中深井钻机车专用底盘的研究与应用
潜孔钻机底盘设计
课题：潜孔钻机履带式底盘设计学校：中南大学成员：XXX班级：机械XXXX班指导老师：XXX完成日期：2016年6月23日目录第一章概述 (4)一、矿山机械底盘的功用4二、矿山机械底盘的类型5第二章结构参数的确定 (6)一、履带61.履带条数72.履带节距t073.履带宽度和履带支撑面长度84.履带高度及底盘高度的确定9二、驱动轮91.驱动轮齿数Z102.驱动轮节圆半径10三、支重轮和托轮101.支重轮112.托轮11四、导向轮和X紧装置121.导向轮122.X紧装置13第三章性能参数的确定14一、牵引力的计算141.机械行驶作业过程中的阻力142.牵引力的计算15二、液压马达的选择161.履带行走机构的效率162.液压马达的选择16三、液压泵及电动机的选择181.液压泵的选择182.电动机的选择18四、传动比的确定19五、转向阻力矩及单边驱动力矩191.转向运动学192.转向阻力矩203.转向受力分析及转向驱动力21第四章参数的汇总 (23)一、结构参数的汇总23二、性能参数汇总24第五章参考文献25第一章概述一、矿山机械底盘的功用在矿山机械中，自行式矿山机械占很大比重。
自行式矿山机械主要由原动机、工作机构和底盘等部分(有的还包括机构)组成。
原动机为该机械提供动力，工作机构进行生产作业，而底盘作为整机的支撑，并使该机械按所需的速度和牵引力，以及需要的方向行驶。
对于在行驶中进行作业的矿山机械，如矿山装载机、平巷掘进机、矿用载重汽车和推土机等，其底盘(称牵引型底盘)的性能对整机的性能起决定性的影响。
对于在行驶中不进行作业的矿山机械，如凿岩台车、牙轮钻机、旋转钻机和挖掘机等，其底盘(称承载型底盘)的性能也直接影响整机的性能。
矿山机械底盘由传动系、行走系、转向系、制动系和回转支承装置等五部分组成：1．传动系统是原动机动力与驱动轮负载之间的动力传递装置。
其功用是将原动机输出的功率传递给驱动轮，并满足使用上对底盘性能的要求。
钻机主要配套设备新技术及应用情况介绍（自动保存的）
钻机主要配套设备新技术及应用情况介绍一、现阶段钻机主要配套设备简介：1、机械钻机配套情况介绍：传统的机械钻机主要有大庆130钻机，ZJ40L,ZJ50L等钻机，上述钻机在配套上基本是大同小异，主要区别在于井架、底座及相关附属设备的负荷能力，动力机组的功率大小，泥浆泵的功率及数量的区别。
目前国内机械钻机所用的动力机组基本上是济南柴油机厂的G12190型（2000型）或A12V190型（3000A型）柴油机，泥浆泵选用的是宝石的F-1300和F-1600泥浆泵及兰石的FB-1300和FB-1600泥浆泵（现在以宝石的居多），以下是柴油机和泥浆泵的简介及相关参数表。
2000型柴油机相关参数表（表1）注：调温阀配套机外形尺寸为：3860x2040x2678，包装箱尺寸为：4284x1980x27603000A型柴油机相关参数表（表2）是动力端的轴承和齿轮副不同。
F-1300型，F-1600泥浆泵技术规范（表3）：2、半电动（复合钻机）配套情况简介：所谓半电动（复合）钻机指的是仅仅转盘由变频电机驱动，绞车和泥浆泵依然通过齿轮、链轮、万向轴的传统机械方式由柴油机的机械能间接驱动。
此类驱动方式出现的初期覆盖了4000米～7000米钻深的钻机，但是经过一段时间后，目前主要集中于4000米钻深的钻机。
究其原因，该形式的钻机不仅需要配套传统机械钻机的柴油机动力机组及体积庞大的机房后台，还需要配置至少3台的456KW发电机组及电控系统，其长期运行的成本甚至高于传统的机械钻机。
3、电动钻机配套请况简介：电动钻机是相对于机械钻机而言的，所谓电动钻机就是指泥浆泵，绞车，钻盘的动力驱动来自于电能驱动的电动机而非直接或间接来自于柴油机的机械能。
传统的机械传动钻机由于结构复杂、传动效率低、可操作性差、机械维护费用高等弊端，逐渐被电动钻机所取代。
近年来，随着电力电子技术的不断发展，性能可靠、匹配完善、价格便宜的整流器、变频器不断出现，交直流电控技术不断完善，各种交流变频钻机、直流电机相继开入发生产投入使用，这些钻机控制系统运行可靠、参数稳定、调试简便、维护方便、动态性能好，稳速精度高,并具有强大的通讯接口和扩展开发能力，可实现系统网络化、自动化。
300米潜水井钻机履带式设计机械毕业设计论文
4 钻机支腿液压缸结构选择及辅助快卸液压缸选型 ................... 42
4.1 支腿液压缸的结构选择 ......................................................................... 42 4.2 辅助快卸液压缸选型 ............................................................................. 47
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内蒙古科技大学毕业设计说明书
1.1 国内外履带式潜水井钻机的研究现状
