XY4钻机课件

毕业论文（设计）题目：XY-4钻机弹簧式给进装置设计Design Of Spring Moving System By XY-4 drilling machine2010 年5 月XY-4钻机弹簧式给进装置设计摘要瓶装牛肉酱自动生产线是一类比较传统的生产线，随着国民经济的发展和人民生活的改善，这种自动生产线技术也得到了空前的发展。

近年来，我国的瓶装牛肉酱需求量日趋增大，随着市场竞争的加剧与消费群体的日益成熟，对瓶装牛肉酱的要求也越来越高。

但是我国的瓶装牛肉酱生产工业目前还存在许多不尽如人意的地方。

由于瓶装牛肉酱自动生产线的控制复杂，目前我国大多数瓶装牛肉酱生产企业技术装备落后，自动化程度低，产品质量不稳定。

如何提高瓶装牛肉酱生产的综合自动化水平，增强我国瓶装牛肉酱产业的综合实力和国际竞争力是一个刻不容缓的研究课题。

为此，本文通过对瓶装牛肉酱自动生产线的控制及关键问题的分析，从硬件、软件两个方面对瓶装牛肉酱生产过程中的自动控制系统进行设计。

整个系统分为两个部分。

第一部分为可编程控制器(PLC)控制系统的设计，控制瓶装牛肉酱自动生产线的相关动作，主要完成对现场数字、模拟信号进行采集和处理以及对执行元件进行实时控制的功能。

第二部分为测试系统的设计，通过PLC系统的内部信号对系统进行测试，并将结果显示到文本屏上，方便用户处理各种情况。

关键词：装箱机；瓶装牛肉酱；PLCAbstractAutomatic production line of bottled sauce beef is one of traditional production line. With the development of civil economy and the improvement of demotic living condition，Bottled sauce beef industry has also been rapidly improved. But still，because of the complex technology of the bottled sauce beef production，there are many drawbacks，Such as behindhand technical equipments，rare application of automation，instable product quality. How to improve the integrated automation level in automatic production line of bottled sauce beef becomes a urgent research project. Thus，this paper designs the automatic production line of bottled sauce beef in hardware and software through analyzing the technology and the analysis of key issues. Two aspects of the bottled sauce beef process in the control system design. Adopting a classification system as a whole structure. The first class for the programmable logic controller(PLC), complete control of the main software interface and control process data monitoring, management and recording functions. PLC main sub-stations between the stations and through network connection, PLC and IPC network connection. The two class for Test System (PLC),system is tested by internal signal of PLC, and result is printed by the signal screen for convenient.Key words: packing machine ; bottled sauce beef ; PLC目录第1章绪论 (1)1.1 国外包装机械概述 (1)1.2 我国包装机械业发展的思考和发展战略 ............. 错误！未定义书签。

一、概述XY-4型钻机是根据我国勘探技术发展的经验，结合我国地质工作的特点，设计试制成功的一种新型高速金刚石岩心钻机, 钻机外形图见图1。

该钻机于1976年1月通过了国家正式鉴定。

本厂生产的这种钻机于1988年荣获国家银质奖。

产品行销全国各地。

基本型XY-4型钻机配套动力为潍柴4100型柴油机或Y200L-4型30千瓦电动机。

根据用户需要也可选配相类似的柴油机或电动机。

XY-4型钻机具有最高达1588转每分的高速，同时也具有101转每分的低速，转速级数多达8级，因此该钻机的工艺适应性较强，使用范围较大，除主要用于地表及坑道对固体矿床的金刚石，硬质合金钻探外，可用于工程地质勘察，浅层石油，天然气，地下水钻探，也可用于堤坝注浆和坑道通风排水等工程孔钻进。

