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

第一篇

1動力頭設(shè)計

1.1技術(shù)參數(shù)

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

1.2外形結(jié)構(gòu)

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

1.3齒輪箱傳動系統(tǒng)

齒輪箱傳動系統(tǒng)主要包括減速齒輪、傳動套、回轉(zhuǎn)支承等。動力頭部件中的齒輪傳動裝置在工作中主要傳低速重載扭矩，提高動力頭驅(qū)動齒輪的承載和過載能力是提高旋挖鉆機入巖旋挖能力的關(guān)鍵。TR180減速主動齒輪材料選用20CrMnTi，從動齒輪選用40Cr。根據(jù)要求的齒輪傳動比，為保證主動齒輪的強度，利用專業(yè)齒輪設(shè)計軟件，通過粗選、精選、優(yōu)化，選取一組合適的齒輪參數(shù)。動力頭傳動套為圓筒帶外部法蘭結(jié)構(gòu)，主要由法蘭安裝的從動輪輸入功率，通過3根鍵條與鉆桿的接觸輸出功率。傳動套采用整體鑄造，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?；剞D(zhuǎn)支承主要承受傳動套齒輪的重量、鉆進時動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》及傳動套的尺寸，選用單排四點接觸球式、型號為010.30.710的回轉(zhuǎn)支承，并按承載角45°和60°兩種情況進行靜態(tài)選型，計算結(jié)果表明承載角45°的回轉(zhuǎn)支承滿足使用要求。

1.4滑動支架總成

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

1.5緩沖裝置

動力頭緩沖裝置位于齒輪箱的上方，通過傳動套與齒輪箱相連。緩沖裝置可以有效緩沖鉆桿在豎直方向?qū)恿︻^的沖擊，同時傳動套內(nèi)的鍵條可以對鉆桿進行導(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，限位桿的長度根據(jù)彈簧的試驗行程確定，限位桿頂端放置有限位墊，用以保護彈簧。

2動力頭結(jié)構(gòu)強度校核

根據(jù)動力頭的實際使用情況：液壓馬達輸入，通過行星減速機→輸入齒輪軸→從動齒輪→傳動套→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。動力頭結(jié)構(gòu)受力計算按以下要求進行：對動力頭滑架壓板側(cè)施加固定約束，運行當(dāng)中主動輪與從動輪的相互作用力，同時考慮軸向載荷分配，在各軸承座及行星減速機輸入端施加載荷，利用ANSYS軟件的Workbench模塊進行模擬加載、運算，對動力頭的外部結(jié)構(gòu)進行強度校核。

3結(jié)語

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

作者:陳聰聰楊億單位:株洲市九洲傳動機械設(shè)備有限公司

第二篇

1結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

動力頭作為全液壓鉆機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)計方面也應(yīng)進行改良，達到整體優(yōu)化效果。根據(jù)該設(shè)備動力頭實際功能需要，在對設(shè)備性能參數(shù)進行分析研究的基礎(chǔ)之上，動力頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方案主要如下:

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

②在進行減速箱設(shè)計時，根據(jù)其最大輸出轉(zhuǎn)矩及輸出轉(zhuǎn)速，將其結(jié)構(gòu)定為傳動減速式，設(shè)計傳動比在4以上。

2結(jié)構(gòu)重點部件設(shè)計

2．1卡盤設(shè)計

本次設(shè)計選用的卡盤為常閉式，這種卡盤有活塞外殼、推力球軸承、卡瓦等多個零部件構(gòu)成。當(dāng)有高壓油注入的時候，活塞腔便會產(chǎn)生推力，進而使卡瓦套等部件開始運動，移至左側(cè)會有壓縮蝶形彈簧。由于該種卡盤的卡瓦套在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，其斜面設(shè)置了T型槽，它會使卡瓦向外移動，這樣卡瓦就會擺脫原有的被夾緊狀態(tài)。在回油時，其具體操作原理同上述相反。設(shè)計選用該種卡盤，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不會造成太大麻煩，便于施工。

③能夠優(yōu)化主軸受力情況。

④軸承負荷不大，施工時能有效保證良好工況。

2．2齒輪系設(shè)計

齒輪是動力頭重要組成，它的性能影響著整個結(jié)構(gòu)設(shè)計的成敗。齒輪在傳動過程中有時會出現(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。本文在進行設(shè)計時，選擇了20CrMnTi，以此作為原料來制作齒輪。根據(jù)設(shè)計圖紙，采用上述材料進行齒輪設(shè)計時，采用幾何模型對其實體進行創(chuàng)建，以此為基礎(chǔ)劃分單元格來進行制造。

2．3傳動系統(tǒng)設(shè)計

齒輪用于傳動系統(tǒng)，因此制作完成齒輪之后，要對動力頭的傳動系統(tǒng)進行整體優(yōu)化，以保證動力頭性能達標(biāo)，體積大小符合標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)設(shè)計要求，動力頭結(jié)構(gòu)一定要滿足液壓鉆機整體性能參數(shù)，同時設(shè)計還要考慮質(zhì)量問題，以方便設(shè)備移動。本次設(shè)計決定選擇一級斜齒輪進行系統(tǒng)運作。其傳動路線為:從馬達經(jīng)由軸齒輪到主軸齒輪最后至主軸。

2．4箱體設(shè)計

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

3設(shè)計要求及裝配要點

進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先要考慮到動力頭的反轉(zhuǎn)情況，因為一定的反轉(zhuǎn)速度有利于處理突發(fā)事故，有時也能滿足特殊工作需要。其次，為達到鉆進工藝標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計動力頭時不能將轉(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滑且注意動力頭回轉(zhuǎn)時能保持平衡，避免震動幅度過大，務(wù)必保證平穩(wěn)。對此，為達到設(shè)計要求，在進行結(jié)構(gòu)裝配時要注意以下事項:首先，掌握好齒輪、主軸位置關(guān)系，同時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，同時也不低于0．10mm。主要是由于游隙松，噪音大;游隙緊，會造成軸承熱量過高。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)計優(yōu)化，在動力頭制造完成以后，需要國家級質(zhì)檢中心對設(shè)計樣本進行確認，同時測試整個機體性能，只有測試達標(biāo)之后方可生產(chǎn)并投入使用。本文所提出的動力頭結(jié)構(gòu)設(shè)計方案由于客觀因素限制還沒能應(yīng)用于實踐，望今后能得到實踐檢驗，以完善對動力頭結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化和調(diào)整。

作者:姚杰單位:浙江杭鉆機械制造股份有限公司