毕业设计（论文）-便携式气动岩石钻孔装置设计-钻孔机设计.docx

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1、本科毕业论文（设计）题目便携式气动岩石钻孔装置设计学院工程技术学院专业机械设计制造及其自动化年级学号姓名指导教师成绩20XX年5月1日目录摘要3Abstract4O文献综述50.1矿难救援背景50.2便携式气动钻孔机适用场合60.3便携式气动钻孔机的设计要求60.3.1符合国家煤矿安全标准60.3.2体积小，重量轻，便于携带60.3.3气压马达的选择和设计60.3.4钻孔机装置各部分结构设计704矿难救援工具的发展趋势71引言72矿难救援的设计思想和意义82.1便携式气动钻孔机的设计思想82.2目前钻孔工具的应用92.3气动钻孔机的设计思路IO2.4气动钻孔机破碎岩石原理112. 5设计便携式

2、气动钻孔机的意义113便携式气动钻孔机的设计计算123.1气动马达的设计与计算123. 2行星齿轮减速器的设计与计算143. 3换向阀的设计与计算193. 4扳手的设计与计算213. 5阀门弹簧的设计与计算223. 6轴承的选择和校核233. 7各轴段的设计253. 8钻孔机外壁的设计264便携式气动钻孔机的设计说明264.1钻孔机总体构造264. 2各部分原理及具体实施方式264. 2.1扳手的设计原理与实施方式264. 2.2换向阀的设计原理与实施方式274. 2.3气马达的设计原理与实施方式284. 2.4行星齿轮减速器的设计原理与实施方式305. 2.5其他结构设计原理与实施方式305

3、结论31参考文献31致谢33便携式气动岩石钻孔装置设计摘要：我国是世界产煤大国，由于技术装备等相对落后，管理制度不够完善，煤矿本身特点等原因，导致矿难事故频繁发生，因此矿难救援对于我国乃至人类来说都是一项十分紧急的工作，而研究先进的矿难救援工具对于解决矿难救援工作起着十分关键的作用，矿难发生时，由于产生大量易燃易爆气体，传统的矿难救援工具不能很好的防爆，容易产生二次灾害，本课题设计的便携式气动钻孔机的目的就是要改善上述情况，便携式气动钻孔机可以方便快捷地对有较高防爆防燃烧等要求的煤矿巷道空间中的岩石进行钻孔，进而用其他配套工具进行碎石，使救援工作得以顺利快速进行，提高救援装备的有效性，安全性。

4、关键词：矿难；安全；救援工具；ThedesignofthepneumaticdrillwhichisconvenienttocarryAbstract：Ourcountryisoneofthecountriesthatproduceagreatdealofcoal,becauseofthebehindhandtechnology,themisgovern,andthespecialtyofthecoalmineitself,allleadtotheaccidentofthecoalminefrequently,sothesuccoroftheaccidentofthecoalmineisthe

5、mostemergenttasktoourcountryevenallthehumanbeingsallovertheworld.Studytheadvancedtoolstothesuccormakeapivotaloperation.Whentheaccidentofthecoalminehappened,itwouldbringmuchgasthatcanburnandexplodeeasily,thetraditionaltoolsforsuccorcannotpreventtheburningandtheexplode,andthepneumaticdrillwhichisconve

6、nienttoCarrythatwedesigninthistaskistosolvetheproblem.Thepneumaticdrillwhichisconvenienttocarrycandigintothestoneswhichareinthelimitedconditionswhereisfulloftheflammabilitygas,thenwecanuseanothertoolwhichissuitedtothedrillbreakthestonetomakethesuccorgoalongsuccessfully.Alsoitcanimprovetheeffectivean

