管道钻孔机结构设计
管子内壁键槽及孔的钻、铣削装置设计
在石油测井仪器加工中，经常遇到管子内壁上钻键槽或腰形孔的情况，图1所示为射孔枪管内壁键槽，图2所示为仪器外壳内壁上的腰形孔（即圆孔横向移动较小距离形成的孔）。
为加工这2个槽，最早基于卧式铣床设计了一套工具，如图3所示。
图1射孔枪管內壁键槽示意图2仪器外壳内壁腰形孔示意随着工作量的增加，该装置显现出一些弊端：①长期占用一台铣床，影响了其他生产。
②该装置的加工位置在下部，手动进给比较沉重，劳动强度大。
③齿轮尺寸较小，受力较大，容易损坏，自己制造比较麻烦，如果到齿轮厂定制，由于批量太小，成本较高。
为此研制了另外一套装置，安装在一台报废车床C616床身上。
如图4所示。
电动机经减速器传动至专用铣头，台虎钳安装在拖板上，不同直径的管件经过垫铁调整高度后装夹在台虎钳上，如果管件太长，尾部可以经过可调支座支撑。
图3卧式铣床铣头示意1—锥齿轮2—轴3—壳体4—锥柄5—轴承6—铣刀及刀杆图4专用钻内孔机床示意1—电动机2—减速器3—专用铣头4—台虎钳5—拖板6—仪器外壳7—床身8—可调支座专用内铣头如图5所示。
来自减速器的动力经长轴传至一对弧齿锥齿轮副（锥齿轮4与锥齿轮7组成），最终经短轴到达刀杆。
由于加工空间狭小，所以长短轴的轴承都选用轻型轴承。
图5专用内铣头示意1—铣刀及刀杆2—压盖3—顶丝4、7—锥齿轮5—短轴6—键销8—长轴9—轴承10—壳体加工生产时，摇动大拖板移动工件，使铣刀到达待加工位置，看刻度摇动中拖板吃刀到合适深度，然后摇动大拖板进刀到合适位置，安装不同尺寸的挡块加以限制，可以保证加工尺寸；刀杆是由一个刀套与铣刀头焊接而成，通过更换不同尺寸的铣刀，可加工不同的腰形孔或内壁键槽，属于易损件；使用的弧齿锥齿轮在工具店里可以采购，非常便宜。
所以，设计工装时如果妥善利用现有资源（床身）和通用配件（齿轮），可以起到事半功倍的效果。
打孔机设计
软塑胶管打孔机设计一、所给出的数据及参数1、材质：塑胶2、具体成品模型见图成品模型及尺寸要求3、已知设计数据：D=Φ8.2±0.2mm d=Φ4.7±0.2mm 小孔d1=Φ1.9～Φ2.2mm 总长L=138±3mm打孔距离: L 1=15mm, L 2=25mm, L 3=25mm, L 4=25mm 二、需要注意并且考虑到的问题1、 该产品为塑胶软管，材质比较软轻，需要在其上精准打穿4个小孔，小孔直径：d 1=Φ1.9～Φ2.2mm ，每个小孔在空间上相互垂直，成90度角。
2、 本次设计目的：围绕塑胶管设计出一专门打孔机器提高打孔效率，原则上能够实现6s 生产出来一个成品件，因此生产效率要求比较高。
塑胶管尺寸比较小，所打孔的孔径小，因而生产的精度和准确性也要求比较高。
三、软塑胶管打孔机工作原理及 设计方案（一）小电机气缸注解：1、四个气缸一起推动四个小电机运动。
动作协调一致。
2、整个运动控制过程可以通过PLC或单片机编程实现。
图片说明：1、中间盘设计成八方盘，上面设计八个能放置并且固定软塑胶管的塞子。
2、八方盘下面用电机带动，初步选用伺服电机。
通过变速器控制八方盘的转动。
3、打孔时候用四个气缸推动四个小电机进行伸缩运动。
气缸通过压力传感器传递信号到PLC。
4、小电机的开启和停止转动通过PLC控制。
5、大电机经过变速器控制后，通过PLC进行角度控制。
每次使得八方盘转动45度角。
四、图片样式详解八方盘整体示意1八方盘整体示意2固定塞子（需要改进设计）小型气缸小电机推力圆柱滚子轴承五、设计本身应该考虑的问题1、角推力轴承的稳定性和定位精度是否能够达到设计要求。
2、电机的选择：小电机能否买到并且满足设计要求，大电机的急停急启动，并且转动要求比较慢，伺服电机能否满足要求。
3、塞子设计不合理，应该进行改进。
否则装和取都不方便。
很难实现6s完成工件。
4、整个运动过程用PLC能否通过编程实现。
打孔机的结构原理设计
打孔机的结构原理设计打孔机是一种用于在材料上打孔的机械设备。
它主要由机架、传动系统、控制系统和辅助系统四部分组成。
下面将详细介绍打孔机的结构、原理和设计。
1.机架打孔机的机架是整个机器的主要承载部分，它需要具备足够的刚性和稳定性。
机架通常由坚固的钢板焊接而成，保证机器在工作时不会产生明显的振动和变形。
2.传动系统打孔机的传动系统主要由电机、减速器和传动装置组成。
电机是打孔机的动力源，通过输出旋转运动的力来驱动整个机器。
减速器和传动装置则用于将电机输出的高速旋转转换为打孔机需要的低速高扭矩旋转。
3.打孔机构打孔机构是打孔机的核心部件。
它通常由主轴、刀具和导向装置等组成。
主轴是实现刀具旋转运动的主要部件，它需要具备足够的刚性和精度。
刀具则用于在材料上进行孔洞的切削，它通常由硬质合金材料制成，并根据需要采用不同形状的切削刃。
导向装置用于确保切削刀具在工作过程中的稳定性和精度。
4.控制系统打孔机的控制系统主要由PLC和人机界面组成。
PLC负责对打孔机的各个部件进行协调和控制，包括电机的启停、切削参数的设定等。
人机界面则用于操作员与打孔机进行交互，通过触摸屏或按钮等方式来实现对机器运行状态的监控和控制。
5.辅助系统打孔机的辅助系统包括润滑系统、冷却系统和除尘系统等。
润滑系统用于对打孔机的各个运动部件进行润滑，减少摩擦和磨损。
