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1 三江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 開題報告 題 目 煤礦液壓鉆機(jī)試驗臺設(shè)計 機(jī)械臺架部分部分設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 王敏健 12009152046 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 數(shù)控技術(shù) 指導(dǎo)教師姓名 凌智勇 職稱 教授 應(yīng)包括課題研究的背景 意義 文獻(xiàn)綜述 課題研究的基本內(nèi)容 重點難點及要解決的主要問題 課題研 究計劃與寫作提綱等 3000 字以上 1 課題研究的背景和意義 隨著社會化的大生產(chǎn) 液壓技術(shù)在工業(yè)化生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用 液壓鉆機(jī)由電動液壓泵站 提供動力 以礦物油為工作介質(zhì) 通過對工作介質(zhì)的流量 壓力和方向的控制 驅(qū)動鉆具完成所需要的動 作 液壓鉆機(jī)的具體工作機(jī)理為 大泵供油實現(xiàn)馬達(dá)和動力頭部分旋轉(zhuǎn) 為鉆具提供轉(zhuǎn)速和扭矩 小泵供 油實現(xiàn)鉆具推進(jìn) 夾持器夾緊以及主機(jī)傾角的調(diào)整 調(diào)節(jié)馬達(dá)排量 可實現(xiàn)鉆機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速大范圍的無級 調(diào)節(jié)且鉆機(jī)的液壓聯(lián)動功能可方便地擰卸鉆桿 通過對液壓操縱閥的集中操縱 可實現(xiàn)不同的鉆進(jìn)工藝 進(jìn)而達(dá)到鉆孔的目的 本設(shè)計是為了滿足普通煤礦用液壓鉆機(jī)出廠時進(jìn)行參數(shù)檢測而制作 用于檢測出廠鉆機(jī)的動力頭實際 輸出功率以及實際的工作效率 本設(shè)計中采用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀進(jìn)行測量 由于所測量的鉆機(jī)為低速大扭矩液壓 馬達(dá) 轉(zhuǎn)速太低 所以其驅(qū)動負(fù)載能力不夠 因此 本設(shè)計專門為其設(shè)計了一個增速裝置 用來提高其對 所驅(qū)動液壓的輸入轉(zhuǎn)速 由于轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀不能承受軸向力 因此本設(shè)計將增速器固定 使其承受所有的軸 向力 其他裝置也固定于實驗臺架上 本裝置采用節(jié)流閥調(diào)速加載 結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 輸出系統(tǒng)采用 8255 并行接口電路連接打印機(jī) 可直接打印數(shù)據(jù) 2 文獻(xiàn)綜述 為了加快鉆探設(shè)備的更新?lián)Q代 促進(jìn)鉆探工藝的發(fā)展 在吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上 開發(fā)研制適合 國情的新機(jī)型 并完成系列化和綜合配套設(shè)備 確保產(chǎn)品和先進(jìn)鉆機(jī)工藝技術(shù)的推廣 建立現(xiàn)代化的鉆機(jī) 試驗臺是鉆探科研工作向縱深發(fā)展的需要 鉆機(jī)性能試驗臺應(yīng)適應(yīng)地質(zhì)鉆探的各種鉆進(jìn)方法 如硬質(zhì)合金鉆進(jìn) 金剛石鉆進(jìn) 液動沖擊鉆進(jìn) 繩 索取芯鉆進(jìn)等 是通用型的綜合鉆機(jī)性能試驗臺 鉆機(jī)性能試驗臺是在實際鉆進(jìn)過程中 通過不斷測試和調(diào)整鉆進(jìn)工藝參數(shù) 達(dá)到優(yōu)化配置 從而提高 