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）

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。</

2、p><p>　　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。</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。</p><p>　　首先

5、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

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。</p><p>　　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

7、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。 </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

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]。</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)品的關鍵技術研究與國外先進水平相差非常大。</p><p>　　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

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。</p><p>　　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

12、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。</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)

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

14、性能與高可靠性。</p><p>　　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：</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。</p><p>　　(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。</p><p>　　(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。</p><p>　　1.3 本設計研究的主要內(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

18、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。</p><p>　　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

19、原理技術參數(shù)的計算和回轉動力頭機構液壓原理設計。</p><p><b>　　2 結構系統(tǒng)分析</b></p><p>　　2.1 一體化液壓潛孔鉆機總體結構分析</p><p>　　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

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構部分有：</p><p><

21、;b>　?。?） 鉆架</b></p><p>　　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。</p>

22、<p><b>　?。?） 滑架</b></p><p>　　滑架是由工字鋼焊接的平面結構件，用以連接支撐鉆架。滑架由銷軸與機架支座鉸接，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>　?。?） 回轉機構</b></p><p>　　該機構由液壓馬達，減速

23、齒輪，接頭、滑板及中心供氣機構組成。推進機構的鏈條通過銷軸與彈簧減震機構固定在滑板上?；剞D是液壓馬達做動力，可輸出0～50轉/分連續(xù)可調(diào)的轉速。 </p><p><b>　　（4） 推進機構</b></p><p>　　推進機構由推進液壓馬達，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，上端與回轉機構接頭聯(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，再通過回轉機構便可將鉆桿卸下。</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、旋風除塵器、層流式除塵器、風機及管道組成。工作時捕塵罩緊罩孔口，孔底巖粉通過排塵風壓吹至孔口，再在除塵風機抽吸共同作用下，經(jīng)管道進入除塵裝置，旋風除塵除去粗塵，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</b></p><p>　　行走由行走架、液壓馬達、多級行星式減速機、履帶、驅動輪、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>　　（9） 機架</b></p><p>　　機架是鉆機的骨架與安裝平臺。空壓機組、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>　　（11） 沖擊器</b></p><p>　　沖擊器為英格索蘭DHD360高風壓沖擊器，其結構及配氣原理詳見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、下擺桿機構、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>　?。?4） 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>　?。?5） 液壓系統(tǒng)</b></p><p>　　型全液壓潛孔鉆機的各個動作，都用液壓比例先導閥或電磁閥操縱控制，可以無級調(diào)節(jié)工作機構的運動速度。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、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動作。</p><p>　　2.2 一體化潛孔鉆機動力頭回

33、轉機構系統(tǒng)分析</p><p>　　該一體化潛孔鉆機回轉機構采用全液壓驅動，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，它可將機械能轉化成為液壓能，是一個能量轉化裝置；</p><p>　　（2） 執(zhí)行驅動部件：為動力頭、擺線液壓馬達，其作用是將液壓能重新轉化為機械能，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（正轉、反轉）、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>　　（5） 傳動介質(zhì)部分：46#液壓油；</p><p>　　一體化潛孔鉆機回轉機構采用位置中左右回轉擺線液壓

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

36、油缸大腔與右回轉油缸小腔相連，左回轉油缸小腔與右回轉油缸大腔相通。當壓力油進入左回轉油缸小腔、右回轉油缸大腔時，左回轉油缸活塞桿收縮、右回轉油缸活塞桿外伸，推動回轉支座上的動力頭逆時針運動，實現(xiàn)反回轉;反之，當壓力油進入左回轉油缸大腔、右回轉油缸小腔時，右回轉油缸活塞桿收縮、左回轉油缸活塞桿外伸，推動回轉支座順時針運動，實現(xiàn)正回轉運動。絕大部分作業(yè)過程中，回轉裝置工作回轉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，分別回轉到支座回轉到左、右極限位置的狀況。</p><p>　　在回轉工作過程中慣性沖擊很大，造成液壓沖擊。為了減輕回轉慣性所造成的液壓沖擊，在動力頭回轉支座下設置了溢流閥進行溢流緩沖和彈簧減震緩沖裝置，延長回轉機構的使用壽命。</p><p>　　動力頭回轉支座的結構簡圖如圖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構布局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。而回

39、轉動力頭的設計減輕在鉆孔工作中回轉慣性所造成的液壓沖擊。</p><p>　　3 回轉動力頭機構液壓原理技術參數(shù)的計算</p><p>　　一體化液壓潛孔鉆機回轉動力頭一般由動力機(電機或風 馬達 )、減速箱、法蘭盤、連接件四部分組成動力機產(chǎn)生的回轉力矩和轉速 ，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動力頭外形結構</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）的運動速度和結構尺寸決定了流量</p><p>　　已知驅動力矩：最大正轉扭矩為=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>　　動力頭它是回轉動力頭機構的傳動裝置，它是設計液壓系統(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）的作為傳動機構必須滿足SWDB165一體

43、化液壓潛孔鉆機回轉動作安全，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 。</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>　?。?.5）</b></p><p><b>　　輸出轉速 ： </b></p><p><b>　　（3.6）</b></p><p>　　式中： </p><p>

48、　　——動力頭輸出轉速； </p><p>　　——動力機產(chǎn)生回轉轉速。</p><p><b>　?。?.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>　?。?.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： &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，鉆頭結構、排粉狀況等密切相關 。 </p><p><b>　　其關系式為:</b></p><p><b>　　（3.13）</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>　?。?.14）</b></p><p>　　對于不同的地質(zhì)情況應有不同的扭矩及轉速的原動機，一般要求或 , 為安全系數(shù)，取 1．1～1．5。</p><p>　　通過以上對回轉動力頭技術參數(shù)

