1、 摘要锚杆钻机是锚杆支护的关键设备，它影响着锚杆支护的质量锚杆孔的方位、深度、孔径的准确性以及锚杆安装质量，又涉及操作者的人身安全、劳动强度与作业条件等。采用旋转切削方式破岩的单体锚杆钻机是目前钻孔机具的主导产品，但机体笨重、可靠性低，这些制约着它们进一步推广使用，迫切需要研制高性能的锚杆钻机机具。针对这一状况，本次设计主要针对无阀冲击型全液压锚杆钻机进行设计。无阀冲击型全液压锚杆钻机是一部具有很大应用价值的工程机械，施工对象主要是硬度较大的岩石。无阀冲击型全液压锚杆钻机因其工作压力高、扭矩大、动力系统不受外界影响，在一些场合下是合理的机型。它的出产必将推动我国的社会主义建设事业的全面发展。本
2、次设计主要涉及到以下几个部分：1.采用履带式液压挖掘机动臂的设计思想，对无阀冲击型全液压锚杆钻机的动臂进行重新设计，以满足各种工况的要求；2.采用几何分析方法对其主梁和动臂之间的各个铰点进行合理分析，得到比较合理的铰点布置；3.对整机的制造、使用、验收等技术制定了相关的技术指标。关键词：无阀冲击型全液压锚杆钻机 单斗液压挖掘机铰点布置 全套图纸，完整版设计，加 153893706AbstractBolt rig is the key equipment,which affects the quality of Bolt hole location,depth,accuracy and the
3、bolt installation hole quality, it also involves the safety of the operator, labor strength and operating conditions. The monomer roofbolter by rotary cutting breaking rock, has become the main trend of the production and development of drilling machines for bolt support. Heavy machine boby and low
4、reliability is one of the main common factors restricting them further sprdeading use. It is urgently necessary to develop a kind of roofbolter with high performance. According to the existing problem, the main of the design shock for the non-valve-hydraulic bolt rig design.NO valve-type haydraulic
5、shock bolter is a great value of construction machinery, mainly for the large hardness of the rock. No valve-type haydraulic shock bolter has its high working pressure, torque, power systems are not subject to outside influence, in some situations it is a reasonable to mode. Its produced in China wi
6、ll promote the comprehensive development of socialist construction.This design mainly involves the following parts:1.I used crawler excavator boom design, the impact of non-valve-type hydraulic bolters boom re-designed to meet the requirements of various working conditions.2.I used geometric analysi
7、s to analysis the hinge point between its beam and boom, to get a more reasonable arrangement of hinge points.3.On the machines manufacture, use, inspection and other technical develop the relevant technical indicators.Key words: NO valve-type haydraulic shock bolter Hydraulic Excavator Hinge point
8、arrngement目录1 绪论 .11.1 国内外现状及发展趋势 .11.1.1 国内外现状 11.1.2 发展趋势 21.2 设计的意义和目的 .31.2.1 本次设计的技术难点及分析 31.2.2 完成设计课题采用的方法 31.3 方案的构思与抉择 .41.3.1 基本工作原理及主要工艺 41.3.2 主要方案构思 41.3.3 各方案的特点 41.3.4 各部分方案的选择 42. 参数计算 62.1 总体结构布局 .62.1.1 行走装置 62.1.2 动力装置 62.1.3 工作装置 62.1.4 回转支承装置 72.1.5 整机控制系统 72.1.6 动力头 82.2 参数确定 .