鉆進(jìn)速度 尋找延長鉆頭壽命的最佳鉆進(jìn)參數(shù) 以期達(dá)到最優(yōu)鉆進(jìn)效率和最佳經(jīng)濟(jì)效益 本測試試驗臺硬件部分有鉆機(jī)固定平臺 測試加載系統(tǒng)和微機(jī)綜合測試系統(tǒng) 3 部分組成 6 鉆機(jī)固定平臺 鉆機(jī)固定平臺為安裝被測鉆機(jī)的基礎(chǔ) 平臺和安裝平面能滿足不同型號鉆機(jī)的安裝要求 平臺用吸 振性好的鑄鐵材料制造 兩塊長 寬 厚尺寸為 3 2m 2 0m 0 16 質(zhì)量約為 5200kg 的平臺并列排放 具 有足夠的強(qiáng)度 剛度和穩(wěn)定性 且平臺上面 18 條下形槽 供固定被測鉆機(jī)使用 當(dāng)被測鉆機(jī)與水平加載裝置固定時 可測試鉆機(jī)在不同轉(zhuǎn)速狀態(tài)下的進(jìn)給力和起拔力等參數(shù) 當(dāng)被 測鉆機(jī)固定在回轉(zhuǎn)加載裝置時 可測試鉆機(jī)在回轉(zhuǎn)狀態(tài)下的功率 扭矩 轉(zhuǎn)速以及效率等參數(shù) 測試加載系統(tǒng) 回轉(zhuǎn)加載裝置 回轉(zhuǎn)加載裝置由增速器 扭矩轉(zhuǎn)速傳感器 變速器與測功機(jī)組成 用測試鉆機(jī)在回轉(zhuǎn)時的功率 扭 矩 轉(zhuǎn)速和效率 測功機(jī)能對被測鉆機(jī)施加制動力矩 雖然電渦流測功機(jī)在低速范圍內(nèi)有較大的制動力 但對大部分 鉆機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速而言 其制動能力仍顯不足 因此設(shè)有增速機(jī)構(gòu) 在測功機(jī)和扭矩轉(zhuǎn)速傳感器之 間為變速器 在扭矩轉(zhuǎn)速傳感器與鉆機(jī)之間為增速器 與增速器的低速軸連接時 輸入最大扭矩為 Mmax 2000 2 96 5920N M 其中 2 96 為增速器的低速軸的傳動比 考慮到傳感器允許有 1 2 倍的超載 則所測鉆機(jī)的最大扭矩可達(dá) 7104N M 扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的最高輸入轉(zhuǎn)速為 4000r min 因此在這種連接方 式時 允許鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速最高為 nmax 4000 2 96 1351r min 當(dāng)被測鉆機(jī)主軸同時與增速器 變速器的低速軸連接時 可測鉆機(jī)最大輸出扭矩 7741 29N M 而 此時被測鉆機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 136r min 當(dāng)被測鉆機(jī)主軸與增速器的高速軸連接時鉆機(jī)的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速 只受變速的限制 該測量范圍可滿足目前各種型號的全液壓動力頭式坑道鉆機(jī)性能測試的要求 水平加載裝置 水平加載裝置主要有液壓缸 節(jié)流閥 油箱 拉壓力傳感器和固定支坐等組成 用于測試鉆機(jī)在水 平加載下的進(jìn)給力 起拔力等 其工作原理是液壓缸的兩端各接個節(jié)流閥 通過節(jié)流飯可以控制油缸的移 動速度和工作壓力 此時可以測試鉆機(jī)的動態(tài)進(jìn)給 起拔力及其速度 若將某一端節(jié)流閥并死 則可測出 鉆機(jī)在靜態(tài)下的最大進(jìn)給 起拔力通過拉壓力傳感器輸入計算機(jī) 為避免測試時加載系統(tǒng)的平臺受到過大 的橫向載荷 用兩根拉桿將移動加載裝置與被測鉆機(jī)的機(jī)身連接起來 使進(jìn)給 起拔力轉(zhuǎn)化為內(nèi)力 加載系統(tǒng)平臺 加載系統(tǒng)安裝在一個可升降的液壓升降平臺上 靠 4 個立柱支撐 由兩個升降油缸升降 以便在測 試不同型號鉆機(jī)時調(diào)整其高度以適應(yīng)被測鉆機(jī)的中心高度 平臺通過橫梁與 4 根立柱鉸鏈 其中兩根立柱 