充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 摘要 針對傳統(tǒng)鉆探行業(yè)施工過程中設備搬遷困難、鉆孔效率低以及無法傾斜鉆探等問題，研制、改進新一代高效可傾式鉆探設備則顯得尤為必要。該礦用鉆機改型過程中所面對的若干問題進行了較為詳細研究，并對關鍵件加工過程出現(xiàn)的工藝文體進行分析和調(diào)整。 通過調(diào)研了解到，對鉆孔深度 100 米左右的鉆機需求量比較大，而目前的 100 米鉆機，存在著勞動強度大、適應性差等缺點。鑒于以上原因，我們決定開發(fā) 100 米鉆機。經(jīng)幾次方案討論決定，鉆機應具有以下特點：經(jīng)濟耐用可靠、質(zhì)優(yōu)價廉；便于解體搬運；體積小，重量輕；操作簡單，維修方便；適用于 42、 50mm 兩種鉆桿； 適用于合金鉆頭或金剛石鉆頭鉆進；鉆進速度快，效率高；動力為電機或柴油機。 關鍵詞 :100 米 變速箱 鉆機 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 Abstract the equipment moves the difficulty in view of the traditional drilling profession construction process in, the drill hole efficiency lowers as well as is unable to incline questio ns and so on drilling, the development, improves new one generation highly effective to be possible to lean the type drilling equipment to appear especially essential. In this mineral product drilling machine modification process faces certain questions ha ve conducted the comparatively dissect, and the craft literary style which appears to the key processing process carries on the analysis and the adjustment. Un derstood through the invest igat io n and study, quite is big to the dril l hole depth 100 meter about drilling mac h ine demands, but the present 100 meters drilling mac hin es, have the labor intens ity in a big w ay, the c ompatib le infer ior shortc omin g. In view of the fac t that abov e reason, w e dec id ed deve lops 100 m eters drilling mac h ines. Dec ided aft er se vera l p lan d isc ussions that, the drilling m ac hin e should h ave fo llow in g c harac terist ic : ec onomy durab le re liab le, high qua lity at low pric e； is advant ageo us for the dis integr at ion transporting； the vo lume is small, the w eight is light； the operat ion is simple, the service is convenient； is suitable for 42, 50mm two kind of dr ill rods； is suit ab le in the a lloy drill b it or the c arbon b it sneaks in； sneaks in th e speed to be qu ic k, the effic ienc y is h igh； the p ow er is the elec tric al mac hinery or the diesel engine. Kewords: drilling mac hines 100 meters gearbox 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目 錄 摘要 . ABSTRAC T . 