冷却系统用于对切削区域进行冷却，提高切削效率和刀具的使用寿命。
除尘系统则用于清除切削过程中产生的粉尘和切屑，保持工作环境的清洁和人员的健康安全。
在设计打孔机时，需要注意以下几点：1.根据工件材料的特性和要求，选择适合的切削方式和刀具。
不同的材料可能需要不同的切削参数和切削刃，需要根据实际情况进行调整。
2.考虑机器的稳定性和刚性。
在机架设计和选材时，要保证机器具备足够的稳定性和刚性，避免在工作时产生振动和变形。
3.选择合适的传动比和传动元件。
根据工件的大小、材料等要求，确定合适的传动比和传动元件，以确保机器具备足够的切削力和转速。
钻孔结构设计
WC
软 2 3 4
中硬 5 6 7
硬 8
坚硬 9 10 11 12
DIA
２、确定钻孔终孔直径 钻孔直径要以允许钻进至设计深度和满足取样 设计深度和满足取样要 设计深度和满足取样 求。影响终孔直径选择的因素很多，包括钻进方法、 不同矿种允许最小岩矿心直径、钻孔用途、钻机动力 容量和孔内测斜仪器的规格。 钻探固体矿产时，一般采用的终孔直径，金刚石 钻进为Ф59， Ф46 ， Ф36ｍｍ，硬质合金钻进 Ф91， Ф75 ， Ф59ｍｍ，钢粒钻进： Ф110， Ф91 mm。 3、确定套管层次、下放深度和套管直径 当钻孔有特殊用途或地质情况特别复杂而采用各 种冲洗液处理无效时，才决定下套管。
0
(x0, y0, z0 ) α
Azimuth angle
x (N)
y (E)
θ
Zenith angle
A (xA, yA, zA )
z (V)
４、必需的终孔直径 终孔直径； 终孔直径 ５、钻进方法、钻探设备参数 二、钻孔结构设计的内容 １、确定各岩层的钻进方法 （1）回转钻进 （2）液动冲击回转钻进（强造斜、弱研磨性、 坚硬地层） （3）风动冲击回转钻进（缺水地区） （4）无岩心钻进（钻进效率高，辅助作业时间 少）
第二章 钻孔结构设计及 拟定施工技术措施
• 第一节 钻孔结构设计 一、钻孔结构设计的依据 二、钻孔结构设计的内容 • 第二节 拟定施工技术措施，编制“钻孔 地质技术指导书”
第一节 钻孔结构设计
钻孔结构设计是与钻进有关的所有工程计算的基 础。钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔，钻孔剖面中 各孔段的深度和口径 深度和口径的变化情况。一般来说，换径 深度和口径 次数越多，钻孔结构越复杂；换径次数越少，钻孔 结构越简单。 一、钻孔结构设计的依据 １钻孔的用途和目的； ２地层的地质情况，岩石的物理力学性质； ３钻孔的设计深度和钻孔的方位、顶角方向； 方位、顶角 方位
一种综合钢管打孔装置
一种综合钢管打孔装置一种综合钢管打孔装置的设计与创建是为了满足大型工程项目中需要进行深埋地下管道打孔作业的需求。
本文将介绍这种综合钢管打孔装置的设计原理、工作流程、优势特点及在实际工程中的应用。
一、设计原理这种综合钢管打孔装置主要由以下几个部分组成：1. 机架：用于支撑整个打孔装置的主体结构。
2. 钻杆：连接钻头和驱动装置，用于将钻头送入地下钻孔。
3. 驱动装置：提供足够的动力驱动钻头进行旋转和推进。
4. 控制系统：用于控制钻头的旋转和推进，以及监控钻头在地下的位置和深度。
设计原理是将钻头通过机架和钻杆送入地下，驱动装置提供足够的动力使钻头旋转并推进，最终完成钻孔作业。
控制系统则可以实时监测钻头的位置和深度，保证钻孔作业的精度和安全性。
二、工作流程工作流程简单明了，可以高效完成大型工程项目中需要进行深埋地下管道打孔作业的需求。
三、优势特点这种综合钢管打孔装置相比传统的打孔设备具有以下优势特点：1. 高效快速：采用驱动装置提供动力，使钻头旋转和推进更加高效快速，提高了施工效率。
2. 精度高：通过控制系统实时监控并调整钻孔深度和位置，保证了施工的精度和安全性。
3. 适应性强：能够适应不同地质条件和管道要求，灵活性强，应用范围广。
4. 操作简便：操作过程简单，易于掌握和使用，减少了人力和物力成本。
以上特点使得这种综合钢管打孔装置在大型工程项目中得到了广泛的应用和认可。
四、实际应用在实际工程中，这种综合钢管打孔装置得到了广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1. 地下管道施工：在大型地下管道工程中，需要进行连续的深埋地下管道打孔作业，这种综合钢管打孔装置能够满足施工需求，提高了施工效率和质量。
2. 基础工程施工：在大型基础工程施工中，需要进行基础桩或基础柱的打孔作业，这种综合钢管打孔装置能够满足需求，节省了施工时间和成本。
3. 环保工程施工：在环保工程中，需要进行地下管道的修复和更换，这种综合钢管打孔装置能够准确、高效地完成施工任务，减少了对环境的影响。
打孔机的结构原理设计
打孔机的结构原理设计打孔机是一种用于在材料上进行孔设计或加工的设备。
它具有高效率、精确度高、操作简单等特点。
打孔机的结构原理设计主要包括机身结构、传动系统、控制系统等几个方面。
一、机身结构：打孔机的机身结构通常由底座、立柱、主轴箱、工作台等组成。
1.底座：底座是打孔机的基础结构，一般采用铸造或焊接方法制成，以确保机器的稳定性和刚性。
