气动锚杆钻机说明书.doc

1、河北工程大学毕业设计摘要目前，国内生产的锚杆钻机无论从技术上还是质量上都落后于某些发达国家，所以对锚杆钻机的理论研究尚需进一步深化，钻机的质量需进一步提高。本文全面、系统、深入地分析了气动锚杆钻机的工作原理、齿轮马达运动的特性，对气动锚杆钻机组成元件进行设计分析，提出气动锚杆钻机设计的基本思路和方法，并对气动锚杆钻机的回转部分进行了详细的设计校核，利用PROE对其进行建模和仿真。 本文根据流体力学和气压传动原理，分析了齿轮式气动马达的结构和特点，本文还分析了气动式锚杆钻机产生噪声、油雾的机理，探讨了消除噪声和油雾的途径和方法，研制了具有消除排气油雾和减小噪声双重功能的多机理除油雾消音器，消音器性能良好，能很好地满足设计要求和使用要求。关键词:气动锚杆钻机、齿轮马达、回转部分、强度校核、消音器、支腿、操纵臂、建模、仿真ABSTRACTAt present, the domestic production of the jumbolter no matter from technology and quality are behind some developed countries, s

2、o the jumbolter to the study of the theory of the pending further deepening, the quality of the drilling rig to further improveThis paper, system, a further study on the working principle of the jumbolter pneumatic, gear motor sports characteristics, the jumbolter to pneumatic components design analysis, it puts forward the jumbolter pneumatic design basic idea and method, and the jumbolter to pneumatic rotating parts of detailed design respectively,Using PROE the modeling and simulation.In this

3、 paper, according to the principle of fluid mechanics and pneumatic transmission, this paper analyzes the gear type structure and characteristics of the pneumatic motor, this paper also analyzes the pneumatic type the jumbolter to produce noise, the mechanism of oil mist, and probes into the oil mist eliminate noise and the way and the method, developed with dispels exhaust oil mist and reduce the noise of the double function mechanism in addition to more oil mist muffler, muffler performance is

4、 good, can well meet the design requirement and the use requirement.Key words: Pneumatic anchor rig Gear motor Rotary bodyStrength checkMuffleroutrigger Manipulating armmodelingsimulation目录摘要IABSTRACTII第一章 绪论11锚杆钻机简介11.1锚杆支护的作用及意义11.2锚杆钻机的发展与现状11.3我国煤矿用锚杆钻孔设备存在的主要技术问题21.4本课题研究的主要内容4第二章 气动锚杆钻机总体方案的研究与设计52.1设计方案的确定52.1.1推进方案的确定52.1.2动力机构方案的确定62.1.3操纵机构方案的确定82.2工作原理92.3性能参数指标10第三章 气动锚杆钻机的结构设计103.1整体结构及参数的确定103.2回转部分的设计及强度计算113.2.1减速机构设计113.2.2气动马达的参数确定333.2.3消声器的设计353.3支腿部件设计353.3.1结构设计353.3.2支腿材料的

5、分析与选择363.3.3支腿的结构设计373.4操纵臂设计373.5整机结构37第四章 PROE建模及仿真384.1 Pro/Engineer软件简介384.2 Pro/Engineer软件主要特性384.3 Pro/E建模394.4 Pro/E装配514.4 Pro/E仿真55第五章 气动锚杆钻机使用维护说明595.1适用范围及型号定义595.1.1适用范围简介595.1.2型号定义595.2性能参数605.3使用条件605.3.1压缩空气605.3.2冲洗水615.3.3润滑615.4作业前检查615.5钻锚杆孔作业625.6搅拌和安装锚杆作业625.7作业之后625.8其他操作注意事项62第六章 结束语63参考文献：64致谢651第一章 绪论1锚杆钻机简介1.1锚杆支护的作用及意义锚杆支护作为地下工程的一种新型的支护型式，目前已成为欧美和澳大利亚等先进采煤国家煤矿井下的主要支护方式。美国煤矿房柱式开采几乎全部采用锚杆支护，长壁开采的巷道80%采用锚杆支护，澳大利亚90%的煤矿巷道采用锚杆支护。50年代末，锚杆支护就在我国少数煤矿得到利用，但是由于对其认识不足，特别是缺乏对其支护机

6、理的全面认识，在煤矿的应用始终得不到推广。七十年代以后，在引进国外先进的采煤和掘进设备的同时，又片面强调了欧洲、美国的采煤模式，把钢架支护作为煤矿的主要方向加以推广。八十年代起，人们对锚杆支护有了重新认识，开始在煤层顶板比较稳定的巷道中使用，如七台河、大同、双鸭山等矿区，继而逐步在地质条件比较复杂的煤矿也得到了应用。如在新汉、徐州等矿区巷道围岩稳定性较差的地方;在龙口、平庄等矿区“三软”条件下顺槽的锚杆支护和锚梁网支护等。至今，几乎在全国各大矿区都不同程度地应用了锚杆支护技术。煤矿巷道锚杆支护技术在改善支护效果，降低支护成本，加快成巷的速度，减少辅助运输量，减轻劳动强度，提高巷道断面利用率等方面有着十分突出的优越性，对我国煤矿的技术进步和经济意义是十分巨大的。原煤炭工业部于1996年将煤巷锚杆支护技术列为“九五”五大科技攻关项目之一，攻关内容包括锚杆支护机理的研究、锚杆设计方法、锚杆材料、监测仪器、支护工艺、快速掘进和锚杆钻机等六个方面。我国锚杆钻机的发展较晚，虽然从六十年代就开始了研制，但一直处于缓慢发展和低水平重复的阶段。至今为止，尚无比较完善的锚杆钻机设计理论。因此，研究适应我国