9、82.2.1 主要参数的确定 82.2.2 最终各部分参数的确定 92.3 功率的计算和动力的选择 112.3.1 功率计算 .112.3.2 柴油机的选择 .123. 履带底盘的设计 .143.1 履带行走系统的设计 143.1.1 履带宽度和支撑面长度选择 .143.1.2 履带节距的计算 .153.1.3 履带的校核 .153.2 驱动轮的设计 163.2.1 驱动轮主参数的确定 .173.2.2 驱动轮的强度校核 .183.3 支重轮的设计 193.3.1 选择支重轮的尺寸 .193.3.2 支重轮的强度校核 .203.3.3 支重轮轴的校核 .213.4 拖链轮的设计 223.5 导
10、向轮的设计 233.5.1 导向轮的参数选择 .233.5.2 导向轮轴的校核 .243.6 导向轮张紧装置的设计 253.6.1 弹簧参数的的确定 .253.6.2 圆柱螺旋压缩弹簧的设计 .263.7 行走机构、行走架的设计 .273.7.1 行走机构的设计 .273.7.2 行走架的设计 .284.工作机构的设计 294.1 工作装置尺寸设计 294.1.1 主梁机构尺寸 .294.1.2 动臂尺寸设计 .294.2 工作装置设计原则 294.3 工作装置总体方案选择 304.4 动臂设计计算 304.4.1 工作装置参数选择 .304.4.2 动臂工作机构的设计计算 .314.4.3
11、特殊工作位置分析： .344.5 主梁工作装置的设计 374.5.1 主梁传动系统的设计 .384.5.2 主梁传动结构的设计 .384.5.3 主梁体的结构设计与计算 .425.驾驶室的设计 485.1 驾驶室外形尺寸的设计 485.2 驾驶室的噪声控制 .495.3 驾驶室的宜人化气候环境 516使用和维护说明 .536.1 操作环境及使用条件 536.1.1 本机的工作环境 .536.1.2 使用条件 .536.2 整机技术条件 536.2.1 关于技术条件的说明 .536.2.2 技术条件 .536.2.3 标志及包装 .567. 结语和展望 .577.1 结论 577.2 本课题展望
12、 57参考文献 59附录 60致谢 61第 1 页1 绪论1.1 国内外现状及发展趋势1.1.1 国内外现状锚杆孔钻进设备以锚杆钻机为主体。锚杆钻机按结构分为单体式、钻车式、机载式；按动力分为电动式、气动式、液压式；按破岩方式分为回转式、冲击式、冲击回转式、回转冲击式。与锚杆钻机配套的钻具，因破岩方式不同而不同，总的来说有回转类破岩钻具、冲击类破岩钻具以及回转冲击类破岩钻具。到目前为止，我国已开发了 30 多种型号和不同种类的锚杆钻机。总的来说主要分为以下几个大的类型：（1）单体气动回转式锚杆钻机是锚杆钻机产品的主流，在齿轮式、柱塞式和叶片式三种类型气动马达中，叶片马达是已基本淘汰，齿轮式马达
13、与柱塞式马达在扭矩-转速特性、不同气压下的性能、噪声特性、机重、对润滑的要求与抗污染等方面各有优缺点，在不同使用条件下都有各自的市场。总的来说，国产气动锚杆钻机的水平逐步提高，齿轮气动马达式已基本能代替进口产品，但玻璃钢支腿等部分的可靠性应进一步提高；柱塞马达式锚杆钻机尚处于小批量生产阶段，尚需进一步考核。（2）液压锚杆钻机输出的扭矩高于气动锚杆钻机，在某些场合下应用较好，特别是与掘进机配套是脚优越的工作方式。从目前已正式使用的支腿式液压锚杆钻机来看，钻机输出扭矩仍然偏低，液压系统容易发热。由于以矿物油为工作介质，在煤矿井下使用中存在安全隐患。（3）电动锚杆钻机的输出特性较差，实际钻孔速度较低
14、，电机可靠性及防水性能存在严重问题，尚无良好的推进方式。因此，尽管以鉴定了多种电动锚杆钻机，但近期尚难大量用于井下锚杆支护。 （4）已开发的钻车式与机载式锚杆钻机都具有一定特点，并取得一些效果，但因煤矿井下具体条件以及经济上的原因，近期难以广泛应用。 （5）气动冲击式锚杆钻机基本以双极气腿式为主，因其结构较成熟，可以在坚硬岩石上钻进。尽管在某种岩石条件下的凿岩速度低于回转式，且噪声颇高，但仍被相当多地应用于锚杆支护。 国外锚杆钻进设备的品种与功能多样，技术性能优越，可靠性高。美国大量使用塔架钻车式锚杆钻机。班工作效率达 120140 根，并着手开发计算机控制的全自动锚杆钻机。法国生产的转架式锚
