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液压锚杆钻机及组合阀设计液压锚杆钻机及组合阀设计摘要本论文主要介绍了液压锚杆钻机及组合阀的设计，首先对锚杆钻机的结构和原理进行了详细的介绍，然后对液压系统和组合阀的设计进行了阐述和分析。
其中液压系统包括液压泵、液压马达、液压缸、液压阀等；组合阀包括先导换向阀、逻辑阀、安全阀、速度控制阀、节流阀等。
最后通过一些实际案例的分析，验证了所设计的液压系统和组合阀的优势和可行性。
关键词：液压锚杆钻机、组合阀、液压系统、设计1.概述锚杆钻机是一种用来钻取深井的设备，其基本原理是将电动机的动力通过液压系统传递给钻杆，然后通过钻杆来钻取地层。
由于井深大、压力高、环境复杂等原因，液压系统的设计非常关键。
液压系统一般由液压泵、液压马达、液压缸、液压阀等组成。
为了满足强烈的环境适应性和灵活性，设计师还需要考虑由多个阀门组合成的组合阀。
本论文主要介绍了液压锚杆钻机及组合阀的设计，分别从钻机结构、液压系统和组合阀的设计三个方面进行了详细的介绍和分析。
最后，通过实际样例，验证了所设计的液压系统和组合阀的优势和可行性。
2.液压系统设计液压系统是一个复杂的系统，其设计必须经过科学的分析和计算。
对于液压锚杆钻机，其液压系统设计应该考虑以下四个方面：输液系统、控制系统、调速系统和安全系统。
2.1 输液系统输液系统是钻机液压系统的主要组成部分，其主要功能是将液压油压力传递给马达或缸。
为了确保输液系统正常工作，必须考虑液压泵、油箱、滤清器、液压线路等因素。
例如，液压泵的选择要考虑钻机的工作环境、需要的功率和流量等因素。
对于高温环境，应选择耐高温的液压油管。
此外，液压线路中应设置滤清器，以防止杂质进入系统，并应经常清洁和更换滤芯。
2.2 控制系统控制系统是液压系统中非常重要的部分，其主要功能是对输液系统进行控制和调节。
常用的液压控制器有直接控制和间接控制两种。
对于液压锚杆钻机，其控制系统应该精确、灵活，并且能适应不同的工况。
液压锚杆钻机的操作环境往往非常恶劣，为了保证控制系统的稳定性，设计师在选择控制器时应该谨慎选择。
收稿日期：2012－11－08作者简介：吕红军（1962－），女（回族），宁夏银川人，宁夏地矿物资装备管理中心副主任、高级工程师，勘探机械专业，从事矿产地质机械研究与管理工作，宁夏银川市西夏区北京西路199号，wzfz2031768@126．com 。
浅谈煤矿井下全液压钻机的设计要点吕红军1，李科2（1．宁夏地矿物资装备管理中心，宁夏银川750021；2．宁夏矿产地质调查院，宁夏银川750021）摘要：结合ZDY3200S 型全液压钻机及其在生产实际中的应用情况，阐述了煤矿井下全液压钻机设计时，钻机的总体布局、确定基本参数的要求、钻机机械传动主要部件的结构及钻机的特点。
关键词：全液压钻机；参数确定；机械结构中图分类号：P634．3+1文献标识码：A文章编号：1672－7428（2012）12－0004－04Discussion on the Design Points of Full Hydraulic Drilling Rig for Underground Coal Mine /LV Hong-jun 1，LI Ke 2（1．Ningxia Geology and Mineral Materials and Equipment Management Center ，Yinchuan Ningxia 750021，China ；2．Ningxia Institute of Mineral Geological Survey ，Yinchuan Ningxia 750021，China ）Abstract ：Based on the design and practice application of ZDY3200S full hydraulic drilling rig ，the paper discussed the general mechanical arrangement ，the requirements on basic parameters determination ，the structure of major mechanical transmission parts and the characteristics of the drilling rig．Key words ：full hydraulic drilling rig ；parameter determination ；mechanical structure1概述煤矿井下全液压钻机是煤矿井下安全钻探的理想设备，已成为煤矿井下瓦斯抽采安全用钻机的更新换代产品。
ZDY4000LD（A）型履带式全液压定向钻机的设计方鹏【摘要】ZDY4000LD(A)型履带式全液压定向钻机是一款面向狭窄巷道而设计的装备，主要用于中深孔的瓦斯抽采、探放水及顶底板注浆等钻孔施工。
介绍了该钻机的设计思路，包括总体方案、关键结构、液压系统和外观造型设计，详细描述了关键结构部件和液压系统。
该钻机具有结构简单，操作方便，巷道适应性强的特点，通过结构设计的优化，提高了钻机机身的调角度范围及给进行程，改善了钻机的工艺适应性。