7、煤矿的新型、高效、结实可靠、使用方便、维修简单的锚杆钻机，是我国锚杆支护技术中急待解决的问题。1.2锚杆钻机的发展与现状从结构型式上，锚杆钻机可以分成台车型、机载型和单体型三大类。由于台车型锚杆钻机(亦称锚杆钻车)和机载锚杆钻机具有功率大、钻孔能力强、功能齐全、适应范围广、可自带动力、操作安全等优点，所以在国外应用较多，如瑞典Alas-Copco公司、芬兰Tamrock公司以及法国SECOMA公司生产的锚杆钻车。但这两类锚杆钻机操作复杂，维护成本高，一次投资成本也大，因而在国内使用较少。目前在巷道锚杆支护中，大量采用的是单体锚杆钻机。它具有结构简单、使用方便、移动灵活、适合手工操作等优点。从机型结构上分，单体锚杆钻机可分为架柱式、手持式和支腿式三种。架柱式锚杆钻机机身固定在巷道顶、底板与侧帮之间，由推力装置将钻机沿导轨推进，实现钻孔。这种架柱式锚杆钻机整机重量较手持式锚杆钻机和支腿式锚杆钻机大，操作不方便，如国内MZ系列液压锚杆钻机，国外美国VITOR公司生产的液压钻机等。手持式锚杆钻机与支腿式不同，它没有推进系统，适于煤巷侧壁的使用，如:澳大利亚CRAM公司、眼镜王蛇公司生产的帮锚杆

8、钻机，国内煤科总院研制的ZQS-50帮锚杆钻机。支腿式(手扶)锚杆钻机是目前煤矿中锚杆钻机应用的主流，这种钻机使用的灵活性优于架柱式，按动力上进行分有电动、液压和气动三种型式。电动锚杆钻机的回转钻削直接由电动机驱动，不需要二次能量转换，设备效率高。但受电机重量的限制，一般输出功率较小(2-3KW )，支腿的推进需要采用另外动力源，且电机容易受潮，故障率高，同时也不很安全，故目前实际应用较少。液压支腿式锚杆钻机带有分体的专用液压站，由它提供的动力液驱动回转切削用的液压马达和推进用的液压油缸，操作系统通过液压阀组实现对转速、扭矩和推进力的控制，这种钻机输出功率大，但主机重量较重，效率较低，维修相对困难。气动锚杆钻机是目前国内外大力发展的一种机型，应用前景非常广泛。最初，井下曾使用气动凿岩机来钻凿锚杆孔，但由于打顶眼困难、钻孔质量差、钻进速度低、劳动强度大，因而专用的气动锚杆钻机便受到人们的重视。国内在八十年代中期开始采用叶片式气马达，如ZQM系列，M10系列，目前这两种系列都停止生产。九十年代后期生产的MFC300活塞式气动锚杆钻机，由于故障率高，维修困难，也慢慢退出市场，而齿轮式马达结构

9、简单，制造成本较低，加之性能控制相对稳定，故障率较低，操作、维护和维修也相对简单，因而在我国得到大力发展。1.3我国煤矿用锚杆钻孔设备存在的主要技术问题1. 开发的品种多，但性能适宜、可靠性高的产品不多目前我国已开发了40多种型号的锚杆钻机，但适于井下使用且可靠性较好的只有3-4种产品，当前正式投入使用的仅占已开发产品总数的10%左右。目前锚杆钻机技术发展状况有以下基本特点:（1）单体气动回转式锚杆钻机是锚杆钻机产品的主流，在齿轮式、柱塞式和叶片式三种类型气马达中，叶片式马达已基本淘汰，齿轮式马达与柱塞式马达在扭矩转速特性、不同气压下的性能、噪声特性、机重、对润滑的要求与抗污染等方面各有优缺点，在不同使用条件下都有各自的市场，总的来说，国产气动锚杆钻机的水平在逐步提高，齿轮气马达式锚杆钻机已基本能代替进口产品，但玻璃钢支腿等部分的可靠性应进一步提高，柱塞马达式锚杆钻机尚处于小批量生产阶段，尚需进一步考核。（2）液压锚杆钻机输出的扭矩高于气动锚杆钻机，在某些场合下应用较好，与掘进机配套是较优越的工作方式，从目前已正式投入使用的支腿式液压锚杆钻机来看，钻机输出扭矩仍然偏低，液压系统容易发热。由于以矿物油为工作介质，在煤矿井下使用中存在安全隐患。（3）电动锚杆钻机的输出特性较差，钻孔速度较低，电机可靠性及防水性能存在严重问题，尚无良好的推进方式。因此，尽管已鉴定了多种电动锚杆钻机，但近期尚难大量用于井下锚杆支护。2. 锚杆钻机产品制造、使用管理不规范，很多产品难以在井下连续使用锚杆钻机的可靠性与产品设计、制造、使用等因素有关，目前来说，锚杆钻机实际利用率不高的主要原因是产品

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