履带式潜水井钻机是在回转斗旋挖钻机钻机和全套管旋挖钻机的基础 上发展起来的， 第二次世界大战前， 美国 CALWELD 首先研制出回转斗短螺 旋钻机。二十世纪五十年代，法国 BENOTO 将全套管钻机应用于桩基础施 工， 而后由欧洲各国将其组合并不断完善， 发展成为今天的多功能组合模式。 日本于 1960 年从美国引进 CALWELD 旋挖钻机，同时加藤制作所开发 了 15-H 型钻机。以后开发了可配套摇管装置和抓斗的钻机，1965 年日立建 机研制了利用挖掘机底盘装有液压加压装置的钻机， 1974 年开发了利用液压 履带起重机底盘由液压马达驱动的钻机。 1980 年日立建机与土力公司合作开 发了为提高单桩承载力和扩底灌注桩的施工领域。德国宝峨的加入和日立建 机与住友建机的联盟进一步促进了旋挖钻机技术在日本的发展。日本的旋挖 钻机扭矩比欧洲的同类产品小。 其中欧洲的独立式旋挖钻机具有以下特点： （1）动力头由一个或多个液压马达驱动，一类为宝峨、永腾为代表， 转速较低、没有高速反转。另一类以土力、迈特、卡萨为代表，动力头运转 由一至两个大排量变量马达驱动，高速反转由另外一个小马达驱动，还有一 类如意马，直接通过行星减速机的换档来实现高速反转甩土。前面两种结构 简单，液压配管方便，成本低，后面一种液压管布管复杂，减速机结构复杂， 易出故障，造价高。 （2）钻杆分为摩阻式与机锁式。机锁式又分为间断式和齿条式。摩阻 式钻杆用于普通地层钻进，机锁式用于坚硬地层钻进。旋挖钻机工作时，钻 杆同时承受拉压、剪切、扭转、弯曲等复合应力。欧阳旋挖钻机所遥的伸缩 钻杆均采用高强度特殊合金无缝管制造。设计制造都有一些特殊的要求。这 样才能达到质量轻，传扭大、耐磨损、寿命长。 （3）立柱采用箱形结构，刚性好，重量轻。滑道多采用耐磨方形无缝
车载钻机在地质勘探工程中的应用
车载钻机在地质勘探工程中的应用1、引言中国经济的持续发展，对资源供给能力和保障程度的需求不断增大，加强地质工作、充分挖掘资源潜力、加大地质和矿产资源勘查力度、提高资源保障能力和服务功能，对推进我国现代化建设进程，具有重大的战略意义。
在地质勘探工作中，根据地质设计，在预定地点，利用钻探设备钻穿岩层，取得岩样、水样、土样等实物资料，并通过钻孑L进行地下物理测量或地下水动态观测等，以探明矿体或地质体的形态、产状、深度、规模、结构和储量的工程技术称为勘探技术。
勘探技术通常以钻探工程和坑探工程为主，辅以地球物理勘探和地球化学勘查。
其中地质勘探中的钻探技术，在勘探技术中的应用最广。
钻机是地质勘探工作中常用的钻探设备，其传统的装载型式可分为散装式、机架组装式、拖拉式和自行式等几种形式。
车载钻机是钻探机械设备一种较新的装载形式。
它将主要钻探设备与钻具集于一车，通常在车上实施钻探作业。
因此具有机动性强、搬迁、运输方便、现场就位准确便捷、自动化程度较高、劳动强度低、工作效率高等特点。
车载钻机既能完成钻探施工与交通运输任务，也能够在一些无法通行汽车的特殊地形地理环境中进行施工，故而特别适合地质钻探工程在边远、分散地区单机作业的需求。
近年来，煤田地质勘探及油气井对车载钻机的应用较为普遍。
西方发达国家以及主要依赖其提供钻探设备的发展中国家在地质勘探中使用的钻探设备基本上以车载钻机为主。
因此，车载钻机在钻机装载形式中已经占有一定份额且呈快速上升趋势。
其在煤田地质勘探、调查等领域具有较好的应用、发展前景，很可能成为与车装钻机、拖车装钻机、散装钻机并列的一种新的钻机装载形式。
2、车载钻机的特点车载钻机通过将主要钻探设备与钻具集中在一辆车，使其可以在一些缺水、缺电以及地理位置险恶的特殊地形地理条件下进行施工，从而使车载钻机在野外钻探施工中越来越显示出比散装钻机更为优越的性能。
(1)集约化程度高。
车载钻机既有车装钻机搬迁与施工快捷方便的优点，又可以在必要时脱离汽车，同散装钻机一样分拆成为一台散装式钻机和一台汽车。
·超深井钻机Ｋ 型井架底座４种起升原理和特点
２０２２年第５１卷第３期第８６页石油矿场机械犗犐犔 犉犐犈犔犇 犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０２２，５１（３）：８６ ９１文章编号：１００１ ３４８２（２０２２）０３ ００８６ ０６超深井钻机犓型井架底座４种起升原理和特点常宝华，赵 珑，彭 飞，杨建平，曹常青，陶俊 ，董发生，李亚腾，赵积登，任宗亮（兰州兰石石油装备工程股份有限公司，兰州７３００００）摘要：为了提高超深井钻机的性能和安装、拆卸效率，钻机生产商设计了以Ｋ型井架为主要结构形式的钻机，井架、底座的起升方式是其研究重点之一。
介绍了Ｋ型井架底座的４种起升方式，及其钻机的结构特点、井架底座的起升原理，分析了各种起升方式适用的钻机井深级别。
为超深井钻机的发展提出了建议。