底座上通常设有调节螺钉，可以调节机器的水平度和平稳度。
2.立柱与横梁：立柱与横梁是打孔机的固定和支撑结构。
立柱在底座上固定，而横梁则与立柱连接，支撑主轴箱和工作台。
3.主轴箱：主轴箱是打孔机的核心部件，它包含主轴、滑座、推杆等。
主轴通过滑座与横梁相连，可以实现上下运动。
主轴上设有夹具，用于夹持刀具，完成孔的加工。
4.工作台：工作台是打孔机的工作平台，位于主轴下方。
工作台具有平整的工作面和固定夹具，用于放置待加工材料。
在工作台上通常还设有定位孔或T型槽，以方便固定材料。
二、传动系统：打孔机的传动系统是控制主轴运动的关键部件，主要包括电机、皮带、链条、齿轮等。
1.电机：电机是驱动主轴旋转的动力源。
通常采用交流电机或直流电机，其功率和转速根据打孔机的需求进行选择。
2.皮带与链条：通过皮带或链条将电机与主轴箱连接起来，实现转动的传递。
皮带与链条具有一定的弹性和韧性，可以缓解由于转动不平稳造成的冲击和振动。
3.齿轮：齿轮是打孔机传动系统中常用的传动装置。
通过不同规格的齿轮组合，可以实现主轴的多速度调节，满足不同孔径的加工需求。
三、控制系统：打孔机的控制系统用于控制机器的运行和加工过程，主要包括控制面板、传感器、液压系统等。
1.控制面板：控制面板上设有开关、按钮、旋钮等，用于启动和停止机器，调节主轴的转速和运动方向，控制加工步骤等。
面板上通常还设有显示屏，用于显示加工参数和工艺状态。
2.传感器：传感器用于监测机器的工作状态和加工过程。
例如，通过光电传感器可以实现自动定位和自动停止，确保孔的准确定位和加工质量。
全套管钻机方案
全套管钻机方案简介全套管钻机是一种用于在井下钻探油气井的工程设备。
与传统的常规钻机相比，全套管钻机采用了全套管钻探技术，可以实现一次下井就能完成套管下套作业和钻井作业，提高作业效率和钻井安全性。
本文将介绍全套管钻机的工作原理、主要组成部分、优势和应用领域，以及全套管钻机方案的选型要点和市场发展趋势。
工作原理全套管钻机是一种设备，可以在井下进行连续的套管下套作业和钻井作业。
其工作原理如下：1.钻机安装在一个钻井井架上，通过钻杆将动力传递到钻头。
2.钻井井架提供支撑和稳定，以确保钻机的正常运行。
3.钻头通过旋转和推进的方式将钻头推入地下，同时使用冲洗液将岩屑带出井口。
4.钻井井架的高度可以根据钻井深度进行调整，以适应不同的作业需求。
5.钻进过程中，会逐段施加套管，形成井套，并逐段固井。
6.钻进到目标层后，可以进行开拓性试井或水力压裂等作业。
主要组成部分全套管钻机包括以下主要组成部分：1.钻机底架：提供给钻机安装和支撑的基础结构。
2.钻机井架：提供支撑和稳定的结构，包括支腿、千斤顶和调整机构等。
3.钻杆：连接钻机和钻头，并将动力传递到钻头。
4.钻头：用于在地下钻探的工具，可以选择不同类型的钻头来适应不同地质条件。
5.冲洗液系统：用于将岩屑从井底带到井口的系统，包括泥浆泵、搅拌器和相关管道等。
6.控制系统：负责钻机操作和监控的系统，包括控制台、传感器和计算机等。
7.钻井辅助工具：包括测井仪、电缆、防喷器等。
优势和应用领域全套管钻机相比传统的常规钻机有以下优势：1.提高钻井作业效率：全套管钻机可以在一次下井完成套管下套和钻井作业，减少了下井次数，提高了作业效率。
2.减少作业风险：全套管钻机实现了井下作业的自动化和连续化，减少了人工操作，从而降低了作业风险。
3.适应复杂地质条件：全套管钻机可以选择不同类型的钻头，以适应不同地质条件下的钻井作业。
4.减少环境污染：全套管钻机的冲洗液系统可以循环使用，减少了废液排放，降低了对环境的污染。
打孔机结构原理设计机械系统设计大作业
打孔机结构原理设计机械系统设计大作业本文旨在介绍打孔机的重要性和使用背景，并说明本次大作业的目的和意义。
打孔机是一种常见的机械设备，用于在纸张、塑料、金属等材料上制作孔洞。
它在日常生活和工业生产中具有广泛的应用。
例如，在办公室里，我们经常使用打孔机来整理文件并将它们放入文件夹中。
在制造业中，打孔机被用于制造零件、产品组装和材料处理等领域。
本次大作业的目的是设计一个打孔机的结构原理和机械系统。
通过深入研究打孔机的工作原理和内部结构，我们可以更好地理解和掌握该设备的设计和使用。
这将有助于加深我们对机械系统设计和工程原理的理解，并为我们未来在相关领域的职业发展奠定坚实的基础。
在本文中，我们将详细介绍打孔机的工作原理、结构设计和机械系统设计的关键要点。
我们还将探讨与打孔机相关的材料选择、零件制造和装配过程等方面的问题。
最后，我们将总结本次大作业的主要研究成果和所获得的经验教训。
希望通过本次大作业的完成，我们能够提高我们的机械设计和工程能力，并为将来在机械制造和相关领域取得更大的成就打下基础。
详细说明打孔机的结构组成，包括基本部件、传动系统和控制系统等方面。
基本部件：框架：打孔机的结构基础，支撑和固定各个组件。
工作台：用于固定待打孔材料，保持其稳定性。
打孔模具：用于实现打孔操作，包括孔径和排列等设计参数。
按钮/触发器：用于控制打孔机的启停和操作。
传动系统：电动机：提供动力，驱动打孔机的运转。
皮带/链条传动：将电动机的转动传递给打孔模具，实现打孔操作。
控制系统：电路板：控制打孔机的各个功能和动作。
开关：用于手动控制打孔机的启停和操作。
