巖心鉆機升降機的設(shè)計含21張CAD圖
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工作計劃
姓名： 機械學(xué)院： 學(xué)號：
周數(shù)和日期
計劃完成的工作
完成的情況
第一至三周
（3月5日至3月25日）
完成開題報告、專業(yè)文獻閱讀報告、文字翻譯、工作計劃
第四周
（3月26日至4月1日）
完成設(shè)計說明書的大綱
第五周
（4月2日至4月8日）
完成升降機主要參數(shù)的選擇以及設(shè)計計算
第六周
（4月9日至4月15日）
完成大部分構(gòu)件型號以及尺寸的選擇
第七周
（4月16日至4月22日）
完成所有構(gòu)件型號以及尺寸選擇
開始畫總裝配圖
第八周
（4月23日至4月29日）
完成大部分的總裝配圖
第九周
（4月30日至5月6日）
完成總裝配圖
第十周
（5月7日至5月13日）
完成部件圖
第十一周
（5月14日至5月20日）
完成全部零件圖
第十二周
（5月21日至5月27日）
總結(jié)完成一半的設(shè)計說明書
第十三周
（5月28日至6月3日）
完成設(shè)計說明書
開題報告
(XY-4巖心鉆機升降機的設(shè)計)
巖心鉆機的功用：
鉆機是向地下鉆孔的機器，是完成鉆進施工的主機，它帶動鉆具和鉆頭向地層深處鉆進，并通過升降機完成起下鉆具和套管，提取巖心，更換鉆頭等輔助工作。泵的作用是向孔內(nèi)輸送沖洗液以沖洗孔底，冷卻鉆頭和潤滑鉆具。它廣泛應(yīng)用于國明經(jīng)濟的許多部門，它是從事各種鉆探施工必不可少的主體設(shè)備。
升降機的功用：
鉆機的升降機有主升降機和副升降機之分：主升降機用于升降鉆具和套管；副升降機可用于起吊其它管材或重物，打撈繩索取心鉆具內(nèi)管，升降撈砂簡、取土器等。
升降機的設(shè)計要求：
由于鉆機的升降機在在鉆探的過程中，工作時間長，其性能的好壞，直接關(guān)系到鉆進的效率鉆孔的質(zhì)量和生產(chǎn)的安全，因此升降機要滿足以下要求：
①在滿足升降機工藝要求的前提下，應(yīng)能最大限度地降低升降工序的機動時間和充分提高功率利用系數(shù)。
②要求升降機的結(jié)構(gòu)與強度具有一定的超載能力。
③操作方便、動作靈敏、平穩(wěn)、勞動強度小、工作安全可靠，現(xiàn)代鉆機應(yīng)考慮操作遠離鉆機本體，實現(xiàn)遠距離手柄或按扭操作。
④結(jié)構(gòu)簡單。
設(shè)計目的：
①通過設(shè)計知道鉆機的工作性能以及升降機的結(jié)構(gòu)；
②分析升降機的轉(zhuǎn)矩特性和轉(zhuǎn)速特性；
③分析計算升降機的特性參數(shù)；
③應(yīng)用一些軟件對升降機進行仿真分析，從而，進一步了解升降機的性能。
技術(shù)方案的確定：
本次設(shè)計是在原有的XY-4巖心鉆機的基礎(chǔ)上，利用所給的設(shè)計參數(shù)：
① 輸入軸轉(zhuǎn)速（r/min）：約450、約310、約217、約117；
② 卷筒轉(zhuǎn)速（r/min）：約160、約110、約78、約42；
③ 最大提升能力：29.4KN；
④ 卷筒直徑：285mm；
⑤ 鋼繩直徑：16mm；
⑥ 卷筒容繩量：52mm；
⑦ 提升速度：0.82、1.51、2.16、3.13。
進行計算，分別進行工作參數(shù)的選擇：
① 升降機的最大起重量Pq；
② 提升速度分為：最高纏繩速度Vmax、最低纏繩速度Vmin；
③ 調(diào)速范圍R；
④ 速度檔數(shù)及中間速度。
抱閘的受力分析：
① 下降制動力矩；
② 提升制動力矩；
③ 手柄上的作用力；
抱閘的發(fā)熱驗算：
抱閘在制動過程中，將鉆具和提升系統(tǒng)的動能全部轉(zhuǎn)化為熱能，這些熱能會使抱閘和制圈的溫度升高。這樣會使摩擦系數(shù)降低，制動力矩減小，而且會使熱應(yīng)力增加，加劇摩擦材料的磨損，因此要對其進行發(fā)熱驗算，看是否能夠男組要求。