关键词：超深井；钻机；起升方式；特点中图分类号：ＴＥ９２２ 文献标志码：Ａ 犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ３４８２．２０２２．０３．０１３犉狅狌狉犔犻犳狋犻狀犵犘狉犻狀犮犻狆犾犲狊犪狀犱犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犓 狋狔狆犲犇犲狉狉犻犮犽狊犪狀犱犛狌犫狊狋狉狌犮狋狌狉犲狅犳犝犾狋狉犪 犇犲犲狆犇狉犻犾犾犻狀犵犚犻犵ＣＨＡＮＧＢａｏｈｕａ，ＺＨＡＯＬｏｎｇ，ＰＥＮＧＦｅｉ，ＹＡＮＧＪｉａｎｐｉｎｇ，ＣＡＯＣｈａｎｇｑｉｎｇ，ＴＡＯＪｕｎｋｕｎ，ＤＯＮＧＦａｓｈｅｎｇ，ＬＩＹａｔｅｎｇ，ＺＨＡＯＪｉｄｅｎｇ，ＲＥＮＺｏｎｇｌｉａｎｇ（犔犪狀狕犺狅狌犔犛犘犲狋狉狅犾犲狌犿犈狇狌犻狆犿犲狀狋犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犆狅．，犔狋犱．，犔犪狀狕犺狅狌７３００００，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｕｌｔｒａ ｄｅｅｐｗｅｌｌｄｒｉｌｌｉｎｇｒｉｇｓ，ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｉｇｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓｈａｖｅｄｅｓｉｇｎｅｄｄｒｉｌｌｉｎｇｒｉｇｓｗｉｔｈＫ ｔｙｐｅｄｅｒｒｉｃｋｓａｓｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｆｏｒｍ．Ｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｄｅｒｒｉｃｋａｎｄｔｈｅｂａｓｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｅｓ．ＴｈｅｆｏｕｒｌｉｆｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅＫ ｔｙｐｅｄｅｒｒｉｃｋｂａｓｅ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｒｉｇ，ａｎｄｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｄｅｒｒｉｃｋｂａｓｅｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｒｉｇｄｅｐｔｈｌｅｖｅｌｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｖａｒｉｏｕｓｌｉｆｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｕｌｔｒａ ｄｅｅｐｗｅｌｌ；ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｉｇ；ｒａｉｓｉｎｇｍｏｄｅｓ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ 我国的超深井钻机发展迅速，在满足国内需要的同时，各大钻机制造厂商在２０００年以来开始陆续为国外用户生产和配套超深井钻机［１ ３］。
中深井钻机绞车控制系统的改进应用
中深井钻机绞车控制系统的改进应用发表时间：2020-01-09T09:24:51.113Z 来源：《工程管理前沿》2019年第23期作者：李莉[导读] 针对这一问题, 结合现场实际情况, 对绞车滚筒高低速控制系统进行改造, 消除了安全隐患。
摘要: 由于司钻操作台在司钻房内并置于钻台面, 使得控制绞车滚筒高低速离合器的气路管线较长, 当司钻操作绞车滚筒高低速离合器的操作手柄时, 造成绞车滚筒高、低速离合器的进气和放气存在严重滞后, 离合器不能及时地抱合和分离。
如果司钻操作刹把不当, 一方面可能因为刹车不及时, 发生溜钻或顿钻, 人为造成井下事故;另一方面可能因为刹住绞车而同时合上离合器, 发生严重的机械事故。
针对这一问题, 结合现场实际情况, 对绞车滚筒高低速控制系统进行改造, 消除了安全隐患。
关键词: 中深井；勘探和开；绞车气控系统；改进应用研究钻机用于油田中深井的勘探和开发,可适用于?127 mm( 5 英寸)钻杆、钻井深度2 800 ～4 500 m或?114 mm( 英寸)钻杆、钻井深度3 500 ～5 000 m 的钻井作业。
该钻机的传动采用链条传动与电传动联合驱动方式, 即动力通过传动链条箱分别把动力输出到绞车和钻井泵, 转盘采用电机独立驱动的传动方式。
绞车低位安装, 布置在下底座后侧, 钻台底座为旋升式结构, 钻台高度为 9m ;司钻控制房固定在钻台面上,随底座整体起升, 司钻操作台、参数仪显示屏、VFD 转盘控制面板、液压猫头操纵手柄及电、气、液的各路控制都集中布置于司钻控制房内, 结构紧凑。
针对钻机绞车气控系统控制气路长, 造成离合器进、排气严重滞后, 延迟离合器抱合和分离的问题。
结合实际使用情况, 将绞车滚筒高、低速气控系统改进为电控, 并在司钻操作手柄处安装了绞车滚筒高、低速指示灯, 彻底解决了离合器进、排气严重滞后的难题, 消除了安全隐患。
测试结果表明 :该系统工作状态良好, 操作方便, 维修保养简单, 安全性能好。
TSJ-2000E水源钻机钻探平台底架研制
TSJ-2000E水源钻机钻探平台底架研制柳硕林;张秋冬;严珊珊;宋秋锋【摘要】作者设计了一种用于配置TSJ-2000水源钻机的可安装井口防喷器的钻探平台底架，经使用⌀89mm钻杆钻进完井深度1810m的某科钻井工程实践检验，证明所采取的技术措施简单、经济、安全可靠。
