100米钻机变速箱设计.doc

1 绪论国内外的科技现状国内:“六五”—“九五”期间, 我国地质调查工作中探矿工艺与设备获得长足发展, 在引进、消化、吸收的基础上, 研究开发了一大批新技术、新装备,如:以绳索取心为主体的金刚石钻探技术;液动冲击回转钻探技术;受控定向钻探技术(含对接井施工技术); 多工艺空气钻探技术( 中心反循环连续取样及空气潜孔锤钻探技术); 水力反循环连续取心钻探技术; 人造金刚石超硬复合材料及其钻头; 低固相泥浆等钻井液应用及护壁堵漏技术; XY 系列、 CD 系列、全液压等新型岩心钻机及配套装备; 水文水井钻探设备;短浅坑道机械化作业线等等。在这一领域,我省煤田地质局在煤田地质钻探方面,成功地采用了受控定向钻探技术,并完善了 SMQ-1 型取芯器,发展成 3SMQ-2 型取芯器;此外,还研制改进了煤层气储存监测罐。地矿、煤田系统多工艺空气钻探技术的采用更加完善和成熟。国外: 传统的地质勘查工程技术与装备已十分成熟。立轴式液压钻机仍然是主要机型, 全液压动力头钻机获得广泛应用, 美国金刚石岩心钻机制造商协会制定的 DCDMA 标准仍然占据钻探管材和钻具市场的主流,国际标准化组织( ISO )的 TC82 (矿业技术委员会) /SC6 (金刚石钻探设备分技术委员会)也制定了一些标准,可能成为今后的发展方向。通过调研了解到, 对钻孔深度 100 米左右的钻机需求量比较大, 而目前的 100 米钻机,存在着劳动强度大、适应性差等缺点。鉴于以上原因,我们决定开发 100 米钻机。经几次方案讨论决定,钻机应具有以下特点: 1. 经济耐用可靠、质优价廉; 2. 便于解体搬运; 3. 体积小,重量轻; 4. 操作简单,维修方便; 5. 适用于Φ 42、Φ 50 mm 两种钻杆; 6. 适用于合金钻头或金刚石钻头钻进; 7. 钻进速度快,效率高; 8. 动力为电机或柴油机。 2 第1章总体设计经过调研和几次方案论证, 考虑到现场特点, 从实用角度出发, 确定方案如下: 1. 考虑到井下、井上和野外作业,动力可选电机或柴油机。 2. 考虑到有软岩石、硬岩石的钻进,除了正常的钻进速度外, 增加高速 340r/min 。 3. 钻机除配机动绞车外,增加了液压卡盘减轻劳动强度,节约时间,提高有效钻进速度。 4. 考虑到高转速时, 绞车速度不能太快, 所以增加了互锁装置, 安全可靠。 5. 由于本机动力较大, 动力由 V 型带传动到变速箱的传动轴上易使传动轴弯曲,所以增加了卸荷装置。 6. 采用二级回归式变速箱,减少变速箱体积,根据不同的地质条件,选用不同的钻进速度。 7. 设置压带轮,皮带调整安全可靠。 8. 在满足上述要求的同时,尽量结构简单,操作方便,适于整体或解体搬运。尽量做到标准化, 通用化,系列化。 3 第2 章钻机技术特性 1. 钻进深度 100m 2. 钻孔直径 1 〕开孔直径 89 m 2 〕终孔直径 60 mm 3. 钻孔倾斜角度 0~ 360 ° 4. 立轴转速 110 、 190 、 340 r /min 5. 立轴行程 400 mm 6 .最大液压给进压力 4MPa 7 .卡盘最大工作压力(弹簧常闭式液压卡盘) 6MPa 8 .立轴内孔直径 52 mm 9 .油缸最大起拔力 10 .油缸最大给进力 20KN 11. 绞车提升速度 、 、 12. 绞车转速 28 、 50、 78r/min 13 .绞车提升负荷⑴. ⑵. ⑶. 2 m/s 12KN 14. 卷筒⑴直径 140mm ⑵宽度 100m ⑶钢丝绳直径 ⑷容绳长度 15 .配备动力⑴. 电动机①型号 YB160M -4 ②电压 380/660V ③功率 ④转速 1440r/min ⑵. 柴油机 4 ①型号 S1100 ②功率 ③转速 1500r/min 16 .外型尺寸( L×h×b) 1370 × 685 × 1200mm 17 .重量(不含柴油机) 750K g 5 第3章动力机的确定本机组的驱动装置采用交流感应电动机,因为这种动力机重量轻、结构简单、使用维护方便易实现防爆。为了便于搬运和机场的布置,钻机和水泵各用一台电机单独驱动,而回转器与油泵共用一台电机联合驱动。输出功率为 N。N 。= j 式中: N j—钻机所需功率 KW N j =( N h+N y)/η式中:N h—回转钻进所需功率 KWη—效率η= N y—油泵所需功率 KW N h =N 1 +N 2 +N 3 式中:N 1—井底破碎岩石、土层所需功率 KW N 2—钻头与孔底摩擦所需功率 KW N 3—回转钻杆所需功率 KW