通過上述計算就可以知道升降機的最大起重量、提升速度、制動力矩等等，我們就利用這些參數(shù)來選擇升降機的主軸、行星輪系齒輪、支架、中心齒輪、行星輪軸等所有的零件型號和尺寸，進而繪制出總裝配圖。在經(jīng)過一些軟件來分析升降機的性能。
升降機類型的確定：
類型
特點
采用鉆機型號
脹閘傳動式
次種升降機簡化了機械傳動結(jié)構(gòu)，采用液壓控制，易實現(xiàn)遠距離操作以及自動化；而且工作平穩(wěn)；卷筒制圈散熱條件好。但只適用于有液壓系統(tǒng)的鉆機。
SPC-300型
錐摩擦傳 動
此類升降機結(jié)鉤比較簡單，易損件少、結(jié)實耐用、但傳動效率小，兩摩擦錐面易進入泥漿、油污等，工作可靠性較差。只有少數(shù)竊孔及次深孔鉆機使用
XB-500型
片式摩擦力合器傳動式
傳動較錐摩擦式平穩(wěn)，傳動同樣功率時．結(jié)構(gòu)尺寸較錐摩擦式小，但結(jié)構(gòu)較錐摩擦式復(fù)雜，更換離合器片不太方便。
用于鉆機輔助升降機
液壓傳動式
可以實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)升降機的速度和遠距離自動控制，而且升降機結(jié)構(gòu)大大簡化。不足之處是液壓馬達要求加工、裝配精度高、不便野外修配。
行星輪傳動式
與摩擦傳動式相比，在尺寸相同時，能傳遞較大功率以及獲得較大的傳動比；傳動效率大；結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，操作靈活。
用于機械傳動式鉆機
表1 升降機類型的比較
因此，通過上述分析，我們選擇行星輪式升降級。
行星輪式升降機的原理分析
行星輪式升降機分為①行星輪軸支撐在提升在制圈上，內(nèi)齒圈與卷筒裝在一起；
②行星輪軸裝在卷筒上，而內(nèi)齒圈和提升制圈聯(lián)在一起。
類型
結(jié)構(gòu)示意圖
工作原理
第一類
(1)?提升鉆具?剎緊提升抱閘8，同時松開制動抱閘9。行星輪5及其軸4不能繞升降機軸1公轉(zhuǎn)。在角速度為ωa的中心輪帶動下，行星輪繞自身軸以ωg自轉(zhuǎn)，并帶動內(nèi)齒圈以ωb轉(zhuǎn)動，纏繞鋼繩，提升鉆具。提升時，定軸輪系行星式升降機的傳動比?為?
??(1-1)
式中：?Zb、Za--分別為內(nèi)齒圈與中心輪齒數(shù)；"-"號--轉(zhuǎn)向相反。
(2)?制動鉆具?抱閘9剎住下降制動盤，同時松開抱閘8。因卷筒與內(nèi)齒圈被閘住不轉(zhuǎn)，鉆具停止升降。此時行星輪自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)。
(3)?下降鉆具?兩抱閘均松開，在鉆具自重作用下鉆具下降［圖3-6(c)］。?
(4)?微動升降（ωb、ωH可控）?即慢速控制升降工況。若松開提升抱閘8，控制制動抱閘9，鉆具會出現(xiàn)下降、停止和慢速下降運動狀況；若松開制動抱閘9，控制提升抱閘8，行星輪出現(xiàn)三種運動狀態(tài)，即鉆具提升、停止（不穩(wěn)定）和下降運動狀況。因此，行星式升降機能夠并允許微動升降操作，兩抱閘只要不同時剎死，兩者制緊程度配合得當，微控升降操作就會得心應(yīng)手。
第二類
次類行星輪傳動式升降機在各工況下的操作與第一類的相同。僅輪系在各個工況下的運行狀態(tài)與第一類不同。
表2 兩種行星輪式升降機的比較
根據(jù)巖心鉆機的工作場地以及工作狀態(tài)等條件和上述工作原理，我們選擇第一類。
升降機結(jié)構(gòu)的確定：