在推行标准化、系列化、通用化的过程中，我厂对该机全套图纸进行重新复核，贯彻执行了国家现行的最新标准，因此产品精度更加严密，同机型的互换性增强。

根据多数用户的要求，在贯标过程中将部分结构重新设计，性能更优越，并在地质系统内基本统一，为广大用户在使用、维护保养方面提供了方便。

XY-4型钻机与一般类型油压钻机比较具有下列特点：1、钻机具有较高的转速和较合理的转速范围，转速级数较多，低速扭矩大，适合小口径金刚石岩心钻进，也能满足大口径硬质合金岩心钻进和各种工程钻孔的要求。

2、钻机重量较轻，可拆性较好，钻机可分解成九个整体部件，最大部件仅218千克，便于搬迁，宜于山区工作。

3、结构简单，布局较合理，所有部件均表露在外，不相互重叠，便于维护，保养和修理。

4、钻机具有两个反转速度，处理事故时劳动强度不大，且安全。

钻机移车平稳，固定牢靠，钻机机架坚固，重心低，高速钻进时稳定性好。

5、配有仪表，利于掌握孔内情况，操作手柄较少，布局较合理，操纵灵活可靠。

6、钻机与泥浆泵采用单机分别传动，机场布置比较灵活，可减少机场面积。

二、技术规格和主要技术参数1、基本参数：钻孔深度用42毫米钻杆………………1000米(最深1200米)用50毫米钻杆…………………700米(最深850米) 钻孔倾角……………………………………………………..………360°外形尺寸(长×宽×高)……………………………...2710×1100×1750毫米钻机重量（不包括动力机）……………………………………1500千克最大部件重量……………………………………………………218千克2、回转器立轴转速：当动力机转速为1500转/分时正转低速……………………………………101；187；267；388 转/分高速………………………………… 311；574；819；1191 转/分反转低速……………………………………………………… 83 转/分高速………………………………………………………251 转/分当动力机转速为2000转/分时正转低速………………………………………135；250；355；517 转/分高速…………………………………415；765；1090；1588 转/分反转低速…………………………………………………………110转/分高速…………………………………………………………338转/分立轴行程…………………………………………………………600毫米立轴最大起重能力……………………………………………80000牛顿立轴最大加压能力……………………………………………60000牛顿立轴扭矩: 当动力机功率为40马力，转速为1500转/分时2640；1410；980；660牛顿²米830；440；300；200牛顿²米立轴内径……………………………………………………………68毫米3、卷扬机：当柴油机功率为40马力，转速为1500转/分时提升能力（单绳）…………………30000；16000；11000；7700牛顿提升速度（第三层）…………………….0.82；1.51；2.16；3.15米/秒当柴油机功率为60马力，转速为2000转/分时提升能力（单绳）…………………33000；17800；12450；8600牛顿提升速度（第三层）………………….…1.09；2.02；2.89；4.18米/秒钢丝绳直径…………………………………………………………16毫米卷筒容量……………………………………………………………90 米卷筒直径…………………………………………………………285毫米闸轮直径…………………………………………………………490毫米刹带宽度…………………………………………………………120毫米4、移动装置移动油缸行程……………………………………………………460毫米钻机离开孔口距离………………………………………………310毫米5、液压系统⑪、系统压力工作压力………………………………………………………..…8兆帕最高压力…………………………………………………………12兆帕⑫、油泵排量……………………………………………………………20毫升/转转速……………………………………………………………1500转/分工作压力…………………………………………………………20兆帕最高压力…………………………………………………………25兆帕6、钻机动力电动机柴油机柴油机型号Y200L-4 X4105BG26-15 ZH4100G43功率30千瓦35.3千瓦31千瓦转速1465转/分1500转/分1500转/分重量260千克670千克350千克三、钻机传动系统钻机传动系统见图2，动力机通过弹性联轴节、摩擦离合器将运动传至变速箱。

XY-4岩心钻机升降机的设计当前，岩心钻机升降机主要使用定轴式行星轮系升降机，本文就是在已有的定轴式行星轮系升降机的基础上，设计出能够实现设计要求的四档提升速度的升降机。