【期刊名称】《地质装备》【年(卷),期】2016(017)004【总页数】2页(P11-12)【关键词】水井钻机;钻探平台;底架;研制【作者】柳硕林;张秋冬;严珊珊;宋秋锋【作者单位】河南省地矿局第一地质勘查院，郑州450001;河南省地矿局第二地质环境调查院，郑州450053;河南省地矿局第二地质环境调查院，郑州450053;河北建勘钻探设备有限公司，石家庄051134【正文语种】中文【中图分类】P634.34我院在施工某科钻项目时，工程设计使用TSJ-2000E水源钻机与∅89 mm钻杆钻至完井井深1 810 m。
根据井址的区域地层分布与地质设计，须于井深1 200 m时安装井口防喷器控制地层压力，故钻探平台至少需净高出地面1.8 m。
一般的地热井与供水井施工因地层压力梯度不大，不必安装防喷器等地面井控装置，钻探平台均不配置基础构架而直接固定在自然地面上。
经咨询，如向专业生产厂家定制一套专用构架，不仅投资达数十万元、交货时间不能满足工期要求，且工程结束后对专业水文队再无利用价值。
因此，需要研制一套简单、经济、安全可靠的四脚型井架钻探平台底架。
TSJ-2000钻机的钻深能力为：∅89 mm钻杆钻深1 350 m，∅73 mm钻杆钻深2 000 m。
我单位因日常业务范围所限，全部配用∅89 mm或∅127 mm钻杆。
TSJ-2000钻机配∅89mm钻杆钻进至1 810 m能力明显不足，而购置或租用∅73 mm钻杆均为工程费用所不能承受，由此产生改造钻机升降系统适应现状的构想。
四脚井架基础的受力部位为四个脚、钻杆盒位置与起下钻时主机转盘位置。
多功能深井钻机在海上救援行动中的应用研究
多功能深井钻机在海上救援行动中的应用研究在海上救援行动中，时间和效率是至关重要的因素。
多功能深井钻机作为一种先进的工程设备，在海上救援行动中的应用具有巨大的潜力。
本文将探讨多功能深井钻机在海上救援行动中的应用，并分析其优势和挑战。
多功能深井钻机是一种能够在不同类型地质条件下进行钻探、取样和固井的设备。
它可以通过钻孔的方式获取地下信息，并对井口进行控制，实现深度和方向的精确控制。
这使得多功能深井钻机在救援行动中的应用具有独特的优势。
首先，多功能深井钻机可以用于探测潜在的水下障碍物。
在海上救援行动中，水下障碍物常常成为救援人员的挑战，因为它们不仅会损坏船只和设备，还可能威胁到人员的安全。
多功能深井钻机可以通过地下钻孔的方式，探测并确认水下障碍物的位置和性质。
这为救援行动的规划和执行提供了准确的信息，有助于救援人员制定最佳的行动方案。
其次，多功能深井钻机可以用于提供临时的通讯和供应管道。
在海上救援行动中，通讯和供应通道的建立至关重要，因为它们是保证救援和被救援者之间有效沟通和供给的关键要素。
多功能深井钻机可以通过在井孔中安装管道，快速建立起临时的通讯和供应通道。
这不仅可以满足救援行动的实时需求，还能够为长期救援提供稳定的基础。
此外，多功能深井钻机可以用于水下组织捐赠和调度资源。
在海上救援行动中，救援人员需要满足被救援者的生活所需，同时还需要协调各种资源的分配和调度。
多功能深井钻机可以在水下建立供应站，并通过钻孔的方式将救援物资送至水下。
这为救援人员提供了快速捐赠和调度资源的能力，提高了救援行动的效率。
然而，多功能深井钻机在海上救援行动中也面临一些挑战。
首先，多功能深井钻机的操作需要专业人员进行，而在救援行动中，专业人员的数量往往有限。
因此，培训和选拔合适的操作人员是至关重要的。
其次，多功能深井钻机的设备维护和运输也是一项挑战。
由于其体积庞大且重量较大，有效的维护和运输措施是必不可少的。
最后，多功能深井钻机的应用范围也受到一些地质条件的限制。
电驱动履带底盘的设计与应用
电驱动履带底盘的设计与应用高杉1,张雅秋1,秦宇轩1,孙治国2,马亦农1,缪佳佳1(1.中地装(北京)科学技术研究院有限公司,北京 100011;2.中交公路规划设计院有限公司北京岩土工程技术分公司,北京 100000)摘 要:为达到减少施工环境污染的目的,国内对电机驱动履带的需求不断增加㊂本文通过对一款整机总重70t,长度约7m ㊁宽度约5m 的电机驱动履带底盘的应用场景及工况参数的需求分析,进行了驱动电机及减速机的选型计算,验算了爬坡能力㊁制动转向能力㊁履带张紧力及接地比压等主要性能参数,介绍了主要部件的结构设计,为今后相类似的履带底盘设计提供参考㊂关键词:履带底盘;摆动底盘;电机驱动中图分类号:P 634 文献标识码:A 文章编号:1009282X (2023)03000104D e s i g n a n d A p pl i c a t i o n o f E l e c t r i c D r i v e C r a w l e r C h a s s i s G A O S h a n 1Z H A N G Y a q i u 1Q I N Y u x u a n 1S U N Z h i g u o 2M A Y i n o n g 1M I A O J i a ji a 11 C h i n a G e o l o g i c a l E q u i p m e n t R e s e a r c h I n s t i t u t e C o L t d B e i j i n g 100120 C h i n a 2 C h i n a C o m m u n i c a t i o n s C o n s t r u c t i o n