通過查閱資料，從而確定XY-4巖心鉆機升降機的結(jié)構(gòu)形式（如圖1.1）；升降機由卷筒、行星傳動機構(gòu)、水冷裝置及抱閘組成。升降機軸19右端的花鍵部插入分動箱的軸齒輪的花鍵中；升降機軸19的左端通過水套軸8、單列向心球軸承11、支架13等支承在支架上；軸左端頭是四方軸頭，作為人力傳動升降機軸用；卷筒用兩盤313型軸承16、36支承在升降機軸19上。行星傳動機構(gòu)由中心齒輪24、游星齒輪32、內(nèi)齒圈20等組成。中心齒輪以花鍵連接裝在軸19的右側(cè)。行星齒輪用兩盤207型軸承30裝在行星輪軸29上，行星齒輪共三組，均布安裝在左右支架27上；行星輪軸的左右支架分別用一盤313型軸承36和兩盤111型軸承26支承在升降機軸上；右支架27外側(cè)用平鍵28與提升制動盤34聯(lián)結(jié)，并用螺釘將端蓋23固緊在支架右側(cè)，防止提升制動盤外串，兩個支架用3個均布的螺栓連接成一體。水冷裝置由水套軸8、引水環(huán)9、壓蓋10、水管3及制動盤水套等組成。
圖1-1?XY-4型升降機
1-制動抱閘；?2-水管接頭；?3-水管；?4-接頭式壓注油杯；?5-骨架橡膠油封；?6-檔板；?7-堵絲；?8-水套軸；?9-引水環(huán)；?10-壓蓋；?11-單列向心球軸承；?12-水管接頭；?13-支架；?14-內(nèi)螺紋圓柱鎖；?15-骨架式橡膠油封；?16-單列向心球軸承；?17-孔用彈性擋圈；?18-卷筒；?19-升降機軸；?20-內(nèi)齒圈；?21-密封蓋；?22-直通式壓注油杯；?23-端蓋；?24-中心齒輪；?25-氈封油圈；?26-單列向心球軸承；?27-游星輪支架；?28-平鍵；?29-游星輪軸；?30-單列向心球軸承；?31-孔用彈性擋圈；?32-游星齒輪；?33-騎縫螺絲；?34-提升制圈；?35-提升抱閘；?36-單列向心球軸承
升降機的參數(shù)的分析計算：
① 升降機的最大起重量Pq：
升降機的最大起重量Pg指的是用單繩一速提升時，升降機的最大提升負荷，它取決于大鉤載荷及滑車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。而大鉤載荷又依據(jù)額定孔深下的最大鉆具重量確定。
大鉤載荷可用下式計算：
Qｄ=ＫQ。=ＫαｑＬ（1-γ。/γ）Error! No bookmark name given.
式中 Q。——額定孔深時的鉆具總重；
Ｋ——卡塞系數(shù)。它又反映了升降機的超載能力，又可稱為超載系數(shù)。一般 K＝1．5—4。淺孔及大口徑鉆機取值較小，中深孔及小口徑鉆機取值較大，深孔鉆機取值最大；
α——鉆扦重量修正系數(shù)。接頭連接α＝1．05，接箍連接α＝1．1；
ｑ——每米鉆桿重量；
Ｌ——額定孔深的鉆具總長；；
γ?！獩_洗液比重；
γ——鉆桿材料比重。
②提升速度分為：最高纏繩速度Vmax、最低纏繩速度Vmin；
最高纏繩速度Vmax是根據(jù)提引器的最高上升速度確定的。
式中 Ｖ。max——提引器上升最高速度，它受立根長度和操作安全限制。不同的立根長度，所允許提引器的最高上升速度不同。
最低纏繩速度Vmin根據(jù)動力機的額定功率及大鉤載荷確定。可用下面公式計算：
式中 Nｅ——動力機額定功率KW；
ηｚ——動力機至卷簡的總傳動效率，一般取0.8~0.85；
Qｄ——大鉤載荷，kg。
③調(diào)速范圍R：
當Vmax及Vmin確定之后，調(diào)速范圍R己成定值。
④速度檔數(shù)及中間速度：
設(shè)：T——用第一速(最低速)提升全部鉆具所用的時間；
Tm——用M個檔提升全部鉆具所用的時間；
φT——提升時間系數(shù)；
A——動力機在T內(nèi)可以做的功；
Am——動力機在Tm時間內(nèi)實際做的功；
φN——升降機的功率利用系數(shù)；
提升時間系數(shù)φT及功率利用系數(shù)φN用下式計算：
⑤下降制動力矩；
制動正在下降過程的鉆具，卷筒上除承受鉆具自重產(chǎn)生的靜力矩Mj外，還必須承受鉆具與升降系統(tǒng)的慣性力產(chǎn)生的附加動力矩Md。因此，制動鉆具所需的制動力矩Mx等于以上二力矩之和，即
在實際計算時，一般采用下面的經(jīng)驗公式：
式中 β——動載荷系數(shù)，β＝1．2—1。4，懸掛鉆具時，可以看成為制動安全系數(shù)；
Qdg——下降鉆具時，最大大鉤載荷；
m——有效鋼絲繩數(shù)；
η——滑輪系統(tǒng)效串；
Ds——卷筒的計算直徑；
D——卷簡直徑；
d——鋼絲繩直徑。
⑥提升制動力矩；