15、杆钻机集钻孔、安装锚杆为一体，并就有储存锚杆杆体的锚杆仓。芬兰生产具有树脂注射系统的钻车式锚杆钻机，是钻孔、安装锚杆杆体、注入粘结剂全由机械完成，机械化城垛颇高。澳大利亚有 4 家锚杆钻机生产厂家，生产各种不同类型的锚杆钻机，尤以单体气动支第 2 页腿式锚杆钻机使用居多，并有多家公司生产能与掘进配套的单体支腿式液压锚杆钻机。澳大利亚气动支腿式锚杆钻机主要有柱塞马达与齿轮马达式两种（早起叶片式气动马达已淘汰） ，采用玻璃钢碳素纤维支腿。澳大利亚液压锚杆钻机可以以矿物油和难燃液为工作液，回转机构由摆线液压马达驱动，有的产品采用玻璃钢纤维支腿式集中减轻。1.1.2 发展趋势 锚杆钻进设备是土锚钻机发
16、展的客观需要，它必然按一定规律向前发展，土锚钻机及其配套钻具的研究、开发、生产与使用，都必须符合客观规律。分析国内外有关信息，总结经验教训，注意煤矿锚杆孔钻进设备发展的基本趋向，有利于是产品在市场竞争中不断发展。展望未来，气动、液压单体回转式锚杆钻机是一个时期的主流。纵观国外锚杆钻机发展历程以及国内多方面实践，针对大多数工程的具体特点，单体回转式锚杆钻机是一个时期内产品生产和开发的主流。从目前技术现状看，在具有压缩空气源的条件下，气动回转式锚杆钻机仍为首选产品。但是，如何解决压缩空气工作压力不足的问题会逐步引起人们的重视。合理选择压缩空气管网系统，正确确定空压机及其动力系统的技术参数，开发新型
17、的提套压缩空气压力的机械设备，将成为进一步发挥气动锚杆钻机作用的关键。气动回转式锚杆钻机中，采用柱塞式马达与齿轮式马达个有优缺点。两种不同类型气动马达锚杆钻机的竞争核心，是如何是钻速高、可靠性好、维修费低。产品进一步研究开发的核心将是采用合理技术参数、高科技、新材料、先进工艺。液压回转式锚杆钻机因其工作压力高、扭矩大、动力系统可不受外界影响，在一些场合下是合理的机型。一个时期内，液压锚杆钻机主要用于与掘进进配套，公用其液压泵站。经过一定时期以后，用户会根据锚杆支护的需要与具体条件，进行综合技术经济分析，在适宜的场所确定采用液压回转是锚杆钻机。又有液压锚杆钻机使用量的增加，矿物油介质的安全性问题
18、会日益突出，开发难燃液压锚杆钻机的问题将适时提到日程上来。电动锚杆钻机的动力单一，是人们理想的首先机型。但因目前技术水平所限，其支腿配套方式、扭矩-转速外特性和电机防水耐潮性能差等，都不利于其更快地向前发展。在一定时期内，电动锚杆钻机差评仍会以“技术攻关”为基本特征。今后回转式锚杆钻机的发展前途将是如何扩大钻机岩石的范围、提高产品可靠性与减轻机重。研究锚杆钻机扭矩与改革钻头是发展回转式锚杆孔钻机设备的关键。回转是锚杆孔钻进方式有其一定的优越性，但若更加广泛地应用，必须首先从提高扭矩入手，配以合适的钻头，适用于钻机具有较高磨蚀性的岩石。提高钻头的水平，离不开高新技术，尽量采用新材料和新工艺，特别
19、是经济有效的表面强化技术。硬质合金仍是锚杆孔钻进的主要钻具材料。采用高新技术，改进硬质合金片的性能，同时，研究合理的钻头结构参数，仍是小直径回转式岩石钻头第 3 页的主攻方向。高新技术的发展，有益于锚杆孔钻进技术的变革。几十年来，锚杆孔钻进设备已有了一定的提高，随着知识经济的发展，锚杆钻机及其配套钻具会逐步有所变革，预计在以下方面会引起产品的重大变化：（1）结构参数的优化以及高科技新材料的应用，是单体锚杆钻机性能提高、重量减轻。采用了高新技术的岩石钻头将是回转式钻进方式扩大应用范围。（2）高科技微电子技术在不通动力、不同类型锚杆钻机上的应用，可能会使锚杆钻机发生某些根本性的变革，例如改变钻进特
20、性、改善操作性能、提高可靠性等。国外已探讨计算机控制的锚杆孔钻进与锚杆安装的综合性自动化设 备。凿岩机器人的成功应用必将有力地促进锚杆孔钻进设备的进步。（3）锚杆孔钻进设备的发展，以锚杆支护技术与凿岩技术的发展为基础，锚杆支护新类型、新材料的出现会对锚杆钻机的结构参数、技术参数与功能提出新的要求。锚杆孔钻机的开发必须随锚杆支护的技术发展。同时，凿岩技术的发展会促进锚杆孔钻进设备的提高。不同凿岩方式的研究以及通用凿岩机具的研究成果，都将会及时地移植到锚杆孔钻进设备的开发上来。（4）锚杆孔钻进设备是锚杆支护的关键设备，它影响着锚杆支护的质量锚杆孔的方位、深度、孔径的准确性以及锚杆安装质量，有涉及操