打孔机的结构原理设计是通过上述的基本部件、传动系统和控制系统的合理组合和设计来实现打孔功能的。
在设计过程中，需要考虑打孔机的稳定性、操作性和安全性等因素，确保其能够有效地完成打孔任务。
本文旨在阐述打孔机的机械系统设计，包括结构设计、优化设计和性能参数确定等方面。
结构设计打孔机的结构设计应考虑以下几个方面：打孔机框架：选择适当的材料和结构形式，以确保机械的稳定性和刚度。
打孔机的结构原理设计
打孔机的结构原理设计打孔机是一种常见的机械设备，主要用于在工件上制作孔洞。
它通常由驱动系统、传动系统、控制系统和工作台四个部分组成。
下面我将详细介绍打孔机的结构原理设计。
一、驱动系统驱动系统是打孔机的核心部分，它主要负责提供动力以驱动传动系统的运转。
驱动系统常用的动力源有电动机、气动机和液压机等。
1.1电动机：电动机是最常用的驱动系统，其特点是结构简单、使用方便、输出功率大。
在电动机的选择上，应根据打孔机的工作要求选用合适的功率和转速。
1.2气动机：气动机是利用气体压缩膨胀原理来提供动力的，它具有体积小、重量轻、工作可靠等特点。
在使用气动机时，需要配备压缩空气源以提供稳定的气压。
1.3液压机：液压机是利用液体的压缩传递动力的一种驱动系统，它具有传动平稳、压力大、精度高的特点。
在使用液压机时，需要配备储油箱以提供液压油的供给。
二、传动系统传动系统是将驱动系统提供的动力传递给工具或工作台的部分。
传动系统的设计应考虑传动效率高、噪音低、寿命长等因素。
2.1常见的传动方式有齿轮传动、皮带传动和链传动等。
齿轮传动具有传动效率高、传动比稳定的特点，但噪音相对较大；皮带传动具有噪音低、安装调整方便的特点，但传动效率相对较低；链传动则是介于前两者之间，具有传动平稳、寿命长的特点。
三、控制系统控制系统是打孔机的智能部分，它负责对打孔机的运行和操作进行控制。
控制系统的设计应考虑操作简便、精度高、稳定性强等因素。
3.1控制方式：控制方式可采用手动方式或自动方式。
在手动方式下，操作人员需要通过按钮或手柄控制打孔机的启停、前进后退等动作；在自动方式下，可通过编程或传感器等方式实现自动控制。
3.2控制元件：控制元件主要包括电控部分和液压控制部分等。
在电控部分，常用的元件有继电器、PLC、触摸屏等；在液压控制部分，常用的元件有液压阀、液压泵等。
四、工作台工作台是打孔机进行打孔操作的平台，它需要具有稳定性和可调节的特点，以适应不同工件的加工需求。
钻孔结构设计与钻前工程
钻孔深度(米）
钻孔深度(米)
钻孔深度（米）
钻孔深度(米)
方位角（度） 260 280 300 320 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
方位角(度 ） 280 300 320 340 360 0
100
200
300
400
500
方位角(度)
200 240 280 320 360 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
钻孔顶角（度）
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050
基本要求
人员组织。测量队、工农科 (公司工农科联系甲方、地方 人员)、技术科、调度室，落 实交通工具(选择里程表完好 的车辆)约定集合时间、地点。
携带用品：记录表格、草图纸、 笔、比例较小的地形图、罗盘、 50m圈尺、短把铁锨、3m长绝 缘拉杆式吊鱼杆(测量沿途线 路、桥涵高度用)，钻机平面 图、营房布置平面图。
该地层的地质结构、岩石物理力学性质； 钻孔的设计深度和钻孔的方位方向、顶角方向； 必需的终孔直径； 钻进方法、钻探设备参数。
二、钻孔结构设计的内容
确定各岩层的钻进方法；
确定钻孔终孔直径；
确定套管层次、下放深度和套管直径；
打孔机的结构原理设计[机械系统设计大作业]
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AB=8.53 BC=84.42 CD=60 DA=60 CE=40 EF=8
该尺寸可以满足设计要求，即滑块的左右运动为40，ABCD的极位夹角为12度。
图 9
2.凸轮摆杆机构的设计：
由进刀规律，我们设计了凸轮摆杆机构，又以齿轮齿条的啮合来实现刀头的上下
运动；用凸
轮摆杆机构和圆弧形齿条所构成的同一构件，凸轮摆杆从动件的摆动就可以实现
机械系统设计
课程作业
（打孔机的设计）
一、设计任务书
编号
名称
半自动打孔机
设计单位
起止时间
2015.11
主要设计人员
设计费用
1
功能
主要功能：实现工件自动打孔
2
适应性
对象:需要打孔的工件
环境：远离振动源；要有电源
3
性能
动力：转速为1450 r/min，功率N = 1.2 kW
4
可靠度
整机99.9%
5
使用寿命
方案一：A1+B3+C3+D3+E2
方案二：A1+B2+C1+D3+E2
定轴轮系传动；传动比很大，要用多级传动。
由于在空间上轴与轴之间的距离较大，但四杆的曲柄滑块机构行程太小。故优先选用六杆机构
综合评价，所以选择方案一
九、画出方案简图
1.减速机构：
由于电动机的转速是1450r/min，而设计要求的主轴转速为2r/min，利用行星轮进行大比例