提升時，所需的制動力矩取決于提升負荷的大小及升降機的結(jié)構(gòu)類型。下面以第一類
行星輪式升降機為例分折提升制動力矩的計算：
則提升制動力矩應(yīng)為：
所以
式中 Pq——升降機的最大起重量；
rs——卷筒計算半徑，纏繞三層鋼繩；
Ds——卷筒計算直徑；
D——卷筒直徑；
d——鋼絲繩直徑。
⑦手柄上的作用力；
設(shè)制帶的抱角為α，制帶與制圈的摩擦系數(shù)為f，制動時，制帶兩端所需的拉力為T1、T2。根據(jù)歐拉公式平衡條件可知道手柄上的作用力：
式中 P——手柄上的作用力；
T——偏心輪作用于制帶頭上的壓力；
b——偏心輪的偏心距；
ｌ——手柄長度；
α1——兩制帶頭所夾角度的一半。
⑧抱閘的發(fā)熱驗算：
抱閘在制動過程中，將鉆具和提升系統(tǒng)的動能全部轉(zhuǎn)化為熱能，這些熱能會使抱閘和制圈的溫度升高。這樣會使摩擦系數(shù)降低，制動力矩減小，而且會使熱應(yīng)力增加，加劇摩擦材料的磨損，因此，在設(shè)計時必須考慮抱閘的散熱和降低溫升問題，并進行抱閘的發(fā)熱驗算。
升降機工作時的動能E：
式中 m1——鉆具及提引進置的質(zhì)量，kg;
ν——鉆具的下放速度，m／s；
J——升降機的轉(zhuǎn)動慣量；
ω——卷筒制動前的角速度，rad／s。
而
式中 m 2——卷筒的質(zhì)量，kg；
Dz——卷筒的直徑，m；
n——卷筒的轉(zhuǎn)速，r／min。
假定制動時所有的熱量都被制圈吸收。則其溫升為：
式中 X——立根數(shù)，今X＝L/l；
L——鉆具總長，m；
l——立根長度，m；
m3——制圖的質(zhì)量，kg。
選件：
通過上述計算和對結(jié)構(gòu)的分析，查閱機械設(shè)計手冊就可以確定每一個零件的型號和尺寸大小。
驗算：
對所有的件進行綜合的檢驗，看是否滿足要求。
繪制工程圖：
利用CAD等軟件繪制出工程圖。
技術(shù)難點：
① 對總體的技術(shù)方案的確定；
② 對行星輪式升降機的兩種方案的對比分析，選取第一中的原因；
③ 對總體結(jié)構(gòu)布局合理性的選擇；
④ 個別零件的型號和尺寸的選擇。
關(guān)鍵技術(shù)問題的解決方案：
①對升降機類型的選擇：
通過對升降機5種不同形式的結(jié)構(gòu)分析，特點分析，從而選擇出合理的一種結(jié)構(gòu)作為本次設(shè)計的結(jié)構(gòu)。
②兩種不同行星輪式升降機的選擇：
同理，通過對它們的結(jié)構(gòu)分析以及特點的對比，再根據(jù)XY-4巖心鉆機的其他結(jié)構(gòu)的特點，還有升降機的工作環(huán)境等條件就可以選擇出合理的結(jié)構(gòu)。
③結(jié)構(gòu)布局的選擇：
根據(jù)典型的XY-4巖心鉆機的結(jié)構(gòu)布局，我們就可以確定本次設(shè)計的結(jié)構(gòu)布局。
④對升降機總體的分析與驗證：
利用現(xiàn)代分析軟件（如ADUMS等）進行工程分析以及驗證。
參考文獻
[1]成大先。 機械設(shè)計手冊。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002
[2]楊惠民。 鉆探設(shè)備。北京：地質(zhì)出版社，1998
[3]馮德強。 鉆機設(shè)計。武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1993
[4]屠厚澤。 鉆探工程學(xué)。北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1988
[5]武漢地質(zhì)學(xué)院。 巖心鉆探設(shè)備及設(shè)計原理，武漢：地質(zhì)出版社，1980
[6]武漢地質(zhì)學(xué)院。 鉆探設(shè)備設(shè)計。地質(zhì)出版社，1982
專業(yè)文獻閱讀報告
鉆機的發(fā)展歷史：
