空气潜孔锤钻进和普钻在伊利地区矿区中的应用比较

本文着重介绍了空气潜孔锤钻进的工艺原理、各地层的钻机方法、操作规程及注意事项、分析了常见事故,提出了应对措施。在同一区域相同地质条件、相同地质技术要求时,通过两口相邻井分别使用空气潜孔锤钻进和泥浆循环钻进的对比,其钻井效率可提高2～3倍;根据空气潜孔锤钻进在伊犁脑艾图矿区的使用情况认为空气潜孔锤钻进能有效提高钻进效率,较好地体现出其潜在的经济与环保价值。通过对伊犁脑艾图矿区的地质条件和钻进要求提出了各种地层使用空气潜孔锤钻进的方法,包括土层中气动潜孔锤的钻进方法、卵砾石层中气动潜孔锤的钻进方法、硬岩地层和基岩地层中气动潜孔锤的钻进方法。     

国内破碎复杂地层钻进技术的研究现状与展望

分析了破碎复杂地层的特点;介绍了国内破碎复杂地层钻进技术中的液动潜孔锤钻进技术、气动潜孔锤钻进技术、潜孔锤反循环钻进技术和金刚石钻进技术中植物胶类钻井液的研究现状及应用情况;并对破碎复杂地层钻进技术的发展提出了几点浅见。     

具有对称不均等负重合量的气动伺服阀特性

分析了具有负重合量的气动伺服阀特性及各节流口的流动形式.理论分析和实验结果表明：具有均等负重合量的气动伺服阀的零位压力约为供气压力的80%；当供气侧对称不均等负重合量小于排气侧负重合量时，零位压力小于供气压力的80%；当供气侧对称不均等负重合量大于排气侧负重合量时，零位压力大于供气压力的80%；具有对称均等负重合量或对称不均等负重合量的伺服阀的最大泄漏量发生在零位附近.     

风动潜孔锤反循环钻井最小注气量模型

根据风动潜孔锤反循环钻进技术的特点,借鉴最小动能法推导出风动潜孔锤反循环钻井满足携屑能力的最小注气量和中心通道内最低井底压力,二者耦合得出风动潜孔锤反循环钻井最小注气量模型,结合GQ-320型潜孔锤工程算例,计算出不同机械钻速下最小注气量,并将模型计算结果与现场实测气量值进行比较。结果表明:在地层条件完整或漏失不严重的情况下,风动潜孔锤反循环钻井最小注气量计算值与现场实测值吻合较好;实例井上返岩屑的速度分析与现场未洗井情况一致,验证了模型的可靠性。     

新型双作用气浮气缸优化设计及其工况分析

由于普通气缸摩擦力存在时变性和不确定性,故其摩檫力无法准确获取,难以实现气缸高精度的力伺服控制。基于静压气体润滑原理并结合空气轴承结构,构建了一种带有环形卸压槽的新型双作用气浮无摩擦气缸,实现了气缸活塞与缸筒内壁间的非接触无摩擦。该气缸的气浮活塞具有独立供气的特点,解决了传统气浮气缸往复运动过程中两腔气压变化时气浮活塞承载力不够而引起的活塞与缸筒接触产生摩擦的问题。采用Fluent软件仿真分析了偏心量、节流孔径、气膜厚度等因素对气浮活塞径向承载力和耗气量的影响,得出了多种气膜厚度下最优的气浮活塞节流孔径;研究了偏心量、供气压力对此最优节流孔径的影响,发现了其随偏心量增大而减小、随供气压力增大而增大的规律;开展了不同工况下活塞-活塞杆组件在缸筒中非接触无摩擦运动时的受力情况分析,得出了气缸空载工况时最低供气压力以及加载工况时最大外负载力与供气压力的关系式。研究结果可为该气浮活塞外径和节流孔径参数的选取、供气压力的确定提供参考,进而达到不同工况时满足径向承载力要求后的耗气量尽可能少的目的。     

刍议气动潜孔锤在水井施工中的应用

介绍了气动潜孔锤工艺在水井施工中的设备选用和钻进参数及在应用中应该注意的问题。     

电控气动发动机进气门开启时刻控制基础研究

气动发动机进气门采用电控技术是提高其工作效率的有效措施之一。以获取进气门开启时刻随工况参数的变化规律为目的,针对进气门采用电控气动阀的气动发动机,建立了其工作过程理论模型,搭建了其试验台,并进行了理论模型的验证。以验证过的理论模型作为平台,对电控气动发动机工况参数、进气温度和压力对其主要控制参数——最佳进气门开启角的影响进行了仿真优化分析,获取了在各种不同工况及进气条件下,气动发动机进气门开启角的控制规律。研究结果表明:以气耗率最小为目标,随着气动发动机进气持续角和转速的增大,最佳进气时刻应提前,减小进气压力或增大进气温度,最佳进气时刻应适当延迟,但当进气持续角增大到145°CA时,进气压力对最佳进气时刻影响甚微;以动力性和经济性为目标的气动发动机最佳进气门开启角是不同的,在负荷低于80%时,应以经济性为目标,当负荷增大到80%及以上时,则应以动力性为目标控制进气门开启角。控制基础的研究为气动发动机采用电控技术提供了数据支持。     

