应力波法测试液动冲击器性能的研究

我国已研制成数种液动冲击器，并在地质勘探部门中应用，总进尺达50多万m，其经济效益表现为钻速提高15～70％，钻头寿命延长30％，回次长度增加25％，成本降低15～20％。但是对于冲击器冲击能量（冲击功）的测定，近几年虽然研究了许多方法，其中包括高速摄影以及用位移和速度传感器求算冲击功，这些方法精度低，故障率高，甚至破坏了冲击器的工作状态，不能为深入研究和设计冲击器提供可靠的数据，这是一个急待解决的问题。近年来，国际上已采用应力波法测试冲击器能量，根据国际标准建议草案，ISO/DP 2778我们研制了一套用应力波法测试     

撞击凿入系统的应力及效率分析

本文将弹性力学的赫兹接触应力理论引入冲击凿入理论研究,提出了撞击面局部变形的非线性理论模型。在文献的基础上,运用差分原理,系统地建立了分析撞击凿入系统应力状态和撞击、凿入效率的电算法。对一至三段型活塞和一至三段型钎杆(或钻头)的撞击凿入系统编写了一个通用的电算程序。通过改变输入的参变量数值,可获得各种撞击凿入系统中任意截面处的各力学参量、应力波形和系统的撞击、凿入效率。采用电算法与实验测定相结合的方法对潜孔冲击器的撞击凿入系统的应力状态和效率进行了研究。电算理论波形与实测波形吻合得相当好,从而验证了本文所提出的理论。     

撞击凿入系统应力的微机程序

给出的微机程序可以用来计算凿岩机，冲击器或其他撞击凿入系统的构件应力波形，同时给出了撞击凿入效率，程序用模块写成，易读易改。     

冲击器性能测试方法研究现状与发展

简述了冲击器性能对冲击旋转钻井技术的重要意义,以及目前在冲击器的研究和设计过程中存在的问题。介绍了冲击器的几种主要测试方法,包括应力波法、光电位移微分法、电磁感应法、触点法、气压法、高速摄影法,及各种方法的测试原理和存在的问题．最后总结了各种测试方法的优缺点。冲击器活塞运动学规律的测试对冲击器的研究、设计和使用都具有重要意义,是今后冲击器测试工作的重点。     

一种新型潜孔冲击器的结构设计与性能分析

设计了一种新型潜孔冲击器,剖析了其结构特点,在外径都为200mm时,新型冲击器整体长度相较于传统冲击器减小了7.7%。仿真计算表明,当工作风压为2.4MPa时,新型冲击器的频率是25.8 Hz,耗气量是25.91 m~3/min,而传统冲击器的频率是26.4 Hz,耗气量是26.63 m~3/min,两者相差无几,但新型冲击器的冲击功却相较于传统冲击器提高了9.62%。新型潜孔冲击器矿山现场试用进尺量较传统冲击器提高15.4%,具有体积小、重量轻、冲击能量大、冲击效率高等特点。     

液压冲击器的研究状况和发展趋势

介绍了液压冲击器的国内外发展状况，总结液压冲击器的基本结构和原理以及冲击动力学对冲击器整体性能提高的作用，并对液压冲击机械的发展前景作了进一步的展望。     

DH型转阀钻井冲击器结构性能参数优化研究

为了研究旋冲钻井中双液驱动DH型转阀钻井冲击器的冲击运动规律,优化其性能参数,通过分析其在冲程阶段和回程阶段的受力情况,采用有限差分法,建立转阀活塞运动数学模型,利用MATLAB软件编译仿真电算程序,对转阀活塞的动力学过程进行仿真电算,得出DH型转阀钻井冲击器的最优冲击性能参数。同时研究冲击器上下腔面积差、油压系统流量及压降对DH型转阀钻井冲击器冲击性能的影响,并设计关于冲击功、冲击频率和冲击功率的正交分析试验,利用Design-Expert软件对计算结果进行优化,以更好地提高冲击器的工作性能。研究结果表明：活塞杆直径和压降对冲击器工作性能的影响较为突出,流量对冲击器工作性能的影响较小。经优化,冲击功提高21.88%,冲击频率提高12.9%,冲击功率提高37.6%。相关研究对液动冲击器设计及应用具有一定的指导意义。     

液压冲击器防反弹冲击缓冲装置的研究

分析了液压冲击器的反弹冲击现象及其不利影响，设计了一种新型的防反弹冲击缓冲装置。该装置能从根本上消除反弹冲击对液压冲击器的不利影响。     

新型液压碎石机试验研究分析

通过实验来验证新型液压碎石冲击器压力反馈工作原理的正确性,并测试其性能参数与工作参数的关系。即通过无级调节冲击系统的工作压力来无级调节冲击器的冲击能,冲击压力高时冲击能大,冲击压力低时冲击能小。通过无级调节控制供油泵的输出流量来无级调节液压冲击器的冲击频率,供油流量大时冲击频率高,供油流量小时频率低。     