緒論 .1 第 1 章 總體設計 .2 第 2 章 鉆機的主要技術特性 .3 第 3 章 動力確定 .5 3.1 回轉(zhuǎn)鉆進及破碎巖層 ,土層所需功率 .5 3.2 進給油缸所需功率計算 .6 3.2.1 進給油缸的基本參數(shù) .6 3.2.2 油缸工作壓力計算 .6 3.2.3 油泵最大工作流量計算 .7 3.2.4 進給油缸功率 .7 3.3 動力機功率的確定 .7 第 4 章 機械傳動系統(tǒng)設計 . 10 4.1 要參數(shù)的選擇 . 10 4.1.1 回轉(zhuǎn)器 . 10 4.1.2 升降機 . 10 4.1.3 變速箱 . 10 4.2 機械傳動系統(tǒng) . 10 第 5 章 回轉(zhuǎn)器 . 12 5.1 結(jié)構特點 . 12 5. 2 零部件的強度與壽命計算 . 12 5.2.1 齒面按接觸疲勞強度計算 . 13 5.2.2 彎曲疲勞 強度極限應力 . 13 第 6 章 變速箱的設計與計算 . 15 6.1 變速箱的結(jié)構特點 . 15 6.2 零件的強度計算 . 15 6.3 齒輪的強度計 算 . 15 6.4 軸系零部件強度與壽命的校核計算 . 20 第 7 章 絞 車 . 24 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 7.1 結(jié)構特點 . 24 7.2 主要參數(shù)的選擇 . 24 7.3 絞車所需功率 . 25 7.4 零部件的強度及壽命計算 . 25 第 8 章 液壓系統(tǒng)的設計與計算 . 31 8.1 液壓卡盤的設計與計算 . 31 8.2 進給油缸的設計 . 33 第 9 章 鉆機的使用說明書 . 35 總結(jié) . 50 致謝 . 51 參考文獻 . 52 專題 軸的機械加工工藝過程 . 53 附錄 1. 59 附錄 2. 68 緒論 國內(nèi)外的科技現(xiàn)狀 國內(nèi)： 六五 九五 期間，我國地質(zhì)調(diào)查工作中探礦工藝與設備獲得長足發(fā)展，在引進、消化、吸收的基礎上，研究開發(fā)了一大批新技術、新裝備，如：以繩索取心為主體的金剛石鉆探技術；液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術；受控定向鉆探技術（含對接井施工技術）；多工藝空氣鉆探技術（中心反循環(huán)連續(xù)取樣及空氣潛孔錘鉆探技術）；水力反循環(huán)連續(xù)取心鉆探技術；人造金剛石超硬復合材料及其鉆頭；低固相泥漿等鉆井液應用及護壁堵漏 技術； XY 系列、 CD 系列、全液壓等新型巖心鉆機及配套裝備；水文水井鉆探設備；短淺坑道機械化作業(yè)線等等。在這一領域，我省煤田地質(zhì)局在煤田地質(zhì)鉆探方面，成功地采用了受控定向鉆探技術，并完善了SMQ-1 型取芯器，發(fā)展成 3SMQ-2 型取芯器；此外，還研制改進了煤層氣儲存監(jiān)測罐。地礦、煤田系統(tǒng)多工藝空氣鉆探技術的采用更加完善和成熟。 國外： 傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查工程技術與裝備已十分成熟。立軸式液壓鉆機仍然是主要機型，全液壓動力頭鉆機獲得廣泛應用，美國金剛石巖心鉆機制造商協(xié)會制定的 DCDMA 標準仍然占據(jù)鉆探充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 管材和鉆具市場的主流 ，國際標準化組織（ ISO）的 TC82（礦業(yè)技術委員會） /SC6（金剛石鉆探設備分技術委員會）也制定了一些標充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 準，可能成為今后的發(fā)展方向。 通過調(diào)研了解到，對鉆孔深度 100 米左右的鉆機需求量比較大，而目前的 100 米鉆機，存在著勞動強度大、適應性差等缺點。