配气相位和废气再循环对Atkinson循环发动机泵气损失影响及优化

为降低Atkinson循环汽油机泵气功产生的能量损失,采用一台1.0L自然吸气Atkinson循环汽油机一维热力学模型进行计算研究,依次分析了进排气相位和废气再循环(EGR)对泵气损失的影响,在典型小负荷区,推迟进气晚关角(IVC)可以增加进气歧管内压力,降低泵气损失,但当进气早开角在上止点后推迟过大,导致活塞在封闭系统中膨胀负功逐渐增加,泵气损失反而增加,因此可以通过推迟排气晚关角(EVC)来增加气门重叠期,减少活塞在封闭系统中做的膨胀负功;提前排气晚关角,利用活塞在封闭系统中压缩功抵消膨胀功,减少泵气负功。研究发现:当进气晚关角推迟到101°时,泵气损失压力降低到-64.7kPa;推迟排气晚关角到55°,泵气损失压力可以降低到-52.6kPa,同时提前排气晚关角到-45°,可以减少泵气损失压力到-30.4kPa。在保证稳定燃烧的前提下控制EGR阀来调节EGR率,在大负荷时,泵气损失减小收益来自于进气压力的增加和排气压力的降低,随EGR率的增加,泵气损失最多可减少18.8%;在小负荷时,泵气损失减小收益主要来自于进气压力的增加,随EGR率的增加,泵气损失最多可减少14.8%。     

硬岩非开挖钻进摆动式潜孔锤驱动马达的研究

在硬岩中进行非开挖铺管是一国际性难题,其主要难点是如何在钻进过程中改变钻头行进轨迹.在分析目前非开挖硬岩钻进导向技术的基础上,针对非开挖硬岩地层气动潜孔锤钻进方式,首次提出并设计了摆动式潜孔锤驱动马达机构,分析并给出了该机构的设计理论依据,叙述了其工作原理,设计并制作了样机,通过试验证明方案可行,为解决非开挖硬岩钻进导向技术难题和关键技术提供了一种新的途径和方式.     

船舶进气装置引气防冰的数值模拟

船舶防冰系统通过某级低压压气机引入热气来加热冷的来流湿空气,实现升高进口温度、降低相对湿度,防止进气结冰。采用理论分析、数值模拟等手段,通过调整方案、孔径及喷嘴喷射角度等参数,达到比较好的引气防冰效果。结果显示热气引气压力过大时,喷嘴出口马赫数过高,将产生很大的压力损失和气动噪声;模型2的掺混效果和防冰效果比较好。     

高风压无阀式潜孔冲击器的气缸结构优化及其性能分析

对高风压无阀式潜孔冲击器的气缸进行局部结构优化。通过对冲击器结构与工作原理的分析,建立起其冲击系统的模拟模型,并利用MATLAB进行模拟计算。研究结果表明:在气缸内部增加了一个过渡带,使得后气室进气长度发生了改变;在后气室进气长度等于临界值时,活塞的实际行程最短,频率最高,而活塞单次运动的冲击末速度、冲击功和耗气量基本不变。在气源压力为2 MPa时,后气室进气长度为10 mm时,冲击器的实际行程最小,频率最大,相较于上一代冲击器,频率提高了约9. 3%,其他性能参数与之基本相近,整体性能大幅度提高。研究结果对于高风压无阀式冲击器设计和优化具有参考价值。     

单缸发动机进气特性仿真与实验研究

分析了单缸发动机进气系统的工作原理,通过台架实验研究了进气道内气体的剧烈波动现象.在此基础上,讨论了单缸发动机进气道内气体剧烈波动现象的产生原因.运用理想气体方程、速度-密度方程和质量守恒方程建立了进气管内气体运动的动力学模型,通过Matlab/Simulink软件对该系统进行数值仿真.台架实验对比分析表明,基于速度-密度法的单缸发动机进气系统仿真模型对于进气量的测量具有较高的准确性,并可以在进气压力波动剧烈的情况下较好地反映出循环进气量.     

波动压力下汽油机缸内流场的瞬态数值模拟

在试验的基础上运用瞬态数值模拟方法,以四气门汽油机进气过程为例,对均值压力边界和瞬态波动压力边界下的进气过程进行了模拟计算及比较,结果表明进气压力波动对缸内的宏观气流运动影响较大,加强了缸内滚流运动强度的波动.而对缸内宏观热物性参量的影响较小,这些参量在压力波动的过程中没有出现大幅波动.     