液压冲击器系统的模糊控制方法

根据氮爆式液压冲击器的工作原理,建立了新型的液压冲击器模糊控制方案。本文首先介绍了液压冲击器的回弹现象、回弹波形和回弹速度的计算;接着阐述了模糊控制策略的工作原理和特点。在分析了本文气液联合式液压冲击器的特点之后,给出了冲击器控制系统模糊控制器的具体设计过程。实验结果表明,在不影响实验控制效果的前提下,应用模糊控制可以有效降低实验装置的成本,满足了系统的要求。     

凿岩机冲击活塞几何形状对入射应力波最大应力值的影响

凿岩机冲击活塞几何形状对入射应力波形有重大影响。应力波最大应力值是应力波形的主要参数之一，应力峰值太高，会导致钻具过早损坏，造成不良后果。在凿岩机输出能量为一定的条件下，由活塞几何形状不同，在钻杆中产生的应力波形及其最大应力波值可能有较大差别。     

液压冲击器机电液控制系统研究

根据氮爆式液压冲击器的工作原理,建立了基于机电液控制的新型液压冲击器控制方案。论述了所设计的液压控制系统的工作原理,并分别对计算机控制硬件模块、软件模块作了详细设计;实验表明该设计方案可以根据工作对象自动调节冲击频率和单次冲击能,实现液压冲击器的智能化工作。     

气液联合冲击器参数优化设计

分析了液压冲击器冲击机构的控制形式,得出气液联合冲击器采用后腔控制式的结构比较合理。经理论分析与计算表明，在多档冲击器的某一档上确定的最优抽象设计变量α，在其它各档上也同样适合。以此为基础得出了冲击活塞系统的基本参数设计计算公式，并以液压冲击器供油峰值流量最小为优化设计目标，进行了优化设计，求得了抽象设计变量最优值αu。     

基于AMESim的液压锚杆钻机冲击器系统建模与仿真

提出一种锚杆钻机用新型无阀自配流液压冲击器,分析其结构原理及特点。分别建立了冲击器各行程的数学模型,运用AMESim建模与仿真,根据仿真曲线分别分析了冲击活塞速度和活塞位移的变化情况。利用AMESim批运行功能分别分析了活塞质量、溢流阀调定压力及前后腔活塞直径比等对冲击器性能的影响,为冲击器参数优化设计和冲击特性研究提供了理论基础。     

液压冲击器的独立无级调节控制方法

在分析目前液压冲击器控制方法的基础上,提出了一种新型的独立无级控制方法,即采用压力反馈控制来实现液压冲击器冲击能与冲击频率的独立无级调节控制,阐述了其结构与工作原理,采用该控制方法的新型液压冲击器能适应各种工况的需要,降低能耗,提高工作效益。     

对DHD-360高风压潜孔冲击器受力状态和凿岩效率的模拟实验研究

近年来,由于矿山生产和工程钻进的需要,国外出现了一种高风压(即高冲击功、高频率)的潜孔冲击器。如不久前我国从美国引进的英格索兰公司生产的DHD-360型潜孔钻使用的风压为17～24巴,冲击功为94.6～107.7公斤·米,冲击频率为1575～1825次/分。在如此高的冲击功和冲击频率下,选择冲击器的合理结构参数,延长钻具寿命,并保证有较高的凿岩效率就显得尤为重要。从潜孔冲击器的主要几何参数来看,目前大多数冲击器的活塞为两段型,而且大端面端     

微机自动控制液动冲击回转钻进试验室

为了研制适应于地质钻探的液动冲击器,解决目前液动冲击器性能测试中测试困难、测试精度低的问题,研究液动冲击器的使用规程,保证“液动冲击回转钻进方法”课题研究的顺利进行,我们所1986年建成了微机自动控制液动冲击回转钻进试验室。     

液动冲击器孔底振动测试系统

煤层气开采井钻进过程中经常会用到冲击回转钻进,冲击回转钻进是一种高效的钻进方法,而液动冲击器则是冲击回转钻进的核心。设计了一种液动冲击器孔底振动测试系统,利用该系统可以对孔底液动冲击器的实际工作情况进行分析,系统设计完成后,在通过了室内实验的前提下进行了现场试验,试验结果显示测试系统满足实际使用需要。     

冲击器防反弹冲击缓冲装置的设计

分析了液压冲击器的反弹冲击现象及其不利影响，为克服其不足之处，特设计了一种新型的防反弹冲击缓冲装置，利用液压缓冲垫吸收反弹冲击能量，液压能在液压碎石冲击器冲程时再释放出来，使能量浪费少，系统效率高，并且液压缓冲装置吸振效果好，使用寿命长。经分析表明，该装置能从根本上消除反弹冲击对液压冲击器的不利影响，具有重要的意义。     

新型液压冲击器气液作功分配比研究

分析了液压冲击器的工作原理,得出气液联合作功型液压冲击器结构合理,冲击活塞使用寿命长,系统效率高的结论.研究了新型液压冲击器在冲击过程中密闭氮气与高压油作功的分配比问题,经理论分析计算与仿真优化,得出了气液作功的最优分配比φ为0.3～0.5时,它能使冲击器的性能最优,系统工作效率高.这些理论结果通过实验得到了验证.