7、dthesafetyoftheequipments.KeyWords:coalmine:safety;tool:O文献综述0.1矿难救援背景近年来，随着煤矿开采的日益深入，矿难频繁发生，世界上每年至少有几千人死于矿难，尤其在我国。矿难的种类一般有瓦斯爆炸、煤尘爆炸、瓦斯突出、透水事故、矿井失火、顶板塌方等。据记载，在2003年，中国生产了世界约35%的煤，但在煤矿事故死亡人数上却占约80%。2010年1月5日13时40分许，湖南省湘潭县立胜煤矿井下负240米处在生产过程中发生电缆起火事故。事故发生后，指挥部一开始按照矿工领取矿帽和交回矿帽的登记来确定井下被困人数。根据现场收回的矿帽，井下还有3

8、0人被困。但查看有关的下井记录，却又显示为27人被困。经过反复对矿部记码本的核对和对现场相关人员的了解核查，事故搜救部门基本确定井下被困矿工人数为28人。而对矿井的情况不清楚，矿底形势复杂，工作面纵横交错，又没有矿井地势图，使得救援愈发困难，最终28名被困矿工全部遇难。2009年9月8日，河南省平顶山市新华四矿发生瓦斯爆炸事故，然而，由于新华四矿基础管理落后、井下条件较差，爆炸发生后井下严重冒落、局部有害气体聚集，给抢险救援工作带来了重重困难，最终被困的44名矿工全部遇难。2009年4月16日，河南省宝丰县王庄煤矿发生爆炸事故，33人被困井下。矿难发生后，煤矿主和管理人员逃匿，井下地质资料不明

9、；个体矿井下巷道支撑全部使用木头，造成火势很难控制；该矿井煤层倾斜59度至69度，属极倾斜煤层，井下发生多处冒顶，给抢险救援带来困难，最终33名矿工全部遇难。2008年7月21日，广西右江矿务局那读矿发生透水事故，井下51名矿工被困失去联络。透水事故发生后，大量废弃煤渣沉入巷道底部，使得巷道仅有1米余高，有些地方甚至更低矮，正常的运输通道无法运行。并且由于4304工作面的通风系统还不够完善，一次只能启动2台抽水泵进行排水工作，如果3台抽水泵同时启动，就会导致瓦斯浓度超标，给救援工作带来了许多困难，事故最终造成34人死亡。各次矿难事故说明，解决这些问题需要各级部门的统一协调，不断加强矿山开采的管

10、理力度，有效减少矿难事故的发生，一旦矿难发生，运用高效实用的救援工具便是最行之有效的救援方案。0.2便携式气动钻孔机适用场合煤矿矿难发生以后，常见有巷道的顶部坍塌，掉落的碎石等落物将巷道堵塞，使救援工作很难进行。又由于井底存在大量易燃易爆气体，根据我国以往矿难救援工作来看，传统的救援工具不能绝对符合防爆要求，容易引发瓦斯爆炸等二次灾害，因此不能在井下使用。便携式气动钻孔机的意义就是要改善上述情况，便携式气动钻孔机可以方便快捷地对有较高防爆要求的煤矿巷道空间中的岩石进行钻孔，钻孔目的主要是为了清理落石障碍，使矿难救援得以继续进行。所设计的钻孔装置要求防爆、便于携带、对常见岩石能有效钻削应力集中孔

11、，工作效率高、操作简单、保养维修方便。本课题研究的装置配合“便携式手动岩石开缝装置”可以让救援人员徒手破碎并清理落石障碍，对提高煤矿矿难救援装备的有效性、提高矿难救援成功率均有较重要的意义，也为进一步完善煤矿灾害应急响应机制贡献力量。0.3便携式气动钻孔机的设计要求0.3.1符合国家煤矿安全标准由于矿难发生后，井底存在大量的易燃易爆气体，所以钻孔机的动力装置选择气压马达。气压马达适用于恶劣的工作环境，在高温，粉尘，潮湿，易燃，易爆等不利条件下都能正常工作。符合安全标准，有效的防止了由于电、火等的二次爆炸。钻孔机装置的整个结构所采用的材料均为防火防爆耐潮湿的材料。032体积小，重量轻，便于携带一

