煤矿液压钻机试验台设计（机械台架部分部分设计）-开题报告.doc

1、三江学院毕业设计（论文）开题报告题目煤矿液压钻机试验台设计（机械台架部分部分设计）学生姓名、学号王敏健 12009152046 专业机械设计制造及其自动化（数控技术）指导教师姓名凌智勇职称教授应包括课题研究的背景、意义、文献综述；课题研究的基本内容、重点难点及要解决的主要问题；课题研究计划与写作提纲等。(3000字以上) 一、 课题研究的背景和意义随着社会化的大生产，液压技术在工业化生产中发挥着越来越重要的作用。液压钻机由电动液压泵站提供动力，以矿物油为工作介质，通过对工作介质的流量、压力和方向的控制，驱动钻具完成所需要的动作。液压钻机的具体工作机理为：大泵供油实现马达和动力头部分旋转，为钻具

2、提供转速和扭矩；小泵供油实现钻具推进、夹持器夹紧以及主机倾角的调整。调节马达排量，可实现钻机转矩和转速大范围的无级调节且钻机的液压联动功能可方便地拧卸钻杆。通过对液压操纵阀的集中操纵，可实现不同的钻进工艺，进而达到钻孔的目的。本设计是为了满足普通煤矿用液压钻机出厂时进行参数检测而制作。用于检测出厂钻机的动力头实际输出功率以及实际的工作效率。本设计中采用转矩转速仪进行测量，由于所测量的钻机为低速大扭矩液压马达，转速太低，所以其驱动负载能力不够，因此，本设计专门为其设计了一个增速装置，用来提高其对所驱动液压的输入转速。由于转速转矩仪不能承受轴向力，因此本设计将增速器固定，使其承受所有的轴向力，其他

3、装置也固定于实验台架上。本装置采用节流阀调速加载，结构简单，操作方便。输出系统采用8255并行接口电路连接打印机，可直接打印数据。二、 文献综述 为了加快钻探设备的更新换代，促进钻探工艺的发展，在吸收国外先进经验的基础上，开发研制适合国情的新机型，并完成系列化和综合配套设备，确保产品和先进钻机工艺技术的推广，建立现代化的钻机试验台是钻探科研工作向纵深发展的需要。 钻机性能试验台应适应地质钻探的各种钻进方法（如硬质合金钻进，金刚石钻进，液动冲击钻进，绳索取芯钻进等）是通用型的综合钻机性能试验台。 钻机性能试验台是在实际钻进过程中，通过不断测试和调整钻进工艺参数，达到优化配置，从而提高钻进速度，寻

4、找延长钻头寿命的最佳钻进参数，以期达到最优钻进效率和最佳经济效益。本测试试验台硬件部分有钻机固定平台，测试加载系统和微机综合测试系统3部分组成。钻机固定平台钻机固定平台为安装被测钻机的基础，平台和安装平面能满足不同型号钻机的安装要求。平台用吸振性好的铸铁材料制造，两块长、宽、厚尺寸为3.2m*2.0m*0.16，质量约为5200kg的平台并列排放，具有足够的强度，刚度和稳定性，且平台上面18条下形槽，供固定被测钻机使用。当被测钻机与水平加载装置固定时，可测试钻机在不同转速状态下的进给力和起拔力等参数。当被测钻机固定在回转加载装置时，可测试钻机在回转状态下的功率，扭矩，转速以及效率等参数。测试加

5、载系统回转加载装置：回转加载装置由增速器，扭矩转速传感器，变速器与测功机组成，用测试钻机在回转时的功率，扭矩，转速和效率。测功机能对被测钻机施加制动力矩。虽然电涡流测功机在低速范围内有较大的制动力，但对大部分钻机的主轴转速工作转速而言，其制动能力仍显不足，因此设有增速机构。在测功机和扭矩转速传感器之间为变速器，在扭矩转速传感器与钻机之间为增速器。与增速器的低速轴连接时，输入最大扭矩为Mmax=2000*2.96=5920N*M(其中2.96为增速器的低速轴的传动比)，考虑到传感器允许有1.2倍的超载，则所测钻机的最大扭矩可达7104N*M。扭矩转速传感器的最高输入转速为4000r/min，因此

6、在这种连接方式时，允许钻机的转速最高为nmax=4000/2.96=1351r/min。当被测钻机主轴同时与增速器、变速器的低速轴连接时，可测钻机最大输出扭矩7741.29N*M，而此时被测钻机的最高转速可达136r/min。当被测钻机主轴与增速器的高速轴连接时钻机的输出扭矩和转速只受变速的限制。该测量范围可满足目前各种型号的全液压动力头式坑道钻机性能测试的要求。水平加载装置：水平加载装置主要有液压缸、节流阀、油箱、拉压力传感器和固定支坐等组成，用于测试钻机在水平加载下的进给力、起拔力等。其工作原理是液压缸的两端各接个节流阀，通过节流饭可以控制油缸的移动速度和工作压力，此时可以测试钻机的动态进

7、给/起拔力及其速度。若将某一端节流阀并死，则可测出钻机在静态下的最大进给/起拔力通过拉压力传感器输入计算机。为避免测试时加载系统的平台受到过大的横向载荷，用两根拉杆将移动加载装置与被测钻机的机身连接起来，使进给/起拔力转化为内力。加载系统平台：加载系统安装在一个可升降的液压升降平台上，靠4个立柱支撑，由两个升降油缸升降，以便在测试不同型号钻机时调整其高度以适应被测钻机的中心高度。平台通过横梁与4根立柱铰链，其中两根立柱与底座铰链，可以摆动，以补偿两个平台升降油缸不同步而产生的偏差。微机综合测试系统微机综合测试系统是由传感器收集数据转换为电信号经过A/D转换电路输入计算机然后显示打印。通过微机测