鑒于以上原因，我們決定開發(fā) 100 米鉆機。經(jīng)幾次方案討論決定，鉆機應具有以下特點： 1. 經(jīng)濟耐用可靠、質(zhì)優(yōu)價廉； 2. 便于解體搬運； 3. 體積小，重量輕； 4. 操作簡單，維修方便； 5. 適用于 42、 50mm 兩種鉆桿； 6. 適用于合金鉆頭或金剛石鉆頭鉆進； 7. 鉆進速度快，效率高 ； 8. 動力為電機或柴油機。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第 1 章 總體設計 經(jīng)過調(diào)研和幾次方案論證，考慮到現(xiàn)場特點，從實用角度出發(fā)，確定方案如下： 1. 考慮到井下、井上和野外作業(yè)，動力可選電機或柴油機。 2. 考慮到有軟巖石、硬巖石的鉆進，除了正常的鉆進速度外，增加高速 340r/min。 3. 鉆機除配機動絞車外，增加了液壓卡盤減輕勞動強度，節(jié)約時間，提高有效鉆進速度。 4. 考慮到高轉(zhuǎn)速時，絞車速度不能太快，所以增加了互鎖裝置，安全可靠。 5. 由于本機動力較大，動力由 V 型帶傳動到變速箱的傳動軸上易使傳動軸彎曲，所以增加了卸荷裝置。 6. 采用二級回 歸式變速箱，減少變速箱體積，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，選用不同的鉆進速度。 7. 設置壓帶輪，皮帶調(diào)整安全可靠。 8. 在滿足上述要求的同時，盡量結(jié)構簡單，操作方便，適于整體或解體搬運。盡量做到標準化 , 通用化，系列化。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第 2 章 鉆機技術特性 1. 鉆進深度 100m 2. 鉆孔直徑 1開孔直徑 89 2終孔直徑 60 3. 鉆孔傾斜角度 0 360 4. 立軸轉(zhuǎn)速 110、 190、 340 /min 5. 立軸行程 400 6最大液壓給進壓力 4MPa 7卡盤最大工作壓力（彈簧常閉式液壓卡盤） 6MPa 8立軸內(nèi)孔直徑 52 9油缸最大起拔力 28.5KN 10油缸最大給進力 20KN 11. 絞車提升速度 0.25、 0.57、 0.65m/s 12. 絞車轉(zhuǎn)速 28、 50、 78r/min 13絞車提升負荷 0.75m/s 3.35KN . 0.44m/s 6.00KN . 0.22m/s 12KN 14. 卷筒 直徑 140mm 寬度 100m 鋼絲繩直徑 8.8mm 容繩長度 32.8m 15配備動力 電動機 型號 YB160M 4 電壓 380/660V 功率 5.5KW 轉(zhuǎn)速 1440r/min 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 柴油機 型號 S1100 功率 5.5KW 轉(zhuǎn)速 1500r/min 16外型尺寸（ Lhb）m 17重量（不含柴油機） 750Kg 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第 3 章 動力機的確定 本機組的驅(qū)動裝置采用交流感應電動機，因為這種動力機重量輕、結(jié)構簡單、使用維護方便易實現(xiàn)防爆。 為了便于搬運和機場的布置，鉆機和水泵各用一臺電機單獨驅(qū)動，而回轉(zhuǎn)器與油泵共用一臺電機聯(lián)合驅(qū)動。 輸出功率為 N。 N。 1.2Nj 式中： Nj鉆機所需功率 KW Nj（ Nh Ny） / 式中 : Nh回轉(zhuǎn)鉆進所需功率 KW 效率 =0.85 Ny油泵所需功率 KW Nh=N1+N2+N3 式中 : N1井底破碎巖石、土層所需功率 KW N2鉆頭與孔底摩擦所需功率 KW N3回轉(zhuǎn)鉆桿所需功率 KW 3.1 回轉(zhuǎn)鉆進及破碎巖石、土層所需功率 KW Nh=N1+N2+N3 1. N1=30 60 000A4 3 mn h3-1 式中 : m鉆頭切削刃數(shù) 取 m=6 n立軸轉(zhuǎn)速 r/min h鉆進速度 h=1.5cm/min. 