21、作者的人身安全、劳动强度与作业条件。锚杆孔钻进设备的核心是高效与安全。发展煤矿锚杆孔钻进设备以高效、安全为核心，就会有强劲的竞争力，这是产品具有发展前途的根本。1.2 设计的意义和目的1.2.1 本次设计的技术难点及分析本次设计的技术难点就是对工作装置中动臂的设计，因为要将其原有的复杂装置简单化的同时满足技术参数和技术条件，所以此部分的设计是本次设计的关键之一，更是难点。我将此难点分为以下两个部分：一、动臂的运动分析设计；二、动臂的结构设计。根据整机的运动分析，我把工作臂的设计明确为对动臂和主梁的几个工作铰点的布置设计。设计是我采用了履带式挖掘机的动臂部分的设计方法，对动臂的运动进行合理的分析
22、和计算，从而通过几何方法得到了这几个铰点的正确布置位置，克服了这一难题，至于要实现整机 360 度全方位回转，实现全方位的钻孔工作，我们借鉴了在液压挖掘机中已经相当成熟的回转支承技术，做出了可回转的行走履带，解决了这一问题。1.2.2 完成设计课题采用的方法完成课题主要采用的手段包括：数学计算、几何计算、计算机绘图等；方法包括比拟法、经验设计、传统设计方法。首先对整机所要求的技术目标分析，再对机体中具有决定作用的重要部件进行正确分析，最终解决问题。第 4 页1.3 方案的构思与抉择1.3.1 基本工作原理及主要工艺设计之初必须明确设计的基本工作原理，对于一般的工程机械来说，其机械系统无疑包括动
23、力系统、底盘及行走系统、工作机构以及机械控制系统。动力系统主要采用柴油机、汽油机和电动机；底盘及行走系统主要有轮式底盘、步履式底盘和履带式底盘；工作装置的类型比较多也比较复杂；控制系统对于工程机械一般都采用液压控制系统。因此整个工程机械的设计最主要的是这四个部分的设计，只要确定了它们，就确定了基本的设计方案。1.3.2 主要方案构思方案一：根据芬兰 Normet 公式的隧道施工系列产品，将其轮式底盘改为履带式底盘，将其工作装置-主梁及动力头连接在动臂上；方案二：在广西玉柴公司的 WY3.5-2 型液压挖掘机的基础上，将其橡胶履带改为钢履带，将其工作装置的斗杆部分改为无阀冲击型全液压锚杆钻机的主
24、梁及动力头装置；方案三：仿照瑞典 Randvik 公司的锚杆台车将其主梁该为无阀冲击型全液压锚杆钻机的主梁及动力头装置。1.3.3 各方案的特点采用方案一：因为此方案最终产品体积大，难以实现整机的 360 度全方位回转，不适用于一般的基础锚固，其适用性较差，故不采用；采用方案二：在广西玉柴公司的 WY3.5-2 型液压挖掘机的基础上进行改造具有以下优点：钢履带对工作场地适应性好，整机稳定性好；采用小型的履带底盘，使用全液压驱动，可实现无极变速和自动刹车；采用液压挖掘机的回转平台中的回转支承机构，可以轻松实现锚杆钻机工作时 360 度全方位回转功能；采用液压挖掘机式的工作装置，可以大大增强钻机钻
25、孔工作的范围，工作能力得到了进一步提高；液压挖掘机的生产和制造工艺已经十分完善，是我们设计的产品更加容易投入生产实际，创造价值。因此这一方案比较切实可行，故采用此方案进行设计。采用方案三：其主梁可实现 360 度全方位回转，但这一部分技术的实现难度比较大，而且履带式底盘采用了回转支承后就可实现 360 度全方位回转，因此主梁部分的 360 度全方位回转没有太大的必要，而且其工作臂的工作范围会因为其结构而受到限制，所以不能采用此方案。1.3.4 各部分方案的选择第 5 页根据设计的要求，考虑到实用性、经济性及生产工艺等各方面的因素，现采用第二套方案。各部分的方案确定如下：（一） 动力系统采用柴油