H i g h w a y C o n s u l t a n t s B e i j i n g G e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y B r a n c h C o m p a n yB e i j i n g 100000 C h i n a A b s t r a c t F o r t h e p u r p o s e o f r e d u c i n g e n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n t h e d e m a n d i n g f o r m o t o r d r i v e n c r a w l e r c h a s s i s i s c o n s t a n t l yi n c r e a s i n g i n C h i n a T h i s a r t i c l e a n a l y z e s t h e a p p l i c a t i o n s c e n a r i o s a n d o p e r a t i n g pa r a m e t e r s o f a m o t o r d r i v e n c r a w l e r c h a s s i s w i t h a t o t a l w e i g h t o f 70t o n s a l e n gt h o f a b o u t 7m e t e r s a n d a w i d t h o f a b o u t 5m e t e r s c a r r i e s o u t t h e s e l e c t i o n c a l c u l a t i o n f o r t h e d r i v e m o t o r a n d r e d u c e r c h e c k s t h e m a i n p e r f o r m a n c e p a r a m e t e r s s u c h a s c l i m b i n g a b i l i t y b r a k i n g a n d s t e e r i n g a b i l i t y t e n s i o n f o r c e a n d g r o u n d p r e s s u r e e t c a n d i n t r o d u c e s t h e s t r u c t u r a l d e s i g n o f t h e m a i n c o m po n e n t s w h i c h w i l l p r o v i d e s r e f e r e n c e f o r s i m i l a r c r a w l e r c h a s s i s d e s i gn i n t h e f u t u r e K e yw o r d s c r a w l e r c h a s s i s s w i n g c h a s s i s m o t o r d r i v e 收稿日期:20220910作者简介:高杉(1985-),女,高级工程师,主要从事工程机械履带底盘设计,E -m a i l :g a o s h a n @c g e g.c o m .c n ㊂0 引言履带底盘是钻机及工程施工设备中常用的一种行走装置,由于其行走能力强,载重能力大[1],在松软土壤上的下陷深度小[2],因此适用于多种工况,得到广泛使用㊂履带底盘常用液压驱动的形式,但由于受到某些特殊的工作环境的制约,逐渐出现用电机代替液压马达驱动行走的需求㊂本文介绍了一款电机驱动㊁可有一定摆动幅度的履带底盘的选型计算及结构设计㊂1 底盘选型设计1.1 底盘参数要求本文研究的机型为某客户委托我单位设计的适配牙轮钻机使用的履带底盘,因应用环境等因素要求,需用电机驱动代替常用的液压马达驱动㊂整机总重约70t,底盘总长度约7m ,宽度暂定5m ,恶劣工作环境下满足强度和刚度的要求,并保证结构设计的合理性与经济性㊂1.2 工作原理因电机的额定转速较高,初步设计拟采用 电机+减速机 的驱动方式㊂1.3 初步参数设计1.3.1 电机选取履带底盘不仅负责钻机的正常行走,还承受钻机整机的全部重量以及移动时和钻孔作业时的动荷载[3]㊂在本设计中,整机总重约为70t,适配机型为牙轮钻机,参照B E R C O关于整机重量与履带节距选择的建议,初步设计选用节距216m m的履带链轨,根据经验,跨齿啮合㊂驱动轮节圆半径计算公式为r=0.5l ts i n180ʎ/Z k(1)式中:r为驱动轮节圆半径,m m;l t为履带链轨节距,m m;Z k为驱动轮名义齿数,本设计中,驱动轮与履带的啮合方式为节销式啮合,因此采用跨齿啮合的方式,初步选取21齿㊂代入相关参数可得r= 366.41m m,因此驱动轮节圆直径初定为733m m㊂驱动力F q粗略选取为F q=(0.70~0.85)m g[4],即F q=4.90ˑ105~5.95ˑ105N,单边驱动为F'q= 2.45ˑ105~2.98ˑ105N㊂履带底盘单侧驱动扭矩为T