XY-4岩心钻机升降机的设计[毕业论文+CAD图纸]

机械设计毕业论文：XY-4岩心钻机升降机的设计含论文，CAD图纸，开题报告

XY-4岩心钻机升降机的设计[毕业论文+CAD图纸]

摘 要

当前，岩心钻机升降机主要使用定轴式行星轮系升降机，本文就是在已有的定轴式行星轮系升降机的基础上，设计出能够实现设计要求的四档提升速度的升降机。在设计过程没有改变原有的升降机零部件的位置关系，但由于，传动比以及传动速度的不同，所以，通过受力分析计算，加大了行星齿轮、中心齿轮、内齿圈的厚度；同时也加大了抱闸抱紧时的抱紧半径。利用先进的现代软件分析，就能发现，通过计算分析所获得的结论是正确，也就是说，本文所设计的升降机能够实现所要求的提升速度。

Abstract

At present, rock driller elevator mostly betakes fix-shaft planet-wheel system elevator. This article tends to design a new system with 4-level elevating speed which could realize the design demands on the basis of existing fix-shaft planet-wheel system elevator. In this article , instead of changing the ubiety among the parts of the original elevator , the author keeps on using the original structure. However, because of the differences of the transmission ratio and speed, the author enlarges the planet gear, solar gear , thickness of the inner circle ring as well as the enclasping radius of the enclasping brake through the mechanical design and calculation .By the advanced modern soft-ware analyse ,we can see that the conclusions acquired by the analyse are correct , i.e. this article succeeds to satisfy the demanding elevating speeds.

目 录

引 言 1
第一章 概述 3
1.1 XY—4岩芯钻机的发展历史 3
1.2 XY—4岩芯钻机的发展的主要决定因素 4
1.3 钻探设备发展的趋势 4
1.4 钻机分类 6
第2章 设计总论 7
2.1 XY—4岩芯钻机升降机的功用、设计要求及设计条件 7
2.1.1 XY—4岩芯钻机升降机的功用 7
2.1.2 XY—4岩芯钻机升降机的设计要求 7
2.1.3 XY—4岩芯钻升降机的设计条件 7
2.2 XY—4岩芯钻机升降机类型的确定 8
2.3 XY—4岩芯钻机升降机的设计方案的确定 9
2.4 XY—4岩芯钻机升降机的组成分析 9
2.5 XY—4岩芯钻机升降机结构示意图与工作原理分析 13
2.5.1 XY—4岩芯钻机升降机的结构示意图 13
2.5.2 XY—4岩芯钻机升降机的工作原理分析 14
第3章 分析计算 16
3.1 XY—4岩芯钻机升降机齿轮的分析计算 16
3.1.1 齿轮总传动比的确定 16
3.1.2 选择齿轮材料和热处理，精度等级，齿轮齿数 16
3.1.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 16
3.2 XY—4岩芯钻机升降机轴的分析计算 21
3.2.1 升降机轴的设计 21
3.2.2 行星轮轴的设计 29
3.3 XY—4岩芯钻机升降机轴承的分析计算 30
3.4 XY—4岩芯钻机升降机卷筒的结构参数的确定 33
第四章 升降机的转速、转矩特性分析 37
4.1 升降机的转速特性分析 37
4.1.1 升降机提升速度的分析 37
4.1.2 升降机下降速度的分析 39
4.2 升降机的转矩特性分析 41
4.2.1 升降机提升转矩特性的分析 41
4.2.2 升降机下降转矩特性的分析 42
4.3 升降机的主要特性参数计算 42
4.3.1 升降机的最大提重量 42
4.3.2 升降机的提升速度 44
4.3.3 升降机的抱闸的受力计算 46
第5章 工程图的绘制 49
5.1 总装配图的绘制 49
5.2 部件图的绘制 49
5.3 零件图的绘制 49
第6章 升降机的使用与维护 50
6.1 升降机的日常维护保养 50
6.2 升降机的使用要求 52
第7章 对升降机进行有限元分析 53
7.1 运用CATIA进行升降机的建模 53
7.2 运用CATIA中的GENERATIVE STRUCTURAL ANALYSIS分析 53
第8章 结论 63
致 谢 64
参考文献 6

