冲击式液压凿岩机活塞的结构设计

活塞是凿岩机的关键零件,设计的好坏直接影响凿岩机的性能和钻具的寿命。冲击凿岩时,活塞直接冲击钎杆,活塞的动能在钎杆中转换为应变波,并通过钎杆和钎头传递给岩石。当活塞冲击钎杆时,钎杆中应力的大小,决定于冲击波波幅的大小,冲击波     

浅析潜孔钻头的设计

<正>钻头的受力分析潜孔钻工作原理潜孔钻工作时,推进调压机构使钻具连续推进,并使钻头始终与孔底岩石接触。回转机构使钻具连续回转。同时,装在钻杆前端的冲击器在气压的作用下,其活塞不断冲击钻头,钻头获得冲击后获得能量,潜入孔底,产生使岩石受挤压的冲击力。钻具回转避免了钻头重复打击在相同的凿痕上,并产生了对孔底岩石起刮削作用的剪切力,在冲击器活塞冲击力和回转机构的剪切力作用下,岩石不断被压碎和剪碎。气压由气接头进入,经由中空钻杆直达孔底,把剪碎后的岩渣,     

基于LS-DYNA的大容腔潜孔锤钻头结构研究

提出通过大容腔结构改善潜孔锤钻头与冲锤质量比来提高液动潜孔锤钻进效率的方法,并应用LS-DYNA显示动力学分析手段,对常规潜孔锤钻头和新型大容腔结构潜孔锤钻头的碎岩效果及应力状态进行仿真分析,结果表明:采用大容腔结构减小潜孔锤钻头的质量,调整钻头与冲锤质量比,可明显提升碎岩效果;冲锤与钻头质量比由0.79变化到0.91,岩石碰撞过程中吸收的最大冲击能变化牢以及碰撞结束后的最终吸能变化率分别为41.13%和67.17%;两种大容腔潜孔锤钻头的受力均满足长期作业的疲劳强度要求,数值模拟计算结果表明,该钻头结构在施工中具备可行性。     

扭力冲击器-螺杆复合钻进工艺应用实践

扭力冲击器可以将钻井液的动能转化成下部钻具的高频周向动能,从而消除粘滑振动,保护PDC钻头,提高施工效率。在广西百色及贵州毕节2口地热钻井施工过程中,受软硬夹层的影响,粘滑振动效应强烈,导致PDC钻头的复合片迅速崩碎,钻头提前报废。使用扭力冲击器-螺杆钻具复合钻进工艺,通过合理设计钻具组合和钻进参数,与单纯的螺杆钻进工艺相比,因粘滑振动得到有效控制,钻头复合片崩齿现象显著减少,使用寿命增加,平均机械钻速提高了1倍以上,整体提高了施工效率和经济效益,为软硬夹层等易发生粘滑效应的地层施工提供了新的解决方案。     

FGQ-600型潜孔锤钻头冲击应力作用下强度可靠性分析

潜孔锤反循环跟管钻头是破碎岩石的主要工具,同时是实现反循环钻进的重要部件之一,广泛应用于地质灾害防治工程中。钻头在钻进过程中承受交变的冲击载荷,易产生应力集中和疲劳破坏。活塞碰撞钻头后产生的应力波传播至钻头与岩石接触面后发生反射引起应力波叠加,使得钻头受力增加。为保证跟管钻头的正常工作,本文利用ABAQUS对不同冲击载荷下FGQ-600型大直径潜孔锤跟管钻头进行模拟及强度分析。结果表明：（1）钻头应力随冲击功增大而增加;（2）在潜孔锤2500 J的冲击功下,钻头体最大等效应力为808.9 MPa,小于材料屈服强度,满足强度要求;（3）起下钻时销轴应力随直径增大而减小,40 mm时销轴最大应力为383.66 MPa,低于材料屈服强度785 MPa,满足强度要求;（4）当销轴直径为16 mm时,销轴发生塑性变形,建议销轴直径≮20 mm。     

液动冲击器

为了增大冲锤的效力,该冲击器的冲击质量放置在岩心管之周围。于岩心管的上部,装了一个带喷嘴的喷射式活阀。冲击非经岩心管而直接地作用于与钻头相联结的移动式异径接头上。     