26、机；（二） 传动系统采用静压传动系统；（三） 执行机构主要有：机体、动臂、主梁、动力头等；（四） 控制系统主要是液压控制系统；（五） 底盘采用履带式底盘；（六） 回转机构采用转台机构第 6 页2. 参数计算2.1 总体结构布局在原有的液压步履式土锚钻机的基础上，结合单斗液压挖掘机的设计，我们设计出无阀冲击型全液压锚杆钻机。对整机的机体结构分析如下：2.1.1 行走装置本机采用履带式底盘行走装置，其特点是牵引力大，接地面积大，接地比压小，整机稳定性好。所以履带式行走系统的越野性能好，爬坡能力大，转弯半径小，机动灵活。而且目前履带行走系统的零部件都已经标准化，普遍采用拖拉机的结构形式，提高行走性能
27、，有利于批量生产和降低成本。履带式行走装置的示意图见图 2-1。图 2-1 底盘式行走装置2.1.2 动力装置为了满足野外施工的需要，同时满足短距离的工作地点转移的需要，本机采用内燃机作为动力源。2.1.3 工作装置工作装置是无阀冲击型全液压锚杆钻机进行切削工作的最主要零部件，本次设计在原有的单斗液压挖掘机的基础上，对其工作装置进行改进设计。工作装置将采用整体式直动臂，其具有结构简单、价格低廉、重量轻等优点。本次设计的工作装置由直动臂和工作主梁组成。直动臂支承主梁，并采用液压缸铰接进行运动，以完成工作主梁对各种工况下的方位及工作范围要求。主梁是锚杆钻机进行钻孔工作的主要执行装置，其上装配动力头
28、以实现切削运第 7 页动，动力头采用链轮传动实现进给。2.1.4 回转支承装置通过对各种支承结构的性能进行综合比较，我们决定采用单排滚球式回转支承装置。回转支承装置的传动方式：我们要实现 360 度全方位回转，所以在采用传动方式时，我们采用“高速方案” ，即由高速液压马达经齿轮减速箱带动回转小齿轮回转支承上的固定齿圈滚动，促进转台回转。高速方案的特点：高速液压马达具有体积小，效率高，不需背压补油，便于设置小制动器，发热和功率损失小，工作可靠，可以与轴向柱塞泵的零件通用的优点。2.1.5 整机控制系统对于整机各部件的运动控制，采用液压系统进行。液压系统将内燃机的机械能以油液为介质，利用液压泵转变
29、为液压能，进行传送，然后通过液压缸和液压马达等执行元件转返为机械能，实现各种动作。液压系统控制图见图 2-2图 2-2 液压系统控制图液压系统的工作原理为：该液压系统采用双联液压泵变量液压马达开始系统。双联泵 A 联组成一条单独的回路，它通过电磁阀控制着左行走马达，转向马达，支承缸，动力头马达。双联泵的 B 联组成一条单独的回路，它控制着右第 8 页行走马达，链轮驱动马达，主梁调整油缸，夹紧油缸。钻机前进是，电磁阀 1DT 和 9DT 通电，分别控制左右两个行走马达正传使钻机前进，钻机后退时，电磁阀 2DT 和 10DT 通电，分别控制两个行走马达反转使钻机后退。回转机构回转是，3DT 通电转
30、向马达顺时针转动驱动回转机构顺时针转动，4DT 接通时转向马达逆时针转动回转机构逆时针转动。主梁调整时，电磁铁 5DT 和 13DT 接通，支承缸和主梁调整缸顶起可配合使主梁达到顶定位置，调整好后通过两个液压锁分别锁定两缸液压系统不用再供油，电磁铁 6DT 和 14DT 通电时支撑钢和主梁调整缸下落回到原位。当钻机钻进时，电磁铁 7DT 和 13DT 通电，动力头马达顺时针转动，链轮驱动马达通过链轮及链条使动力头前进，钻杆通过动力头马达的顺时针转动和链轮驱动马达的推力实现钻进工作。钻机钻机装置后退时，电磁铁 8DT 和12DT 通电，动力头马达反转，链轮驱动马达也反转，钻杆通过动力头马达的反转
31、和链轮驱动马达反转产生的拉力使钻杆退出。锚杆安装时，7DT 和 15DT 通电，夹紧缸固定住锚杆，动力头马达顺时针转动使锚杆和动力头安装在一起。安装完成后，电磁铁 16DT 通电，夹紧缸松开。锚杆拆卸时，电磁铁 8DT 和 15DT 接通，夹紧缸固定好锚杆，动力头马达逆时针转使锚杆和动力头分离。拆卸完成后，电磁铁 16DT 通电，夹紧缸松开。2.1.6 动力头动力头是直接用锚杆进行钻孔工作的动力装置，本机采用的优化设计方案改进了传统的布置方式，使结构紧凑，简化加工，提高了机械传动效率。动力头也在原有的动力头基础上做出了改进，采用了原 YM160 型液压步履式土锚钻机的备用动力头的设计方案。新的
