導(dǎo)語：動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文2篇一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

第一篇

1動(dòng)力頭設(shè)計(jì)

1.1技術(shù)參數(shù)

TR180旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭采用力士樂液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速通過減速機(jī)減速增扭后傳遞到齒輪箱，齒輪箱內(nèi)的減速齒輪進(jìn)行二次減速，輸出的大扭矩和低轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)鉆桿和鉆頭回轉(zhuǎn)，并提供鉆孔所需的加壓力、提升力實(shí)現(xiàn)鉆孔作業(yè)。

1.2外形結(jié)構(gòu)

TR180旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭主要由齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)、滑動(dòng)支架總成和緩沖裝置組成。

1.3齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)

齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括減速齒輪、傳動(dòng)套、回轉(zhuǎn)支承等。動(dòng)力頭部件中的齒輪傳動(dòng)裝置在工作中主要傳低速重載扭矩，提高動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)齒輪的承載和過載能力是提高旋挖鉆機(jī)入巖旋挖能力的關(guān)鍵。TR180減速主動(dòng)齒輪材料選用20CrMnTi，從動(dòng)齒輪選用40Cr。根據(jù)要求的齒輪傳動(dòng)比，為保證主動(dòng)齒輪的強(qiáng)度，利用專業(yè)齒輪設(shè)計(jì)軟件，通過粗選、精選、優(yōu)化，選取一組合適的齒輪參數(shù)。動(dòng)力頭傳動(dòng)套為圓筒帶外部法蘭結(jié)構(gòu)，主要由法蘭安裝的從動(dòng)輪輸入功率，通過3根鍵條與鉆桿的接觸輸出功率。傳動(dòng)套采用整體鑄造，材料選用ZG270-500，許用應(yīng)力為270MPa。利用ANSYS軟件模擬分析可知，傳動(dòng)套的最大應(yīng)力出現(xiàn)在法蘭與圓筒的過渡處，為61.371MPa，小于材料的許用應(yīng)力。回轉(zhuǎn)支承主要承受傳動(dòng)套齒輪的重量、鉆進(jìn)時(shí)動(dòng)力頭加壓的壓力及齒輪嚙合產(chǎn)生的徑向力。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB/T2300-1999《回轉(zhuǎn)支承》及傳動(dòng)套的尺寸，選用單排四點(diǎn)接觸球式、型號(hào)為010.30.710的回轉(zhuǎn)支承，并按承載角45°和60°兩種情況進(jìn)行靜態(tài)選型，計(jì)算結(jié)果表明承載角45°的回轉(zhuǎn)支承滿足使用要求。

1.4滑動(dòng)支架總成

滑動(dòng)支架的功能是支承齒輪箱重量，承受鉆桿沖擊力以及動(dòng)力頭輸出的回轉(zhuǎn)扭矩，傳遞加壓力和提升力，并能沿導(dǎo)軌上下移動(dòng)。滑動(dòng)支架由滑動(dòng)架和支架構(gòu)成，動(dòng)力頭通過滑動(dòng)架上的滑架壓板在鉆桅導(dǎo)軌上滑動(dòng)，滑架壓板通過螺栓和滑動(dòng)架相連?；軌喊鍖儆诤附咏Y(jié)構(gòu)件，選用材料時(shí)需考慮零件的強(qiáng)度，同時(shí)也要考慮材料的焊接性。為降低加工難度，同時(shí)提高滑動(dòng)架的結(jié)構(gòu)剛度，將滑動(dòng)架的截面結(jié)構(gòu)由折彎板設(shè)計(jì)為面板搭筋板的結(jié)構(gòu)。