在设计过程没有改变原有的升降机零部件的位置关系，但由于，传动比以及传动速度的不同，所以，通过受力分析计算，加大了行星齿轮、中心齿轮、内齿圈的厚度；同时也加大了抱闸抱紧时的抱紧半径。

利用先进的现代软件分析，就能发现，通过计算分析所获得的结论是正确，也就是说，本文所设计的升降机能够实现所要求的提升速度。

引言升降机是钻机的主要执行机构之一。

在钻孔的全过程中，其主要作用是升降钻具，另外，还有升降套管，一定条件利用升降系统悬挂钻具、进行快速扫孔、采用主动钻杆控制减压钻进、利用升降机强力起拔处理孔内事故等作用。

升降机升降工序所占时间比例甚大，并且随孔深而增加，一般约占工作时间的1/3～1/2。

升降机的完善程度，必然明显的影响钻探的效率、钻探质量、生产的安全。

因此，对钻机的升降机进行设计和性能分析是非常必要的。

直至目前，工程人员所设计的升降机按传动方式可分为：胀闸传动式、锥摩擦传动式、片式摩擦力合器传动式、液压传动式、行星轮传动式5类。

而这5类升降机各自有各自的特点：锥摩擦传动式升降机结钩比较简单，易损件少、结实耐用、但传动效率小，两摩擦锥面易进入泥浆、油污等，工作可靠性较差。

只有少数窃孔及次深孔钻机使用。

片式摩擦力合器传动式升降机传动较锥摩擦式平稳，传动同样功率时．结构尺寸较锥摩擦式小，但结构较锥摩擦式复杂，更换离合器片不太方便。

液压传动式升降机可以实现无级调节升降机的速度和远距离自动控制，而且升降机结构大大简化。

不足之处是液压马达要求加工、装配精度高、不便野外修配。

行星轮传动式升降机与摩擦传动式相比，在尺寸相同时，能传递较大功率以及获得较大的传动比；传动效率大；结构紧凑，传动平稳，操作灵活。

从这5中升降机的使用和研究情况来看，前3中升降机已经被淘汰，最后一种为目前应用最为广泛的升降机，但从长远的角度看，能实现无级调速和远程控制的液压传动式升降机将是将来的主要发展方向。

XY-44A型钻机概述XY-44A型钻机是在XY-42型和XY-44型钻机的基础上设计的新产品，除具备以上两种机型钻机的技术性能参数外，立轴给进部分增加了导向杆结构；配有水刹车、手压油泵。

该钻机主要适用于以合金和金刚石钻进为主的岩心钻探，也适用于工程地质勘探、水文水井钻进，以及大口径基础桩工程施工。

本产品除销售全国各地外，还出口到东南亚、非洲、美洲和欧洲国家。

XY-44A型钻机的主要特点：1.具有较多的转速级数（8级）和合理的转速范围，低速扭矩大（最大达3200牛顿·米），既适合以合金、金刚石岩心钻进，也可用于工程地质勘察，水文水井钻进和基础桩工程施工。

2.立轴通孔直径大（直径93毫米），双轴缸液压给进，行程较长（可达600毫米），工艺适应性强，特别适合大直径钻杆绳索取心（上部取心）钻进，有利于提高钻进效率和减少孔内事故。