2：对大功率传动，应优先考虑传动的效率，降低运转费用和维修费用。
3：当执行机构要求变速时，若能与动力机调速比相适应，可直接连接或采用定传动比的传动装置；当执行机构要求变速范围大，用动力机调速不能满足机械特性和经济性要求时，则应采用变传动比传动；除执行机构要求连续变速外，尽量采用有级变速。
水平定向钻进扩孔器结构设计方法及新产品设计
水平定向钻进扩孔器结构设计方法及新产品设计水平定向钻进扩孔器结构设计方法及新产品设计水平定向钻进铺管是一种发展迅速、技术先进、应用广泛的非开挖施工技术,可用于铺设或更新市政公用行业的各种管道。
目前在水平定向钻进铺管中,大量的钻进时间消耗在扩孔这一关键工序。
适当的扩孔器形状、尺寸对其工作过程中所受阻力、阻力矩和消耗功率的大小有重要影响,直接关系到水平定向铺管的工作效率。
由于国内水平定向钻进铺管钻具系统的设计缺乏相应的设计理论和方法、产品创新程度低,市面上钻具品种单一、适应性差,这严重影响水平定向钻进铺管的效率和应用。
针对上述现象对水平定向钻进铺管中的扩孔钻具进行研究:首先,总结各种扩孔器的形状及地层的适应性,提出扩孔器结构设计理论。
其次,对扩孔钻具钻进时的工作原理、结构设计的相关参数进行详细论证,提出扩孔钻具的设计思路及主要参数的取值方法。
最后,按照新型扩孔器设计需要结合参数设计方法得出该型扩孔器主要的设计参数进行取值。
在收集国内外大量的相关技术资料基础上,运用类比法对现有扩孔器的优缺点进行分析;运用土力学基础对土体的压缩性和切削原理进行研究;分析扩孔钻头在扩孔过程中的工作机理和受力,结合岩土钻掘基本理论、机械设计最优化理论和数学计算对扩孔器结构尺寸进行研究得到以下成果和结论:1、设计出适应软土层的扩孔器—翼片挤压式扩孔钻头,该型扩孔钻头特点是:排粉能力强,具有导向,切削,挤密、压实钻孔壁的功能。
2、提出扩孔钻头参数取值方法○1通过对保证钻杆柱安全工作的孔身极限弯强、扩孔钻具顺利通过孔身的极限弯强和保证管道安全工作的孔身极限弯强进行计算论证得出扩孔钻头的长度;○2通过计算得出土层塑性圈的直径,根据土层的压缩曲线得出最优厚度,从而根据地层性质调整滚轮轴线的倾角;○3通过分析切削具的切削速度和功率消耗之间的关系,得出在相同工作面的情况下翼片的最优倾角。
3、提出扩孔钻头工作中所需回拖力、扭矩以及钻机功率等参数取值的计算公式,为钻机选型提供了依据。
穿孔机结构设计及参数选择
Abstract
With the modern production of seamless steel tubes have become increasingly demanding of their equipment has made new demands. Skew rolling process of seamless steel pipe production in the widely used, perforated, rolled tube (an extension), are the whole, are available for sizing the realization of cross rolling, cross rolling machine with two rollers and two three-roll system.
Φ220 puncher bucket is designed to have the following characteristics. Second Cross-Roll Barrel Roll puncher able to adapt to continuous casting and high-alloy steel direct perforation, including some less-deformable alloy pipe requirements. Perforation roller bucket extension function to achieve a relatively low rate, it is generally smaller in scope or specifications supporting an extension of the main extension machine set a higher rate of use. Barrel roll puncher relatively simple structure, so its relatively low investment costs. Second Cross-Roll Barrel Roll puncher seems it has not yet been reached the limits of the technology, but continue to tap the potential of technology to continuously adapt to these requirements and approach or reach the highest point of the above-mentioned request.