56、的計算，得出了液壓馬達和回轉動力頭的主要技術參數(shù)為下面的回轉動力頭機構液壓系統(tǒng)的設計部分作基礎。</p><p>　?。?回轉動力頭機構液壓原理設計</p><p>　?。?1 回轉動力頭機構液壓回路的選擇</p><p>　　任何機械設備的液壓傳動系統(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>　　（2） 系統(tǒng)應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)必須設置良好的加油、吸油及壓油過濾裝置。</p><p>　?。?） 大型工程機械應考慮有應急能源。為了減輕駕駛員勞動強度，

59、可采用先導操縱。</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>　　首先由前面的設計可知，一體化液壓潛孔鉆機的回轉機構液壓系統(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。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，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

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，而在回轉系統(tǒng)中，除其回轉速度指標外，回轉制動性能尤為重要。由于液壓系統(tǒng)選用了容積節(jié)流調(diào)速的方式。</p><p>　　目前回轉制動分為閉式回轉制動和開式回轉制動。其中，開式回轉制動作為被淘汰技術，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合使用。它是自動實現(xiàn)回轉制動，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)工作機構的直線往復或正反轉，也可利用換向閥來接通或關閉油路。</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)的換向回路中應采用如下所式的形式，</p><p>　　其結構原理圖為圖4.4所示：</p><p>　　圖4.4 電液換向閥</p><p>　?。?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構的了解，了解了它的結構組成，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 動力頭回轉機構液壓原理圖<

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機構液壓原理圖如圖4.6 所示</p><p>　　圖4.6 動力頭回轉機構液壓原理圖</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)在整個回轉機構工作過程中還存在問題，必須進行如下的修改和整理：</p><p>　　（1）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>　?。?）為了解決回轉機構回轉時回油路接通油箱，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一阻止油液在回轉階段返回油箱，滿足回轉過程的油壓。</p><p>　?。?）為了便于操作人員能控制回轉機構在工作是的正常工作壓力，須在油路中設置一個油壓表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機構液壓系統(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)整后的動力頭回轉機構液壓原理圖</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化為機械能，以驅動工作裝置，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>　　（1） 計算液壓馬達排量</p><p>　　液壓馬達是雙向回轉的，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>　?。?

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>　?、?排量范圍大，適應廣泛的轉速扭矩要求。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>　　② 轉速范圍廣，可在低至數(shù)轉高至1000RPM的轉速范圍內(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>　?、?結構緊湊，體積小，可直接驅動工作部分，減少了系統(tǒng)所需要的機械聯(lián)結，為系統(tǒng)的設計提供了廣泛的適應性。</p><

84、;p>　?、?馬達可以串聯(lián)或并聯(lián)使用。</p><p>　?。?） 擺線液壓馬達的結構和工作原理</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，具體結構如圖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 擺線液壓馬達結構圖</p><p>　　力，并與扭拒相匹配，使得馬達可直接用于驅動工作的機構，無需要外加軸承，是系統(tǒng)結構簡化。</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 采用先進的定轉子技術 生產(chǎn)的嵌齒式定轉子使的馬達具有高效率，地轉速穩(wěn)定性。</p><p>　　③ 特殊的聯(lián)動軸花鍵的設計使馬達具有穩(wěn)定的轉速，具有平穩(wěn)的負載速度特性，可容易地實現(xiàn)調(diào)速。</p><p>　?、?先進可靠軸回轉密封設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構圖</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構圖4.10</p><p>　　圖4.10 標準液壓馬達管式連接圖</p><p>　　（6） 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的轉定子形成的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，轉子在油壓的作用下，使高壓腔齒間容積增大的方向自轉，由定子是固定不動的，轉子在繞自身軸線低速旋轉時，轉子中心還繞定子中心作高速反向公轉（當轉子公轉時，亦即轉子沿定子滾動時，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）。公轉一轉（此時每個齒間容積完成一次進回油循環(huán)）自轉一齒，既轉子公轉6圈時才自轉1圈，

90、公轉自轉的速比為6：1，轉子自轉與轉時，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)動州帶動隨轉子同步旋轉進行連續(xù)配油，這樣高壓腔就不段擴大推動轉子不斷旋轉。連續(xù)完成進出油工作過程。</p><p>　　轉子自轉通過長聯(lián)動軸傳給輸出軸，從而使輸出軸連續(xù)旋轉，并輸出轉矩。帶動回轉動力頭旋轉，完成回轉動作。</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>　?。?.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>　?。?.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)定流量應滿足執(zhí)行機構最低穩(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??；</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?。?</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。通過對動力頭回轉機構液壓原理的設計和液壓執(zhí)行

101、元件的選擇和計算，使動力頭回轉液壓系統(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>　　在回轉動力頭液壓系統(tǒng)設計后，應對系統(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>　　（5.1）</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)設計時，除了執(zhí)行元件驅動外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉化為熱量，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>　　對本回轉循環(huán)來說，=，因此，泵的平均輸入功率為</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p><b>　　系統(tǒng)的輸出功率為：</b&

108、gt;</p><p><b>　?。?.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>　　——液壓馬達的轉速 rad/s；</p

109、><p>　　——第臺泵工作時間 s；</p><p><b>　　由于=，</b></p><p><b>　?。?.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>　　（5

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，?。?5</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>　　（5.15）</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，設備腐蝕和油垢，水垢對傳熱的影響，冷卻面積應比計算值大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，可以得出結論：此變幅機構液壓系統(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</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域。因此，展開一體化液壓潛孔鉆機的動力頭回轉液壓系統(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水平、躋身于世界先進領先水平的基礎，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，從理論設計和計算角度對一體化液壓潛孔鉆機動力頭回轉液