%In order to meet the condition of the narrow coal mine roadway, ZDY4000LD(A) directional drilling rig is developed and produced, which is mainly used to drill deep hole for gas extraction, water delection and drainage, roof and floor grouting. The primary design methods are introduced including conceptual design, key structural design, hydraulic system design, molding design, the key structural design and hydraulic system design.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P93-96)【关键词】定向钻机;履带;全液压;设计;煤矿巷道【作者】方鹏【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安 710077【正文语种】中文【中图分类】P634煤矿井下定向钻进技术是煤矿瓦斯治理和保障高效生产的一项关键技术，是现代钻探工程领域重要的发展方向。
ZDY1000G型全液压坑道钻机的设计凡东;殷新胜;常江华;王贺剑【摘要】The demand of deep and peripheral resource exploration on crisis mine is more and more along with the decrease of lower resource.Tunnel exploration is a kind of method with high efficiency and economy, but special tunnel exploration drilling rigs are scarce.ZDY1000G type all hydraulic tunnel drilling rig is a kind of equipment designed for tunnel exploration, also can be used to drill gas drainage holes, water exploration holes and other engineering holes.The design approach, mechanical system and hydraulic system for the drilling rig were introduced,double-pump hydraulic system with the function of pressure reductiondrilling.Dual-cylinder and chain speed multiple mechanism with compound cushioning and tension device were described in detailed.%ZDY1000G型全液压坑道钻机是一款主要面向坑道勘探而设计的装备,可用于煤矿瓦斯抽放孔、探放水孔和其他工程钻孔的施工.介绍了该钻机的设计思路、机械系统和液压系统,并对具有复合缓冲张紧装置的双油缸链条倍速给进机构和具有减压钻进功能的双泵液压系统进行了详细描述.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2011(039)001【总页数】3页(P78-80)【关键词】钻机;勘探;坑道;全液压【作者】凡东;殷新胜;常江华;王贺剑【作者单位】煤炭科学研究总院西安研究院,陕西,西安,710077;煤炭科学研究总院西安研究院,陕西,西安,710077;煤炭科学研究总院西安研究院,陕西,西安,710077;煤炭科学研究总院西安研究院,陕西,西安,710077【正文语种】中文【中图分类】P634坑道勘探是利用地下井、巷进行勘探，相对于地表勘探能节省大量的钻探工作量，并方便实现坑道内多角度钻探施工，达到沿矿床层带钻探的目的，是在老矿区对深部资源进行勘探的理想方法。
KTY5000型液压动力头钻机KTY5000型液压动力头钻机，属于大扭矩动力头钻机系列，钻机能在岩石平均单轴抗压强度σc≤120MPa的基岩中任选孔径下钻进，能配多种钻杆，最大钻孔直径可达5.0m，钻进深度可达300m。
KTY5000钻机是一款在吸收国内外先进技术，采纳KTY4000型成功经验的基础上，通过武桥重工自主研究创新，自主设计，具有自主知识产权的全新设备。
KTY5000将广泛适用与铁路和公路桥梁、煤矿通风井、港口码头及高层建筑等大型基础工程钻孔。
一、总性能参数:本设备能满足下列要求：二、钻机的组成KTY5000钻机主要由动力头、滑移横梁、钻机结构（含底盘、钻架、封口盘等）、钻具、司机室、液压站、电气控制系统，辅助装置等组成。
（一）动力头动力头同时起着承受钻具重量、安装钻杆机构、为钻进提供动力和输送压缩空气排渣等各项作用，是该钻机的核心部件。