3.}4.钻进能力大，直径71毫米绳索取心钻杆额定钻进深度可达1000米。

5.重量轻，可拆性好，钻机净重2300千克，主机可分解为10个部件（最大可拆部件重量300千克），搬迁方便，宜于山区工作。

6.液压卡盘采用双向供油并装有液压锁，卡盘夹持力大，夹持稳定。

7.配有水刹车，深孔钻进，下钻平稳安全。

8.采用单联齿轮油泵供油，安装简单，方便使用，功率消耗少，液压系统油温低，工作稳定。

系统中装有手摇油泵，当动力机不能工作时仍可用手摇油泵起出孔内钻具。

9.[10.钻机结构紧凑，布局合理，所有部件表露在外，不相互重迭，便于维护、保养和修理。

11.重心低，移车距离长（可达460毫米），固定牢靠，高速钻进稳定性好。

12.配有防震仪表，仪表寿命长，利于掌握孔内情况。

操纵手把较少，操纵灵活可靠。

13.通用化程度高，该机与XY-4型钻机通用件达60%，与XY-42型钻机通用件达75%。

XY-44A型钻机主要技术参数：。

本科生毕业设计（论文）说明书学生姓名：胡军雄学号：14030603班级：140306专业：机械工程及自动化指导教师：马文星摘要当前，岩心钻机升降机主要使用定轴式行星轮系升降机，本文就是在已有的定轴式行星轮系升降机的基础上，设计出能够实现设计要求的四档提升速度的升降机。

在设计过程没有改变原有的升降机零部件的位置关系，但由于，传动比以及传动速度的不同，所以，通过受力分析计算，加大了行星齿轮、中心齿轮、内齿圈的厚度；同时也加大了抱闸抱紧时的抱紧半径。

利用先进的现代软件分析，就能发现，通过计算分析所获得的结论是正确，也就是说，本文所设计的升降机能够实现所要求的提升速度。

AbstractAt present, rock driller elevator mostly betakes fix-shaft planet-wheel system elevator. This article tends to design a new system with 4-level elevating speed which could realize the design demands on the basis of existing fix-shaft planet-wheel system elevator. In this article , instead of changing the ubiety among the parts of the original elevator , the author keeps on using the original structure. However, because of the differences of the transmission ratio and speed, the author enlarges the planet gear, solar gear , thickness of the inner circle ring as well as the enclasping radius of the enclasping brake through the mechanical design and calculation .By the advanced modern soft-ware analyse ,we can see that the conclusions acquired by the analyse are correct , i.e. this article succeeds to satisfy the demanding elevating speeds.目录引言 (1)第一章概述 (2)1.1XY—4岩芯钻机的发展历史 (2)1.2XY—4岩芯钻机的发展的主要决定因素 (3)1.3钻探设备发展的趋势 (3)1.4钻机分类 (4)第2章设计总论 (5)2.1XY—4岩芯钻机升降机的功用、设计要求及设计条件 (5)2.1.1 XY—4岩芯钻机升降机的功用 (5)2.1.2 XY—4岩芯钻机升降机的设计要求 (5)2.1.3 XY—4岩芯钻升降机的设计条件 (5)2.2XY—4岩芯钻机升降机类型的确定 (5)2.3XY—4岩芯钻机升降机的设计方案的确定 (6)2.4XY—4岩芯钻机升降机的组成分析 (7)2.5XY—4岩芯钻机升降机结构示意图与工作原理分析 (11)2.5.1 XY—4岩芯钻机升降机的结构示意图 (11)2.5.2 XY—4岩芯钻机升降机的工作原理分析 (12)第3章分析计算 (13)3.1XY—4岩芯钻机升降机齿轮的分析计算 (13)3.1.1 齿轮总传动比的确定 (13)3.1.2 选择齿轮材料和热处理，精度等级，齿轮齿数 (13)3.1.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 (13)3.2XY—4岩芯钻机升降机轴的分析计算 (17)3.2.1 升降机轴的设计 (17)3.2.2 行星轮轴的设计 (24)3.3XY—4岩芯钻机升降机轴承的分析计算 (26)3.4XY—4岩芯钻机升降机卷筒的结构参数的确定 (28)第四章升降机的转速、转矩特性分析.......................... 错误！未定义书签。