鉆機是向地下鉆孔的機器，是完成鉆進施工的主機，它帶動鉆具和鉆頭向地層深處鉆進，并通過升降機完成起下鉆具和套管，提取巖心，更換鉆頭等輔助工作。泵的作用是向孔內(nèi)輸送沖洗液以沖洗孔底，冷卻鉆頭和潤滑鉆具。它廣泛應(yīng)用于國明經(jīng)濟的許多部門，它是從事各種鉆探施工必不可少的主體設(shè)備。
鉆機的發(fā)展有手把式鉆機、機械傳動、液壓給進的鉆機和全液壓鉆機之間的三個發(fā)展階段。
⑴第一階段是以手把式鉆機為代表的，1862年，瑞士設(shè)計制造了世界上最早的手動操作立軸鉆機，起鉆頭是金剛石鉆頭；1899年出現(xiàn)了鋼粒鉆進，代替了金剛石鉆進；1916年硬質(zhì)合金也用于鉆探，產(chǎn)生了合金鉆進。隨著這兩種鉆進方法的采用，相應(yīng)地出現(xiàn)了蔭芽狀態(tài)的立軸式回轉(zhuǎn)鉆進鉆機，這種鉆機后來發(fā)展成性能比較完善的手把給進式鉆機。剛開始的鉆機動力由人力驅(qū)動，只能為低速，升降機為摩擦式的，這種鉆機在發(fā)展到四、五十年代，這種鉆機的結(jié)構(gòu)與性能比較完善；我國解放初期，為解決地質(zhì)勘探工作急需引進—部份這類鉆機，隨后又大量仿制，其代表型號為XB—300、XE—5DD及XB—I 000A型等。
⑵第二階段是以機械傳動、液壓給進的鉆機為代表的，四十年代中期，隨著科技的發(fā)展鉆機也高速發(fā)展，出現(xiàn)了新的金剛石鉆頭，另外，液壓技術(shù)也廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。在這種條
件下，產(chǎn)生了機械傳動、液壓給進的鉆機，50年代以后，適合于金剛石鉆進的機械傳動、液壓給進的鉆機有了進一步發(fā)展。我國解放初期，進口手把鉆機的同時，也進口了機械傳動、液壓給進的鉆機，1958一1962年完成了從仿制到自制的過渡階段，從1962年以后，就開始了系統(tǒng)的設(shè)計與制造工作。
⑶第二階段是全液壓鉆機為代表的，六十年代以后，金剛石鉆進工藝又有新的發(fā)展，同時液壓技術(shù)本身又有了發(fā)展，這些因素，構(gòu)成了全液壓鉆機產(chǎn)生的條件。因此，在大約在六十華代末至七十年代初期，這種與傳統(tǒng)鉆機結(jié)構(gòu)完全不同的鉆機產(chǎn)生。我國六十年代初已開始研制全液壓傳動式鉆機，七十年代，我國全面地開展了研制工作。
鉆探設(shè)備的發(fā)展主要決定于的因素：
第一個因素是：它隨著鉆探方法和鉆探工藝的發(fā)展而變化的。
和其他技術(shù)發(fā)展史一樣，鉆探技術(shù)最初的發(fā)展是人與自然斗爭的結(jié)果。我國是世界上
最早使用鉆探技術(shù)來開采地下巖鹽的，早在秦代(公元前221—207年間)就用鉆井方法
開采井鹽。這一項技術(shù)發(fā)明目前仍為世界上所公認。但是最早采用的是繩索取心方法，其鉆進過程不是連續(xù)的，即不能采取連續(xù)的巖心，只能打垂直的孔，因此不能滿足地質(zhì)勘探的要求。在十九世紀中后期出現(xiàn)了能連續(xù)取心的迥轉(zhuǎn)式鉆機，這種鉆機鉆進效率和地質(zhì)效果遠比原始繩索取心鉆進優(yōu)越，因而，很快地在地質(zhì)巖心勘探工作中迥轉(zhuǎn)鉆進占了主導(dǎo)地位。隨著鉆進工藝的發(fā)展，巖心鉆機便必須進行一系列的演變。如果將目的較為新式的液壓動力頭式鉆機和五十年代的手把式鉆機相比較則無論在外觀上，結(jié)構(gòu)上、技術(shù)參數(shù)上迥然不同。
第二因素是隨著冶金工業(yè)、機械制造業(yè)、電子工業(yè)的發(fā)展，鉆探設(shè)備也相應(yīng)地起著變化。
鉆探設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計要求，除了自身地質(zhì)工作要求的特點外，還必然地要大量采用機械工業(yè)上通用的傳動副、標準件，如各種傳動機構(gòu)、各種液壓元件等。冶金工業(yè)的發(fā)展提供了輕質(zhì)高強度的原材料，使設(shè)備更趨于結(jié)構(gòu)緊奏體積縮少；電子工業(yè)的發(fā)展，使鉆探設(shè)備的測試手段儀表化、自控化。