q,T q=F'q∙r,当F'q=2.98ˑ105N时,计算可得T q=109217N∙m㊂设计履带底盘的行走速度约为1.5k m/h(0.416m/s),得到所需功率为101~124k W,转速为10.8r/m i n㊂根据以上参数计算,初选电机参数:额定转速1500r/m i n,额定转矩713N∙m,额定功率112k W㊂初步选取减速机型号为X J C1100,减速机的输出扭矩为110000N∙m,所需传动比约为154.28,选取较为靠近的可选择传动比为147.24㊂由初选的电动机和减速机参数计算可得单边扭矩T q=104982N∙m,输出转速10.19r/m i n,即行走速度为1.41k m/h㊂因配套该履带底盘的钻机在实际应用中的行走范围有限,可接受1.41k m/h的行走速度,且该电机尺寸及其他参数均较为合适,因此确定选用该型号的电机及减速机㊂1.3.2爬坡能力验算因客户要求钻机作业过程中的最大爬坡角度为20ʎ,因此核算爬坡角度㊂坡道阻力F s=m g s i nα=234.6k N㊂运行阻力F f=f g m g,其中f g为运行阻力系数,取0.1,因此得到F f=68.6k N㊂惯性阻力F i计算公式为F i=m v s t q(2)式中:v s为履带底盘行走速度,m/s;t q为加速时间,s㊂因暂时无法给出加速持续时间,因此在核算时,利用经验公式F i=(0.01~0.02)m g,此处取大值F i=13.7k N㊂坡道运行的最大阻力F p q计算公式为F p q=F s+F f c o sα+F i c o sα(3)计算可得F p q=311.9k N㊂钻机在坡道上的运行附着力F'p q计算公式为F'p q=μm g c o sα(4)式中,μ为履带和土壤附着系数,本方案中选用带筋履带,在土路上行走,此处取0.85[4]㊂计算可得F'p q=547.9k N,由于F p q<F'p q,即该钻机的爬坡能力>20ʎ,符合设计要求㊂1.3.3验算单侧制动转向情况近年来,我国对履带底盘转向的工况研究计算有所突破,在计算时考虑了履带宽度以及质心的横㊁纵向偏移等因素的影响[5],本文作者参考国内的一些文献,计算了单侧制动转向时两侧履带的驱动力F q1和F q2㊂F q1=-μG L4B1-2e L22(5)F q2=f G21+2C B+μG L4B1-2e L22(6)式中:C为横向偏心距,m m;B为履带板中心距,m m; e为纵向偏心距,m m;L为履带接地长度,m m;f为履带滚动阻力系数,一般取值0.01~0.05,本计算取值0.05;G为整机重量,N㊂当C=B/2㊁e=L/6时,求得最大驱动力F q m a x= 269054N,最大驱动力矩M m a x=9820N∙m,满足要求㊂1.3.4履带张紧装置的拉力计算托链轮的间距为6~8倍履带节距[1],初步设计单边主梁配5个托链轮,轮间距为1160m m㊂考虑根据履带的允许下垂度,反算所需的拉力,一般下垂度为h=(0.03~0.06)L[6],暂取中间值,h= 58m m㊂履带链轨的最小拉力S m i n按下式计算:S m i n=q g l28f m a x c o sβ(7)式中:q为单位长度履带的重量,此方案中,每米约4.6节履带(含链轨),单节履带质量为4.86k g;β为履带链轨两支点连线与水平线的夹角,此方案中,夹角为5ʎ㊂计算可得S m i n=637N㊂考虑履带两端托链轮受力不均匀,S0=k1S m i n, k1为链轨初拉力修正系数,S0为修正后后链轨拉力㊂此方案单边设置5个托链轮,因此取值k1= 2.6,得到S0=1656.2N㊂此方案采用驱动轮后置,即后驱的方式,得到张紧装置的张紧力T1=2S0+w,其中T1为履带底盘后驱时,张紧装置的张紧力,w为履带运行时引起张紧力变化的阻力之和,一般为0.05G,得到T1=36274N㊂当钻机倒退行驶时,T2=2k2F q+w㊂其中T2为履带底盘倒退,即前驱时张紧装置的张紧力;F q 为驱动轮的驱动力,N;k2为修正系数,取1.2㊂得到T2=722600N(两侧),单个张紧装置的张紧力为361300N㊂在本方案中选用的配套张紧装置的极限安装载荷为370000N,符合设计要求㊂1.3.5接地比压计算由于履带的支承面大,较小的接地比压可降低钻机在松软土壤上的下陷深度,从而减小滚动阻力,有利于发挥较大的牵引力,因此接地比压是设计履带底盘过程中一个重要的参数㊂在该方案中,履带板节距216m m,选择常规履带板,宽度850m m,履带底盘总长7m,轮间距约6120m m,根据下式计算接地比压:P=G2b L(8)式中:P为接地比压,M P a;b为履带板宽度,m m㊂计算可得接地比压P=0.067M P a,可实现在岩石地层行走[7]㊂2履带底盘结构设计履带底盘的整体机架,即两条主梁与中间的横梁,不仅是支承㊁连接设备的各总成,还要承受很大的动载荷,因此在设计中,机架要有足够的强度和刚度㊂机架一般采用整体式或铰接式机架[3]㊂由于该方案中钻机的行走速度并不高,为了结构紧凑㊁稳定性好,选择使用整体式机架㊂机架中的两条主梁是整个履带底盘系统中一个重要的骨架,支重轮㊁张紧装置㊁引导轮等都要安装在这个骨架上㊂若主梁架刚度不足,往往会导致履带底盘呈 外八 