畢業(yè)設(shè)計（論文）-一體化液壓潛孔鉆機--動力頭回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計（全套圖紙）

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　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(chǔ)建設(shè)、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(chǔ)產(chǎn)業(yè)的又一支生力軍。</

2、p><p>　　隨著全球經(jīng)濟的高速發(fā)展，基本建設(shè)范圍的持續(xù)拓寬，以人為本和保護環(huán)境的理念及至相關(guān)法津法規(guī)實施的不斷強化，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。潛孔鉆機因其效率高、污染少、功能多的特點，適應(yīng)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(yīng)用。</p><p>　　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

3、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。</p><p>　　1.1 工程機械的發(fā)展概況</p><p>　　在十八世紀以

4、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(zhuǎn)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]。</p><p>　　綜觀工程機械的發(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)革命幾個階段，也所謂經(jīng)歷了幾次飛躍和更新?lián)Q代。</p><p>　　首先

5、是動力技術(shù)革命:隨著體積小、重量輕、強有力的內(nèi)燃機技術(shù)的出現(xiàn)，解決了工程機械移動的動力源，促使工程機械的誕生和發(fā)展。</p><p>　　其次是傳動技術(shù)革命:移動性動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(jié)構(gòu)緊湊、容易實現(xiàn)各種運動形式的轉(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

6、、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(shù)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(yīng)用。</p><p>　　隨著控制技術(shù)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

7、機械的應(yīng)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(yīng)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(chǔ)建設(shè)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(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械的快速發(fā)展。 </p><p>　　1.2 潛孔鉆機的發(fā)展概況</p><p>　　潛孔鉆機是工程

8、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(shù)的進一步發(fā)展，利用液壓技術(shù)的進步，通過回轉(zhuǎn)馬達推動工作裝置實現(xiàn)回轉(zhuǎn)作業(yè)，在機構(gòu)回轉(zhuǎn)至極端位置停車出現(xiàn)瞬間的慣性沖擊，回轉(zhuǎn)運動到中間位置時換向閥快速換向或關(guān)閉沖擊等危害上獨具專有技術(shù)，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

9、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(zhuǎn)功能，吸收回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(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]。</p><p>　　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

10、內(nèi)產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)研究與國外先進水平相差非常大。</p><p>　　液壓技術(shù)的發(fā)展有限元設(shè)計方法和三維造型技術(shù)的誕生并得到推廣應(yīng)用，極大的推動可我國工程機械的自主開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新，由于這些技術(shù)進步發(fā)展的較早，技術(shù)程度較高，所以在中國工程機械 一模擬創(chuàng)新和技術(shù)引進創(chuàng)新為主的技術(shù)進步過程中，中國工程機械行業(yè)在這些領(lǐng)域的技術(shù)水平與國際先進水平相差較小。隨著信息技術(shù)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

11、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(shù)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(shù)水平相當。</p><p>　　但由于國內(nèi)在工程機械領(lǐng)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(zhuǎn)系統(tǒng)動態(tài)特性、回轉(zhuǎn)動力特性對回轉(zhuǎn)特性的影響研究方面，與國際相差很大，緩沖裝置設(shè)

12、計的合理性，引起的液壓沖擊、回轉(zhuǎn)慣量對運動平穩(wěn)性的影響，甚至損壞機器等技術(shù)難點，成為制約國內(nèi)工程機械發(fā)展的瓶頸。</p><p>　　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(xué)機電工程學(xué)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(shè)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)

13、越的性價比（其價格只有進口鉆機的1/2左右）。</p><p>　　一體化液壓潛孔鉆機設(shè)計中采用全新的設(shè)計理念，運用人性化模塊化設(shè)計和機電液一體化設(shè)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(jié)合起來，設(shè)計與生產(chǎn)一流的產(chǎn)品。計算機優(yōu)化設(shè)計以及功率匹配與負載適應(yīng)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)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

14、性能與高可靠性。</p><p>　　一體化液壓潛孔鉆機技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平，特點如下：</p><p>　　(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。</p><p>　　(2) 鉆機所有的操縱、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

15、安裝于同一板面，司機對作業(yè)情況一目了然。</p><p>　　(3) 設(shè)有高靈敏的自動防卡鉆機構(gòu)（專利技術(shù)），帶有孔深儀表顯示及聲音提醒裝置。</p><p>　　(4) 設(shè)有沖擊器、鉆桿自動拆卸裝置，減輕勞動強度，提高工作效率。</p><p>　　(5) 回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)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(zhuǎn)機的工作平穩(wěn)性及提高、延長使用壽命。

16、</p><p>　　(6) 空壓機選用世界品牌-壽力牌中風(fēng)壓螺桿空壓機，從根本上保證了鉆機的高效率。</p><p>　　(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、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。</p><p>　　1.3 本設(shè)計研究的主要內(nèi)容&l

17、t;/p><p>　　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(zhuǎn)動力頭系統(tǒng)動態(tài)特性上的應(yīng)用問題。對國內(nèi)外小型工程機械的技術(shù)發(fā)展、液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)研究結(jié)果與國內(nèi)產(chǎn)狀進行研究分析，選擇以中南大學(xué)機電工程學(xué)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(shè)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(shè)計中采用全新

18、的設(shè)計理念，運用人性化模塊化設(shè)計和機電液一體化設(shè)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(jié)合起來，設(shè)計與生產(chǎn)一流的產(chǎn)品。計算機優(yōu)化設(shè)計以及功率匹配與負載適應(yīng)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)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。</p><p>　　對一體化液壓潛孔鉆機總體結(jié)構(gòu)的了解，并具體對回轉(zhuǎn)動力頭機構(gòu)液壓