1.5緩沖裝置

動(dòng)力頭緩沖裝置位于齒輪箱的上方，通過傳動(dòng)套與齒輪箱相連。緩沖裝置可以有效緩沖鉆桿在豎直方向?qū)?dòng)力頭的沖擊，同時(shí)傳動(dòng)套內(nèi)的鍵條可以對(duì)鉆桿進(jìn)行導(dǎo)向作用，有效地保證了鉆桿的豎直度及成孔的直線度。緩沖裝置主要包括底板、限位桿、導(dǎo)桿和彈簧及其他結(jié)構(gòu)件。導(dǎo)桿與限位桿的材質(zhì)及熱處理方式相同，限位桿的長(zhǎng)度根據(jù)彈簧的試驗(yàn)行程確定，限位桿頂端放置有限位墊，用以保護(hù)彈簧。

2動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核

根據(jù)動(dòng)力頭的實(shí)際使用情況：液壓馬達(dá)輸入，通過行星減速機(jī)→輸入齒輪軸→從動(dòng)齒輪→傳動(dòng)套→鉆桿的順序傳遞功率，輸出端承受的扭矩最終通過齒輪傳遞到輸入端。動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)受力計(jì)算按以下要求進(jìn)行：對(duì)動(dòng)力頭滑架壓板側(cè)施加固定約束，運(yùn)行當(dāng)中主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的相互作用力，同時(shí)考慮軸向載荷分配，在各軸承座及行星減速機(jī)輸入端施加載荷，利用ANSYS軟件的Workbench模塊進(jìn)行模擬加載、運(yùn)算，對(duì)動(dòng)力頭的外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核。

3結(jié)語

本文通過對(duì)TR180動(dòng)力頭齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)，滑動(dòng)架總成及緩沖裝置的研究和分析，成功完成了TR180旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)及試制。新開發(fā)的TR180動(dòng)力頭將填補(bǔ)我公司動(dòng)力頭系列產(chǎn)品的空白，從而更加豐富動(dòng)力頭產(chǎn)品的型譜。

作者:陳聰聰楊億單位:株洲市九洲傳動(dòng)機(jī)械設(shè)備有限公司

第二篇

1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

動(dòng)力頭作為全液壓鉆機(jī)的重要組成部件自然也需優(yōu)化和完善，除了要選用優(yōu)良原件之外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也應(yīng)進(jìn)行改良，達(dá)到整體優(yōu)化效果。根據(jù)該設(shè)備動(dòng)力頭實(shí)際功能需要，在對(duì)設(shè)備性能參數(shù)進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)之上，動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案主要如下:

①選用排量在23～80mL/r的馬達(dá)，根據(jù)性能參數(shù)要求以斜軸式變量馬達(dá)最優(yōu)，該馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速范圍變化大，可以每分492～1712轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)進(jìn)行變化，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，并通過液控閥來對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)油液的控制。

②在進(jìn)行減速箱設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)其最大輸出轉(zhuǎn)矩及輸出轉(zhuǎn)速，將其結(jié)構(gòu)定為傳動(dòng)減速式，設(shè)計(jì)傳動(dòng)比在4以上。

2結(jié)構(gòu)重點(diǎn)部件設(shè)計(jì)

2．1卡盤設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)選用的卡盤為常閉式，這種卡盤有活塞外殼、推力球軸承、卡瓦等多個(gè)零部件構(gòu)成。當(dāng)有高壓油注入的時(shí)候，活塞腔便會(huì)產(chǎn)生推力，進(jìn)而使卡瓦套等部件開始運(yùn)動(dòng)，移至左側(cè)會(huì)有壓縮蝶形彈簧。由于該種卡盤的卡瓦套在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，其斜面設(shè)置了T型槽，它會(huì)使卡瓦向外移動(dòng)，這樣卡瓦就會(huì)擺脫原有的被夾緊狀態(tài)。在回油時(shí)，其具體操作原理同上述相反。設(shè)計(jì)選用該種卡盤，主要原因有:

①夾緊力比較穩(wěn)定，設(shè)備整體結(jié)構(gòu)緊湊，使用性能較高。

②方便更換卡瓦，特別是在井下施工時(shí)不會(huì)造成太大麻煩，便于施工。

③能夠優(yōu)化主軸受力情況。

④軸承負(fù)荷不大，施工時(shí)能有效保證良好工況。

2．2齒輪系設(shè)計(jì)

