露天潜孔钻机钻架-平台耦合振动特性分析

潜孔钻机在大风环境下工作受周期性冲击载荷和风载荷共同作用,动力学行为与钻架和平台结构耦合振动特性密切相关,直接影响钻机工作可靠性.对国产某型潜孔钻机进行改进设计,建立钻架-平台结构耦合动力学模型,采用ANSYS软件对周期性冲击载荷与平行风载(与车身方向平行)或正交风载(与车身方向正交)联合作用下结构耦合振动特性进行仿真分析.结果表明:耦合振动的前十阶模态频率分布在3~28Hz范围内,在14.46~25.32Hz之间存在一个较宽的模态间隔频带,位移幅频特性和动应力幅频特性均存在一个低幅响应区.风载荷相对于机身的作用方向对幅频特性影响很大.该钻机在平行风载下钻架顶端观察点振动位移幅明显低于正交风载下振动位移幅.平行风向载荷下钻机结构最大动应力幅值低于正交风向载荷下钻机结构最大动应力幅值.钻架-平台结构耦合振动特性为钻机结构动态优化设计提供理论依据.     

风载与冲击载荷作用下钻架动力特性仿真分析

针对露天矿用潜孔钻机钻架在高寒大风地区工作时受冲击载荷影响易出现大幅摆动的问题,采用数值仿真方法,对某一现场使用钻机进行不同风向载荷与冲击载荷同时作用下钻架结构动力学分析,得到结构幅频响应曲线及动应力响应规律.结果表明:有风载荷作用下钻架结构的最大摆幅与最大动应力值显著提高,结构安全系数降低;幅频响应及动应力响应规律与结构动态性能关系密切;风载荷作用方向不同时钻架最大动应力作用位置不变,但最大动应力值和振幅值有明显不同;风载荷作用方向与钻机车身平行时,钻架的动应力及摆动位移最大,结构安全系数最低.     

露天矿用钻机钻架结构强度

针对钻机钻架使用过程中出现弯曲、断裂和扭胀的现象,应用Pro/E软件中有限元模块建立钻架有限元模型,对不同工况下,天车不同位置时"П"型截面钻架的力学性能进行数值模拟,并对正常钻进工况下天车不同位置时立柱等效应力、扭转应力和弯曲应力分布规律进行分析,找出钻架发生弯曲、断裂和扭胀的原因.研究结果表明:作为导轨两个立柱弯曲应力大,两个后立柱扭转应力大;钻架横隔上加强梁和横梁扭转应力相对较大,容易出现扭胀和断裂;两侧面斜缀弯曲应力相对较大,容易出现弯曲和断裂.     

齿轮齿条钻机相似样机研制

齿轮齿条钻机取消了传统钻机的绞车、钢丝绳和大钩等结构,而利用齿轮与齿条的相互啮合带动顶驱上下运动,进行钻进作业,是更先进的钻机。论文对齿轮齿条钻机的相似模型样机的设计方法进行了研究,按照功能和动力相似的相似理论建立了相似准则,并研制了齿轮齿条钻机的相似模型样机。该相似样机具有完整的控制和检测系统,通过该相似模型样机仿真平台,对钻井作业进行了模拟仿真,实现了自动送钻等现代化钻井作业工艺的控制方法研究,为以后研发齿轮齿条钻机提供了理论基础和确切的实验数据。     

YZ—35型牙轮钻机研制

一等奖 1980年,冶金工业部为了满足矿山生产发展需要,解决穿孔工艺的薄弱环、节,在“六五”发展规划中,提出了研制Yz一01即Yz一35型牙轮钻机的任务。参加研制的单位有衡阳冶金机械厂、鞍山矿山研究所、长沙矿山研究院、东北工学院和北京钢铁学院。我院承担的具体任务是“Yz一35型牙轮钻机主要结构件强度研究”。根据部研制计划和协议书要求,自1980年12月至1982年n月,我们进行了该机力学模型的研究,首次采用sAP一5线性静动力分析程序、在日立M一150大型电子计算机上,完了成四种典型工况下的钻架变形与应力分布的有限元计算。最后,对照现场…     

锚杆钻机机械臂设计及动力学仿真分析

针对井下巷道支护人工打锚索安全性差且效率低的问题,锚杆钻机设计新增了锚杆机械臂。根据机械臂的实际尺寸建立了三维模型,并且以机器臂设计运动学理论为基础,推导出锚杆钻机机械臂动力学方程。由于锚杆钻机机械臂在实际运动下受力相对复杂,并且对整机稳定性有较大的影响,故将机器臂的虚拟样机模型导入多体动力学软件ADAMS中进行动力学仿真,观察钻架在恒定外负载作用下,通过调整两个油缸之间的行程是否能实现钻架在整个工作空间的所有工作位置,找到整机在不同姿态打锚索时的最恶劣工况,查看该工况下油缸受力变化及伸缩臂受力状况。在仿真时刻3s时,机械臂升降油缸受力超过该油缸的许用极限抗压力1.9×10~5 N,需要运用Ansys Work Bench对伸缩臂承受扭转力较大处进行扭转静强度校核,以保证机械臂的动力学需求,为日后"工业机械臂"动力学分析提供一定的理论基础和实践经验。     

