?。?=12mm （4.17） =8mm 整個(gè)回路的油管皆為橡膠軟管。通過對(duì)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓原理的設(shè)計(jì)和液壓執(zhí)行元件的選擇和計(jì)算，使動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)可靠性，安全性得到保障，減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，滿足一體花液壓潛孔鉆機(jī)野外復(fù)雜環(huán)境作業(yè)。5 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 在回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的安全和可靠性給以驗(yàn)算，必須滿足液壓系統(tǒng)的要求34-37。5.1 回路壓力損失驗(yàn)算管路系統(tǒng)損失

46、是指除液壓動(dòng)力元件和執(zhí)行元件之外的全部管路、閥類元件、濾油器及連接件等產(chǎn)生的壓力損失與流量損失。壓力損失包括直管路的沿程損失、連接件的壓力損失及閥類元件和濾油器等的壓力損失 （5.1） （5.2） （5.3）式中 :、各項(xiàng)壓力損失，、為；沿程阻力系數(shù)，取 ；局部阻力系數(shù)，取 ；液壓油密度 ，為；、管路長(zhǎng)度和直徑 ，、 為 m；流速 ，為 m/s；閥類元件等在額定流量時(shí)的壓力損失 ，為Mpa；、閥類元件等的實(shí)際流量和額定流量，、為總壓力損失為: （5.4）5.2 5.2.1 發(fā)熱功率驗(yàn)算液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。按下式計(jì)算其發(fā)熱

47、功率： （5.5）其中，泵的平均輸入功率為 （5.6）式中： 工作循環(huán)時(shí)間 s；液壓泵的輸出壓力 Pa；液壓泵的輸出流量 /s；各臺(tái)液壓泵的總效率；第臺(tái)泵工作時(shí)間 s；對(duì)本回轉(zhuǎn)循環(huán)來說，=，因此，泵的平均輸入功率為 （5.7）系統(tǒng)的輸出功率為： （5.8） 式中： 工作循環(huán)時(shí)間 s；液壓馬達(dá)的載荷扭矩Nm；液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速 rad/s；第臺(tái)泵工作時(shí)間 s；由于=， （5.9）總的發(fā)熱功率為：=9.98-6.8=3.18kw （5.10）5.2.2 散熱功率驗(yàn)算前面已初步算得油箱有效容積0.225，按V=0.85abh求得油箱各邊之積：abh=0.225/0.85=0.25 （5.11）取h=1m

48、，a、b分別為0.5m。因此，油箱散熱面積為：A1.8h(a+b)+1.5ab= （5.12）油箱的散熱功率為： （5.13）式中： 油箱散熱系數(shù)， 取16W/（） 油溫與環(huán)境溫度之差，取35KW3.18KW （5.14）由此可見，油箱的散熱遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)散熱要求，管道散熱極小，需要另設(shè)散熱器。5.2.3 冷卻器所需冷卻面積的計(jì)算冷卻面積為： （5.15）式中 K傳熱系數(shù)，用管式冷卻器時(shí)，取K116 W/（） 平均溫升，取油進(jìn)入冷卻器的溫度=60 ，油液出冷卻器的溫度=50 ，冷卻水入口溫度=25，冷卻水出口溫度=30。則：27.5 （5.16） 所需冷卻器的散熱面積為：A= （5.17）考慮

49、到冷卻器長(zhǎng)期使用時(shí)，設(shè)備腐蝕和油垢，水垢對(duì)傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計(jì)算值大30，實(shí)際選用冷卻器散熱面積為：A=1.30.14=0.182 （5.18）通過分析與計(jì)算，可以得出結(jié)論：此變幅機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的壓力損失與熱平衡計(jì)算能夠滿足一體化液壓潛孔鉆機(jī)的工作需要?？?結(jié)一體化液壓潛孔鉆機(jī)是隨著社會(huì)高速發(fā)展的需求，以齊全、豐富多彩的多用途功能滿足各種環(huán)境施工作業(yè)要求而發(fā)展成長(zhǎng)起來的新興工程機(jī)械。隨著社會(huì)需求的進(jìn)一步擴(kuò)大，日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和各個(gè)工程機(jī)械制造企業(yè)的發(fā)展需求，均將目標(biāo)鎖定到該領(lǐng)域。因此，展開一體化液壓潛孔鉆機(jī)的動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)工作原理的分析，是提升國(guó)產(chǎn)一體化液壓潛孔鉆機(jī)技術(shù)水平、躋身于世界先進(jìn)領(lǐng)先水平的基礎(chǔ)，對(duì)企業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以一體化液壓潛孔鉆機(jī)為平臺(tái)，從理論設(shè)計(jì)和計(jì)算角度對(duì)一體化液壓潛孔鉆機(jī)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)分析，總結(jié)如下：1.分析了工程機(jī)械和潛孔鉆機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及市場(chǎng)需求。 2.開展液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)分析，論述了一體化液壓潛孔鉆機(jī)的動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)工作原理，建立了一體化液壓潛孔鉆機(jī)的動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的工作原理圖。 3.利用一體化液壓潛孔鉆機(jī)的動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的工作原理，分析并計(jì)算各種執(zhí)行元件對(duì)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)的工作原理的影響。4. 了動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的回路壓力損失和回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的影響。參考文獻(xiàn)1 黃宗益.工程機(jī)械技術(shù)發(fā)展展望.建筑機(jī)械化綜