基于Autodyn数值模拟的卡钻处理技术研究

为了解决卡钻实际操作存在的问题，采用了理论分析与数值模拟相结合的方法。通过理论分析，以应力波原理为基础，研究了选择装药的形状以及装药的半径；采用Autodyn软件进行数值模拟。研究得出:选择半径60 mm、高150 cm的炸药，在距离钻头100 cm处安放，可以在钻机薄弱位置形成应力集中，进而使钻头与加重杆有效分离；选择合理安排药包药量和安装位置，产生冲击加载，可以在钻具薄弱部位形成应力集中，实现准确断裂。     

潜孔锤钻进方法介绍

潜孔锤钻进方法，是在钻头或岩心管之上联接一个孔底冲击器（潜孔锤），在钻具于一定给进压力（钻压）下迴转的同时，给钻头以高频冲击能量，进行孔底冲击迴转钻进。根据岩石破碎的弹性理论，在一定予压下的岩石冲击破碎强度低50—80％。潜孔锤钻进比无予压的钢绳冲击钻进的效率高3—5倍以上。由于冲击能量传递散失少，潜孔锤钻进比地表的     

大直径潜孔锤冲击能量传递模拟试验研究

通过大量的试验研究发现，影响大直径潜孔锤冲击能量传递的因素可归纳为：冲锤与钻头体质量比；冲锤与钻头体直径比；钻压大小等，这一规律的发现使潜孔锤与钻头达到了合理的级配，提高了能量利用率，从而提高了潜孔锤使用效果。     

新型混合钻具

1963年,乌克兰石油机械设计院在白云石矿区试验了新型混合钻具——23－9K型冲击牙轮钻头。试验的目地,是确定冲击牙轮钻头某些部件及零件的工作性能和耐磨程度。     

液动冲击回转钻探新技术

地矿部“八五”科技成果重点推广项目——液动冲击回转钻探,是在普通回转钻进的基础上,靠孔底钻具组合中增加的液动冲击器产生的附加冲击载荷,来增加钻头孔底碎石的能量,从而提高钻进效率。尤其对于坚硬岩层钻进,冲击回转是克服钻头与岩石之间打滑的最有效措施之一,还可减少破碎地层钻进中     

如何提高硬岩凿岩效率

凿岩机系利用作用在钎具上的纵向波能在硬岩中钻凿炮孔。活塞冲击钎尾时,其动能的变换产生纵向脉冲波能。当入射脉冲达到钎具-岩石介面时,由于纵向波能转换为岩石的破碎能,故使岩石处于加载状态。此     

采动诱冲动能估算及冲击危险性评价

能量积聚与释放作为煤矿冲击地压发生的基本力学机制,成为近些年来学术界与工程界关注的热点之一。如何突破传统的以应力-应变曲线为基础的形变能诱灾机理现状,探讨动能驱动诱冲机理是科学解答冲击地压的瓶颈。根据回采工作面开采所引起的支承分布压力变化,基于开采扰动原理,推导了因采动导致煤体内产生动能计算方法,得到了不同深度、不同塑性区宽度、不同推进度与所产生动能之间关系,提出了冲击危险性动能评估指标。研究表明,工作面超前支承压力集中区产生的高变形能的释放是煤体破坏的必要条件,而支承压力变化促使变形能释放转化形成的动能是驱动煤体动力破坏失稳的充分条件;通过对开采进尺小于和大于塑性区宽度时支承压力变化所引起动能计算发现,当开采进尺大于0.8倍的塑性区宽度时将开始产生动能;当开采进尺一定时,塑性区宽度越大,产生的动能就越小,因此松动爆破、大直径卸压钻孔等手段增大塑性区宽度有利于动能的降低;若开采进尺越大,则产生动能就越高,因此,降低推采速度减少进尺有利于降低产生的动能,基于获得的开采进尺与动能量级的关系,可以定量给出满足防冲要求的安全开采进尺,这为解答如何确定不同冲击地压煤层容许进尺提供了定量方法;根据单位体积煤体所承受动能与单位体积煤体所能够贮存的弹性能的比值,定义冲击危险性动能评估指标,强调动能驱动机制,这将更有利于判断冲击危险性程度。     