形状,引起支重轮在履带上的偏移或支重轮轮缘啃蚀履带链轨,严重时导致整个底盘行走困难或偏斜,因此,在设计中必须保证主梁的强度合格㊂由于钻机实际应用的场地不平整,但又需要在颠簸路面仍保持钻机上部结构基本水平,因此要求履带底盘的两条主梁可实现摆动,摆动角度为ʃ5ʎ㊂为满足以上要求,初步设计履带主梁之间用两条连接梁连接,转动梁为圆轴形式,摆动梁可实现在左右范围内一定角度的摆动㊂转动梁上设置两个连接板,板与圆轴采用焊接的刚性连接形式;摆动梁上设置一个连接板,连接板与摆动梁采用销轴铰接的连接形式㊂以上三点支撑与钻机上部结构通过螺栓连接㊂因转动梁在旋转的同时,必然导致摆动梁与履带主梁产生相对运动,因此在摆动梁与履带主梁的连接处设置了可前后㊁左右滑动的滑道,并在摆动梁与主梁连接的销轴处采用铰接的形式,以适应转动梁带来的扭转㊂摆动梁在工作中受到弯曲㊁剪切和扭转复合作用,因此在设计中,该梁采用箱型结构,且在与主梁连接处采用大圆角过渡,以减少应力集中的现象[8]㊂由于该底盘体积超大超宽,通过去掉转动梁两侧的挡板及摆动梁两端的铰接销,即可实现拆卸成两条履带主梁㊁摆动梁㊁转动梁4部分,便于运输㊂最终的履带设计示意图见图1㊂图1电驱动履带底盘示意图F i g.1S c h e m a t i c d i a g r a m o f e l e c t r i c d r i v e c r a w l e r c h a s s i s3结语由于钻机及工程机械逐步向标准化㊁模块化方向发展,履带底盘作为一个相对独立的模块,应做到方便,能够在恶劣的工作环境中正常使用㊂本文针对新型电驱动履带底盘进行了需求分析㊁选型计算及结构设计,在满足客户需求同时又完成了经济耐用的设计目标㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1]高杉,孙治国,张文举,等.工程钻机履带底盘选型设计[J].地质装备,2016,17(2):1517.G A O S h a n,S U N G u o z h i,Z H A N G W e n j u,e t a l.T h es e l e c t i o n a n d d e s i g n o f t r a c k c h a s s i s f o r e n g i n e e r i n gd r i l l i n g m a c h i ne s[J].E q u i p m e n tf o r G e o t e c h n i c a lE n g i n e e r i n g,2016,17(2):1517.[2]柳翰羽.牙轮钻机关键问题的研究[D].沈阳:东北大学,2012.L I U H a n y u.R e s e a r c h o f t h e k e y q u e s t i o n o f t h e r o t a r yd r i l l[D].S he n y a n g:N o r t h e a s t e r n U n i v e r s i t y,2012.[3]潘腾.牙轮钻机履带行走装置仿真分析及优化研究[D].长春:吉林大学,2017.P A N T e n g.S i m u l a t i o n a n a l y s i s a n d o p t i m i z a t i o n r e s e a r c h o f c r a w l e r t r a v e l l i n g d e v i c e o f r o t a r y d r i l l r i g[D].C h a n g c h u n:J i l i n U n i v e r s i t y,2017.[4]谭禾丰,赵玉玺,应忠卿.工程钻机用履带行走装置的研制[J].地质装备,2009,10(1):1115,23.T A N H e f e n g,Z H A O Y u x i,Y I N G Z h o n g q i n.T h e d e v e l o p m e n t o f t r a c k l a y e r u n d e r c a r r i a g e f o r e n g i n e e r i n g d r i l l i n g m a c h i n e[J].E q u i p m e n t f o r G e o t e c h n i c a lE n g i n e e r i n g,2009,10(1):1115,23.[5]王国强,朱祥,程悦荪,等.多履带机械稳态转向特性的研究[J].煤炭学报,1996(5):101106.W A N G G u o q i a n g,Z H U X i a n g,C H E N G Y u e s u n,e t a l.M e c h a n i c a l s t e a d y s t a t e s t e e r i n g c h a r a c t e r i s t i c s o fm u l t i p l e c r a w l e r s[J].J o u r n a l o f C h i n a C o a l S o c i e t y, 1996(5):101106.[6]王锌.履带起重机履带架及附属件结构参数化设计与有限元分析[D].