19、原理技術(shù)參數(shù)的計算和回轉(zhuǎn)動力頭機構(gòu)液壓原理設(shè)計。</p><p><b>　　2 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分析</b></p><p>　　2.1 一體化液壓潛孔鉆機總體結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　一體化液壓潛孔鉆機為沖擊回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)裝置、鉆桿庫、鉆架、補償油缸、滑架、舉升油缸、卸桿器、吸塵

20、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。</p><p>　　圖2.1 一體化液壓潛孔鉆機外觀主視圖</p><p>　　圖2.2 一體化液壓潛孔鉆機外觀俯視圖</p><p>　　一體化液壓潛孔鉆機總的結(jié)構(gòu)部分有：</p><p><

21、;b>　　（1） 鉆架</b></p><p>　　鉆架是潛孔鉆機的主要部件，是回轉(zhuǎn)裝置滑行、鉆具推進和提升的導(dǎo)軌，是由工字型組合梁及角鋼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。鉆架通過補償油缸及滑動導(dǎo)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。</p>

22、<p><b>　?。?） 滑架</b></p><p>　　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?；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)。</p><p><b>　?。?） 回轉(zhuǎn)機構(gòu)</b></p><p>　　該機構(gòu)由液壓馬達，減速

23、齒輪，接頭、滑板及中心供氣機構(gòu)組成。推進機構(gòu)的鏈條通過銷軸與彈簧減震機構(gòu)固定在滑板上。回轉(zhuǎn)是液壓馬達做動力，可輸出0～50轉(zhuǎn)/分連續(xù)可調(diào)的轉(zhuǎn)速。 </p><p><b>　?。?） 推進機構(gòu)</b></p><p>　　推進機構(gòu)由推進液壓馬達，鏈輪組，鏈條及緩沖彈簧組成。鏈條的一端繞過主動鏈輪通過銷軸固定在滑板的上部，另一端繞過從動鏈輪通過銷軸固定在緩沖彈簧的一端，

24、緩沖彈簧的另一端連接在滑板的下部，推進與提升是通過控制液壓馬達的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。推進液壓馬達自身由于控制系統(tǒng)的作用而具有緩沖作用。</p><p><b>　?。?） 鉆桿</b></p><p>　　鉆桿共兩根，第一根為主鉆桿，上端與回轉(zhuǎn)機構(gòu)接頭聯(lián)接，下端與沖擊器接頭聯(lián)接。第二根為副鉆桿，用以加長主鉆桿，以便連續(xù)鉆進孔深。主副鉆桿各公母接頭為錐形螺紋。</p&g

25、t;<p><b>　?。?） 卸桿器</b></p><p>　　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卡桿缸作用卡牢，然后卸桿缸動作便可將上下鉆桿連接螺紋松動開，再通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)便可將鉆桿卸下。</p><p><b>　?。?） 除塵裝

26、置</b></p><p>　　本鉆機配置除塵裝置，它由捕塵罩、旋風(fēng)除塵器、層流式除塵器、風(fēng)機及管道組成。工作時捕塵罩緊罩孔口，孔底巖粉通過排塵風(fēng)壓吹至孔口，再在除塵風(fēng)機抽吸共同作用下，經(jīng)管道進入除塵裝置，旋風(fēng)除塵除去粗塵，再由層流式除塵精細除塵，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。

27、在除塵器的阻力過大時可將層流式除塵器的濾芯拆下用高壓水沖洗。</p><p><b>　　（8） 行走機構(gòu)</b></p><p>　　行走由行走架、液壓馬達、多級行星式減速機、履帶、驅(qū)動輪、從動輪及張緊裝置等部分組成。由液壓馬達通過多級行星式減速機實現(xiàn)獨立驅(qū)動。減速機內(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形。帶停車制動器。減速機內(nèi)裝N220潤滑

28、油。</p><p><b>　?。?） 機架</b></p><p>　　機架是鉆機的骨架與安裝平臺?？諌簷C組、除塵裝置、柴油機泵組、油箱、閥組、司機室等均安裝在機架上。運輸時，滑架與鉆架落下支撐在后支架上，機架不裝護欄。到工地后，滑架與鉆架立起，機架裝上護欄。機架的四角各安裝有一條支腿油缸，作業(yè)時起用于鉆機調(diào)平支撐。</p><p><

29、;b>　?。?0） 壓氣系統(tǒng)</b></p><p>　　本鉆機壓氣系統(tǒng)配置成套螺桿空壓機，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。</p><p><b>　?。?1） 沖擊器</b></p><p>　　沖擊器為英格索蘭DHD360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。<

30、/p><p><b>　?。?2） 鉆桿庫</b></p><p>　　鉆桿庫由上擺桿機構(gòu)、下擺桿機構(gòu)、擺桿油缸及油缸支座等組成。上擺桿機</p><p>　　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。<

31、/p><p><b>　?。?3） 柴油機</b></p><p>　　配裝康明斯B3.3柴油機，功率60KW。</p><p><b>　　（14） 油箱</b></p><p>　　油箱由油箱體、回油濾清器、吸油濾清器、空氣濾清器、液溫液位計等組成。</p><p><