目前在國外鉆探設(shè)備產(chǎn)品的更新?lián)Q代十分迅速，其主要原因是零部件絕大多數(shù)采用標準件一部新鉆機的設(shè)計，只要根據(jù)設(shè)計要求，提出方案完成技術(shù)設(shè)計階段后，工作草圖設(shè)計量并不大，可以大量選用其它公司出品的性能完善的標準件，進行組裝，因此新機型的試制周期很短。而由于大量采用專業(yè)化生產(chǎn)的標準件，組裝后的整機質(zhì)量得以保證，互換性、通用性也良好。
鉆探設(shè)備發(fā)展的趨勢：
美國機械傳動液壓給進立抽式鉆機約占98％，全液壓動力頭鉆機僅占2％?？梢姡F(xiàn)階段機械傳動液壓給進鉆機在大量的使用而全液壓動力頭鉆機處于發(fā)展階段。國外立軌式鉆機，為了縮熾升降和輔助正序，采用自動倒桿，加長立軸行程等措施。由于繩索取心鉆進廣泛地發(fā)展，在鉆機上增加了繩索絞傘裝置。升降機在結(jié)構(gòu)原理方面變化較小，仍以圓柱齒輪式結(jié)構(gòu)(個別為圓錐齒輪)，個別鉆機的卷筒帶有摩擦離合器，比較現(xiàn)代化的鉆機升降手把采用液壓控制，并以手動把作為備用；在中深孔及深孔鉆機采用水剎車以及加速提升和下降的提引裝置。在傳動及變速系統(tǒng)方面，變速箱速度有增加的趨勢，有的鉆機作了改進，即在變速箱輸入端，增設(shè)傳動減速箱，引入兩個系列的速度，以便更能適應(yīng)各種鉆進方法；也有的采用快速更換傳動鏈輪副、更換傳動齒輪或更換大批量齒輪以擴大變速箱的速度范圍。為了增加設(shè)備的機動性，減少安裝遷移的時間，裝設(shè)在輕、重汽車和拖拉機上的自行式鉆機目前使用的很廣泛。車裁式的鉆機其類型往往就是地表固定式標準鉆機，動力采目汽車和拖拉饑的發(fā)動機，也可以采用獨自的動力機。桅桿可用液壓缸豎起，采用一前二后的三個液壓千斤頂穩(wěn)定鉆機，這種鉆機有的深度達1000多米。值得注意的是，國外坑道內(nèi)巖心鉆機的種類較多。例如壓氣傳動式、螺旋給進式和液壓動力頭式的鉆機應(yīng)用于坑道內(nèi)鉆探?？拥楞@的發(fā)展它可節(jié)省大量鉆探進尺而取得預(yù)期的地質(zhì)上和經(jīng)濟上的效果。目前，我國對這方面的工作還重視不夠、急待發(fā)展。近年來“一機多用也是發(fā)展趨勢之一。如英園設(shè)計的鉆機是液壓驅(qū)動動力頭式車裁自行式設(shè)備，可用于巖心鉆進，能采用空氣、泥漿洗井；亦可采用潛孔錘鉆進。由于是車載式能局速行駛，也適合山區(qū)、丘陵幣值路不平的地方行駛。鉆探設(shè)備發(fā)展另一趨勢是操作自動化、機械化程度提高。由于電子技術(shù)在鉆探工作中的日益廣泛應(yīng)用，可以用各種電子儀表控制，以進一步使鉆進工作程序化來自動調(diào)節(jié)與控制最優(yōu)參數(shù)鉆進。目前已達到將各種操作手把集中進行液壓操作使之聯(lián)動化、程序化。升降工序機械化已作為鉆機部件的一部分。利用傳感裝置將并底壓力、泵量泵壓、轉(zhuǎn)數(shù)扭矩、瞬時進尺速度、過載警報等信息集中在操作臺上自動顯示、自動記錄，由電子計算機處理數(shù)據(jù)，變成指令自動控制與調(diào)整鉆進參數(shù)，這在石油鉆探設(shè)備上巳投入正式使用，在巖心鉆探上也有某些儀表與程序初步可以來用。
鉆機分類：
按用途分類：巖心鉆機機組、水文水經(jīng)鉆探機機組、工程地質(zhì)鉆機機組、工程鉆探機組、取樣鉆機機組、地熱鉆探機機組、探鉆機機組、坑道鉆機機組、石油鉆機機組、砂礦鉆機機組，等等。
鉆機的重點機構(gòu)：
鉆機有回轉(zhuǎn)機構(gòu)、給進機構(gòu)、升降機構(gòu)、擰卸機構(gòu)、設(shè)置傳動機構(gòu)、能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)、控制機構(gòu)、機架。下面我們介紹一些重點的機構(gòu)。
⑴XY-4型鉆機的機械傳動系統(tǒng)?