打孔机结构原理设计机械系统设计大作业
打孔机结构原理设计机械系统设计大作业打孔机是一种常见的机械设备，用于在各种材料上进行孔洞的加工。
打孔机的结构和原理设计是一个复杂的过程，需要考虑到不同的因素，以确保机械系统的正常运行和高效工作。
下面将对打孔机的结构原理和机械系统设计进行详细介绍。
一、打孔机的结构原理设计1.结构设计打孔机的结构设计应该包括底座、支撑架、导轨、进给系统、主轴系统、控制系统等多个部分。
底座是打孔机的基础，负责承受整个机械系统的重量。
支撑架用于固定和支撑打孔头和工件，确保工件可以稳定地进行加工。
导轨用于引导打孔头的移动，保证打孔精度。
进给系统是控制打孔头进给速度和进给距离的部分，通常采用伺服电机和球螺杠结构。
主轴系统是驱动打孔头旋转的部分，通常采用电机和齿轮传动。
控制系统是整个打孔机的“大脑”，负责控制打孔机的各个部分的运动和协调工作。
2.原理设计打孔机的原理设计主要包括打孔头的运动、工件的固定以及加工参数的控制。
打孔头的运动通常是水平和垂直方向的移动，可以通过导轨和进给系统来实现。
工件的固定可以采用夹具或者卡盘等方式，确保工件在加工过程中的稳定性。
加工参数的控制主要包括进给速度、转速、进给距离等，通常通过控制系统来实现。
在打孔过程中，可以根据不同的材料和孔径选择合适的刀具和切削液，提高加工效果。
二、机械系统设计1.选材和制造在打孔机的机械系统设计中，材料的选择和制造工艺非常重要。
应该选择强度高、刚度好的材料，如铸铁、钢等。
同时，对于一些关键部件，可以采用质量轻、刚度高的材料，如铝合金。
制造过程中，应该注意加工精度和装配的准确性，保证机械系统的可靠性和稳定性。
2.运动传动打孔头的运动传动是机械系统设计的重要组成部分。
通常采用伺服电机和球螺杠传动来控制打孔头的移动，具有精度高、速度快、响应灵敏的特点。
而主轴系统的运动传动采用电机和齿轮传动，可以根据需要调整转速和扭矩，满足不同材料和孔径的加工需求。
3.控制系统打孔机的控制系统是整个机械系统设计的核心。
管道局定向钻施工配图
Байду номын сангаас
2、 粘度 粘度（单位：mpa*s）可以理解为液体对流动的阻力。粘 度存在着两种值，表观粘度和塑性粘度。满足被钻土质要求的 粘度可保证泥浆的液压特性，尤其是被钻固态物质的运送和泵 送能力。液体参数可以用构成粘度的添加剂予以变更。 粘度的测量单位，多数情况下使用一升泥浆通过“马氏漏斗” （马氏粘度）的时间来表示。如有必要，可用旋转的“叶片粘 度计”提供屈服点或塑性粘度（宾汉模型）的精确数值。从这 些数值可推导出泥浆的液压的和载荷承载能力。 3、 PH值 PH值控制膨润土的物理化学结构并确定它们的电化学载 荷，这就决定了钻屑液体的有效性以及添加剂的有效性。PH值 是评定泥浆化学反应的重要参考值。膨润土液体的PH值应在 8.0和10.0之间。 4、 固相成份 泥浆中所有不可溶解的组分都叫做固体。依据颗粒大小， 可以分为胶质、淤泥和沙。测定是以AP1筛子并用沙量杯进行 的。固体成份（单位：容积%）用以鉴定泥浆的携带能力，泵 送能力，磨蚀能力，以及输送容积，钻孔的清洁度验证和泥浆 再循环中使用的分离设备（筛，旋风分离器，离心机）的有效 性。
司钻员：按照控向员制定的计划，根据地质情况操作钻机，
完成导向孔施工，并进行扩孔和回拖作业。 接线员：进行探头信号线的连接工作和地面磁场线的布线作 业； 泥浆工程师：制定泥浆配比方案，确保泥浆供应。
泥浆回收系统
泥浆配制
5.泥浆配制工艺 泥浆被视为定向钻的“血液”，是定向穿越中的关键控 制因素，其主要作用是悬浮和携带钻屑净化钻孔、稳定孔 壁和降低扭矩和推拉力、冷却钻具。 一.常用泥浆处理剂简介 1、常用处理剂主要有工业纯碱、正电胶干粉、CMC、 CMS、封堵剂、油基润滑剂等，其主要性能特点如下：
打孔机设计毕业设计
1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求
1、设计绘制打孔机装配图一张；
2、设计绘制零件图三张；
3、编写设计计算说明书一份。
2．指定查阅的主要参考文献及说明
邱宣怀，《机械设计》第四版，高等教育出版社
刘鸿文，《简明材料力学》第二版，高等教育出版社
罗圣国、吴宗泽，《机械设计课程设计手册》，高等教育出版社
7.4.1扩孔钻头结构确立……………………………………………………………42
7.4.2扩孔钻头参数选择……………………………………………………………42
第八章底座的设计…………………………………………………………………43
结论……………………………………………………………………………………44
四川理工学院毕业设计
打孔机设计（A）
学 生：***
学 号：**
专 业：机械设计制造及其自动化
班 级：机设
指导教师：
四川理工学院机械工程学院
二O一三年六月
四 川 理 工 学 院
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目：打孔机设计（A）
学院：机械工程专业：机械设计班级：学号：
学生：指导教师：
接受任务时间2012、3、1
3.4.2第二轴的结构设计及计算…………………………………………………….. 22
3.4.3第三轴的结构设计及计算…………………………………………………….. 26
3.5减速箱体结构尺寸……………………………………………………………………28
3.5.1结构尺寸……………………………………………………………………….. 28
The design of the drilling machine，is to address small-scale drilling. Comprehensive considered all the relevant issues，a design of the underground drilling machines. This article from theory to practice on the ground floor level of road directional drilling technology and technology-based methods for the analysis and research system，characterized by a view of the current construction of directional drilling in the process of the application issue a more in-depth analysis，from the perspective of the project，focused on how to improve the Directional Drilling Machine in the laving of underground pipeline in the safety and construction quality，that is used to rig the laying of underground pipeline to the pre-Data collection，analysis and formation detect underground pipe network as the prerequisite and basis for directional path to the design and theoretical basis for the calculation.