8、试系统，我们可以对所测的各种性能数据进行采集，分析，显示，储存，报表输出，曲线拟合，这是整个测试系统的终端输出部分和核心部分。在软件设计中，采用了多次采集，去掉双最大值及双最小值，最后再取剩余值的算术平均值等一系列措施，以进一步降低测量系统的误差。系统设置：由于系统测试范围较宽，为保证测量精度，传感器常常需要换档，有的还需要多档切换。对于这些情况本系统有相应的考虑。量程、系数等数值必须与配用的传感器所标注的数值一致，且须对所要测试参数进行设置。由于科学研究、形式试验及出厂检验的目的及要求有所不同，所要测量的项目也有所不同。按测量选择安钮，即可弹出菜单显示可测的全部项目。此时可根据需要进行选择。

9、在测试过程中可以对测量的数据进行记录，以便于数据保存，并进行数据编辑和绘制曲线等工作。在测量过程中也可以显示实时趋势曲线，可以进行二维，三维的曲线绘制。测试后数据可以进行修改、删除及存储等。 三、 课题研究的基本内容 将机械加工中需要同时完成得旋转和直线进给动作合二为一，在一些行程不大的场合可采用旋转动力液压缸实现。该液压缸将液压缸与液压马达组合在一起，可同时完成旋转运动和直线进给运动。其设计参数为：行程400mm；额定压力：14MPa；缸径：125mm；花键外径：55mm。 要求设计该旋转液压缸的结构及相关零件。四、 课题研究的重点难点及要解决的主要问题1、液压元件的选择，通过计算选择泵、电

10、动机、液压缸以及液压辅助元件2、传感器的选择，主要采用转速转矩仪，内容包括转速转矩仪的工作原理,信号输出,转矩的输出,转速输出,安装使用注意等。3、增速器的设计，主要通过大量的计算来确定各参数，包括传动比的分配，运动参数的计算，各级齿轮类型，精度等级及材料，齿数的选定，轴承的校核等，计算量庞大，查表次数多。4、输出部分的设计，包括单片机程序及接线图等。五、 进度安排 第 1 周（2013年2月25日-2013年3月3日）： 上交寒假外文翻译，接受具体毕业设计任务，撰写开题报告，熟悉设计内容，查阅有关资料第 2 周第 3 周（2013年3月4日-2013年3月17日）： 参观实验室或有关厂家，增

11、加感性认识，方案论证并确定旋转动力液压缸的设计方案第 4 周第 5 周（2013年3月18日-2013年3月31日）： 完成旋转动力液压缸总体设计方案，完成旋转动力液压缸的总装配图初步设计第 6 周第 7 周（2013年4月1日-2013年4月14日）： 完成旋转动力液压缸部分零件的设计第 8 周（2013年4月9日-2013年4月21日）： 提交第1-8周的指导记录表、实习报告和已做的毕业设计内容，由指导老师初审后上交学院第 9 周第 13 周（2013年4月22日-2013年5月26日）： 在指导老师指导下修改并完成旋转动力液压缸的全部设计，完成设计图纸，同时撰写毕业设计说明书，并提交指导

12、老师初审第 14 周第 16 周（2013年5月27日-2013年6月14日）： 修改毕业设计图纸及说明书，完成后参加毕业答辩 1. 纪名刚等主编.机械设计.第八版 M.北京：高等教育出版社，20062. 成大先主编.机械设计手册（第四版）M.化学工业出版社，20023. 陆惠明，钱超美，蒋明. 煤矿用钻机试验台的研制. 煤炭科学技术4. 李宝存. ZJS型智能型煤扩用液压钻机. 煤矿重大灾害防治技术与实践，20085. 李宝存，耿彦波，郑晓伟. ZJS智能型煤矿用液压钻机性能检测装置. 煤矿安全，2008，08：65676. 陈松林，王清峰. ZY-300型全液压钻机的研究与试验. 矿业安全

13、与环保,2005,32(5):687. 赵学社. 煤矿高效掘进技术现状与发展趋势. 煤炭科学技术，2007，35（4）：1108. 卢宁，赵继云，张德生等. 煤矿井下全液压钻机的现状及发展趋势. 煤矿机械，2011，32（3）：139. 刘凤琴，范国强. 煤矿坑道钻机性能检测试验台. 煤田地质与勘探，2003，31（5）：596110. 李栋，王贺剑，王敬国. 煤矿坑道钻机液压系统可靠性设计分析. 煤炭工程，2011，3：232511. 汪选要，徐传波，叶友东. 煤矿用全液压坑道钻机的设计研究. 煤矿机械，2010，31（6）：3512. 邢苏宁，王思聪. 煤矿用全液压坑道钻机整机性能测试加载

14、方式比较. 地质装备，2011，6：151713. 姚亚峰. 全液压动力头式钻机给进系统的分析研究. 硕士学位论文，西安科技大学，200514. 杨善国. 液压锚杆钻机设计研究. 博士学位论文，中国矿业大学，200915. 李晓晖. 智能型煤矿用全液压钻机性能检侧装置的研制与使用. 煤矿重大灾害防治技术与实践，2008：154158 学生签名： 年 月 日指导教师批阅意见（指导教师应对课题研究的思路、方法、对策、措施和预期成效等做出评价，并提出具体的改进意见） 指导教师签名： 年 月 日注：理工类学生偏重于对课题相关知识的理解和实施方案的框架结构，文管类学生偏重于对文献资料的理解与综述。表格栏高不够可自行增加。6