空气潜孔锤钻进技术在西部缺水地区水井钻探中的应用

分析了空气潜孔锤钻进工艺原理以及在西部缺水地区钻进的优越性,提出了空气潜孔锤钻进技术在水井钻探中的优势。     

推力大行程气动柔性驱动器及其特性

由于Mckibben气动肌肉难以满足推力和大行程输出的要求,该文研究开发了一种新型推力大行程气动柔性驱动器。利用扁平弹性管的螺旋叠加结构实现了柔性驱动器的大行程及推力驱动,利用中心轴导向和加强网筋裹覆技术以提高驱动器直线运动重复精度与工作寿命,建立了该驱动器驱动力模型,对该柔性驱动器工作特性的试验研究结果表明:驱动器输出推力随供气压力增大而增大,随工作长度增大而减小。当供气压力为0.3 MPa时,被测驱动器最大驱动推力为320 N,最大伸长变形率达120%以上。     

反向扩孔气动冲击器内活塞结构的仿真研究与优化设计

分析了反向扩孔气动冲击器工作原理,运用牛顿运动定律、热力学能量守恒定律、定常流动能量方程、波动理论等建立活塞运动的数学模型——冲击器性能(钻头获得的冲击能和破岩的有效功率)与内活塞结构参数的函数关系.利用Matlab数学软件对反向扩孔气动冲击器活塞运动的数学模型进行数值求解.对影响反向扩孔气动冲击器性能的各内活塞结构参数进行了详细的仿真分析,得到了各结构参数与气动冲击器性能之间的关系.钻头所获的冲击能和破岩有效功率会随着内活塞外径、内活塞长度、内活塞前端到钻头的距离的增大而减小.     

空气潜孔锤在深部地震探测中的应用

通过项目的实施,空气潜孔锤钻机在25d时间内每台钻机成孔量达到800余米,对深部地震探测爆破孔钻进中存在的问题进行了分析,提出了有效的解决办法,文中较详细的介绍了设备选择,空气潜孔锤钻进工艺等,该工艺在地震探测中有广阔的应用前景。     

高速电主轴油气润滑产生的油雾对空气质量的影响

目的研究电主轴润滑系统供气压力、供油量、供油间隔及主轴转速4个参数对电主轴油雾粒径的影响;分析各因素对油雾粒径影响的显著性,计算得出各因素对油雾粒径的影响强度.方法以100MD60Y4电主轴产生的油雾为研究对象,通过单一因素试验方法分析供气压力、转速、供油量及供油间隔因素对油雾颗粒粒径分布的影响,利用单因素方差法证明各因素对油雾粒径PM2.5和PM10均具有显著性影响.结果供气压力为0.29 MPa时对空气质量影响最小,为保证加工环境空气质量,加工过程中应尽量避免转速在18 000~24 000 r/min、供油量在13.5~17 m L/h、供油间隔在45~90s工作.结论电主轴系统供气压力、供油量、供油间隔及转速对电主轴油雾粒径均有显著性影响.对油雾粒径小于等于PM2.5所占比例的影响强度从大到小依次为:供油间隔、供气压力、转速、供油量;对油雾粒径小于等于PM10所占比例的影响强度从大到小依次为:供气压力、供油量、供油间隔、转速.     

考虑进气冷却效应的活塞低周疲劳寿命预测

针对进气过程中活塞顶面温度分布不均匀,会对活塞疲劳寿命计算产生影响的问题,采用燃烧模拟和有限元方法,结合材料试验,进行了活塞低周疲劳寿命预测。首先,通过CFD仿真,获取了考虑进气冷却效应的燃烧室温度分布,有限元仿真计算了活塞温度和应变;然后,进行了573 K下的活塞材料拉伸试验和疲劳试验,获取了活塞材料力学参数并推导出活塞疲劳寿命预测模型;最后,结合活塞应变和疲劳寿命预测模型,对比分析了进气冷却效应对活塞低周疲劳寿命的影响。研究结果表明:考虑进气冷却的燃烧室,燃气温度分布不对称,进排气侧的温差达到了75 K左右;活塞应变较大的位置主要集中在活塞凹坑底部、冷却油腔内部、环岸内部和活塞销孔上半部;考虑进气冷却效应导致活塞最大应变值上升了0.425%,低周疲劳寿命降低了13.8%。     

气动伺服机构特性的影响因素分析

分析了一种由减压阀、电磁阀、固定节流器、单喷嘴挡板阀、单作用气缸构成的气动伺服机构原理,建立了其数学建模.基于不同海拔高度的工作环境,分析了气动伺服机构特性的影响因素.研究结果表明,供气温度、环境温度、供气压力对伺服机构的特性影响较小;海拔高度上升时,气动系统背压降低,导致伺服机构工作点发生明显变化.