性能特点
XY-4型钻机为我国第一代立轴式金刚石钻机。

它设计先进、布局合理、结构紧凑、操作灵活、坚固耐用、可拆性好、便于搬迁、修理方便。

XY-4型钻机可用于固体矿床勘探、工程地质及地下水勘探，浅层石油、天然气勘探，堤坝灌注、坑道通风、排水钻探。

主要技术参数:
1、钻孔深度
43mm钻杆：1000 m
50mm钻杆：700 m
2、回转器
转速：（正转八速）135～1588 r/min；（反转两速）110；338 r/min
立轴行程：600 mm
立轴内径：68 mm
最大加压力：54 kN
最大起拔力：72 kN
3、卷扬机
提升速度（第三层）：1.09；2.02；2.89；4.18 m/s
最大提升能力（单绳）：30 kN
4、移动装置
移动油缸行程：400 mm
钻机离开孔口距离：250 mm
5、动力（按用户需要配）
电动机，30kW，1470r/min
柴油机，36.75kW，2000r/min
6、重量（不包括动力机）：1500 kg
7、外形尺寸（长×宽×高）：2640×1100×1750 mm。

浅谈XY—4型钻机保养与维修[摘要]XY-4型岩芯钻机主要适用于固体矿床的金刚石、硬质合金勘探钻进，也可用于工程地质与水下勘探；浅层石油和天然气开采，以及矿山坑道的通风、排水等钻孔。

其结构简单紧凑，布局合理，重量轻，折卸方便，转速范围合理。

因其完美的设计，曾于1987年分别获得原国家地质矿产部优质产品奖和甘肃省优质产品奖，于1988年获得国家质量审定委员会颁发的银质奖章。

该产品除了销售全国各地外，还出口至东南亚和非洲国家，得到了世界范围内的广泛认可与运用，基于此本文在介绍XY-4型钻机工作的两个重点系统：机械传动系统和液压系统，重点分写了XY-4型钻机施工的安全与生产管理，尤其是安装与拆卸。

[关键词]XY-4型钻机机械传动系统液压系统安装拆卸生产管理0前言XY-4型钻机具有较高的转速和较合理的转速范围，转速级数较多，低速扭矩大，适合小口径金刚石岩心钻进，也能满足大口径硬质合金岩心钻进和各种工程钻孔的要求。

钻机重量较轻，可拆性较好。

钻机可分解成九个整体部件，最大部件仅218千克，便于搬迁，宜于山区工作。

结构简单布局较合理，所有部件均表露在外，不相互重叠，便于维护、保养和修理。

钻机具有两个反转速度，处理事故时劳动强度不大，且安全。

钻机移车平稳，固定牢固，钻机机架坚固，重心底，高速钻进时稳定性好。

配有仪表，利于掌握孔内情况，操纵手柄较少，布局较合理，操纵灵活可靠。

钻机与泥浆泵采用单机分别传动，机坜布置比较灵活，可减少机场面积。

1 XY-4型钻机施工安装安全注意事项1.1使用前的检查与准备钻机安装必须牢固，各部分连接件紧固、可靠；检查液压油箱和变速箱油位是否合适。

机架导轨面、立轴等运动摩擦部位应清洁、润滑；将离合器手柄拉在断开位置，其它运动手柄放在中间位置，用扳手扳动卷筒，将变速箱手柄放在高速位置，用管钳旋转钻杆立轴，检查各旋转件是否灵活、有无阻力过大现象；检查油路系统各油管接头是否拧紧，对接是否正确。

工程机械施工技术工程实习班级：姓名：学号：时间：中国地质大学（武汉）工程机械施工技术工程实习一、XY-4型钻机操作时间：2013年09月13号地点：地大工程楼内容：熟悉XY-4型钻机设备原理，钻具结构，并能基本掌握XY-4型钻机的操作。

通常，钻机由回转机构、给进机构、升降机构、拧卸机构、传动系统、底盘或机架组成。

对于XY－4钻机，主要由：动力机、摩擦离合器、变速箱、万向轴、分动箱、回转器、升降机、底座、液压传动系统组成；其机械传动系统包括：摩擦离合器、变速箱、万向轴、分动箱、回转器、升降机等。