长春:吉林大学,2009.W A N G X i n.P a r a m e t r i z a t i o n d e s i g h a n d F i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s o f c o n t r u c t i o n m a c h i n e r y c h a s s i s[D].C h a n g c h u n:J i l i n U n i v e r s i t y,2009.[7]郁录平,徐信芯.工程机械底盘设计(第二版)[M].北京:人民交通出版社股份有限公司,2016.Y U L u p i n g,X U X i n x i n.D e s i g n o f c o n t r u c t i o nm a c h i n e r y c h a s s i s(s e c o n d e d i t i o n)[M].B e i j i n g:C h i n aC o m m u n i c a t i o n s P r e s s C o.,L t d,2016.[8]高彩霞.工程机械底盘构造与维修[M].大连:大连海事大学出版社,2015.G A O C a i x i a.C o n s t r u c t i o n a n d m a i n t e n a n c e o f e n g i n e e r i n gm a c h i n e r y c h a s s i s[M].D a l i a n:D a l i a n M a r i t i m e U n i v e r s i t y P r e s s,2015.。
钻机履带底盘底架设计论文
（4）卷扬机提升力（采用双卷扬）20 KN5 KN
（5）移动能力
越野高度：300 mm纵向移动：600 mm横向移动：400 mm
（6）外形尺寸(长×宽×高mm)
施工尺寸：5250×3200×16200
运输尺寸：6410×2300×2950
（7）整机重量：≈8000KG
1.4
钻机的工作以及部件组成的认识：整台设备的动作有：主塔的起塔、回转器的加压提升、回转器的回转运动、履带行走、卷扬的起吊、支腿油缸；所有的这些动作是由多个不同型号性能的油缸和马达实现，而油缸和马达动作的控制则是由所设计的液压系统（操控抬）实现。利用电器原理（电器柜）控制设备中的泵站给系统提供转速和动力支持，卷扬机组帮助实现更大范围的作业！所有这些设备合理的布局在底架上，然后整体置于履带底盘上，实现“行走”。所以整台设备的生产核心在于液压系统和电器原理的设计以及相对成熟的装配工作。
摘
钻机主要是适应旋喷工法的逐步推广而研制而成的。采用履带底盘行走装置，通过不同模块的组合，可以适合定喷、摆喷、旋喷等施工工艺；单重、双重、三重旋喷等各种施工要求。可用于各类软地基加固、高层建筑地下室的防渗处理、大江大河堤坝的整治、铁路公路桥墩的加固等。钻机的底架组件的主要作用是：支撑组件、存放物品和负责整机的行走。钻机的行走包括直行和转向。
本文主要是在一组已知参数的基础上，参考大量成熟产品的设计方案，进行履带底盘及底架的结构和参数设计，设计各个零件，并对整个组件的结构进行合理的布置。最后，在理解设计要求的基础上，编制了主要零部件的工艺。
关键词：钻机；底架组件；工艺；履带底盘
A
Drilling Rig is produced for the sake of the work method-revolve with spray. they are joined by the track fleeting. Pass the combination of the different mold piece, it can suit the craft of construction to settle to spray, put to spray, the revolve to spray the etc.; it can suit the every kind of construction request of, such as single, double, three times etc. It can be used to reinforce the various soft foundations, to handle the leakage of ground floor of high layer building, to renovate the embankment of the big river, to reinforce the railroad, highway, abutment etc. The frame is made of top frame, inside frame, descend frame and flank frame. The function of the frame is to prop up whole machine, deposit the goods and move whole machine. It can go straight and turn around.