反井钻机ZX315镐型镶齿滚刀有效钻压分析

反井钻机在金属和非金属矿山坚硬岩石地层中钻进井筒时,在因反井钻杆和硐室空间问题限制钻机能力的情况下,经常需要采用略高于有效破岩钻压进行钻进,而通过全尺寸滚刀破岩实验或单齿压入实验可以判断有效钻压.选用ZX315镐型镶齿滚刀和单轴抗压强度141.6 MPa的花岗岩,进行直线往复式滚刀破岩实验对.在25～150 kN不同钻压时,通过观察破岩面、称重破碎岩碴、记录实验数据,分析得到钻压与破岩体积关系曲线拐点,进而获得有效钻压为100 kN,根据钻压与滚动力关系曲线得到滚刀的滚动摩擦因数为0.203,通过对岩石单轴抗压强度和有效钻压的拟合,得到单轴抗压强度与有效钻压的关系公式,可计算得到有效扭矩.通过对不同岩石的有效破岩钻压分析,得到有效破岩钻压与岩石单轴抗压强度的关系,并推算得出ZX315镐型镶齿滚刀的有效钻进钻压近似为岩石单轴抗压强度的75.48％.     

步履式打桩架立柱受力分析计算

分析步履式桩架悬挂长螺旋钻机在成孔过程中桩架立柱的受力状况 ,计算立柱强度、刚度     

露天钻机钻架结构的力学行为分析及优化

针对国产矿用钻机钻架在工作过程中因承受多种静、动载荷的作用,易出现弯曲、断裂的问题,采用ANSYS软件,对3种不同工况下钻架结构的力学行为进行分析,得出应力和变形分布规律.在此基础上提出4种改进方案.结果表明:钻架结构中横撑及斜撑的尺寸、重量、重心分布及连接方式在很大程度上影响钻架力学行为,优化钻架结构可提高整体承载能力.四种改进方案中,方案四最大应力值降幅达33%,安全系数由1.1提升至1.7,且重量减轻16%.现场应用验证了此优化方案的合理性与可行性.     

矿用牙轮钻机动态参数测取

本文讨论了矿用牙轮钻机动态轴压、扭矩、应力响应及振动参数的测取。在实测中,采用了先进的遥测技术。结合理论计算结果,对实验信号进行了测量误差分析,说明所采用的测试手段是可行的,所得到的测试结果是令人满意的。     

刮刀钻头钻速规律的初步研究

本文运用刮刀钻头的运动学和破岩机理,导出了钻速的理论方程。在实验室里,以地面钻井条件做了钻速试验。实验数据的回归分析表明,实验结果与理论分析是基本一致的。为确定合理的钻压值,对岩石的抗钻进强度也作了初步的分析和探讨。     

帷幕钻机恒压进给、减压钻进控制系统的试验研究

本文对可控硅错位选触无环流可逆系统应用于WMZ—100型帷幕钻机探制系统作了介绍.系统是根据帷幕法凿井工艺要求设计的.文内对系统基本原理及特点进行了理论分析,同时对系统内钻压测量与钻压闭环环节的运行情况作了较详细的阐述,并给出试验结果.运行实践表明:系统可靠,造孔精度高,倾斜率小于3‰,满足了凿井工艺的要求.     

煤矿钻机自动防卡钻电液控制系统研究

由于松软煤层地质条件复杂多变,钻机在钻孔施工时,经常发生卡钻事故,这极大降低了工作效率,并严重威胁到工人人身安全。为解决以上问题,分析了引起卡钻的各影响因素,采用钻机回转压力表示卡钻状态,并设置回转压力卡钻阈值。根据钻机工作原理与卡钻机理,建立基于负载流量独立分配系统(LUDV)的防卡钻液压回路;采用PID与信号选择器建立自动防卡钻控制器,并采用人群搜索算法(SOA)整定PID参数。采用AMESim进行系统仿真试验,结果表明：回转压力达到20 MPa时,钻机自动回退;达到22 MPa时,钻机回转压力维持稳定,保持较大的回转动力克服外负载阻力,避免发生卡钻事故,验证了自动防卡钻电液控制系统的有效性。     