巖石抗壓強度 ,其值見表 3-1 A 井底環(huán)狀面積，取鉆頭直徑 D=7.3cm,內(nèi)孔直徑 d=5.8cm, A= (D2d2)/4= (7.325.82)/4=15.43cm2 2. N2= fen(R+r)/1944800 3-2 式中 : 孔底壓力或巖石抗壓強度 . f鉆具與巖石直接的摩擦系數(shù) f=0.3 e側(cè)摩擦系數(shù) e=1.1 n立軸轉(zhuǎn)速 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 R鉆頭外圓半徑 R=3.65cm r鉆頭內(nèi)孔半徑 r=2.91cm 將立軸不同轉(zhuǎn)速和不同空底壓力代入式 3-2 中 ,所得相應數(shù)值見表 3-2。 3. N3=7.810 11Ldn1。 7 (當 n200r/min時 ) 3-3-2 式中： L孔深 ， 硬質(zhì)合金鉆進時，取 L 150000mm 金剛石鉆進時，取 L 75000mm d鉆桿直徑 ，取 d=42mm 計算 n立軸轉(zhuǎn)速， r沖洗液比重。 r=1.15 將上述參數(shù)及 立軸不同轉(zhuǎn)速代入上式，所得值列表 3 2 中。 3.2 給進油缸所需功率的計算 3.2.1. 給進油缸的基本參數(shù) 1）給進油缸的數(shù)量 n 2 2）油缸直徑 D 55mm 3）活塞桿直徑 d 30mm 4）活塞桿有效行程 L 400mm 5）油缸面積 A1 23.76cm2 6）活塞桿面積 A2 7cm2 7）有效面積 A A1 A2 16.76cm2 3.2.2油缸工作壓力的計算 鉆機大水平孔時，油缸的最大推力為： W C Fm 式中： W油缸最大推力 C孔底最大壓力 C 10000N Fm鉆桿與孔壁間的摩擦力 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 Fm q L f 式中： q鉆桿單位長度重量 q 45.6N/m L鉆桿長度 L 1050m f摩擦系數(shù) f 0.35 Fm 45.610500.35=1675.8N W=10000+1675.8=11675.8N 油泵的工作壓力 P P=W/A=11675.8/16.76=696.6N/cm2 3.2.3.油泵最大工作流量計算 油缸回程時的最大容油量 : V1=A1L=23.7640=950.4mL=0.9504L 油缸送進時的最大容油量 : V2=AL=16.7640=0.6704L 當選用立軸的鉆進速度 V=0.06m/min=0.6dm/min 時 ,立軸 送進時每分鐘所需的油量為 : Q=2AV=20.16760.6=0.2 令活塞回程時間為 0.3min,則回程所需油量為 : Q1=0,95042/0.3=6.336 3.2.4.給進油缸功率 Ny Ny=PQ/60102=696.60.2/60102=0.023 3.2.5.根據(jù)上面的計算 , 選用 YBC10/80 型 齒 輪 油 泵 ( 排 油 量 10L/min, 壓力800N/cm2 )。油泵滿負荷時所需功率是 : Ny=PQ/60102 1 2 式中 :P額定壓力 P=800N/cm2 Q額定流量 Q=10L/min 1機械效率 1=0.9 2容積效率 2=0.71 Ny=80010/601020.90.71=2.04KW 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.3 動力機功率的確定 通過上述的計算說明，立軸鉆進時給進所需功率很小，而且油泵滿負荷工作時一般是立軸停止轉(zhuǎn)動狀態(tài)，液壓卡盤松開時，必須停止鉆進。所以參考表 32 本機選用 5.5KW 電機或柴油機，基本能滿足表 32 中粗線以上各種工作狀態(tài)。 表 31 巖 石 名 稱 抗 壓 強 度 （ N/cm2 ） 粘土、頁巖、片狀砂巖 4000 石灰?guī)r、砂巖 8000 大理石、石灰?guī)r 10000 堅硬的石灰?guī)r、頁巖 12000 黃鐵況、磁鐵礦 14000 煤 2000 N (kw) r/min N/cm2 110 190 340 N1 2000 0.0693 0.0794 0.0918 4000 0.1386 0.1589 0.1837 8000 0.2771 0.3177 0.3675 10000 0.3464 0.3971 0.4593 12000 0.4157 0.4765 0.5512 N2 2000 0.2443 0.4230 0.7569 4000 0.4898 0.8460 1.5138 8000 0.9795 1.6919 3.0277 10000 1.2244 2.1149 37846 12000 1.4693 2.5379 4.5346 N3 r/min