32、b>　　（15） 液壓系統(tǒng)</b></p><p>　　型全液壓潛孔鉆機的各個動作，都用液壓比例先導(dǎo)閥或電磁閥操縱控制，可以無級調(diào)節(jié)工作機構(gòu)的運動速度。全液壓潛孔鉆機的液壓動作分為：履帶行走、支腿、推進補償、臂架舉升、鉆桿庫擺桿、鉆具夾緊、卸桿、動力頭回轉(zhuǎn)、鏈式推進等九大動作。下面具體分析一體化潛孔鉆機動力頭回轉(zhuǎn)動作。</p><p>　　2.2 一體化潛孔鉆機動力頭回

33、轉(zhuǎn)機構(gòu)系統(tǒng)分析</p><p>　　該一體化潛孔鉆機回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用全液壓驅(qū)動，主要組成部分包括[11-14]：</p><p>　　（1） 原動力部分：雙聯(lián)變量式液壓柱塞泵，它可將機械能轉(zhuǎn)化成為液壓能，是一個能量轉(zhuǎn)化裝置；</p><p>　　（2） 執(zhí)行驅(qū)動部件：為動力頭、擺線液壓馬達，其作用是將液壓能重新轉(zhuǎn)化為機械能，克服負載，帶動機械完成所需要的運動等，其動作包

34、括動力頭的回轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)）、給進和快速提升等動作；</p><p>　?。?） 控制部分：各種閥塊，其中包括壓力控制閥、方向控制閥、流量控制閥；</p><p>　?。?） 輔助部分：油箱、油管、漏油器、散熱器等；</p><p>　?。?） 傳動介質(zhì)部分：46#液壓油；</p><p>　　一體化潛孔鉆機回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用位置中左右回轉(zhuǎn)擺線液壓

35、馬達是對稱的，此時回轉(zhuǎn)裝置處于潛孔鉆機的軸線上。左右回轉(zhuǎn)擺線液壓馬達的活塞桿端通過矩形花鍵分別與回轉(zhuǎn)支座上動力頭的兩個小齒輪軸相連。</p><p>　　回轉(zhuǎn)擺線液壓馬達采用雙作用式，通過左右回轉(zhuǎn)擺線液壓馬達2的活塞桿來回伸縮運動，推動回轉(zhuǎn)支座上動力頭的兩個小齒輪軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動整個回轉(zhuǎn)裝置正反回轉(zhuǎn)工作。</p><p>　　回轉(zhuǎn)運動過程如下:左右回轉(zhuǎn)擺線液壓馬達的大小腔交叉相連，即左回轉(zhuǎn)

36、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。當壓力油進入左回轉(zhuǎn)油缸小腔、右回轉(zhuǎn)油缸大腔時，左回轉(zhuǎn)油缸活塞桿收縮、右回轉(zhuǎn)油缸活塞桿外伸，推動回轉(zhuǎn)支座上的動力頭逆時針運動，實現(xiàn)反回轉(zhuǎn);反之，當壓力油進入左回轉(zhuǎn)油缸大腔、右回轉(zhuǎn)油缸小腔時，右回轉(zhuǎn)油缸活塞桿收縮、左回轉(zhuǎn)油缸活塞桿外伸，推動回轉(zhuǎn)支座順時針運動，實現(xiàn)正回轉(zhuǎn)運動。絕大部分作業(yè)過程中，回轉(zhuǎn)裝置工作回轉(zhuǎn)運動范圍在從中間位置向左右各60“范圍內(nèi)，但對整個工作裝置要求能夠

37、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。</p><p>　　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，在動力頭回轉(zhuǎn)支座下設(shè)置了溢流閥進行溢流緩沖和彈簧減震緩沖裝置，延長回轉(zhuǎn)機構(gòu)的使用壽命。</p><p>　　動力頭回轉(zhuǎn)支座的結(jié)構(gòu)簡圖如圖2.2、圖2.3、圖2.4所示：</p><p>

38、　　圖2.2 動力頭支座立板</p><p>　　圖2.3 動力頭支座側(cè)板</p><p>　　圖2.4 動力頭支座底板</p><p>　　一體化液壓潛孔鉆機總體結(jié)構(gòu)布局采用全新的設(shè)計理念，運用人性化模塊化設(shè)計和機電液一體化設(shè)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(jié)合起來，設(shè)計與生產(chǎn)一流的產(chǎn)品。而回

39、轉(zhuǎn)動力頭的設(shè)計減輕在鉆孔工作中回轉(zhuǎn)慣性所造成的液壓沖擊。</p><p>　　3 回轉(zhuǎn)動力頭機構(gòu)液壓原理技術(shù)參數(shù)的計算</p><p>　　一體化液壓潛孔鉆機回轉(zhuǎn)動力頭一般由動力機(電機或風(fēng) 馬達 )、減速箱、法蘭盤、連接件四部分組成動力機產(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，帶動沖擊器和鉆頭進行鑿巖作業(yè)[15-21]。</p><p>　　

40、一體化潛孔鉆機的動力頭的外形如圖3.1 所示：</p><p>　　1.液壓馬達（帶小齒輪） 2.大齒輪 3.箱體 4.主軸 5.法蘭盤 6.連接體</p><p>　　圖3.1動力頭外形結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.1 液壓馬達參數(shù)的確定</p><p>　　液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)為壓力和流量。它們是設(shè)計液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。負

41、載決定壓力；液壓執(zhí)行元件（即馬達）的運動速度和結(jié)構(gòu)尺寸決定了流量</p><p>　　已知驅(qū)動力矩：最大正轉(zhuǎn)扭矩為=2000N.m（當系統(tǒng)壓力為10MPa時）其機械效率為=0.95，即馬達慣性力矩=， </p><p><b>　　則載荷力矩：</b></p><p><b>　?。?.1）</b></p>

