1.1 选题的意义 1.3 设计方法
题目的选择，是通过毕业实习上的调查了解，以及目前能源行业的火暴形式，大家都知道社会的发展离不了能源的供应，针对在课前的调查中了解到目前在能源开采的紧张，需要一些专门化的设备，来解决实际问题。选择200米液压钻机的设计，主要是考虑到目前的75米，100米，150米以及当前的200米钻机存在着各种问题，他们不能满足现在实际要求，对新型200米钻机的设计能解决目前存在的问题，对他的成功设计，将有效改进目前的钻探工艺，取得较大的经济效益。
1.2 设计内容
1. 200米液压钻机回转器的设计
2．主要技术参数：
（1）.钻进深度(使用Φ42或Φ50钻杆) 200m
（2）.钻孔直径
①开孔直径 89m
②终孔直径 ≥60mm
（3）. 立轴行程 500mm
（4）．最大液压给进压力 4 MPa
（5）．卡盘最大工作压力（弹簧常闭式液压卡盘） 6 MPa
（6）．立轴内孔直径 52mm
（7）．油缸最大起拔力 32.5KN
（8）．油缸最大给进力 20KN
确定了设计题目，就得需要相应的设计方法，有了明确的设计方法理念才能完成预期的设计目标。有针对性的设计才能取得良好的效果，根据自己的调研情况，我设计采用的方法是改进型创新设计，主要理论知识来源于钻机的结构原理，钻机的钻进工艺，及岩心岩石的理论研究知识。
1.4 预期目标
每一项设计都有一个预期计划目的，本次设计的预期目标为，设计结果应满足设计要求，设计的钻机应较前期钻机有突出的设计优势。设计最终应满足钻进200米的各项功能要求，对环境无污染或少污染，得到绿色设计要求，能有效减轻劳动者的劳动强度，及提高操作者的安全保证，得到优化设计的要求。并且能够取得较高的经济效益和社会效益。
第2章 钻机概述
2.1 钻机的功用
钻探是地质勘探工作的重要手段之一。钻机是实现该手段的主要设备。其基本功用是以机械动力带动钻头向地壳钻孔并采取岩矿心。钻机同时还是进行石油、天然气勘探及开采、水文水井钻探、工程地质钻探等工程的重要设备。
2.2 对钻机的要求
钻机的技术性能要保证在施工中能满足合理的工艺要求，以最优规程，达到预计的质量要求；维护保养简单容易；安装拆卸搬迁方便；利于快速钻进；钻进辅助时间短；钻孔施工周期短；体力劳动强度低等。概括起来说，是钻机要为多、快、好、省地完成钻探生产任务创造有利条件。
根据钻机的基本功用，对钻机具体要求如下：
1.通过回转钻具等钻进方式将动力传给钻头，使钻头具有适合钻进规程需要的转速及调节范围，以便有效地破碎岩石；
2.能通过钻具向钻头传递足够的轴心压力，并有相当的调整范围，使钻头有效地切入或压碎岩石；
3.能调整和控制钻头给进速度，保证连续钻进；
4.能完成升降钻具的工作，并能随着钻具重量的变化而改变提升速度，以充分利用动力机的功率和缩短辅助时间；
5.能变换钻进角度和按一定技术经济指标旧响应深度的直径的钻孔，以满足钻孔设计的要求和提高钻进效率。
2.3 钻机的组成
目前常用的钻机由如下各部分组成：
1.机械传动系统
将输入的动力变速并分配到回转机构、升降机构。对于液压钻机还要有驱动油泵，使液压系统工作的装置。
2.液压传动系统
利用油泵输出的压力油驱动马达、油缸等液动机，以使立轴回转和控制给进机构、移动钻机、松紧卡盘、夹持器等；
3.回转机构
回转钻具，以带动钻头破碎孔底岩石。
4.给进机构
调整破碎岩石所需要的轴心压力和控制给进速度。在出现孔内事故时，可以进行强力起拨。
5.升降机构
用于升降钻具（提取岩心和更换钻头）和进行起下套管等作业。
6.机架
支承上述各机构及系统，使之组装成一个整体，成为完整的机器。
2.4 钻机的分类和名称
随着钻探工程在国民经济各部门中的广泛应用，钻机类别和型号也在增多。为此将钻机实行科学分类和确定名称，对识别、评价和选择钻机是很有意义的。
2.4.1分类
⑴按用途分类
按用途不同，可将现行广泛使用的钻机分为三大类，即地质勘探用岩心钻机；石油钻探用钻机；专用钻机（水文水井钻机、物探钻机、工程钻机等）；
⑵按钻机标准钻进孔深分类
根据不同孔深范围，将各种不同钻进孔深的钻机分成三类或四类。
按三类分见表2—1。
表2—1 (m）
类别 浅孔钻机 中深孔钻机 深孔钻机
Ⅰ
Ⅱ 10—300
10—300 300—800
300—800 800—1200
1000—2000
按四类分类见表1—2。
表1—2 （m）
浅孔钻机 次深孔钻机 中深孔钻机 深空钻机
10—150 200—400 500—800 900以上
⑶按原来地质总局设备管理分类
钻机可分为六类，即浅孔钻机、岩心钻机、石油钻机、水文水井钻机、汽车钻机和砂矿钻机；