基于冲击载荷的硬质合金球齿碎岩机理研究

在滑坡防治大直径桩孔施工过程中,快速钻进是治理成功的关键。因此选用合适的钻进机具与工艺极其重要,而气动潜孔锤因钻进效率高被广泛应用。气动潜孔锤钻进过程中,通过钻头底部球齿对岩石进行切削,达到高效碎岩目的,但球齿在破碎岩石过程中若冲击功选用不恰当,会导致能量损耗增大、球齿磨损较快、钻进效率低等问题,因此选用合适的冲击功进行碎岩具有重要意义。本文采用ABAQUS软件对单个球齿冲击岩石的过程进行了数值模拟,并进行了冲锤自由落体冲击实验,分析Φ19 mm的球齿在不同冲击功条件下的碎岩机理、破碎面积的变化规律。结果表明球齿碎岩机理分为3个阶段:弹性变形、压裂、体积破碎,且当球齿以30 J冲击功钻进花岗岩时,可有效降低能量损耗与提高碎岩效率。     

瑞典高风压潜孔凿岩钻具

潜孔凿岩钻具是一种以压缩空气为动力源,将凿岩冲。杆动力部分潜入凿岩孔中,通过冲击器中的配气装置控制活塞作往返运动,冲击配置在冲击器前端的潜孔凿岩钻头,将冲击能量传递到钻头,由钻头破碎岩石的凿岩设备。     

基于LS-DYNA的贯通式潜孔锤反循环钻头强度的优化分析

通体花键式贯通式潜孔锤反循环钻头在实际施工中尾部较易损坏,影响反循环钻头的使用寿命。为提高反循环钻头的使用寿命,对反循环钻头尾部结构进行了优化设计,并采用非线性动力学仿真软件LS-DYNA对改进前后的反循环钻头进行了仿真分析。分析结果表明:由于在冲锤的高频冲击作用下,反循环钻头尾部易出现较大的局部应力集中,导致钻头体出现疲劳破坏;通过对钻头尾部结构设计优化后,与通体花键式反循环钻头相比,新结构钻头在无泄风槽情况下,应力集中值减小44%,在有泄风槽的情况下,应力集中值减小19%。数值模拟分析表明,优化后能大幅度提高钻头寿命。     

低温处理对钻头寿命的影响

西伯利亚矿山科学生产联合公司地下矿山每年耗用10万只以上凿岩机钎头和5万只风动冲击式钻头。提高钻头寿命可降低钻具的直接费用和提高钻孔生产率。提高钻头寿命的途径之一是将钻头在液态氮介质中进行低温处理。在西伯利亚矿山科学生产联合公司的舍     

大口径旋挖钻具的研究及其应用

介绍了旋挖钻进所用的各种钻具结构特点及适用地层，包括螺旋钻具、旋挖钻斗、筒式环状钻头、扩底钻头。并介绍了这些钻具在青藏铁路等工程施工中应用所取得的良好效果。     

旋冲螺杆钻具在临盘油田的试验应用

本文阐述了旋冲螺杆钻具的结构原理及主要性能参数,该工具可以将冲击破岩和PDC钻头剪切破岩相结合,集合冲击钻井和螺杆钻井的各自优势,改善钻头的工作状态,大幅度提高机械钻速;该工具降低钻具摩阻,应用于定向井可以提高定向钻井效率。该工具冲击力与钻压成正相关关系,冲击频率与马达转速成正比。?178 mm旋冲螺杆钻具分别在临盘油田直井和定向井进行了试验应用,复合钻进机械钻速与邻井相比提高了22.1%～41.8%,滑动钻进机械钻速同比提高了51.1%,对加快油田勘探开发速度、降低钻井成本有积极的意义。     

冲击沉桩系统匹配关系的波动力学分析

应用波动力学分析了冲击沉桩过程，建立了由冲锤、桩帽和桩组成的冲击沉桩系统的力学模型，研究了冲锤重量、桩帽刚度和桩波阻抗对效率知此基础上，在此基础上，提出了冲锤，桩帽和桩的最佳方案。