42、<p><b>　　液壓馬達排量：</b></p><p>　　V== （3.2）</p><p>　　3.2 動力頭輸出參數(shù)計算</p><p>　　動力頭它是回轉(zhuǎn)動力頭機構(gòu)的傳動裝置，它是設(shè)計液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。負載決定壓力；液壓執(zhí)行元件（動力頭）的作為傳動機構(gòu)必須滿足SWDB165一體

43、化液壓潛孔鉆機回轉(zhuǎn)動作安全，穩(wěn)定的工作。</p><p>　　3.2.1 輸出動力力矩 </p><p><b>　?。?.3）</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　—— 輸出動力矩為612N·m； <

44、/p><p>　　—— 動力機產(chǎn)生力矩 ，N·m；</p><p>　　——動力頭減速箱的傳動比為4.3；</p><p>　　—— 減速箱傳動效率；</p><p>　　=(O．91～0．99)t；</p><p><b>　　t—— 傳動級數(shù)；</b></p><p

45、>　　——連接件與鉆桿、鉆桿與鉆桿間的傳動效率；</p><p>　　與螺紋種類、鉆桿數(shù)目有關(guān) 。</p><p>　　動力頭減速箱的傳動比為大小齒輪的齒數(shù)之比：</p><p>　　大齒輪齒數(shù)=56，小齒輪軸的齒數(shù)為： </p><p><b>　　（3.4）</b></p><p>　　

46、在齒輪嚙合時應(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。</p><p>　　變位齒輪和標準齒輪的模數(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準齒輪的　輪廓曲線是同一個基圓上產(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準，如變位齒輪的變位系數(shù)為，，齒頂高變大為，齒根高變小為。</p>

47、<p>　　則動力頭輸出力矩為：</p><p><b>　　（3.5）</b></p><p><b>　　輸出轉(zhuǎn)速 ： </b></p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　式中： </p><p>

48、　　——動力頭輸出轉(zhuǎn)速； </p><p>　　——動力機產(chǎn)生回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　（3.7）</b></p><p>　　3.2.2 工作阻力矩的計算 </p><p>　　潛孔鉆機在鉆進過程中，鉆具所承受的阻力矩包括：</p><p>　　剪切兩次沖擊 間巖瘤所產(chǎn)生的剪切

49、力矩 ?；钊看螞_擊一次鉆頭的轉(zhuǎn)角為：</p><p>　　(n ／f)·360。 （3.8）</p><p>　　則每個鉆刃一次剪切巖瘤的長度為：</p><p>　　L=R／80。 　

50、 （3.9）</p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　（3.10）</b></p><p>　　式中 ： </p><p>　　—— 為i規(guī)格的鉆刃數(shù) ；</p><p>　　d —— 為i規(guī)格鉆刃對巖石的最 大剪切寬度

51、 ；</p><p><b>　　則 ： </b></p><p><b>　　（3.11）</b></p><p>　　式 中： </p><p>　　—— 為鉆具總數(shù) ；</p><p>　　——為相鄰鑿痕對巖石深度的影響系數(shù)；</p><

52、p>　　——巖石抗剪強度 ；</p><p>　　—— 為鉆具轉(zhuǎn)速 ；，</p><p><b>　　f——沖擊頻率；</b></p><p>　　R——鉆刃中心到鉆頭中心的加權(quán)半徑。 </p><p>　　(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)： &l

53、t;/p><p><b>　　（3.12）</b></p><p><b>　　式 中： </b></p><p>　　——鉆刃與孔底間的摩擦系數(shù) ；</p><p>　　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，太大會加劇鉆刃磨損 ，縮短壽命； </p><p&

54、gt;　　(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)、巖粉粒度，鉆頭結(jié)構(gòu)、排粉狀況等密切相關(guān) 。 </p><p><b>　　其關(guān)系式為:</b></p><p><b>　?。?.13）</b></p><p>　　——為 比例系數(shù) ，一般

55、取 0．1～O．3。 </p><p><b>　　因此 ，總阻力矩：</b></p><p><b>　　（3.14）</b></p><p>　　對于不同的地質(zhì)情況應(yīng)有不同的扭矩及轉(zhuǎn)速的原動機，一般要求或 , 為安全系數(shù)，取 1．1～1．5。</p><p>　　通過以上對回轉(zhuǎn)動力頭技術(shù)參數(shù)

56、的計算，得出了液壓馬達和回轉(zhuǎn)動力頭的主要技術(shù)參數(shù)為下面的回轉(zhuǎn)動力頭機構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計部分作基礎(chǔ)。</p><p>　?。?回轉(zhuǎn)動力頭機構(gòu)液壓原理設(shè)計</p><p>　?。?1 回轉(zhuǎn)動力頭機構(gòu)液壓回路的選擇</p><p>　　任何機械設(shè)備的液壓傳動系統(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]。

57、</p><p>　　工程機械對液壓回路系統(tǒng)主要要求是應(yīng)該保證主機具有良好的工作性能。</p><p>　　為此，一個好的或比較好的液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足一下幾個要求：</p><p>　　（1） 當主機在工作載荷變化大，并有急劇沖擊和振動的情況下工作時，系統(tǒng)要有足夠的可靠性。</p><p>　?。?） 系統(tǒng)應(yīng)具有較完善的安全裝置，如執(zhí)行元件的過載

58、卸符、緩沖和限速裝置等。</p><p>　?。?） 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。</p><p>　?。?） 由于工程機械在野外作業(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。</p><p>　?。?） 大型工程機械應(yīng)考慮有應(yīng)急能源。為了減輕駕駛員勞動強度，