N/cm2 1.0160 2.5728 2.2804 Nh 2000 1.3296 3.0752 3.1292 4000 1.6444 3.5769 3.9779 8000 2.2726 4.5824 5.6756 10000 2.5868 5.0848 6.5243 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 12000 2.9010 5.5879 7.3662 Ny r/min N/cm2 0.023 0.023 0.023 Nj=Nh/ 3.4129 3.6179 3.6814 N0=1.2Nj 4.0920 4.3415 4.4177 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第 4 章 機械傳動系統(tǒng)設計 4.1 主要參數(shù)的選擇 4.1.1 回轉(zhuǎn)器 立軸的轉(zhuǎn)速，主要取決于地質(zhì)條件、鉆頭直徑及鉆進方式，當使用直徑為 75mm 鉆頭時，采用硬質(zhì)合金和鉆粒，根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗，立軸轉(zhuǎn)速取 n 90 400r/min 比較適宜；采用金剛石鉆頭鉆進時，立軸轉(zhuǎn)速取 n 400 1000r/min 比較適宜。本機選用 110 340r/min，即適合合金鉆頭鉆進，由適合金剛石鉆頭鉆進。 4.1.2 升降機 為了減輕鉆機重量， 不使動力機過大，絞車的纏繩速度不宜過高，基本上采用低速，本機升降機速度為 0.220.66m/s。 4.1.3 變速箱 參考國內(nèi)外現(xiàn)有小型鉆機的轉(zhuǎn)速系列，本機采用了不規(guī)則排列的中間轉(zhuǎn)速系列。 （ 1） 立軸有三種轉(zhuǎn)速， 110、 190、 340r/min 轉(zhuǎn)速適合合金鉆 頭鉆進。 （ 2） 卷筒纏繩速度為三種，見表 41 表 4 1 檔 檔 檔 立軸轉(zhuǎn)速 r/min 110 190 340 纏繩速度 m/s 0.22 0.37 0.66 4.2 機械傳動系統(tǒng) 機械系統(tǒng)傳動路線見圖 4 1 傳動計算如下： 1.立軸的轉(zhuǎn)速 : n =nD1/D2Z 1/Z2Z 3/Z4Z10/Z11 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 式中 : n 立軸的第一檔轉(zhuǎn)速 r/min n電機轉(zhuǎn)速 n=1440r/min D1主動皮帶輪直徑 D1=125mm D2大皮帶輪直徑 D2=285mm Z1Z11 傳動鏈中各齒輪的齒數(shù) ,Z1=31,Z2=54,Z3=31,Z4=54 Z10=21,Z11=39 n =1440125/28531/5431/5421/39=112.1 110r/min n =nD1/D2Z 1/Z2Z5/Z6Z 10/Z11 式中 :Z5=42,Z6=43 n =1440125/28531/5442/4321/39=190.69 190r/min n =nD1/D2Z 1/Z4 內(nèi) Z10/ Z11 式中 : Z4 內(nèi) =31 n =1460160/36531/3121/39=340.08 340r/min 考慮到皮帶傳動、齒輪傳動、軸承等的效率，所以各檔轉(zhuǎn)速確定為 110、 190、 340r/min。 2. 絞車的纏繩速度 V1= D(nD1/D2Z 1/Z2Z3/Z4Z9/Z12/Z13/Z14)/60000 m/s 式中 :D=D0+d=140+8.8=148.8mm 式中 :D0=140mm 為卷筒直徑 ,d=8.8mm 為鋼絲繩直徑。 V1=148.8(1460160/36525/3118/3833/8318/1818/54)/60000 =0.22m/s V2=0.44m/s V3=0.75m/s (計算從略 ) 考慮到皮帶、軸承、齒輪等的效率，確定絞車提升速度分別為： U1 0.22m/s U2=0.44m/s U3=0.75m/s。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第 5 章 回轉(zhuǎn)器 5.1 結(jié)構特點 回轉(zhuǎn)器的結(jié)構如圖 5 1 所示，是由本體、立軸、立軸導管、弧齒錐齒輪等組成。立軸上端裝有常閉式液壓卡盤。