12、般矿难发生后，由于碎石等堵塞巷道，致使救援空间狭小，所以小而轻便的救援工具则满足矿难的救援环境，所以，便携式气动钻孔机在满足可以正常钻孔的要求下，要做到体积小，重量轻，方便携带。0.3.3气压马达的选择和设计气压马达一般分为叶片式气动马达，活塞式气动马达和薄膜式气动马达，通过使用要求条件等选择叶片式气动马达，叶片式气压马达制造简单，结构紧凑，适用于低转矩，高转速场合，且输出转速可以进行无级调速，使用于手提的气动工具。确定气压马达后，要在各部分接口处进行密封装置的设计，防止气体泄露，压力下降。0.3.4钻孔机装置各部分结构设计其中包括扳手，马达，主轴，减速器，换向阀等，以及钻孔机的箱壁。0.4矿

13、难救援工具的发展趋势随着科学技术的进步，矿难的频发，市场竞争等多方面因素，各种安全有效的矿难救援工具定会相继而出，且经过不断的改进和发展，定会更加具有实际用途，而矿难专用救援机械工具的发展离不开钻具的发展，所以，未来的钻孔机也定能向着便携，智能，高效，节能等多功能方向发展，使人类的煤矿作业能够在相对安全有保障的条件下进行，矿难救援工具的不断完善也相对推动了煤矿开采事业的进步，是科学不断发展不断进步的一大标志。1引言我国是世界产煤大国，开采技术存在缺陷，安全管理制度不够完善，机械化存在一定差距，救援不能妥善高效实行等原因，使得中国煤矿矿难死亡人数远超过其他国家，造成极大的损失，并且我国的煤矿绝大

14、部分已经老化，再加上我国的安全检测技术还存在一定的问题，这也是导致我国矿难事故频繁发生的原因之一。与美国相比，一个是美国的煤矿规模都比较大，很多煤矿都是露天开采，相对于井下开采而言，其安全系数肯定要大得多。第二是美国的煤矿相对都不是很深，不达到一定深度，就不会产生大量的瓦斯，瓦斯爆炸的几率自然会低一些，而瓦斯爆炸是中国引起矿难的重要因素之一，因为中国煤矿一般都很深。这两个属于自然因素，没办法人为改变。目前我国用于矿难救援的工具以气动凿岩机械,气动及液压凿岩机械，手持式气动钻孔机，电动钻孔机等，目前也正在进行矿难救援机器人的研究，但是据我国近年来的矿难救援来看，救援工具仍然不能达到令人满意的程度

15、，救援不能达到及时性，高效性，矿难救援问题仍然棘手，许多救援工具不能满足国家煤矿安全标准，大部分救援工具因为体积大不适宜在狭小的范围内操作使用。现代化的仪器和设备，对于救援来说起到决定性作用，尤其是在比较困难的情况下，是实施更有效救援的唯一“武器”，例如智利矿难救援取得成功的关键是在救援中所运用到的各种新科技，大到30吨大型钻井机、“胶囊”救生舱，小到安慰矿工心灵的投影仪和铜金属丝抗病短袜等高技术的运用，都对救援的最终成功起到了重要作用。有美国媒体评论说，智利成功救援的公式，是75%的科学加25%的奇迹。目前我国国家安监总局应急救援指挥中心设有技术装备部，但其主要职责是管理，包括规划应急救援体系，组织指导安全生产应急救援体系建设和培训演练基地建设工作。指导、协调全国安全生产应急救援技术装备保障工作；负责应急救援基础研究、科技创新及科技成果推广工作；研究起草相关的规章、规程和标准；承担全国安全生产应急救援。矿难救援问题越来越紧迫，国家投了大量精力进行技术改造，针对于矿难的高效救援问题，最直接的方式就是不断完善救援工具，随着科学技术的发展而不断优胜劣汰。2矿难救援的设计思想和意义2.1 便携式气动钻孔机的设计思想本课题设计的便携式气动钻孔机要绝对适用于矿难现场多粉尘，多易燃易爆气体空间狭小等恶劣环境，要符合国家煤矿安全标准，体积小，重量轻，适合手持，在手动岩石开缝装置之间使用，预