XY-4型鉆機的機械傳動系統(tǒng)如圖1-1所示。該系統(tǒng)包括：摩擦離合器1、變速箱2、萬向軸3、分動箱4、回轉(zhuǎn)器5、升降機6等部件。變速箱與分動箱之間采用萬向軸連接。變速箱輸出4個正轉(zhuǎn)速度與一個反轉(zhuǎn)速度。分動箱對回轉(zhuǎn)器來說還是一個兩速變速箱，因而，回轉(zhuǎn)器具有自101～1?191r/min的8個正轉(zhuǎn)速度和83r/min、251r/min兩個反轉(zhuǎn)速度。升降機具有自43～164r/min的四檔速度。
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圖1-1 XY-4型鉆機機械傳動系統(tǒng)圖
1-離合器；?2-變速箱；?3-萬向軸；?4-分動箱；?5-回轉(zhuǎn)器；?6-升降機
⑵變速箱的結(jié)構(gòu)
?變速箱的功用是變更回轉(zhuǎn)器和升降機的轉(zhuǎn)速和扭矩。機械傳動式鉆機幾乎全部采用齒輪變速箱，這類變速箱一般由2～4根傳動軸和軸間諸齒輪副構(gòu)成。按照結(jié)構(gòu)形式，基本上可分為兩種類型：①?簡單的兩軸一級傳動變速箱；②?三軸兩級傳動跨輪機構(gòu)變速箱。兩軸一級傳動變速箱結(jié)構(gòu)簡單、零件少，但是只有一個變速組，減速比受到限制。新型鉆機已廣泛采用三軸兩級傳動跨輪機構(gòu)變速箱。
?XY-4型鉆機采用的四速變速箱（圖1-2）結(jié)構(gòu)式為1×3+1=4。這種變速箱有四根軸和五對齒輪，輸出軸和輸入軸在同一軸線上。在變速箱輸出軸上有兩個滑動齒輪，一個為單齒輪Z3，另一個為雙聯(lián)齒輪Z9與Z10，能在輸出軸上變更位置，從而變換轉(zhuǎn)速。副軸Ⅱ′上的雙聯(lián)滑動齒輪，是變反檔用的。
圖1-2?XY-4型鉆機變速箱展開圖
Ⅰ-輸入軸;?Ⅱ-中間軸;?Ⅱ′-小軸;?Ⅲ-輸出軸;?1,2,5,7,8-單列向心球軸承;?3-滾針軸承;?4-箱體;?6-圓螺母;?9-止動片;?Z1-碗形齒輪;?Z2,?Z4,?Z5,?Z8-齒輪;?Z3-滑動齒輪;?Z6,?Z7-雙聯(lián)齒輪;?Z9,?Z10-雙聯(lián)滑動齒輪?
⑶摩擦離合器
?摩擦離合器的功能在于：①?接通和切斷鉆機的動力；②?在鉆機變速和分動操作中、或在完成套巖心與扭斷巖心等特殊操作時，利用離合器進行微動操作；③?當鉆機超載時，利用摩擦片打滑起過載保護作用。鉆機的摩擦離合器，通常設(shè)置在動力機（或減速箱）與變速箱之間，而且不影響液壓泵的傳動。?XY-4型鉆機的摩擦離合器（圖1-3）由主動件、從動件、壓緊分離機構(gòu)、操縱機構(gòu)及調(diào)隙機構(gòu)組成。壓緊分離機構(gòu)由滑套16、連桿15、連桿壓腳14等組成。操縱機構(gòu)由軸承18、滑套17、撥叉19及撥叉軸20等組成。調(diào)隙機構(gòu)由調(diào)整螺母22、保險片13等組成。
圖1-3 XY4型鉆機摩擦離合器
1-半彈性聯(lián)軸器；?2-單列向心球軸承；?3-主動軸；?4-鎖母；?5-單列向心球軸承（60206）；?6-殼體；?7-從動軸；?8-彈簧；?9-被動摩擦盤；?10-主動摩擦盤；?11-動盤（壓力盤）；?12-彈簧片；?13-保險片；?14-連桿壓腳；?15-連桿；?16-滑套；?17-松緊滑套；?18-單列向心球軸承；?19-撥叉；?20-撥叉軸；?21-罩殼；?22-調(diào)整螺母；?23-半圓鍵；?24-離合手柄；?25-雙頭螺栓；?26-骨架式橡膠油封；?27-支架?