與底座鉸鏈 可以擺動 以補(bǔ)償兩個平臺升降油缸不同步而產(chǎn)生的偏差 微機(jī)綜合測試系統(tǒng) 4 微機(jī)綜合測試系統(tǒng)是由傳感器收集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)過 A D 轉(zhuǎn)換電路輸入計算機(jī)然后顯示打印 通過微機(jī)測試系統(tǒng) 我們可以對所測的各種性能數(shù)據(jù)進(jìn)行采集 分析 顯示 儲存 報表輸出 曲線擬合 這是整個測試系統(tǒng)的終端輸出部分和核心部分 在軟件設(shè)計中 采用了多次采集 去掉雙最大值及雙最小值 最后再取剩余值的算術(shù)平均值等一系 列措施 以進(jìn)一步降低測量系統(tǒng)的誤差 系統(tǒng)設(shè)置 由于系統(tǒng)測試范圍較寬 為保證測量精度 傳感器常常需要換檔 有的還需要多檔切換 對于這些 情況本系統(tǒng)有相應(yīng)的考慮 量程 系數(shù)等數(shù)值必須與配用的傳感器所標(biāo)注的數(shù)值一致 且須對所要測試參 數(shù)進(jìn)行設(shè)置 由于科學(xué)研究 形式試驗及出廠檢驗的目的及要求有所不同 所要測量的項目也有所不同 按測量 選擇安鈕 即可彈出菜單顯示可測的全部項目 此時可根據(jù)需要進(jìn)行選擇 在測試過程中可以對測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄 以便于數(shù)據(jù)保存 并進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯和繪制曲線等工作 在測量過程中也可以顯示實時趨勢曲線 可以進(jìn)行二維 三維的曲線繪制 測試后數(shù)據(jù)可以進(jìn)行修改 刪 除及存儲等 3 課題研究的基本內(nèi)容 將機(jī)械加工中需要同時完成得旋轉(zhuǎn)和直線進(jìn)給動作合二為一 在一些行程不大的場合可采用旋轉(zhuǎn)動力 液壓缸實現(xiàn) 該液壓缸將液壓缸與液壓馬達(dá)組合在一起 可同時完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和直線進(jìn)給運(yùn)動 其設(shè)計參 數(shù)為 行程 400mm 額定壓力 14MPa 缸徑 125mm 花鍵外徑 55mm 要求設(shè)計該旋轉(zhuǎn)液壓缸的結(jié)構(gòu)及相關(guān)零件 4 課題研究的重點難點及要解決的主要問題 1 液壓元件的選擇 通過計算選擇泵 電動機(jī) 液壓缸以及液壓輔助元件 2 傳感器的選擇 主要采用轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀 內(nèi)容包括轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀的工作原理 信號輸出 轉(zhuǎn)矩的輸出 轉(zhuǎn) 速輸出 安裝使用注意等 3 增速器的設(shè)計 主要通過大量的計算來確定各參數(shù) 包括傳動比的分配 運(yùn)動參數(shù)的計算 各級 齒輪類型 精度等級及材料 齒數(shù)的選定 軸承的校核等 計算量龐大 查表次數(shù)多 4 輸出部分的設(shè)計 包括單片機(jī)程序及接線圖等 5 進(jìn)度安排 第 1 周 2013 年 2 月 25 日 2013 年 3 月 3 日 上交寒假外文翻譯 接受具體畢業(yè)設(shè)計任務(wù) 撰寫開題報告 熟悉設(shè)計內(nèi)容 查閱有關(guān)資料 4 第 2 周 第 3 周 2013 年 3 月 4 日 2013 年 3 月 17 日 參觀實驗室或有關(guān)廠家 增加感性認(rèn)識 方案論證并確定旋轉(zhuǎn)動力液壓缸的設(shè)計方案 第 4 周 第 5 周 2013 年 3 月 18 日 2013 年 3 月 31 日 完成旋轉(zhuǎn)動力液壓缸總體設(shè)計方案 完成旋轉(zhuǎn)動力液壓缸的總裝配圖初步設(shè)計 