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学科门类：单位代码：毕业设计说明书（论文）回转式钻孔机的设计学生姓名所学专业班级学号指导教师XXXXXXXXX系二○**年X X月目录一、绪论 (3)1.1打孔机简介与种类 (3)1.2打孔机得发展情况 (4)1.3.研究得背景与意义 (4)二、总体设计方案确定及动力元件选择 (6)2.1总体设计的要求 (6)2.2机型与传动形式得选择 (7)2.2.1机型得选择 (7)2.2.2传动形式的选择 (7)2.3 打孔机的整体布局 (7)2.3.1打孔机得总体布局 (7)2.3.2打孔机的驱动和动力输入方式 (8)2.3.3打孔机整体参数确定 (8)2.4钻机的功能单元及实现方法 (11)2.4.1钻具 (11)2.4.2回转机构 (11)2.5 电动机的选型 (12)三、减速装置设计 (13)3.1传动比确定及各级传动比分配 (13)3.2 运动参数及动力参数计算 (14)3.2.1 计算各轴转速 (14)3.2.2 计算各轴的功率 (14)3.2.2 计算各轴的功率 (15)3.3 齿轮传动的设计计算 (15)3.3.1 第一级齿轮传动副的设计计算 (15)3.3.2第二级齿轮传动副的设计计算 (18)3.3.3 三级齿轮传动副的设计计算 (22)3.4 传动轴的设计 (26)3.4.1第一传动轴的设计及计算 (26)3.4.2第二轴的结构设计及计算 (29)3.4.3三轴的结构设计及计算 (35)3.5减器箱体结构尺寸 (38)3.5.1结构尺寸 (38)3.5.2油标 (40)3.5.3通气罩 (40)3.5.4.螺塞 (41)四、链传动设计 (41)4.1链传动的特点 (41)4.2链的类型 (42)4.3链传动选择 (43)五、支架的设计 (49)5.1.机架设计准则 (49)5.2.支架的效核 (50)5.2.1 (50)5.3梁的效核 (52)5.3.1梁的强度效核 (52)5.4传动轮的设计 (52)六、钻杆钻头的设计 (53)6.1钻杆在扩孔时的作用 (54)6.2扩孔器 (54)6.3转速的确定 (55)6.4钻进液量的确定 (55)6.5管线回拖工艺 (56)6.6导向钻进 (57)6.6.1钻孔回扩时钻进液的作用 (57)6.6.3泥浆的蓦本性能 (59)6.6.4泥浆处理剂 (60)6.7冲击回转钻进原理 (60)6.7.1冲击回转钻进碎岩特点 (60)6.7.2冲击回转钻进优点 (61)6.7.3冲击回转钻进时碎岩工具作用的应力分布 (61)七、钻头的设计 (65)7.1吹洗孔和排粉槽 (66)7.2钻头体硬度 (67)7.3钻头布齿 (67)7.4扩孔钻头 (69)7.5力学模型中的几个简化处理量 (71)7.6模型建立 (71)7.7小结 (75)八、底座的设计 (76)结束语 (78)参考文献 (78)致谢 (80)翻译部分 (1)英文原文 (1)中文译文 (6)一、绪论1.1打孔机简介与种类打孔机械广泛应用与桥梁建筑、道路施工等诸多领域。
目前，打孔机械已发展成为品种众多、门类齐全的专业化机械。
打孔机的发展也与其他机械发展一样经历了漫长的发展过程。
打孔技术起源于我国。
根据古书《川盐纪要》记载，我国早在2200多年前的秦代就开始利用钻探技术凿井取盐。
后来钻探技术流传到欧、美。
而近代的钻探技术在欧、美发展迅速。
早期的打孔机是由人力驱动的简单冲击式机械，经长期不断演变、发展，成为现代具有机动动力驱动的各种冲击式钻机。
冲击式打孔机作为唯一曲钻探机械，在世界上一直沿用了相当长的历史时期。
这种打孔机有如下缺点：效率低，只能钻垂直孔；打孔过程中不能及时排出岩屑、土壤等。
随着社会生产的不断发展，这种打孔机已逐渐不能适应要求。
l 9世纪中期以后，出现了回转式的打孔机。
回转式打孔机具有钻进效率高，能钻进各种倾角的钻孔；有利于多种钻探工艺和方法的使用等优点，因此发展很快，井迅速在钻探、穿孔领域中占据了主导地位。
钻探技术虽然起源于我国，并在古代曾有一段兴盛时期．但后来由于经历封建社会的漫长岁月．一直停滞不前，到1949年解放时，我国仍没有自己的钻探穿孔机械制造业。
旧中国遗留下来的各类钻探穿孔机也不足百台，新中国成立后，我国的钻探穿孔机械制造业从无到有、从小到大逐步得到涟勃发展。
40多年来，我国的钻探机械发展过程大致可分为三个阶段。
第一阶段为50代，是建国初期。
新中国刚诞生时，百废待兴，为了尽快恢复相发展生产，一方面从国外引进了部分钻机及配套设备，另一方面积极筹建自己的钻探穿孔机械生产厂和研究设计队伍。
第二阶段为60年代，是自行设计和研制阶段。
经过解放后十年的艰苦奋斗，到50年代末，我国已逐步走上自行设计和制造钻探穿孔机械的通路。
在这一阶段，我国不仅可以生产钻探穿孔工具和辅助设备，同时，在引进液压钻机的基础上，通过仿制和研制出一批具有我国特点的钻机。
第三阶段为70年代以后，是我国钻探穿孔机械蓬勃发展的时期。
70年代以来，我国国民经济有了较大的发展，国家各项公路、桥梁建设迅速发展，各种钻探穿孔工作量大大增加。
在这种形势下，我国的钻探穿孔机械制造业也得到迅猛的发展。
现在，我国不仅可以成套生产各种钻深机械，而且有许多产品已形成具有我国特点的系列。
产品的品种逐渐齐全、质量不断提高、性能也更加完善。
某些产品已接近或达到国际先进水平，并开始进入国际市场。