59、可采用先導(dǎo)操縱。</p><p>　　對于任何液壓傳動系統(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調(diào)整或在工作過程中通過自動調(diào)整來改變元件的運行速度，但它的主要功能卻是在傳遞動力（功率）。</p><p><b>　　根據(jù)伯努力方程：</b></p><p><b>　?。?.1）</b></p>

60、<p><b>　　式中： </b></p><p><b>　　——主滑閥流量；</b></p><p><b>　　——閥流量系數(shù)；</b></p><p><b>　　——閥芯流通面積；</b></p><p><b>

61、;　　——閥進出口壓差；</b></p><p><b>　　——流體密度；</b></p><p>　　其中和為常數(shù)，只有和為變量。</p><p>　　首先由前面的設(shè)計可知，一體化液壓潛孔鉆機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓系統(tǒng)的功率不是很大，鉆進過程的速度低，工作負載變化小，可采用進口容積節(jié)流調(diào)速回路的形式。為了解決進口節(jié)流調(diào)速回路在鉆進過程中

62、突然出現(xiàn)前沖現(xiàn)象，回路中要設(shè)置背壓閥。</p><p>　　4.1.1 容積節(jié)流調(diào)速回路</p><p>　　容積節(jié)流調(diào)速回路的工作原理是：用壓力補償變量泵供油，用流量制閥調(diào)定進入馬達或馬達流出的流量來調(diào)節(jié)工作部件的運動。并使變量泵的輸油量自動與馬達 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。</p><p&g

63、t;　　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。</p><p>　　（1） 節(jié)流調(diào)速回路效率較低，機械特性較軟，變載下的運動平穩(wěn)性較差，只適合在負載小、低速、小功率的場合。</p><p>　?。?） 容積調(diào)速回路沒有溢流損失和節(jié)流損失，且工作壓力隨負載而變化，因此效率高，發(fā)熱少。</p><p>　?。?） 容積節(jié)流調(diào)速回路用流量控制速度，

64、使輸油泵的流量自動與負載相適應(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。</p><p>　　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)速回路大多用在負載變化不大的中小功率場合，而變壓式容積節(jié)流調(diào)速回路用在負載變化大、速度較低的中小功率場合，故選用定壓式容積節(jié)流調(diào)速回路。對于泵來說是容積調(diào)速，對于閥來說是節(jié)流調(diào)速，用電液比例閥進行節(jié)流調(diào)速。</p><p>　　在

65、這個液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓馬達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：</p><p>　　圖4.1 雙聯(lián)式變量柱塞泵</p><p>　　4.1.2 制動回路的選擇</p><p>　　對潛孔鉆機而言，由于有定位精度要求，因此回轉(zhuǎn)

66、系統(tǒng)性能是一項重要參數(shù)，對作業(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)速度指標外，回轉(zhuǎn)制動性能尤為重要。由于液壓系統(tǒng)選用了容積節(jié)流調(diào)速的方式。</p><p>　　目前回轉(zhuǎn)制動分為閉式回轉(zhuǎn)制動和開式回轉(zhuǎn)制動。其中，開式回轉(zhuǎn)制動作為被淘汰技術(shù)，它有許多缺點。它的制動通過兩個動作完成，即首先切斷油路，使馬達被迫制動，然后通過剎車主氣缸，控制機械制動器，使馬達實現(xiàn)機械制動。這兩個是分別通過手和

67、腳的操縱來實現(xiàn)的，因此制動性能和制動效果的好壞，及沖擊的大小，主要取決于操作者的熟練程度。而對于旋挖鉆機而言，顯然不能滿足要求。開式制動在停機時，沒有氣源，不能實現(xiàn)制動。因而移位換場或運輸過程中，開式制動帶來諸多不便。</p><p>　　而閉式制動可以是切斷油路、控制機械閉式制動器或兩者結(jié)合使用。它是自動實現(xiàn)回轉(zhuǎn)制動，通過操作閥切斷油路，然后通過時續(xù)控制自動控制液壓馬達中的閉式制動器，因而操作簡單、回轉(zhuǎn)精確、沖

68、擊小。并且停機時也能機械制動。因此選用閉式制動回路。而對于由單向閥組成的制動緩沖回路，顯然有很大沖擊，且無精度，因此選用的帶節(jié)流閥的制動回路，如圖4.2 所示：</p><p>　　圖4.2 節(jié)流閥的制動回路</p><p>　　4.1.3 快速運動和換向回路的選擇</p><p>　　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的油路直接通向

69、液壓馬達兩腔，以實現(xiàn)快速運動，在換向回路中最重要的是換向閥。</p><p>　?。?） 換向閥的選擇</p><p>　　換向閥的作用是利用閥芯和閥體間的相對運動，來變換油液流動的方向。以實現(xiàn)工作機構(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。</p><p>　?。?） 換向閥的工作原理是：</p><p>　　換向閥主要由閥體及

70、閥芯組成，閥體內(nèi)加工了幾條環(huán)形通道，閥桿上加幾個臺肩與之配合（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。當閥芯在閥體內(nèi)移動時，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：</p><p>　　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。</p><p>　　最后考慮壓力控制回路。系統(tǒng)的調(diào)壓問題已在油源中解決。斜荷問題如采用中位機能為Y型的三位五通

71、換向閥來實現(xiàn)，就不必再設(shè)置專用的元件或油路。</p><p>　　圖4.3 換向閥工作原理圖</p><p>　　在本系統(tǒng)中，液壓馬達要作差動連接，所以在系統(tǒng)的換向回路中應(yīng)采用如下所式的形式，</p><p>　　其結(jié)構(gòu)原理圖為圖4.4所示：</p><p>　　圖4.4 電液換向閥</p><p>　　４.２ 液