32、动力头将原有的动力头上的低速大扭矩液压马达改为两个定量液压马达，将实心输出轴改为空心输出轴，并增加了减速机构。改进的目的是为了能安装液压凿岩机，2.2 参数确定2.2.1 主要参数的确定根据 YM160 型液压步履式土锚钻机的部分结构参数，全面考察国内外钻孔机械的参数，考虑机器的先进性、可靠性、经济性之间的关系，拟定了本机的主要参数。计算指标：机重 G1.（1）尺寸参数： （m）3KLlii第 9 页（2）面积参数： （ ）3GKSsii2m（3）体积参数： （ ）Vvii式中 、 、 分别为各种线向、面积、体积尺寸经验系数，liKsivi见单斗液压挖掘机2. 重量参数：包括各部分重量、机体重
33、心位置：（1）各部分重量： （t）GKgii（2）机体重心与回转中心距离： （m ）3ett（3）机体重心离地面高度： （m）ytt-为各部分重量系数； 、 -机体重心位置系数giKetKyt见单斗液压挖掘机3. 功率参数：（1）发动机功率： (KW)GNf（2）液压功率： fyNK)8.075.(2.2.2 最终各部分参数的确定1. 尺寸参数：机重：3.5t轮距： mGKLA624.15307.13履带长度： ll 0958轨距： B33转台总宽： mGKLC41290司机室总高： h58.3.13第 10 页转台底部离地高： mGKLF607.518.4033尾部半径： r 2.95.3前
34、部离回转中心距离： jj 3.33滚盘外径： mGKLD68.04.03机棚高度; E21583履带总高： ii 3底架离地间隙： m8030GKLg臂铰离回转中心距离 ； Lxo 2.51.3臂铰离地高度： XHo .6.33履带板宽：0.35m 2. 重量参数：机体重量： t87.253.0GKtt地盘重量： t41up转台重量： t 6Gd配重重量： t70532KP工作装置重量： t .1.Gjj机体中心离中心距： m45.33ett机体中心离地面距： m8602.0Kytt3. 功率参数：发动机功率： WGNf 1358.液压功率： y4.06第 11 页4. 各项技术参数：推拉力：
35、大于 50KN；输出扭矩：大于 3500 ；MN动力头工作行程：大于 1700mm；动力头转速：0 ；rpm160钻进速度： ；in/2.3钻进直径： ；59钻进角度：60 ；10行走速度：大于 2.5 ；hrk/2.3 功率的计算和动力的选择2.3.1 功率计算1. 工作机构进给力的计算切削时的轴向力为 1P=(60 70)Df （2-1） 1参看钻孔机械设计 D=90 150mm 而岩石坚固系数 f 6取最大直径和最不利工况，则 D=150mm f=6则 =65 150 6 =58.5KN1P310因为要求推拉力大于 50KN，所以动力头 F=58.5KN2.回转扭矩的计算钻头在钻进过程中
36、破碎岩石所需的扭矩为 PMMp=0.15 v (2-2)nD2式中：D-钻头直径 mm n-旋转速度 r/min v-钻进速度 m/min -岩石的硬度极限D=90 150mm n=(25,50,100,150)V=0.3 1.2m/min =65 MPa第 12 页则 Mp=0.15 1.2 65 10 =2632.5 N.m3500 N.m10)5(236故回转扭矩按 3500 N.m 设计3. 整机功率由于工作时的功率远大于行走时的功率，所以整机功率只需满足工作时的功率就行。a.动力头功率= = 10 =38.56KW1PMp95.061233b.求进给马达的功率拖动进给拖板所需的功率=
37、FV=58.5 =1.17KW2602.1则进给马达输出的功率 = = =1.30 KW2P9.017c.求柴油机功率适当的将柴油机的功率进行放大则 =k（ + ）=1.25 (38.56+1.30)=49.83KW 0P12其中; k 为放大系数，取 k=1.25另外，考虑到电动机要有 10%左右的功率储备，则柴油机的额定功率为 P= =55.36KW%90P2.3.2 柴油机的选择本次设计的钻机由于使用范围广、作业环境多样、工作地点的流动性较大，为了防变施工，提高工作效率、降低运输成本，本机的动力源采用柴油机。根据柴油机的性能和钻机的工作要求，以及上述钻机所需功率的大小，本机采用上海柴油机
