摘要 本设计主要设计一种新型的全液压钻机夹持器。首先分析钻机在实际工作中受各种因素的影响，分析工况要求，设计出合适的油箱回路，支撑缸的回路，推进缸的回路，夹持器的液压回路以及液压马达的液压回路，分析阐述各种液压回路的工作情况。选择合理的液压元件，完成整个液压回路的组装。再者，夹持器的设计类型为常闭型夹持器，其结构分布均匀，依靠碟簧和增力缸夹紧，用液压松开，能够夹持为73mm与63mm的钻杆。主要用于煤炭工程类全液压动力头式钻机装卸钻杆，其结构简单、操作便利、有良好的市场推广效益。本设计要求设计出合理的夹持器结构，尽量使整个夹持器的体积小，计算好碟簧与夹持器液压缸所能提供的夹持力，算出夹持器各零部件的大小尺寸，对整个夹持器的结构进行有限元受力分析，找出不合理的结构部位并加以改进。 关键词：夹持器设计；液压系统设计；有限元分析 目录 1绪论 1.1背景简介………………………………………………………………………………1 1.1.1国外研究状况…………………………………………………………………1 1.1.2国内研究状况…………………………………………………………………1 1.2设计目的………………………………………………………………………………2 2全液压钻机液压系统的设计与分析………………………………………………………3 2.1全液压钻机的主要参数………………………………………………………………3 2.2液压系统的设计………………………………………………………………………3 2.2.1选择系统的压力…………………………………………………………………3 2.2.2液压系统工况分析………………………………………………………………4 2.2.3液压回路设计与功能的实现……………………………………………………7 2.2.4液压系统原理图中的各种控制回路……………………………………………8 2.3按照要求选择合适的标准液压元件型号……………………………………………13 3钻机夹持器的设计…………………………………………………………………………15 3.1液压夹持器的分类、特点及选用……………………………………………………15 3.1.1常闭式液压夹持器………………………………………………………………15 3.1.2常开式液压夹持器………………………………………………………………15 3.1.3液压松紧型夹持器………………………………………………………………16 3.1.4复合式液压夹持器………………………………………………………………17 3.2夹持器结构方案的选择与确定………………………………………………………17 3.2.1方案1 ……………………………………………………………………………17 3.2.2方案2 ……………………………………………………………………………18 3.2.3方案3 ……………………………………………………………………………19 3.2.4方案的确定………………………………………………………………………20 3.3夹持能力的计算………………………………………………………………………20 3.3.1钻具的自重计算………………………………………………………………20 3.3.2克服钻杆转矩所需要的夹持力…………………………………………………21 3.3.3碟形弹簧的设计与计算…………………………………………………………22 3.4计算夹持器的结构参数………………………………………………………………29 3.4.1缸筒的壁厚计算…………………………………………………………………29 3.4.2计算油管内径大协……………………………………………………………32 3.4.3计算联接螺栓的尺寸……………………………………………………………33 3.4.4面盖的螺栓最小内径计算………………………………………………………33 3.4.5夹持器的活塞设计………………………………………………………………34 3.4.6夹持器的密封设计………………………………………………………………34 3.4.7关于缓冲装置的设置……………………………………………………………35 3.4.8关于排气装置的设置……………………………………………………………35 3.5全液压钻机夹持器……………………………………………………………………35 3.5.1夹持器的solidworks建模……………………………………………………36 3.5.2夹持器的强度校核………………………………………………………………37 4总结…………………………………………………………………………………………43 参考文献……………………………………………………………………………………44 致谢…………………………………………………………………………………………45 全液压钻机夹持器作为煤矿工程类钻机的一个重要部件,其作用主要是在装卸钻杆时，与钻机马达协调运动正反转，实现钻杆间对接、脱离，钻头拆卸等动作。如发生紧急情况，液压夹持器能夹持孔内钻具，防止孔内钻具滑移，因此其性能的好坏将直接影响到钻机整机的性能、钻进效率以及钻孔的质量等。 本设计的全液压钻机夹持器与之配套的钻机类型为煤矿工程用钻机，这类型的钻机钻孔深度一般为200m左右。设计出来的钻机液压执行元件布局要合理，钻机液压系统结构要简单，体积要小，维修要方便，液压元件尽量标准化、通用化。夹持器结构的设计要简洁，稳定性高，使用寿命长，且能够满足钻机的日常使用要求，有一定的市场推广效益。 全液压钻机的主要参数 设计全液压钻机液压系统，要求实现钻杆的回转、推进、起拨及钻杆的斜向打孔的定位及调整的自动工作循环。具体要求如下： 钻杆：最大推进力：40KN；最大拉力：70KN；一次推进行程：700mm ； 回转头：输出转速：10~100 r/mi
n；减速比：1:1.6 ；输入转速：80r/mi
n 最大输出转矩：2000Nm 支撑液压缸：最大工作行程：700mm 液压马达：最大工作转速：160 r/mi
n额定转矩：630Nm 推进缸：行程：1000mm；最大推进力：45KN；最大起拨力：75KN 钻杆的直径设定为63mm和73mm,终孔直径为150mm，钻孔深度为200m。 钻机类型为ZDY系列。