运用微机对ZJ—15D钻机井架结构强度的分析

本文在最大吊重、最大风荷、水平起升和正常运转四种工况下,确定了ZJ—15D钻机井架的计算模型,并对载荷的简化和有关处理进行了探讨。利用大型塔桅结构强度分析的微机程序,对ZJ—15D钻机井架进行了强度计算,得出了各工况下井架各单元的内力和各节点的位移,并且分别用有限元法和经典的弹性稳定理论,校核了井架前大腿的稳定性。     

牙轮钻机动态轴压扭矩数据处理

本文对YZ-55型牙轮钻机的动态轴压和扭矩实测数据进行了处理。在数据测取中,采用了遥测技术。在数据的采集、预处理及检验中,利用微机实现了计算程序化。通过对数据的时域和频域分析,揭示了轴压和扭矩数据的特性,为研究牙轮钻机的振动和动态载荷谱提供了依据。     

微小孔振动钻削机理研究

采用振动钻削的方法对微小孔进行钻削加工,设计制作了一台新型、高效的超声波振动钻削设备,在几种常见材料上,通过改变振动钻削参数,进行孔径为０．２￣１．０ｍｍ的粘削实验;借助扫描电镜,分析孔的表面和剖面形状,对普通钻削与振动钻削加工的孔进行了比较;从入钻过程、孔的尺寸形位精度、切屑切屑形式、孔的表面质量、钻头寿命等方面分析总结出微孔振动钻削的加工机理。     

YZ22型车辆与铁路T型简支梁桥的风荷载研究

采用数值模拟技术,分别计算了横风中不同来流攻角下YZ22型车辆单体、铁路16m预应力T形简支梁桥单体、YZ22型车辆和铁路16m预应力T型简支梁桥组合体的阻力系数和升力系数。研究表明,当YZ22型车辆通过铁路16mT形简支梁桥时,YZ22型车辆和T形简支梁桥所受风荷载均比各自单独存在时明显增大,认为在桥梁设计时,应考虑车辆过桥对桥梁风荷载的影响。     

钻锚机器人人机安全避碰方法

为解决快速掘进系统中钻锚机器人无法实时监测辅助人员的运动,导致钻机与辅助人员可能发生非期望碰撞的问题,从钻锚机器人控制系统角度出发,提出一种钻锚机器人人机安全避碰方法。首先,基于深度视觉实时获取人体骨骼点图构建辅助人员球扫掠凸体碰撞检测模型,基于钻锚机器人三维模型构建钻机球扫掠凸体碰撞检测模型,并使用深度视觉传感器与钻机行程及角度传感器获取的数据实时更新辅助人员和钻机的碰撞检测模型;其次,针对钻锚作业中多人多钻机的碰撞检测,使用基于层次包围盒的碰撞检测方法在粗略的碰撞检测阶段实时检测与辅助人员距离最近的钻机及最短距离,当最短距离小于安全阈值时进入精细碰撞检测阶段实时计算辅助人员与该钻机的最短距离;然后,在钻机末端建立基于人工势场的虚拟排斥力,当钻机与辅助人员的最短距离小于安全阈值时,钻机末端产生虚拟排斥力,钻机进行避碰运动;最后,通过钻锚机器人人机安全实验验证了该方法的有效性和安全性。结果表明:在钻锚作业中钻机与辅助人员最近距离为0.10 m,大于发生碰撞的最短距离,所提方法可以确保钻机不与辅助人员发生非期望碰撞。     

对气动锚索钻机（锚杆机）常见故障的分析与维护

论现在煤矿使用的气动锚索钻机型号为;MQT—120型;MQB[T]—453型;MQT—85J2型;常用的型号MQT—852型;MQT—120型;其中MQT—120型最为常用,MQT系列气动锚索钻机,其钻机特点结构紧凑,推力大该机采用气动马达,齿轮式传动、其钮距大、转速快,由于该机采用双排气路、升降回落快,其优点正是我们在使用过程中不当的缺点。     

电动钻机步进式平移结构应力监测及强度分析

步进式平移可实现钻机前后左右整体移动,具有移动快速、操作便捷的特点,在丛式井组中应用广泛。针对 在役电动钻机加装步进式平移装置后,能否满足满立根情况下钻机整体平移的问题,开展了钻机平移结构应力监测试 验研究,以川庆钻探公司一台ZJ50DBS 钻机为研究对象,通过有限元分析找出钻机平移时结构受力较大部位的应力 监测点,在钻机无立根工况下进行钻机平移应力监测,再在试验数据分析结果基础上,以强度校核结果为目标值,对钻 机结构有限元模型进行修正,最后在修正模型上施加满立根载荷进行钻机整体平移受力分析。分析结果表明,该钻机 在底座安装步进式平移装置后,能够满足在满立根情况下的安全平移。