72、壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　4.2.1 一體化液壓潛孔鉆機液壓原理圖</p><p>　　通過上面對一體化液壓潛孔鉆機總裝結(jié)構(gòu)的了解，了解了它的結(jié)構(gòu)組成，現(xiàn)進一步對其液壓系統(tǒng)原理圖的分析[25-28]。</p><p>　　其一體化液壓潛孔鉆機液壓原理圖如圖4.5所示</p><p>　　4.2.2 動力頭回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓原理圖<

73、/p><p>　　綜上所選出的各種回路組合畫在一起,就可以得到動力頭回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓原理圖如圖4.6 所示</p><p>　　圖4.6 動力頭回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓原理圖</p><p>　　但根據(jù)液壓原理系統(tǒng)的分析來看，可以發(fā)現(xiàn)，這個系統(tǒng)在整個回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作過程中還存在問題，必須進行如下的修改和整理：</p><p>　?。?）為了解決雙聯(lián)式泵的差動式供油

74、現(xiàn)象而不使整個液壓回轉(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)一個單項閥A。</p><p>　　（2）為了解決回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)時回油路接通油箱，無法實現(xiàn)液壓馬達差動連接問題，必須在回油路上串聯(lián)一個液控順序閥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。</p><p>　　（3）為了便于操作人員能控制回轉(zhuǎn)機構(gòu)在工作是的正常工作壓力，須在油路中設(shè)置一個油壓表C遠程調(diào)壓控制閥D

75、，通過油壓表C來調(diào)節(jié)遠程調(diào)壓控制閥D的油壓。</p><p>　　圖4.5 一體化液壓潛孔鉆機液壓原理圖</p><p>　　整理后的動力頭回轉(zhuǎn)機構(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。</p><p>　　圖4.7 調(diào)整后的動力頭回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓原理圖</p><p>　　4.3 液壓元件的選擇</p>&

76、lt;p>　　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為液壓動力元件，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)化為機械能，以驅(qū)動工作裝置，如液壓缸和液壓馬達。液壓控制元件是用來控制，調(diào)節(jié)

77、液流方向、速度、流量、壓力等參數(shù)，使整個系統(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]。</p><p>　　4.3.1 液壓馬達的選擇</p><p>　?。?） 計算液壓馬達排量</p><p>　　液壓馬達是雙向回轉(zhuǎn)的，其回油直接回油箱，視其出口壓力為零，機械效率為0.95，因此，</p><p>

78、;　　V== （4.2）</p><p>　　其中，= ——液壓馬達進出口油壓差。</p><p>　　（2） 液壓馬達的選擇</p><p>　　已經(jīng)計算得出馬達排量為148mL/r，正常工作時，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。 </p><p>　　=75L/min,

79、 （4.3）</p><p>　　V =195 mL/r, （4.4）</p><p>　　=385r/min,

80、 （4.5）</p><p>　　在P=18Mpa時，輸出扭矩T=2900N.m，m=61kg,灌注油量3L，驅(qū)動軸J=0.03kg.。（3） 馬達實際所需流量計算</p><p>　　選擇動力頭箱體為山河智能公司的自制件，其傳動比為i=65/13=4.3質(zhì)量m=210kg。</p><p><b>　　因此，馬達轉(zhuǎn)速為：</b></

81、p><p>　　n=i45.3r/min=4.345.3r/min=194.8 r/min （4.6）</p><p>　　因此，馬達實際所需流量為：</p><p>　　Q=Vn=195194.8 r/min=38L/min （4.7）</p><p>　　（4

82、） 2K系列擺線液壓馬達的分析</p><p>　　2K系列擺線液壓馬達是按照美國EATON公司的產(chǎn)品圖樣和制造 技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，是最先進的端面配流式擺線液壓馬達，產(chǎn)品工作效率高，安全可靠，形式多樣，廣泛應(yīng)用于工程機械，農(nóng)業(yè)機械，礦山機械，起重運輸以及機械制造、軍工等行業(yè)。其特點如下：</p><p>　　① 排量范圍大，適應(yīng)廣泛的轉(zhuǎn)速扭矩要求。馬達可由簡單的液壓控制閥塊控制自由換向，并

83、在雙方向 獲得同樣的輸出扭矩。</p><p>　?、?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。</p><p>　?、?最高連續(xù)工作壓力可達20MPa,滿足日益發(fā)展的液壓系統(tǒng)的要求。</p><p>　?、?結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，可直接驅(qū)動工作部分，減少了系統(tǒng)所需要的機械聯(lián)結(jié)，為系統(tǒng)的設(shè)計提供了廣泛的適應(yīng)性。</p><

84、;p>　?、?馬達可以串聯(lián)或并聯(lián)使用。</p><p>　?。?） 擺線液壓馬達的結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　2K系列擺線液壓馬達為端面配流，壓力補償擺線液壓馬達，具體結(jié)構(gòu)如圖4.8所示。</p><p>　　馬達輸出軸由高承載能力的兩錐滾軸承支撐，是馬達具有承受高徑向負荷的能</p><p>　　1.輸出軸 2.軸承殼體 3