齒輪是動(dòng)力頭重要組成，它的性能影響著整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成敗。齒輪在傳動(dòng)過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失效狀態(tài)，其原因是齒輪出現(xiàn)壞損。鑒于此，想要達(dá)到優(yōu)化目的，務(wù)必要制造高性能齒輪，以保證其具有良好的應(yīng)力。本文在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，選擇了20CrMnTi，以此作為原料來制作齒輪。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，采用上述材料進(jìn)行齒輪設(shè)計(jì)時(shí)，采用幾何模型對(duì)其實(shí)體進(jìn)行創(chuàng)建，以此為基礎(chǔ)劃分單元格來進(jìn)行制造。

2．3傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

齒輪用于傳動(dòng)系統(tǒng)，因此制作完成齒輪之后，要對(duì)動(dòng)力頭的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化，以保證動(dòng)力頭性能達(dá)標(biāo)，體積大小符合標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)一定要滿足液壓鉆機(jī)整體性能參數(shù)，同時(shí)設(shè)計(jì)還要考慮質(zhì)量問題，以方便設(shè)備移動(dòng)。本次設(shè)計(jì)決定選擇一級(jí)斜齒輪進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)作。其傳動(dòng)路線為:從馬達(dá)經(jīng)由軸齒輪到主軸齒輪最后至主軸。

2．4箱體設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)初期，首先要選擇箱體的材料，然后決定箱體加工方式。為了確保動(dòng)力頭強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，本次設(shè)計(jì)決定以鑄造法對(duì)箱體進(jìn)行加工，主要是由于該種方法制作出來的箱體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有很好的強(qiáng)度性能。在進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，注意軸承前后距離，保證齒輪間距精度。為達(dá)到優(yōu)化效果，設(shè)計(jì)過程中可利用仿真模型來對(duì)箱體進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。

3設(shè)計(jì)要求及裝配要點(diǎn)

進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮到動(dòng)力頭的反轉(zhuǎn)情況，因?yàn)橐欢ǖ姆崔D(zhuǎn)速度有利于處理突發(fā)事故，有時(shí)也能滿足特殊工作需要。其次，為達(dá)到鉆進(jìn)工藝標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)動(dòng)力頭時(shí)不能將轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩固定，需要有相應(yīng)的可調(diào)試范圍以適應(yīng)不同工況。第三，齒輪與軸承部位要保證潤(rùn)滑且注意動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)時(shí)能保持平衡，避免震動(dòng)幅度過大，務(wù)必保證平穩(wěn)。對(duì)此，為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)裝配時(shí)要注意以下事項(xiàng):首先，掌握好齒輪、主軸位置關(guān)系，同時(shí)控制好鍵與鍵槽間距。如果間距過大很容易由于沖擊力造成異響，從而損壞設(shè)備槽部件;其次，掌握好軸承游隙，盡量控制其不高于0．15mm，同時(shí)也不低于0．10mm。主要是由于游隙松，噪音大;游隙緊，會(huì)造成軸承熱量過高。最后，掌握好齒輪間距，從而防止齒遭到?jīng)_擊，減少噪音，以避免齒輪壞損或切根現(xiàn)象出現(xiàn)。

4結(jié)語

通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，在動(dòng)力頭制造完成以后，需要國(guó)家級(jí)質(zhì)檢中心對(duì)設(shè)計(jì)樣本進(jìn)行確認(rèn)，同時(shí)測(cè)試整個(gè)機(jī)體性能，只有測(cè)試達(dá)標(biāo)之后方可生產(chǎn)并投入使用。本文所提出的動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案由于客觀因素限制還沒能應(yīng)用于實(shí)踐，望今后能得到實(shí)踐檢驗(yàn)，以完善對(duì)動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和調(diào)整。

作者:姚杰單位:浙江杭鉆機(jī)械制造股份有限公司