KTY5000动力头由三台高速液压马达共同驱动，通过三台行星减速机和一级闭式齿轮传动将动力传递给钻具系统，工作平稳可靠，使用寿命长，可实现无级调速和过载自动保护。
具备反转速度，能够满足处理事故及特殊辅助工作的需要。
动力头的中心管上设置有2个承重轴承，两个径向轴承以及一个防跳轴承，用以提高运动精度和运转的平稳性，使动力头回转平稳，振动小，噪声小。
排渣系统工作原理为气举反循环，压缩空气通过配气环进入钻具的风道，由中心管内的衬管向上排渣。
耐磨套与中心衬管之间采取分体式设计，方便耐磨套磨损后的更换。
为了保证压缩气体的压力，必须做到良好的密封，本机采用了车式组合密封，用组合密封圈取代V型，N型密封圈，有效的防止了密封圈卡入旋转部件被拉断的情况，改善了密封系统的可靠性，降低了易损件的损耗，节约了更换易损件的时间。
（二）滑移横梁滑移横梁是用于悬挂动力头，并能使动力头上下移动的主要部件。
滑移动力及支承由两个320/250-4300液压缸完成，滑移横梁的上下移动行程为4300，滑移横梁与钻架连接方式右传统的内镶式改为外包式，使得钻架强度更高，安装更简单，加工更方便：滑快磨损后容易，左右两个油缸采用机械刚性连接，保证升降幅度，速度相同。
1绪论图1.1 型钻机总图1. 固定架2. 夹持卸扣装置3. 孔口导向装置4. 80回转器5. 液压马达6. 73防松器7. 单重分流器(50通径)8. 推进架9. 滑架10. 变角机构11. 机架12. 转盘组件13. 步履机构14. 支撑组件图1.21.1 钻机主要用途钻机的各组成部分都采用了国内先进的组装技术，再加上合理的液压系统，钻机很好的成为一体，关键元件选用优秀可靠的产品，全部是由液压控制，表盘显示，操作灵活，大大提高了工作效率，满足了客户需要。
本产品属于履带式锚固工程钻机，整机重量小于5500公斤。
履带式锚固钻机适用于城市中基坑支护和控制建筑物位移的锚固工程。
本产品是整体式钻机，其中还配有步履机构和夹持卸扣器。
步履机构移动迅速，对中孔位置十分迅速。
夹持卸扣器可以自动拆卸钻杆和套管，这样大大提高了工作效率。
MDL-80D型履带锚固钻机性能十分稳定，工作效率高，具有多用性等特点。
它配和普通的钻头进行回转钻进；往往会在坚硬的岩层采用常规的球齿钻头，进行高速成孔；当在坚硬岩层等不稳定的地层，往往会采用跟钻具可进行钻进成孔，并增加了旋喷功能。
履带式锚固钻机主要有如下几大特点:1、钻机采用全液压的控制、操作灵活、移位方便、机动性好、省时、省力。
2、钻机回转器采用双液压马达驱动，输出扭矩大，回转中心较同类的产品低，大大提高了钻机钻孔的平稳性。
3、新型的变角机构使对孔更加的迅捷，可调节范围增大，并且可以降低对工作面的要求。
4、针对施工地区的地质特点，对钻机总体系统进行了优化，确保钻机在室外温度为40°C时，最打温度为75°C。
5、配有专用跟管钻进钻具（钻杆、套管等），成孔的质量好。
6、履带式锚固钻机主要适合于深基坑锚固支护，还可通过旋喷模块的更换，使钻机可以进行旋喷施工。
1.2、主要技术参数图1.3主要钻进方法：潜孔锤常规钻进、合金钻进、螺旋钻进。
1、钻孔直径（mm）：φ100～φ2102、钻孔深度（m）：60～1003、钻孔角度（°）：0～904、额定输出扭矩(Nm)：45005、额定转速（r/min，正反转）：Ⅰ档(低速档) 6 20 36 60 (输出扭矩4610 N.M)Ⅱ档(高速档) 12 40 72 120 (输出扭矩1767 N.M)6、额定提升力（kN）：607、额定给进力（kN）：308、给进行程（mm）：28009、滑移行程(mm)：90010、动力：电动机，30kW+11kW+1.5kW11、重量（kg）：600012、爬破角度：25°13、主机垂直状态：3200×2200×500014、主机水平状态：4800×2200×1900 (不装固定架)2 钻机的总体传动设计2.1、总体传动设计传动的类型有按工作原理分有机械式，电力式，流体式，磁力式；按运动方式分有定传动比、变传动比，变传动比又分为有级和无级以及周期性规律变化等。
反馈拖动速度调整、
图1液压系统原理图
3液压系统的方案设计
3.1分析钻杆旋转在闭式油路中的设计
钻杆旋转的回路直接在驱动的钻机执行机构，工作的
时间比较长，功率也比较大。
它在整机当中处于了关键的
位置，其中液压系统也直接关系到了整机的运行。
该子系
统当中一旦出现其问题，整个的钻机就会无法进行工作，
统根据泵的工况变化。
此时如果不及时进行加油，电机和
齿轮驱动器的齿轮不能进入额定负载时，
会容易出现电机啃轨道等现象。
为了充分保证自动旋转加油电机和自动推拉旋转电机的传动同步高速运动，系统为每台旋转
电机分别设置了一个加油传动装置，
加油传动装置由电机辅助传动油路系统中的动力齿轮泵自动供给，单向阀自动术设计也是液压系统设计的一个新亮点。
随着石油能源的枯竭和人们对环境保护的日益重视，大部分钻机动力大，效率低，造成大量浪费。
油温升高会影响液压系统的工作
性能，并造成环境污染。
因此，
液压系统的节能设计被提升到一个相当高的高度。
节能技术已成为一个重要的研究课题，并取得了丰富的成果。
液压节能技术在高耗能工程机
械挖掘机和装载机上取得了十分显著的节能效果，
图2水平定向钻机液压系统的组成图
钻杆旋转马达钻杆旋转马达
动力头钻进回拖马达动力头钻进回拖马达动力头钻进回拖马达动力头钻进回拖马达
大梁翻转液压缸大梁翻转液压缸