85、.軸承 4.耐磨盤 5.長聯(lián)動軸</p><p>　　6.定轉(zhuǎn)子副 7.配流盤 8.小聯(lián)動軸閥 9.閥 10.閥體</p><p>　　圖4.8 擺線液壓馬達結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　力，并與扭拒相匹配，使得馬達可直接用于驅(qū)動工作的機構(gòu)，無需要外加軸承，是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化。</p><p>　　① 配流盤具有良好的液壓平衡和配油精度，平衡盤磨

86、損自動補償，效率高。</p><p>　　② 采用先進的定轉(zhuǎn)子技術(shù) 生產(chǎn)的嵌齒式定轉(zhuǎn)子使的馬達具有高效率，地轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性。</p><p>　?、?特殊的聯(lián)動軸花鍵的設(shè)計使馬達具有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，具有平穩(wěn)的負載速度特性，可容易地實現(xiàn)調(diào)速。</p><p>　?、?先進可靠軸回轉(zhuǎn)密封設(shè)計及進口密封件使得馬達可承受高達14MPa的背壓。</p><p>

87、;　?、?馬達規(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，但一般在工程機械中選用標準液壓馬達，在此也是選用標準液壓馬達，如圖4.9所示：</p><p>　　圖4.9標準擺線液壓馬達結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　標準擺線液壓馬達：</b></p><p>　　法蘭靠近軸端面，是一種使用馬達的聯(lián)結(jié)方式。一般采用管式連接的方式：以

88、下為標準擺線液壓馬達管式連接結(jié)構(gòu)圖4.10</p><p>　　圖4.10 標準液壓馬達管式連接圖</p><p>　?。?） 2K系列液壓馬達其工作原理如下：</p><p>　　標準擺線液壓馬達具有6個齒的擺線轉(zhuǎn)子和7個圓弧齒的定子想嚙合形成7個封閉容積，配流盤上12個孔，6個通回油，輔助配流盤上的孔分別與相應(yīng)的轉(zhuǎn)定子形成的7個容積腔相通。</p>

89、<p>　　當高壓油由A口輸入時，相臨3腔進高壓油，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)，由定子是固定不動的，轉(zhuǎn)子在繞自身軸線低速旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子中心還繞定子中心作高速反向公轉(zhuǎn)（當轉(zhuǎn)子公轉(zhuǎn)時，亦即轉(zhuǎn)子沿定子滾動時，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，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)（此時每個齒間容積完成一次進回油循環(huán)）自轉(zhuǎn)一齒，既轉(zhuǎn)子公轉(zhuǎn)6圈時才自轉(zhuǎn)1圈，

90、公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)的速比為6：1，轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)時，馬達配油完成42個腔的進出油變化，因此相比其他馬達具有低速扭矩的特點。配油盤有小聯(lián)動州帶動隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)進行連續(xù)配油，這樣高壓腔就不段擴大推動轉(zhuǎn)子不斷旋轉(zhuǎn)。連續(xù)完成進出油工作過程。</p><p>　　轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)通過長聯(lián)動軸傳給輸出軸，從而使輸出軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，并輸出轉(zhuǎn)矩。帶動回轉(zhuǎn)動力頭旋轉(zhuǎn)，完成回轉(zhuǎn)動作。</p><p>　　4.3.2 液壓泵的選擇&

91、lt;/p><p>　?。?） 液壓泵的選擇</p><p>　?、?液壓泵工作壓力的確定</p><p>　　（4.8） 是液壓系統(tǒng)工作壓力，即=10Mpa，為泵出口到液壓馬達入口的管道損失，由于系統(tǒng)中有換向閥，單向閥，取=0.5Mpa。泵工作壓力為：</p>&

92、lt;p>　　=10+0.5=10.5Mpa （4.9）</p><p>　?、?液壓泵流量的確定</p><p>　　（4.10） </p><p>　　其中 ——

93、馬達，缸最大流量之和，對于在工作中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還</p><p>　　須加上上溢流閥的最小溢流量，一般取， K——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K＝1.1～1.3，此處取1.2。</p><p><b>　　則液壓泵流量：</b></p><p>　　=381.2=45.6 L/min

94、 （4.11）</p><p>　　為了有一定的壓力儲備，所選液壓泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大</p><p><b>　　25％－60％。</b></p><p>　　確定液壓泵的驅(qū)動功率：</p><p><b>　?。?.12）</b></p><p>

95、;<b>　?。?.13）</b></p><p>　　其中 ——液壓泵的總效率</p><p>　　液壓泵總效率選擇方案如表4.1所示：</p><p>　　表4.1 液壓泵的總效率</p><p>　　綜合考慮到整機其它工況動作，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 K

96、w,V=45 mL/min。速度1450r/min時，Q=65.5L/min，27Kw時，。</p><p>　　4.3.3 各種閥塊的選擇</p><p>　　選擇閥主要根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實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)速閥時要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機構(gòu)最低穩(wěn)定速度的需要；控制閥的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時

97、允許有20％以內(nèi)的短時間過流量本系統(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。</p><p>　　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。</p><p>　　4.3.4 油管的選擇</p><p>　　由于制動閥裝在馬達上，因此管道只需計算液壓馬達進油管，

98、出油管的內(nèi)徑。</p><p><b>　?。?.14）</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　Q——通過管道內(nèi)的流量，流量取最大流量；</p><p>　　— 管內(nèi)允許的流速m/s，</p><p><b>　　對于吸油管路取

99、</b></p><p><b>　　對于壓油管路?。?lt;/b></p><p><b>　　則有：</b></p><p>　　液壓馬達進油管： （4.15）</p><p>　　液壓馬達出油管： （4.16）</p>

