全液压钻机说明书(标准版)

学号：00603

课程设计

题目全液压钻床液压系统的设计

学院物流工程学院

专业机械设计制造及其自动化

班级机设0806班

姓名宋宏彬

指导教师袁兵

2011 年8 月15 日

目录

1设计要求及设计参数 (1)

1.1设计要求 (1)

1.2设计参数 (1)

2 运动与负载分析 (2)

2.1运动分析 (2)

2.2负载分析 (2)

2.3负载图F-t和速度图v-t图的绘制 (2)

3 拟定液压系统原理图 (3)

3.1整体设计思路 (3)

3.2液压回路设计 (4)

3.3液压回路分析 (5)

4液压系统主要参数 (6)

4.1系统参数的确定 (6)

4.2液压缸的选定 (7)

5液压元件的选择 (7)

5.1液压泵和马达及电机的确定 (7)

5.2液压阀及辅助元件的确定 (8)

5.3液压元件明细表 (9)

6小结体会 (10)

7参考资料 (10)

1.设计要求及设计参数

1.1设计要求

全液压钻机用于矿洞或露天等地点进行打孔作业，其钻杆的旋转、推进、起拔以及钻杆倾角的调整、固定等均由液压传动来实现。钻机工作时噪声大，钻机附近粉尘较大，整个工作环境相当恶劣。

要求完成的主要设计内容包括：

1)For personal use only in study and research; not for commercial use

2)

3)根据钻机工况要求，拟定液压系统方案；

4)根据给定的技术参数，对液压系统进行计算，并对液压元件进行选型；

5)编写设计计算说明书(格式见附录)，并绘制液压系统原理图。

1.2设计参数

已知该钻机的主要技术参数如下表所示，请设计该钻机的液压驱动系统。

表1钻机的主要技术参数

2.运动与负载分析

2.1运动分析

钻机主机部分结构如上图所示，钻头(图中未画出)装夹在回转头上。液压缸1用于支撑工作滑台并调节其倾角，使其在0~90°(水平向上)范围内升降；工作时，两台液压马达2和3共同驱动工作滑台上的回转头以带动钻杆旋转，同时推进缸4推动工作滑台前进。反之，推进缸4退回，同时钻杆反向旋转，以拔出钻杆。

2.2负载分析

在全液压钻机工作前，支撑缸调节滑台倾角，工作时推进缸推动滑台前进，最大推进力37kN，最大起拔力70kN，所以推进时由液压缸有杆腔工作，起拔时由无杆腔工作。

在全液压钻机工作过程中,主要的运动件是液压马达。本液压系统中用户要求双液压马达驱动回转头,回转头减速比约为1∶1.6 ,即马达的转速最大要求为160 r/ min ,单个转矩大于625 Nm ,钻机回转头给定的马达最大安装尺寸不得大于200 mm×200 mm。

在钻杆没接触到待钻物时，滑台以较小的负载力和较大的负载速度前进，接触后，负载力变大，负载速度减小。钻完后以较大的力和较大的速度返回，详细过程见下面的负载图（图2）和速度图（图3）。

2.3负载图F-t和速度图v-t图的绘制

图2负载图F-t

图3速度图v-t

3.拟定液压系统原理图

3.1整体设计思路

在本次设计中决定采用分体结构,将整个钻机分为油源部分、控制台部分和钻机主体3部分,各部分之间用橡胶软管相连接。这样设计,控制台可以灵活地放置在较远的地方,首先保证了操作人员的安全,其次使其工作环境相对来说噪声降低,粉尘量较小。更便利于各种工作场地的布置,分体结构使操作人员能始终处于最佳观察控制位置。

根据这一思路,要求液压系统不仅功能齐全,性能安全可靠,同时还要求操作简便,直视性好,要能随时反映各工作机构的工作状况,以便操作者采取合适的措施进行控制,使钻机始

终工作在最佳工况。

3.2液压回路设计

根据总体设计思路,该全液压钻机液压系统主要由高压油源、控制系统、各执行机构及辅件组成。根据钻机工况要求，拟定液压系统方案如下：

图4液压回路原理图

详细液压系统原理图见A3图纸。

图中包括：

①调速回路

由工况图可知，这台液压钻机滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。为有较好的低速平稳性和速度负载特性，可选用调速阀调速，并在推进缸进油口设置单向调速阀。

②换向回路

由工况可知，该液压钻机的液压马达有正反转，液压缸有伸出和缩回，故采用三位四通O型机能手动换向阀实现回路的换向。

③锁紧回路

由工况可知，当推进缸和液压马达工作时要求支撑缸固定，故支撑缸进油口设置两个液控单向阀，形成锁紧回路，保证支撑缸的稳定性。

④卸荷回路

该钻机采用变量泵加安全阀来保证系统工作压力和最高压力。变量泵根据系统情况自行改变油压，当达到安全阀调定值时，安全阀打开，保证各液压元件的安全。

3.3液压回路分析

压油源部分由油箱1、进口过滤器2、电机4、液压泵5、安全阀6、压力表P1、出口过滤器7和回油过滤器3组成,其功能为向工作机构提供压力油。考虑到实际工作环境,油箱设计为封闭结构,其上装有油温表、油标、空气过滤器等。电机4驱动液压泵5 ,把机械能转化为液压能。出口过滤器是根据其特殊的工作要求而设置的,在多年的工程使用中,多次发生液压缸拉伤的情况,液压泵出口精密过滤是十分必要的。溢流阀6为系统安全阀。

控制显示部分由调速阀8、多路换向阀10、液控单向阀11、12、单向调速阀18、分流节流阀15、压力表P2、P3、P4、P5组成,起着控制各执行元件的压力、流量、方向和显示其工作压力的功能。当支撑缸13伸缩时,其他执行元件是不工作的,这时调速阀8控制支撑缸活塞杆的伸缩速度,以达到改变钻杆倾角的目的。当支撑缸调节完成后,多路换向阀中的S1阀置于中位,钻杆的角度固定。当钻杆钻进或拨起时,多路换向阀中的S2、S3换向阀各自搬到相应位置,此时单向调速阀18调整进给速度或拔起速度,压力表P4、P5分别显示进给缸进给压力或拔起压力,调速阀8调整液压马达的转速,进而控制钻杆的钻速,压力表P2、P3分别显示双马达进、出口的压力,进而得知钻杆的转矩。

各执行机构同处钻机主体部分,如下图所示,由液压缸13、液压马达14、16和液压缸19组成,液压缸13支撑钻机工作滑台,同时调节其倾角,使其在0°～90°(水平向上) 范围内升降。双液压马达14、16共同驱动工作滑台上的回转头,使其旋转,同时推进缸19有杆腔进油,推动工作滑台前进,使钻杆钻进。反之推进缸退回,同时钻杆反向旋转,拔出钻杆。