⑷按装载方式分类
可以分为滑橇式、卡车式、拖车式；
⑸按破碎岩石方式分类
可分为回转式、冲击式和冲击回转式；
⑹按回转机构型式分类
可分为立轴式、转盘式、动力头式；
⑺按进给机构分类
可以分为手轮（把）式、油压式、螺旋差动式、长油缸式、油马达—链轮式。
2.4.2名称
钻机的名称是按照钻机综合特征及主要性能，以汉字拼音字母及数字编排成的代号来表示的。通常把这种代号称为型号，并以铭牌指示在钻机上。
国产钻机名称一般有三部分组成：
首部为用途类别和结构特征代号，用汉语拼音中的一个字母表示。如“X”是汉字“心”的拼音首字母，表示钻机用于岩心钻进。“U”是汉字“油”的首字母，表示给进机构类型属于油压式。
中部为主要性能参数代号，用钻机标准钻进深度数字表示。如标准钻进深度为200米的钻机，中部代号为200。
尾部为变型代号，可用汉语拼音字母中的一个字母或数字为代号。无尾部的是指首次产品。如是第二次修改后的产品，尾部代号为2。
摘 要 1
Abstract 2
第1章 绪 论 3
1.1 选题的意义 3
1.2 设计内容 3
1.3 设计方法 4
1.4 预期目标 4
第2章 钻机概述 5
2.1 钻机的功用 5
2.2 对钻机的要求 5
2.3 钻机的组成 5
2.4 钻机的分类和名称 6
2.4.1分类 6
2.4.2名称 7
第3章 钻机的总体设计 8
3.1 本设计钻机的应用场合 8
3.2设计方案的确定 8
3.2.1 本设计钻机的特点 8
3.2.2 总体设计方案的确定 8
3.3 钻机的技术特性和要求 9
第4章 动力机的确定 11
4.1 输出功率计算 11
4.2 回转钻进及破碎岩石、土层所需功率 11
4.3 给进油缸所需功率的计算 13
4.3.1 给进油缸的基本参数 13
4.3.2 油缸工作压力的计算 13
4.3.3 油泵最大工作流量计算 14
4.3.4 给进油缸功率计算 14
4.4 动力机功率的确定 14
第5章 机械传动系统设计 15
5.1 主要参数的选择 17
5.1.1 变速箱 17
5.1.2 绞车 17
5.1.3 回转器 17
5.2 机械传动系统初步计算 17
5.2.1 变速箱各档传动 18
5.2.2 绞车的缠绳速度 18
5.2.3 立轴的转速 19
第6章 变速箱的设计与计算 21
6.1 变速箱的结构特点及设计要求 21
6.1.1 结构特点 21
6.1.2 设计要求 21
6.2 齿轮副的强度计算与校核 22
6.2.1 变速箱内各齿轮主要参数确定 22
6.2.2 主要齿轮副的强度设计计算与校核 22
6.3 轴的强度计算与校核 28
6.3.1 轴的强度计算 29
6.3.2 轴的强度验算校核 32
第7章 绞车 34
7.1 绞车的结构特点 34
7.2 主要参数的选择 34
7.2.1 绞车性能参数 34
7.2.2 绞车卷筒转速和提升速度计算 36
7.3 绞车所需功率 37
7.4 绞车齿轮副强度简单校核 38
第8章 回转器的设计 39
8.1 回转器的结构特点 41
8.2 回转器的弧齿锥齿轮副设计 41
8.2.1 弧齿锥齿轮参数设计 41
8.2.2 零部件的强度与寿命计算 41
8.3 轴径的估算 42
8.3.1齿轮受力分析 47
第9章 液压系统的设计与计算 39
9.1 液压卡盘的设计与计算 41
9.1.1 卡瓦对钻杆的夹紧力 41
9.1.2 蝶型弹簧的轴向推力 41
9.1.3 蝶型弹簧的设计计算 41
9.1.4 蝶型弹簧的变形量计算 41
9.1.5 所需油压的计算 41
9.1.6 卡瓦径向伸缩量计算 41
9.1.7 缸体的强度计算 41
9.2 给进油缸的设计 42
9.3 夹持器 42
第10章 可行性及经济成本分析 47
10.1 可行性分析 52
10.1.1 设计可行性分析 53
10.1.2 市场可行性分析 53
10.2 经济性分析 53
第11章 使用说明 47
11.1 概述 52
11.2 钻机分组情况 52
11.3 工作原理 52
11.3.1 钻机的工作原理 53
11.3.2 立轴的给进运动 53
11.3.3 立轴的快速移动 53
11.4 操作程序 52
11.5 机器的保养与维护 52
11.6 故障原因及排除方法 52
11.7 钻机的安全注意事项 52
结论 55
致谢 56
参考文献 57
专题 58
附录1 70
附录2 77
附录3 86
附录4 94
200米钻机设计说明书.doc
本体A0.dwg
回转器A0.dwg
液压卡盘完成A1.dwg
总装配图A0.dwg