⑷XY-4型鉆機的升降機
升降機又稱為絞車或卷揚機。隨鉆機的類型和用途不同，配備升降機的數(shù)目不同，一般巖心鉆機備有1—2個升降機，水文水井鉆機備有2—3個升降機。鉆機的升降機有主升降機和副升降機之分：主升降機用于升降鉆具和套管；副升降機可用于起吊其它管材或重物，打撈繩索取心鉆具內(nèi)管，升降撈砂簡、取土器等。
在設(shè)計升降機時的要求是：
①在滿足升降機工藝要求的前提下，應(yīng)能最大限度地降低升降工序的機動時間和充分提高功率利用系數(shù)。
②要求升降機的結(jié)構(gòu)與強度具有一定的超載能力。
③升降機的操縱位置應(yīng)便于操作者觀察孔口。同時升降機的布局應(yīng)有利于排繞鋼繩。
④結(jié)構(gòu)簡單。
升降機的類型有：錐摩擦傳動升降機、片式摩擦力合器傳動式升降機、脹閘傳動式升降機、液壓傳動式升降機、行星輪傳動式升降機。其中，行星輪傳動式升降機為典型的機構(gòu)，下面以XY-4型鉆機的升降機進行分析；
按照傳動原理，行星式升降機有兩種類型，即定軸輪系傳動型和行星輪系傳動型。
⑴定軸輪系傳動型
定軸輪系傳動升降機的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。卷筒與內(nèi)齒圈固定連接，提升靠內(nèi)齒圈帶動。
圖1-4?定軸輪系行星式升降機結(jié)構(gòu)示意圖
1-升降機軸；?2-升降機傳動齒輪；?3-中心輪Za；?4-行星輪軸；?5-行星輪Zg；?6-內(nèi)齒圈Zb；?7-卷筒；8-提升抱閘；?9-制動抱閘；?10-行星架?
⑵行星輪系傳動型
XY-4型鉆機的升降機（圖1-5）屬于定軸輪系傳動行星式升降機。升降機由卷筒、行星傳動機構(gòu)、水冷裝置及抱閘組成。升降機軸19右端的花鍵部插入分動箱的軸齒輪的花鍵中；升降機軸19的左端通過水套軸8、單列向心球軸承11、支架13等支承在支架上；軸左端頭是四方軸頭，作為人力傳動升降機軸用；卷筒用兩盤313型軸承16、36支承在升降機軸19上。行星傳動機構(gòu)由中心齒輪24、游星齒輪32、內(nèi)齒圈20等組成。中心齒輪以花鍵連接裝在軸19的右側(cè)。行星齒輪用兩盤207型軸承30裝在行星輪軸29上，行星齒輪共三組，均布安裝在左右支架27上；行星輪軸的左右支架分別用一盤313型軸承36和兩盤111型軸承26支承在升降機軸上；右支架27外側(cè)用平鍵28與提升制動盤34聯(lián)結(jié)，并用螺釘將端蓋23固緊在支架右側(cè)，防止提升制動盤外串，兩個支架用3個均布的螺栓連接成一體。水冷裝置由水套軸8、引水環(huán)9、壓蓋10、水管3及制動盤水套等組成。
圖1-5?XY-4型升降機
1-制動抱閘；?2-水管接頭；?3-水管；?4-接頭式壓注油杯；?5-骨架橡膠油封；?6-檔板；?7-堵絲；?8-水套軸；?9-引水環(huán)；?10-壓蓋；?11-單列向心球軸承；?12-水管接頭；?13-支架；?14-內(nèi)螺紋圓柱鎖；?15-骨架式橡膠油封；?16-單列向心球軸承；?17-孔用彈性擋圈；?18-卷筒；?19-升降機軸；?20-內(nèi)齒圈；?21-密封蓋；?22-直通式壓注油杯；?23-端蓋；?24-中心齒輪；?25-氈封油圈；?26-單列向心球軸承；?27-游星輪支架；?28-平鍵；?29-游星輪軸；?30-單列向心球軸承；?31-孔用彈性擋圈；?32-游星齒輪；?33-騎縫螺絲；?34-提升制圈；?35-提升抱閘；?36-單列向心球軸承?
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