第 6 周 第 7 周 2013 年 4 月 1 日 2013 年 4 月 14 日 完成旋轉(zhuǎn)動力液壓缸部分零件的設(shè)計 第 8 周 2013 年 4 月 9 日 2013 年 4 月 21 日 提交第 1 8 周的 指導(dǎo)記錄表 實習(xí)報告 和已做的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容 由指導(dǎo)老師初審后上交學(xué)院 第 9 周 第 13 周 2013 年 4 月 22 日 2013 年 5 月 26 日 在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下修改并完成旋轉(zhuǎn)動力液壓缸的全部設(shè)計 完成設(shè)計圖紙 同時撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 并提交指導(dǎo)老師初審 第 14 周 第 16 周 2013 年 5 月 27 日 2013 年 6 月 14 日 修改畢業(yè)設(shè)計圖紙及說明書 完成后參加畢業(yè)答辯 1 紀(jì)名剛等主編 機(jī)械設(shè)計 第八版 M 北京 高等教育出版社 2006 2 成大先主編 機(jī)械設(shè)計手冊 第四版 M 化學(xué)工業(yè)出版社 2002 3 陸惠明 錢超美 蔣明 煤礦用鉆機(jī)試驗臺的研制 煤炭科學(xué)技術(shù) 4 李寶存 ZJS 型智能型煤擴(kuò)用液壓鉆機(jī) 煤礦重大災(zāi)害防治技術(shù)與實踐 2008 5 李寶存 耿彥波 鄭曉偉 ZJS 智能型煤礦用液壓鉆機(jī)性能檢測裝置 煤礦安全 2008 08 65 67 6 陳松林 王清峰 ZY 300 型全液壓鉆機(jī)的研究與試驗 礦業(yè)安全與環(huán)保 2005 32 5 6 8 7 趙學(xué)社 煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 煤炭科學(xué)技術(shù) 2007 35 4 1 10 8 盧寧 趙繼云 張德生等 煤礦井下全液壓鉆機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 煤礦機(jī)械 2011 32 3 1 3 9 劉鳳琴 范國強(qiáng) 煤礦坑道鉆機(jī)性能檢測試驗臺 煤田地質(zhì)與勘探 2003 31 5 59 61 10 李棟 王賀劍 王敬國 煤礦坑道鉆機(jī)液壓系統(tǒng)可靠性設(shè)計分析 煤炭工程 2011 3 23 25 11 汪選要 徐傳波 葉友東 煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)的設(shè)計研究 煤礦機(jī)械 2010 31 6 3 5 12 邢蘇寧 王思聰 煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)整機(jī)性能測試加載方式比較 地質(zhì)裝備 2011 6 15 17 13 姚亞峰 全液壓動力頭式鉆機(jī)給進(jìn)系統(tǒng)的分析研究 碩士學(xué)位論文 西安科技大學(xué) 2005 14 楊善國 液壓錨桿鉆機(jī)設(shè)計研究 博士學(xué)位論文 中國礦業(yè)大學(xué) 2009 15 李曉暉 智能型煤礦用全液壓鉆機(jī)性能檢側(cè)裝置的研制與使用 煤礦重大災(zāi)害防治技術(shù)與實踐 2008 154 158 4 4 學(xué)生簽名 年 月 日 指導(dǎo)教師批 閱意見 指導(dǎo)教師應(yīng)對課題研究的思路 方法 對策 措施和預(yù)期成效等做出評價 并提出具體 的改進(jìn)意見 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 注 理工類學(xué)生偏重于對課題相關(guān)知識的理解和實施方案的框架結(jié)構(gòu) 文管類學(xué)生偏重于對文獻(xiàn)資 料的理解與綜述 表格欄高不夠可自行增加