前支腿液压缸前支腿液压缸后支腿液压缸后支腿液压缸
卸扣液压缸
前夹紧液压缸前夹紧液压缸后夹紧液压缸后夹紧液压缸
变量泵柴油机
电液比例泵多路换向阀组
开式系统
闭式系统。
毕业设计液压钻机的液压系统设计摘要水平定向钻机铺管技术是目前应用最广泛的非开挖铺管技术之一，可用于穿越道路、河流、建筑物等障碍物铺设管线，具有快速、高效、不破坏环境及影响交通等突出优点。
在当今中国基础设施建设如火如荼的大环境下，拥有广泛的市场前景。
目前，对比与国外先进的水平定向钻机研发水平，我国的钻机研发还处于一个比较落后的水平，因此加快水平定向钻机的研发工作具有明显的社会意义和经济意义。
钻机的液压系统直接负责整机的控制和传动系统，直接影响到系统的各项性能指标，是钻机的关键技术。
本文叙述了水平定向钻机液压系统设计过程。
首先，比较详尽地描述了水平定向钻机的工作原理、各项性能指标、设计参数、结构组成，同时分析了各机构的工况和负载情况，为下一步液压系统的设计提供设计依据。
然后根据前面分析的结果，对液压系统进行设计，并合理选择各子系统的液压元件，最后，进行液压系统的性能验算。
本文设计的液压系统可以使发动机-液压系统的性能达到较好的状态，发动机功率利用率、液压系统传动效率以及钻机的作业效率也比较高。
关键词：水平定向钻机；液压系统设计；液压元件选择；性能验算AbstractHorizontal Directional Drill pipe laying technology is currently the most widely used technique for trenchless pipe-laying can be used across the roads, rivers, buildings, obstacles such as laying pipelines, with a fast, efficient, without damaging the environment and highlight the advantages of traffic. Infrastructure construction in China today in full swing environment, have broad market prospects. At present, the comparison with foreign advanced level of research and development of horizontal directional drilling, drilling rig in China is still in a backward R & D levels, accelerate research and development of horizontal directional drilling has obvious social significance and economic significance.Drilling machine hydraulic system is directly responsible for the control and transmission system, directly affect the system performance is the key technology of drilling rig. This paper describes the design of the hydraulic system of horizontal directional drilling process. First, more detailed description of the horizontal directional cobalt machine works, the performance indicators, design parameters, structure, and analyzes the various agencies working conditionsand load conditions, for the next design of the hydraulic system design basis. Then the previous results of the analysis of the hydraulic system design, and a reasonable choice of hydraulic components of each subsystem, and finally, checking the performance of the hydraulic system. This design allows the hydraulic system of the engine - hydraulic system's performance to good condition, engine power utilization, rig hydraulic system transmission efficiency and higher operating efficiency.Key words: horizontal directional drilling; hydraulic system design; hydraulic component selection; performance calculation目录摘要 (I)Abstract (II)1. 