38、股份有限公司生产的 SC5D(4114)柴油机。该机在 SC8D(6114)柴油机的基础上开发出的系列化机型，采用先进的设计手段，结构紧凑，是中轻型工程机械的理想动力。其优点有：一、动力强劲最大标定功率 147 kW，扭矩储备系数高达 1.20，是国内同类直列四缸机这个功率段的唯一机型。第 13 页二、低振动、低噪音系统优化配置隔振装置，有效降低整机振动的噪声。三、性能优良最低燃油消耗率为 198 g/kW.h，使用成本低,其主要技术参数如表 21 所示。表 2-1 柴油机性能表机型 缸经 x 行程标定功率（Kw）标定转速（n/min）最低燃油消耗率（g/kW.h）转矩储备率噪声（dB(A)）
39、D4114ZG18 114x30 90 1800 205 大于 15 小于 98第 14 页3. 履带底盘的设计3.1 履带行走系统的设计3.1.1 履带宽度和支撑面长度选择履带宽度 b 和履带支承面长度 一般按总体设计及工作条件要求的平均接0L地比压 确定：a(3-1)abG20参看工程机械底盘构造与设计式中：G机重b履带宽度 根据工程机械底盘构造与设计 图 2-83 取 b=0.35mm平均接地比压 一般工程机械平均接地比压为a KPa703则 取0Lm67.1035.2mL190计算所得的 应满足转向要求：0（3-2）)(20fB参看工程机械底盘构造与设计式中： 支撑面长度，0LmL19
40、.0B履带轨距， ，圆整取 1250mmGKB25.383第 15 页附着系数，9.08f滚动阻力系数，f=0.050.06 根据工程机械底盘构造与设计取 =0.5 35.0)8(2)(52.1.90 fBL所以满足转向要求。与 b 的合理配合，对提高底盘的牵引附着性能有较大的影响，通用的工0程机械 为 0.180.220L满足要求。184.9.350b所以，履带的宽度、支撑面的长度选择合适，即 b=350mm =1900mm0L3.1.2 履带节距的计算履带节距 随自重 G 的增加而线性增大，通常为：0tm87.165.34.)25.17()235.17( 34 选择节距除考虑机重外，尚需考
41、虑接地压力分布和行驶不均匀性。加大节距有利于接地压力均匀。按我国履带式工程行走机构图四轮一带规定，全部履带工程机械用四种节距：173、203、206、228.5，作为一个系列，从中选择节距为 173mm。3.1.3 履带的校核1. 履带的计算工况整机在斜坡上工作时，一侧履带所能传递的最大驱动力，取决于土壤的附着条件，即： GAGPk 75.0.01式中： 附着系数，取 =1.0第 16 页A考虑在斜坡上工作时，整机重量在一侧履带上分配系数，取A=0.752. 履带的剪切强度根据本机工作要求，采用组合式履带。可以验算销子的剪切、销与销套之间的挤压强度、销子的抗弯强度等，但这些设计无实际意义，因为
42、履带的主要破换形式是磨损，强度是很富裕的。因此，以下验算履带销剪切强度：（3-3）GdPk25.14参看工程机械底盘构造与设计 MPadPk 5.1035401.5.4222 履带销材料为 20Mn，该材料的剪切强度为 275因为 ，所以履带销的剪切强度满足要求。3. 校核轨链节的抗拉强度对于钢制履带，履带板应验算其拉伸应力，危险截面是销孔的最窄处：(3-4)brRGFPk)(275.0参看工程机械底盘构造与设计式中：R 轨链节高度，取 R=69mm；r齿谷半径，r=23.4mm;履带板在销孔最窄处的厚度，取 =7mmb bMPa1.407.)23.069.(2157轨链节的材料为 40Mn，
43、该材料的许用拉伸应力为 58第 17 页参看机械设计手册第一卷第三篇 3-2因为 ， 所以，履带的抗拉强度满足要求。3.2 驱动轮的设计3.2.1 驱动轮主参数的确定由于所选用的履带的节距为 173mm，所以驱动轮的节距也为 173mm。绕在驱动轮上的履带板数目增加，使履带运动速度均匀性较好，铰链摩擦损失减小，但使驱动轮直径增大，引起底盘高度及重量增加。一般 在 1215 之间，Z可以为整数，也可以为 0.5 的倍数。为增加驱动轮的使用寿命，一般取 .2Z设驱动轮齿数 Z=23，则履带的当量齿数 =11.5Z由于驱动轮节圆半径（3-5） 018sin2Ztrk参看工程机械底盘构造与设计所以 m