XY-4型钻机机械传动系统包括摩擦离合器、变速箱、万向轴、分动箱、回转器、升降机等。

变速箱与分动箱之间采用万向轴联接。

变速箱可输出４个正转转速和１个反转转速。

分动箱对内回转的传动又设有高、低档两极变速机构，所以，回转器可获得８个正转转速和２个反转转速，而升降机获得４个低速正转转速。

根据老师课堂上的PPT讲解，我们知道：1.1、XY-4型钻机主要用途XY-4型钻机主要适用金刚石钻进、合金钻进、绳索取芯钻进，亦可用于工程地质、水文水井、浅层石油、天然气、坑道通风排水、堤坝注浆、工程施工等工程钻进。

其结构简单紧凑，布局合理，重量轻，折卸方便，转速范围合理。

1.2、XY-4型立轴式岩心钻机在机械传动系统中的特点（1）XY-4型立轴式岩心钻机机械传动系统的总体布局采用的是纵向布局；（2）XY-4型立轴式岩心钻机机械传动链中有液压泵传动链；（3）XY-4型立轴式岩心钻机采用的是单独驱动、直线输入的驱动方式；（4）XY-4型立轴式岩心钻机变速箱与分动箱采用分开式结构，两者之间用可伸缩的万向轴连接，装拆方便、灵活；（5）XY-4型立轴式岩心钻机升降机装在变速箱之上（其布局方式为空间布局); （6）XY-4型立轴式岩心钻机传动链短、传动效率高、结构紧凑；1.3、钻机的主要特点（1）钻机具有较高的转速和较合理的转速范围，转速级数较多，低速扭矩大，适合小口径金刚石岩心钻进，也能满足大口径硬质合金岩心钻进和各种工程钻孔的要求。

XY-4型岩心钻机升降机结构创新设计发布时间：2021-06-04T04:32:05.064Z 来源：《中国科技人才》2021年第9期作者：曹帅栾加航[导读] 当前，岩心钻机升降机主要使用定轴式行星轮系升降机，本文就是在已有的定轴式行星轮系升降机的基础上，设计出能够实现设计要求的四档提升速度的升降机。

摘要：当前，岩心钻机升降机主要使用定轴式行星轮系升降机，本文就是在已有的定轴式行星轮系升降机的基础上，设计出能够实现设计要求的四档提升速度的升降机。

在设计过程没有改变原有的升降机零部件的位置关系，但由于传动比以及传动速度的不同，所以，通过受力分析计算，加大了行星齿轮、中心齿轮、内齿圈的厚度；同时也加大了抱闸抱紧时的抱紧半径。

利用先进的现代软件分析，就能发现，通过计算分析所获得的结论是正确，也就是说，本文所设计的升降机能够实现所要求的提升速度。

关键词：升降机、立轴式行星轮、提升速度引言随着各项新技术的不断改进以及市场经济体制改革步伐的加快，煤炭地质勘探中钻机的工作效率及安全性能否达到实际生产的具体要求，已经成为了制约煤炭企业发展的重要影响因素之一。

传统的钻机在实际的应用中对于能源的消耗量相对较大，也容易发生安全事故，无法满足现代化煤炭企业的生产要求。

在此形势影响下，采取有效的方式改进钻进，增强这种机械设备的实际作用效果，已经成为了很多研究者重点关注的课题。

一、工作原理当前，岩心钻机升降机主要使用定轴式行星轮系升降机，本文就是在已有的定轴式行星轮系升降机的基础上，设计出能够实现设计要求的四档提升速度的升降机。

在设计过程没有改变原有的升降机零部件的位置关系，但由于，传动比以及传动速度的不同，所以，通过受力分析计算，加大了行星齿轮、中心齿轮、内齿圈的厚度；同时也加大了抱闸抱紧时的抱紧半径。

利用先进的现代软件分析，就能发现，通过计算分析所获得的结论是正确，也就是说，本文所设计的升降机能够实现所要求的提升速度。