其特點是： 1、回轉(zhuǎn)器尺寸小、緊湊。 2、回轉(zhuǎn)器適用于各種角度的孔的鉆進 。 3、離開孔口采用開箱式，簡單可靠，減輕鉆機重量。 4、立軸行程比過去小型鉆機大，為 500mm，縮短鉆進輔助時間。 5.2 零部件的強度與壽命計算 弧齒錐齒輪副的強度校核 : Z 10 與 Z11 的主要參數(shù)見表 5 1。齒面硬度 Z10 為 HRC52、 Z11為 HRC57，錐距 R 77.515m,節(jié)錐角 10=28018 22, 11=6104128 表 5-1 齒 號 齒 數(shù) 模數(shù) 變位 系數(shù) 齒寬 材料 齒頂系數(shù) 壓力角 螺旋角 旋向 精度 Z10 21 3.5 0 22 20CrMnTi 0.85 200 350 右 8DC Z11 39 3.5 0 22 20CrMnTi 0.85 200 350 左 8DC 齒輪在各種轉(zhuǎn)速下傳遞的功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩見表 5 2 表 5 2 功率 KW 轉(zhuǎn)速 r/min 轉(zhuǎn)矩 n m 5.17 632 80 5.07 208 233 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 5.07 354 137 5.2.1 齒面按接觸疲勞強度計算 （ 1）接觸應力 H Z E 1.5ft m axKAKVKH ZR 3 Ft1 N/mm2 b d1 I Ft m ax ZE彈性系數(shù) ZE 189.8 N/mm2 Ft1=Ft m ax小輪運轉(zhuǎn)中最小切向力 Ft m ax=2758N KA使用系數(shù) KA=1.25 Kv動載系數(shù) KV1=KV2=1 KH 齒間 載荷分布系數(shù) KH =1.2 Zx尺寸系數(shù) Zx=1.0 ZR表面狀況系數(shù) ZR=1 b有效齒寬 b=22mm d1小輪大端分圓直徑 d1=94.5mm I幾何系數(shù) I=0.1 將以上各值代入上式 ,得 H=1197N/mm2 (2)接觸疲勞極限應力 HIin= HIin ZN ZW/ZQ N/mm2 HIin接觸疲勞極限應力 HIin 1352 Zwgz 工作硬化系數(shù) Zw 1 ZN壽命系數(shù) ZN 1 ZQ溫度系數(shù) ZQ=1 HIin=135211=1352 (3)安全系數(shù) : SH= HIin/ H=1352/1197=1.12SHIin=1 所以安全。 5.2.2 彎曲疲勞強度極限應力 （ 1） 計算齒根彎曲應力 F Ft KA KU KF YX/b ms J N/mm2 Ft 作用于大端分度圓上的切向力 Ft =2758N KA 使用系數(shù) KA =1.25 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 Kv 動載系數(shù) Kv=1 KF 載荷分布系數(shù) KF 1.15 Yx尺寸系數(shù) Yx 1 ms大端端面模數(shù) ms=4.5 J幾何系數(shù) J 0.18 F 141N/mm2 （ 2） 齒根彎曲疲勞極限應力 FIim FIim YN/YQ N/mm2 YQ溫度系數(shù) YQ 1 YN壽命系數(shù) YN 1 FIim齒根彎曲疲勞極限應力 FIim 206.82N/mm2 （ 3） 安全系數(shù) SF FIim/ F 206.82/141=1.46SFmin=1 所以安全。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第 6 章 變速箱的設計與計算 6.1 變速箱的結(jié)構特點 變速箱的結(jié)構如圖 6 1 所示，它是由變速部分、分動部分及操縱部分和殼體等組 成。也是變速部分和分動部分合為一體的傳動箱。其特點是： 1、采用了回歸式的傳動形式，箱體呈扁平狀，有利于降低鉆機的高度，齒輪 Z4 即是移動齒輪由是結(jié)合子，因此結(jié)構緊湊。 2、變速、分動相結(jié)合，減少了零件數(shù)目，有效利用變速箱內(nèi)的空間。 3、操縱結(jié)構采用了齒輪齒條撥叉機構，操縱靈活可靠，每個移動齒輪單獨控制，并有互鎖裝置，這種互鎖裝置安全可靠，結(jié)構簡單。 4、增加了卸荷裝置，減少了軸齒輪的受力狀況。 