打孔机的分类很多，采用的钻进方法不同，钻机的结构和组成有较大的区别。
按各种钻进方法不同钻孔机可分为以下几种：1、冲击式打孔机通过钻头周期性的运动冲击破碎土壤、岩石。
2、回转式打孔机通过钻头在孔底回转而破碎土壤、岩石的钻机称为回转式钻机，回转式钻机可以完成多种类型的钻孔，是目前数量最多的一种钻机。
3．振动式打孔机它是采用扳动器迫使钻具产生轴向周期性振动，依靠振动所产生的力使钻头吃入地层，实现钻进。
振动式钻机适用于松软地层钻进。
4．复合式打孔机具备两种以上钻进方法的钻机视为复合式钻机。
常用的有冲击—回转复合式钻机及冲击—回转—振动—静压复合式钻机。
1.2打孔机得发展情况早期得打孔机是由人力驱动得简单冲击式机械，经长期不断演变、发展，成为现代具有机动动力驱动的各种冲击式钻机。
冲击式打孔机作为唯一的钻探机械，在世界上一直沿用了相当长的历史时期，这种钻机钻孔有如下缺点：效率低；无法取出完整的岩芯；打孔过程中不能及时排出泥浆等。
随着社会生产的不断发展，这种打孔机机已逐渐不能适应要求。
19实际中期以后，出现了回转式打孔机。
回转式打孔机具有钻进效率高；可取出完整的岩芯；能钻进各种倾角的钻机；有利于各种钻探工艺和方法的使用等优点，因此发展很快，并迅速在钻探领域占据了主导地位。
近年来，随着电子技术的飞速发展，打孔机自动化的进程也在加快。
目前，俄、日、美等过已经研制出由电子计算机程序控制的全自动打孔机：另外，有不少国家正在研究新式钻岩技术，如电子束钻、爆炸钻、高压水射流钻、激光钻、火箭喷射钻、弹射钻等等。
一旦这些心的钻岩方法研究成功，打孔机也将再次产生根本性的变故。
由打孔机的发展过程可以看出。
打孔机的发展取决于两个因素：（1）打孔方法和打孔工艺的发展；（2）冶金工业、机械制造和电子工业等科学技术的发展。
1.3.研究得背景与意义3.1研究的背景、意义与内容据国家统计局的资料显示，2000年，全国共有城市666个，其中100万人口以上的城市有34个，我国的城市人口达到4.5亿人，城市人口的增加，将使市政基础设施的增容改造工程量大幅度增加。
近几年来，我国一直在重点建设陕北、西南、新疆等地的油、气输送管道，仅新疆库车一郡善输油管道一处就有 3.68公里管线需穿越江河、公路、铁路。
另外，我国的电信、燃气、供热、电力、有线电视等部「〕每年都有大量的管线需要铺设。
所有这一切，均为非开挖技术提供了广阔的用武空间，作为非开挖领域最具活力的定向钻进铺管技术，其前景更为可观。
受施工设备和技术的限制，国内定向钻进铺管主要用于粘土、亚粘粉沙土、回填土等松软地层或含有少量卵砾的地层。
由于施工设备远远不能满足现场需要，制、开发以及相应的工艺。
每年都有不少施工单位因此而放弃施工任务，仅中国地质科学院勘探技术研究所就岩石定向钻进非开挖铺管一项一年就放弃工程量约400万元，尽管国外有可完成相应地层施工的设备，但价格奇高，单套设备300一500万元，一般施工单位根本无力承受。
因此，开发符合中国国情的定向钻进铺管设备和工艺就成为中国钻掘工程技术人员的一项使命。
科学技术部科研院所技术开发专项资金项目“西部地区复杂地层非开挖新工艺及新器具研究”(NCSTE一2001一JKZX一185在此背景下孕育而出。
作为该课题的子项目一一岩层定向钻进非开挖技术，重点研究岩层中新钻具的研制、开发以及相应的工艺。
3.2打孔机得特点及设计要求打孔机与其他机械育某些共同之处，但钻机具有独特的生产对象和使用条件．因而形成自身的一些特点。
其王耍特点反映在以下几方面：1.打孔方法扣钻进工艺的多样性钻机生产采用的钻近方法扣钻近工艺昼多种多样的．就钻近方法而言，按破碎岩石的方式可分为冲击．回转．振动．复合式几种；采集用的破岩材料分为：钻粒钻进、硬合金钻进、金刚石钻进。
超硬材料钻进；按是否取芯又分为取芯钻进和全面钻进，就钻进工艺而言按照冲洗液循环方式可分为正循环钻进，局部反循环钻进及全孔反循环钻进，全孔反循环钻进工艺又分为水力反循环，气举反循环‘按照取芯方法可分为常规提钻取芯、连续取芯、绳索取芯。
而且随着钻探生产的发展，抖技的进步，会出现更多的钻探方法和钻进工艺。
对于某一种具体的钻机，不可能实现所有的钻进方法和钻近工艺。
这就产生了能实现不同钻进方法和钻进工艺的各种类型的钻进。
2.使用条件的复杂性钻进工作的区域广泛，从平原到山区，从陆地到海洋，从地面到地下，从热带到寒带，几乎地球上的每个地方都可能是钻进工作的地方。
不同地区有不同的环境、气候条件，这就带来了钻进使用条件的复杂性。
加之钻进属露天作业机械，作业对象为岩石，一般使用易产生污染的泥浆作冲洗液，这进一步造成钻进工作条件的恶化。
为适应这些条件，钻进必须满足一些特殊的要求。
3.类型与结构的多样性由于咱国家需要完成不同类型、不同目的的钻孔，加之钻进方法和钻进工艺的多样性，使用条件的复杂性，要求钻机有多种类型和不同的结构形式。
根据不完全统计，目前世界上各种类型的钻机达上千之多，而且有很多类型差异很大。
4.生产小批量性打孔机相对交通运输、建筑、轻工业等机械生产的批量小，特别是一些特殊用途的打孔机生产数量更少，本毕业设计所设计的钻孔机属于回转式钻孔机，主要可应用于短距离路面下方以及建筑物下方的非开挖管道铺设施工。
整个设计由总体方案设计、机械传动系统布置、动力部件及连接件选型、钻管支架布置设计、钻管及钻头设计以及钻进土壤的排出装置设计组成，着重进行了传动系统中减速装置设计及较核计算。