引 言

升降机是钻机的主要执行机构之一。在钻孔的全过程中，其主要作用是升降钻具，另外，还有升降套管，一定条件利用升降系统悬挂钻具、进行快速扫孔、采用主动钻杆控制减压钻进、利用升降机强力起拔处理孔内事故等作用。

升降机升降工序所占时间比例甚大，并且随孔深而增加，一般约占工作时间的1/3～1/2。升降机的完善程度，必然明显的影响钻探的效率、钻探质量、生产的安全。因此，对钻机的升降机进行设计和性能分析是非常必要的。 直至目前，工程人员所设计的升降机按传动方式可分为：胀闸传动式、锥摩擦传动式、片式摩擦力合器传动式、液压传动式、行星轮传动式5类。而这5类升降机各自有各自的特点：

锥摩擦传动式升降机结钩比较简单，易损件少、结实耐用、但传动效率小，两摩擦锥面易进入泥浆、油污等，工作可靠性较差。只有少数窃孔及次深孔钻机使用。

片式摩擦力合器传动式升降机传动较锥摩擦式平稳，传动同样功率时．结构尺寸较锥摩擦式小，但结构较锥摩擦式复杂，更换离合器片不太方便。

液压传动式升降机可以实现无级调节升降机的速度和远距离自动控制，而且升降机结构大大简化。不足之处是液压马达要求加工、装配精度高、不便野外修配。行星轮传动式升降机与摩擦传动式相比，在尺寸相同时，能传递较大功率以及获得较大的传动比；传动效率大；结构紧凑，传动平稳，操作灵活。

从这5中升降机的使用和研究情况来看，前3中升降机已经被淘汰，最后一种为目前应用最为广泛的升降机，但从长远的角度看，能实现无级调速和远程控制的液压传动式升降机将是将来的主要发展方向。本文将在已知参数的基础上，通过对升降机转距特性及转速特性和升降机特性参数的计算，从而设计升降机模型。并应用分析软件对其进行仿真、验证。

这样，就可以清楚升降机的转距特性及转速特性，并且获得升降机的特性参数。则工作人员就不可能在已知升降机特性的前提下，出现超载工作的现象，就可以减小事故的发生，保障了人生安全和财产安全。另外，利用这种设计方法，将升降机在各种工况下的特性进行综合，改进现有的升降机。

第1章 概述

1.1 XY—4岩芯钻机的发展历史

钻机是向地下钻孔的机器，是完成钻进施工的主机，它带动钻具和钻头向地层深处钻进，并通过升降机完成起下钻具和套管，提取岩心，更换钻头等辅助工作。泵的作用是向孔内输送冲洗液以冲洗孔底，冷却钻头和润滑钻具。它广泛应用于国明经济的许多部门，它是从事各种钻探施工必不可少的主体设备。
钻机的发展有手把式钻机、机械传动、液压给进的钻机和全液压钻机之间的三个发展阶段。

⑴第一阶段是以手把式钻机为代表的，1862年，瑞士设计制造了世界上最早的手动操作立轴钻机，起钻头是金刚石钻头；1899年出现了钢粒钻进，代替了金刚石钻进；1916年硬质合金也用于钻探，产生了合金钻进。随着这两种钻进方法的采用，相应地出现了荫芽状态的立轴式回转钻进钻机，这种钻机后来发展成性能比较完善的手把给进式钻机。刚开始的钻机动力由人力驱动，只能为低速，升降机为摩擦式的，这种钻机在发展到四、五十年代，这种钻机的结构与性能比较完善；我国解放初期，为解决地质勘探工作急需引进—部份这类钻机，随后又大量仿制，其代表型号为XB—300、XE—5DD及XB—I 000A型等。

⑵第二阶段是以机械传动、液压给进的钻机为代表的，四十年代中期，随着科技的发展钻机也高速发展，出现了新的金刚石钻头，另外，液压技术也广泛的发展与应用。在这种条件下，产生了机械传动、液压给进的钻机，50年代以后，适合于金刚石钻进的机械传动、液压给进的钻机有了进一步发展。我国解放初期，进口手把钻机的同时，也进口了机械传动、液压给进的钻机，1958一1962年完成了从仿制到自制的过渡阶段，从1962年以后，就开始了系统的设计与制造工作。