绪论 (1)1. 1水平定向钻进铺管技术简介 (1)1. 1. 1非开挖技术简介 (1)1. 1. 2水平定向钻进铺管技术简介 (1)1. 2国内外水平定向钻机研发现状和发展 (2)1. 2. 1国外水平定向钻机的研发现状 (2)1. 2. 2国内HDD现状 (2)1. 3水平定向钻机液压系统 (4)1. 3. 1水平定向钻机液压系统简介 (4)1. 3. 2钻机液压系统的发展现状和趋势 (4)1. 4课题背景及论文主要工作内容 (5)1. 4. 1课题背景及来源 (5)1. 4. 2论文主要内容及各章安排 (6)2. 钻机结构及液压系统工况分析 (7)2. 1水平定向钻机的工作原理 (7)2. 1. 1水平定向钻进铺管过程 (7)2. 1. 2钻孔钻进原理 (9)2. 2水平定向钻机的结构特点 (10)2. 2. 1钻机的主要设计参数 (10)2. 2. 2钻机结构的主要组成部分 (12)2. 3钻机液压系统工况分析 (14)2. 3. 1钻杆旋转工况分析 (14)2. 3. 2动力头进退工况分析 (15)2. 3. 3钻具夹紧及拧卸回路工况分析 (16)2. 3. 4履带行走系统工况分析 (17)2. 3. 5支腿支撑回路工况分析 (17)2. 4本章小结 (18)3. 钻机液压系统设计 (20)3.1液压系统的构成和工作原理 (20)3. 2发动机选型和计算 (22)3. 3各液压子系统设计及液压元件选择 (23)3. 3. 1动力头回转系统设计及液压元件选择 (23)3. 3. 2动力头推拉系统设计及液压元件选择 (25)3. 3. 3 泥浆系统设计及液压元件选择 (27)3. 3. 4其他液压元件的选择 (28)4. 液压系统的性能验算 (30)4. 1液压系统压力损失 (30)4. 2液压系统的发热温升计算 (31)4. 2. 1计算液压系统的发热功率 (31)4. 2. 2 计算液压系统的散热功率 (32)4. 2. 3计算油箱散热量 (34)4. 3 计算液压系统冲击力 (35)5. 总结与展望 (37)5. 1研究总结 (37)5. 2研究展望 (38)参考文献 (41)致谢 (44)附录 (45)附录一、液压系统常见故障分析与排除 (45)1 液压系统故障诊断和排除 (45)2 液压元件故障诊断和排除 (50)附录二、译文 (56)1. 绪论1. 1水平定向钻进铺管技术简介1. 1. 1非开挖技术简介非开挖铺管技术是一种新型铺管技术，与传统的开挖作业相比，具有快速、高效、不破坏环境及绿化和不干扰。
交通等优点，其应用日益广泛，将成为未来城市铺管作业的主流技术。
非开挖技术比较常用的定义主要有以下两种：1)非开挖施工技术是指在不开挖地表的条件下探测、检查、修复、更换和铺设各种地下公用设施(管道和电缆)的任何一种技术和方法；2)指利用岩土钻掘、定向测控等技术手段，在不破坏地面情况下进行不同用途、不同材质管线的铺设、修复和更换所使用的施工技术。
广泛用于市政、电信、电力，煤气、油气、自来水、有线电视、热力等管线工程部门，也可用于水平降水工程、管棚支护工程以及污染物防渗治理工程等。
目前。
开挖铺管技术主要包括水平定向钻进铺管技术，微型隧道铺管技术、冲击矛铺管技术、夯管法铺管技术等。
1. 1. 2水平定向钻进铺管技术简介水平定向钻进铺管技术是目前应用最为广泛的非开挖技术之一，它将石油工业的定向钻进技术与传统的管线施工方法相结合，为地下管线施工带来了一次技术革命。
特别是在需要穿越地表以上障碍物或大中型河流时，定向钻进方法是最好的管线铺设方法之一。
它采用方向可控和以水射流破土为主的钻进技术，使用地表放置的钻机，按设计轨迹预钻一个导孔，然后在扩孔和回拉的同时铺入管线，管线直径范围一般在50-450mm。
水平定向钻进铺管技术可用于穿越道路、河流、建筑物等障碍物铺设管线，工作原理是采用定向钻进技术，按设计的钻孔轨迹施工一个定向孔，然后在钻杆柱端部换接大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺设管线，在拉回钻杆的同时将钻孔扩大，同时拉入需铺设的管道，在钻掘定向孔的过程中，利用膨润土、水，气混合物来润滑、冷却和运载切削的土至地面，钻具上安装了定向测控仪，可改变钻头的倾斜角度，钻进的长度就是钻杆总长度，适用于各种土层，砂卵石层和岩层。
1. 2国内外水平定向钻机研发现状和发展1. 2. 1国外水平定向钻机的研发现状水平定向钻机(HDD，Horizontal Directional Drill)起源于上世纪七十年代末期，随着技术和装备的不断完善和改进，八十年代中期在发达国家才被广泛接受和认可，得于迅速发展，井以其独特的技术优势和广发的市场前景的道路世界各国的重视。
据了解，目前国外有三十余家HDD制造商，例如，典型厂家有美国的DITCH WITCH公司、威猛公司、凯斯公司、英格索兰公司等。
国外HDD产品规格齐全，自动化程度高，结构紧凑，地层适应性强，性能覆盖范围大，功率匹配合理、可靠，技术水平含量高，尤其是在PLC控制、自动更换钻杆等方面尤其独特的先进性和优越性。