6.2 零件的強度計算 1、在校核零件的強度時，假設電機的功率全部輸入變速箱，然后再輸入絞車和回轉(zhuǎn)器。 2、變速箱在不更換齒輪的情況下，可連續(xù)工作 10000 小時，純機動時間每班 16 小時，可連續(xù)工作 20 個月。 每個速度的工作時間分配情況如下： 第一速（ 110r/min） 為 40即 4000 小時； 第二速（ 190r/min） 為 40即 4000 小時； 第三速（ 340r/min） 為 20即 2000 小時； 3、本機零部件的強度和壽命計算方法和數(shù)據(jù)是按 機械設計手冊 （冶金工業(yè)出版社）計算的。 6.3 齒輪強度計算 1、變速箱內(nèi)各齒輪主要參數(shù)及材料見表 6 1 表 6 1 齒數(shù) 模數(shù) 齒寬 變位 材料 硬度 RC 應力角 備注 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 系數(shù)Xn Z1 31 2 35 1.0 40Cr 40-45 200 Z2 54 2 22 0.1 40Cr 40-45 200 Z3 31 2 26 1.0 40Cr 40-45 200 Z4 54 2 26 0.1 40Cr 40-50 200 Z5 42 2 24 0.1 40Cr 40-45 200 Z6 43 2 24 1.0 40Cr 40-45 200 Z7 35 3 25 0 40Cr 40-45 200 Z8 26 3 26 0 40Cr 45-50 200 Z9 33 4 22 0 40Cr 45-50 200 Z12 17 3 26 0 45 40-45 200 Z13 18 3 35 0.15 20CrMnTi 57-62 200 Z14 18 3 20 0.1 20CrMnTi 57-62 200 Z15 54 3 28 0.35 40Cr 200 2、 Z3、 Z4 齒輪副的強度校核 1) 齒根彎曲疲勞強度驗算 （ A） 計算齒輪的彎曲疲勞極限應力 l i m l i m * * *F F b N X s rY Y Y式中l(wèi)imF 被校核齒輪的彎曲疲勞極限應力 limFb 實驗齒輪的彎曲疲勞極限應力，由圖 F8 13 查得： l i m 3 l i m 4 400F b F b（ Mpa） NY 彎曲壽命系數(shù)，因兩齒輪的應力循環(huán)次數(shù)為： 3N= 410 *0.4*60*365=0.87* 810 次 4N= 410 *0.4*60*210=0.5* 810 次 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 由圖 F8 14 知3NY=4NY=1 XY 尺寸系數(shù)3XY=4XY=1（圖 F8 15） SrY 有效應力集中系數(shù)，有圖 F8 16 查知3SrY=1.03，4SrY=0.97 所以 lim3F=lim 3Fb*3NY*3XY/3SrY=400*1*1/1.03=370（ Mpa） lim4F=lim 4Fb*4NY*4XY/4SrY=400*1*1/0.97=412（ Mpa） （ B） 比較彎曲強度 圖 F8 6 查得齒形系數(shù)3FY=1.94，4FY=2.26 則有 lim3F/3FY=370/1.94=191lim4F/4FY=412/2.26=182 因此齒輪4Z彎曲強度弱。 （ C） 計算彎曲工作應力4F4F=tcF/bm(FY Y Y) （ Mpa） 式中 tcF 計算圓周力，而tcF=tF AK UK K K其中 tF 工作圓周力tF=20003T/3d=2000*132.5/62=4273（ N） AK 工作狀況系數(shù)，由表 F8 7 查知AK=1.25 UK 動載系數(shù)，因為 V3Z/100=1.18*31/100=0.37，由 F8 4 知UK=1 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 K 載荷分配系數(shù)， K =1/ Y ，當 =1.6 時， Y =0.7，所以K =1/0.7=1.43 K 載荷分布系數(shù)，因 d =b/ 3d =26/62=0.45,故由表 F85 查知 K=1.05 則 tcF=4273*1*1*1.43*1.05=6417.5（ N） Y 載荷作用位置數(shù) Y=0.7 Y 螺旋角系數(shù) Y=1 b 齒寬 b=26 (毫米 ) m 模數(shù) m=2 (毫米 ) Fc=tcF/bm(4