44、Ztrk 4.3205.18sin270si 驱动轮节圆直径： rDk.64取履带销套直径： d=40mm则 驱动轮齿根圆直径： mdkg 8.604.驱动轮齿顶圆直径： Dk 8.6543.).03( 齿谷半径： 齿谷距离：mdr4.258.0 rs2所以，驱动轮的节距： t17第 18 页驱动轮的齿数：Z=23驱动轮的节圆半径： mrk4.320销套直径：d=40mm驱动轮图如图 3-1 所示图 3-1 驱动轮图3.2.2 驱动轮的强度校核1. 弯曲强度计算驱动轮的计算载荷与履带一样，取一侧所传递的最大驱动力，因地面附着条件限制，取 ,并假定扭矩只有一个齿传递。GPk75.0驱动轮轮齿抗弯
45、强度为：第 19 页（3-6）FFWGhM75.0参看工程机械底盘构造与设计式中：h齿高， mDhge 278.60.542抗弯截面系数， ，W 3692 10.413bhW其中 b 为驱动轮的宽带，取 b=34mm；MPaMF 65.1703.42576所以，驱动轮的弯曲强度满足要求。2. 挤压应力计算驱动轮轮齿齿面挤压强度：（3-7）ccbdG2.58参看工程机械底盘构造与设计式中：b驱动轮轮齿宽带，b=50mm； d履带销外套直径，d=40mm；许用挤压应力， ；FMPaF120则 bdGc 4.532.8.5所以，驱动轮的挤压强度满足要求。3.3 支重轮的设计3.3.1 选择支重轮的尺
46、寸第 20 页履带式机械为了使接地比压均匀分布，支重轮数目最好等于履带支承区段的履带板数，即支重轮间距 （履带节距） 。但支重轮太小了，滚动阻力就增加，dlt因此一般取 ，通常 ，支重轮直径 与履带节距ldt2dl t)7.14( 1D第 21 页参考文献1成大先. 机械设计手册 北京有色冶金设计研究院 北京：化学工业出版社2 濮良贵 纪名刚主编机械设计 （第七版）.北京：高等教育出版社， 2001.063 陈玉凡 朱祥主编 钻孔机械设计 机械工业出版社4 张光裕 刘信恩主编. 工程机械底盘原理及构造.西安建筑科技大学出版社，1986.035 原思聪 主编机械工程 CAD 技术.陕西科学技术出
47、版社，20046 刘鸿文主编.材料力学 （第三版）.北京：高等教育出版社， 2003.097 同济大学主编.单斗液压挖掘机 （第二版）.中国建筑工业出版社， 1986.128臧宏琦 王永平主编.机械制图.西北工业大学出版社， 2002.039王吉安 浅析锚杆钻机的研制现状J. 煤矿机械，2004 （9）： 10杜长龙 冲击旋转式锚杆钻机设计研究J. 中国矿业大学学报， 2002.3111P J Henery Interligent control Improves excavator line Hydraulics & Pneumatics 1995.0812Patton W.J.Mechan
48、ical Power Transmission.New Jersey：Printice-Hall，1980第 22 页附录序号 文件名 图号 图幅 是否出图 备注1 总装配图 MGZJ.01-01 A0 是 总装2 主梁 MGZJ.01-02 A2 是 部件3 动臂 MGZJ.01-03 A1 是 部件焊接4 底盘总成 MGZJ.01-04 A1 是 总成5 驱动轮 MGZJ.01-05 A2 是 零件6 支重轮 MGZJ.01-06 A1 是 总成7 拖链轮 MGZJ.01-07 A2 是 总成8 导向轮 MGZJ.01-08 A2 是 总成9 驾驶室总成 MGZJ.01-09 A1 是 总成第 23 页致谢时间飞逝，转眼间三个多月的毕业设计已接近尾声。我也尽自己最大的努力去完成本次的毕业设计任务。毕业设计是教学计划中十分重要的综合性教学环节，是对我们四年学习的最后检验。同时，毕业设计也是我们走上工作岗位前的锻炼和适应性过渡。所以本次毕业设计对我们来说意义重大。四年所学的专业理论知识，都在本次