100、<p><b>　　按標準值選取： </b></p><p>　　=12mm （4.17）</p><p><b>　　=8mm </b></p><p>　　整個回路的油管皆為橡膠軟管。通過對動力頭回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓原理的設(shè)計和液壓執(zhí)行

101、元件的選擇和計算，使動力頭回轉(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強度，滿足一體花液壓潛孔鉆機野外復(fù)雜環(huán)境作業(yè)。</p><p>　　5 液壓系統(tǒng)性能的驗算 </p><p>　　在回轉(zhuǎn)動力頭液壓系統(tǒng)設(shè)計后，應(yīng)對系統(tǒng)的安全和可靠性給以驗算，必須滿足液壓系統(tǒng)的要求[34-37]。</p><p>　　5.1 回路壓力損失驗算</p>&

102、lt;p>　　管路系統(tǒng)損失是指除液壓動力元件和執(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。</p><p>　　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</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p><b>　?。?.2）</b>&

103、lt;/p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　式中 :、、各項壓力損失，[]、[]、[]為；</p><p>　　——沿程阻力系數(shù)，取 ；</p><p>　　——局部阻力系數(shù)，取 ；</p><p>　　——液壓油密度 ，[]為；</p><p>　

104、　、——管路長度和直徑 ，[]、[] 為 m；</p><p>　　——流速 ，[]為 m/s；</p><p>　　——閥類元件等在額定流量時的壓力損失 ，[]為Mpa；</p><p>　　、——閥類元件等的實際流量和額定流量，[]、[]為</p><p>　　總壓力損失為:

105、（5.4）</p><p>　　5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升驗算</p><p>　　5.2.1 發(fā)熱功率驗算</p><p>　　液壓系統(tǒng)設(shè)計時，除了執(zhí)行元件驅(qū)動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。按下式計算其發(fā)熱功率：</p><p><b>　?。?.5）</b></p>

106、<p>　　其中，泵的平均輸入功率為</p><p><b>　　（5.6）</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　——工作循環(huán)時間 s；</p><p>　　——液壓泵的輸出壓力 Pa；</p><p>　　——液壓泵

107、的輸出流量 /s；</p><p>　　——各臺液壓泵的總效率；</p><p>　　——第臺泵工作時間 s；</p><p>　　對本回轉(zhuǎn)循環(huán)來說，=，因此，泵的平均輸入功率為</p><p><b>　　（5.7）</b></p><p><b>　　系統(tǒng)的輸出功率為：</b&

108、gt;</p><p><b>　　（5.8）</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　——工作循環(huán)時間 s；</p><p>　　——液壓馬達的載荷扭矩N·m；</p><p>　　——液壓馬達的轉(zhuǎn)速 rad/s；</p

109、><p>　　——第臺泵工作時間 s；</p><p><b>　　由于=，</b></p><p><b>　　（5.9）</b></p><p><b>　　總的發(fā)熱功率為：</b></p><p>　　=9.98-6.8=3.18kw

110、 （5.10）</p><p>　　5.2.2 散熱功率驗算</p><p>　　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：</p><p>　　abh=0.225/0.85=0.25 （5

111、.11）</p><p>　　取h=1m，a、b分別為0.5m。</p><p>　　因此，油箱散熱面積為：</p><p>　　A＝1.8h(a+b)+1.5ab= （5.12）</p><p><b>　　油箱的散熱功率為：</b></p><p><b>　?。?

112、.13）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——油箱散熱系數(shù)， 取16W/（）</p><p>　　——油溫與環(huán)境溫度之差，取＝35</p><p>　　KW<＝3.18KW （5.14）</p>&l

113、t;p>　　由此可見，油箱的散熱遠不能滿足系統(tǒng)散熱要求，管道散熱極小，需要另設(shè)散熱器。</p><p>　　5.2.3 冷卻器所需冷卻面積的計算</p><p><b>　　冷卻面積為：</b></p><p><b>　?。?.15）</b></p><p>　　式中 K——傳熱系數(shù)，用

114、管式冷卻器時，取K＝116 W/（）</p><p><b>　　——平均溫升，＝</b></p><p>　　取油進入冷卻器的溫度=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：</p><p>　?。剑?7.5 （5.16）</p&g

115、t;<p>　　所需冷卻器的散熱面積為：</p><p>　　A= （5.17）</p><p>　　考慮到冷卻器長期使用時，設(shè)備腐蝕和油垢，水垢對傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計算值大30％，實際選用冷卻器散熱面積為：</p><p>　　A=1.30.14=0.182

116、 （5.18）</p><p>　　通過分析與計算，可以得出結(jié)論：此變幅機構(gòu)液壓系統(tǒng)的壓力損失與熱平衡計算能夠滿足一體化液壓潛孔鉆機的工作需要。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　一體化液壓潛孔鉆機是隨著社會高速發(fā)展的需求，以齊全、豐富多彩的多用途功能滿

117、足各種環(huán)境施工作業(yè)要求而發(fā)展成長起來的新興工程機械。隨著社會需求的進一步擴大，日趨激烈的市場競爭和各個工程機械制造企業(yè)的發(fā)展需求，均將目標鎖定到該領(lǐng)域。因此，展開一體化液壓潛孔鉆機的動力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)工作原理的分析，是提升國產(chǎn)一體化液壓潛孔鉆機技術(shù)水平、躋身于世界先進領(lǐng)先水平的基礎(chǔ)，對企業(yè)具有重要的現(xiàn)實意義。</p><p>　　本文以一體化液壓潛孔鉆機為平臺，從理論設(shè)計和計算角度對一體化液壓潛孔鉆機動力頭回轉(zhuǎn)液