钻杆回火处理自动化装置的设计与探讨

为提高钻杆热处理生产效率,降低劳动强度,降低成本,设计了钻杆回火自动化装置。该装置是将原来钻杆由人工送进回火,改进为采用感应线圈自动送进回火,实现钻杆轴向随感应线圈自动定位,钻杆自动送进,以及四感应线圈同时加热方式。该装置经实际应用,实现了钻杆的无人化、自动化操作,提高劳动效率3～4倍。     

钻杆库机构设计及其控制系统研究

研制了一种新型陆地浅层取样钻机用钻杆自动传送系统。在钻进过程中需要装卸钻杆时,通过旋转盘机构将钻杆从库中依次移出,钻杆夹紧机构将其夹紧,再由钻杆输送机构输送到动力头部位。整个过程实现自动化控制,无需工人参与。     

BG型钻杆排放设备的设计与应用

传统接卸钻杆多采用人工对扣、拖拽摆放方式,效率较低,工人劳动强度大。针对目前流行的可抬头式全液压钻机,设计了一种BG型自动钻杆排放设备,该设备通过机械手与夹持器2个机构与抬头式动力头配合完成钻杆的自动化接卸、摆放。详细介绍了机械手结构设计与回转驱动选型、夹持器结构设计与夹持油缸选型以及液压系统的设计思路,从理论上确定设备的可靠性。最后通过现场试验验证了BG型自动钻杆排放设备的实用性。     

摩擦焊钻杆自动送料装置的应用

摩擦焊接是钻杆加工的关键环节。常用的钻杆摩擦焊接过程中采用的是人工上下料方式,严重制约了摩擦焊机的工作效率。设计了一种摩擦焊接钻杆自动送料装置,介绍了该装置的工作原理和系统功能分配,重点介绍自动装卸料机构的设计。实践证明,该装置结构简单,分料准确,自动化程度高。     

液压钻车钻杆自动装卸装置的设计

设计了一种小型液压钻车的自动装卸钻杆装置。该装置利用液压机械手,将钻杆从钻杆库搬运至动力头前,与钻杆夹持装置配合以实现钻杆的自动装卸。机械手能够在钻机导轨上移动位置,不干涉钻机钻进运动,提高了作业效率和安全性。     

全液压坑道钻机自动上、下钻杆装置液压系统设计及仿真分析

全液压坑道钻机作为煤矿井下瓦斯抽放的主要设备,对其进行自动化升级具有重要意义。按照常规钻机的传动方式和设计方法,该自动上、下钻杆装置采用了负载敏感液压系统。介绍了自动上、下钻杆装置的工作过程,设计了自动上、下钻杆装置的液压系统,运用AMESim建立了液压系统的仿真模型。仿真结果表明,自动上、下钻杆装置的双夹持系统、顶杆和送杆系统均满足设计要求,可为常规钻机自动化升级改造提供理论基础。     

煤矿用自动控制钻机钻杆箱的研制

针对现有钻机操作复杂,工人劳动强度大的问题,通过对比整体式钻杆箱与回转式钻杆箱的优缺点,研制出分体抓取式钻杆箱。抓取钻杆机械手及分体抓取式钻杆箱可以将钻杆箱内水平放置的钻杆抓出,送到主机对应的位置,完成自动上钻,亦可将主机拆卸下的钻杆放回钻杆箱。以自动控制钻机为例,阐述了该钻杆箱的结构及研制过程。通过实验室及现场试验验证,结果表明,该钻杆箱自动化程度高,性能可靠,可满足自动钻机自动装卸钻杆的要求,可为同类钻机的研制提供依据和参考。     

钻杆外飞边车削加工自动上、下料系统的设计

结合生产现场原布局,综合考虑钻杆外形特点、操作空间、工作方式以及场地条件,设计了一种钻杆外飞边车削加工自动上、下料系统,并对上料装置、运输装置和下料装置的机械结构进行了详细设计。该系统的应用可以减轻工人的劳动强度,实现钻杆上、下料操作过程的自动化管控。     

基于路径规划的大容量钻杆自动输送系统研究

针对现有煤矿钻机钻杆自动输送系统容量小,需要人工频繁补充钻杆的问题,开发了大容量钻杆自动输送系统。以钻杆一般输送路径规划和多列多层钻杆起点归一化方法为基础,结合ZYWL全方位自动钻机总体结构方案,利用钻杆箱侧下方的空间,设计了升降输送路径方案,降低了钻机整体高度。基于路径方案设计了钻杆箱、转运器、主机械手和副机械手等执行机构,并根据具体结构对输送路径进行了适应性调整,避免了输送装置与钻机主机结构发生运动干涉。理论验算与样机试验表明,大容量钻杆自动输送系统路径设置合理,可准确实现钻杆的自动输送。     

铝合金钻杆尺寸与缺陷自动化检测装置的研制

为了填补我国铝合金钻杆检测技术与装备的空白,作者设计了铝合金钻杆尺寸与缺陷自动化检测装置,该装置由底架机构、支撑机构、测量机构、视频检测机构电控柜和操作台等部分组成。底架机构是铝合金钻杆检测装置的整体支撑机构,在承受钻杆重量的同时还要保证支撑机构、测量机构和视频检测机构的平稳运行;支撑机构是铝合金钻杆的支撑和动力机构,在钻杆检测过程中主要起到承载钻杆、带动钻杆沿轴向平移和转动的作用;测量机构用来测量铝合金钻杆外形尺寸,可测量钻杆不同点位的外径和壁厚;视频检测机构则用来观察铝合金钻杆,以判断钻杆内表面是否存在缺陷。配合电控柜和操作台,便可以实现铝合金钻杆直径、壁厚和内腔表面质量的自动化检测。     

基于位置开关的钻杆机械手定位系统研究

为改变现有钻杆机械手定位以机械限位或液压憋压为主的现状,通过分析三自由度关节式机械手结构特点、遥控自动钻机钻杆输送轨迹以及现有方法主要缺点,制定了以接近式位置开关为传感器的定位系统总体方案。根据各关节运动方式和定位需求,设计了针对性的位置开关和感应块配对方式。试验和现场应用表明,该方法提高了机械手的位置判断准确度、定位精度以及响应速度,促进了上、下钻杆效率的提升。     

工程钻机钻杆库系统的研究

目前国内各种工程钻机在施工过程中,大多由人工操作完成钻杆装卸,不仅效率低,而且对操作工的安全存在隐患。针对这种现状,提出了一种自动换杆的钻杆库设计方案,对其机械结构和液压系统进行了设计,并详细介绍了其工序过程。它可同时携带6根钻杆,由液压系统控制机械手装卸钻杆并自动换杆,效率高,安全性好。     

矿用钻杆的失效修复及分体式设计应用

基于露采钻机钻杆的失效形式及原因分析,改进了两端内、外锥形螺纹接头的材质和结构,重新制作并替代了失效钻杆的螺纹接头,与钻杆管体重新联接,提出了失效钻杆修复工艺方案。结合修复工艺方案,从结构改进设计角度,提出了分体式钻杆的设计方案,并针对其特点和应用效果进行了说明和分析。失效钻杆修复工艺和分体式钻杆具有一定的推广应用价值。     

大直径整体式宽叶片无磁螺旋钻杆研制及应用

基于铍青铜(C17200)的大直径整体式外平无磁钻杆在松软煤层螺旋钻进中出现裂纹或断裂的现象,通过扭矩试验揭示了断裂原因。在分析煤矿井下钻探施工对钻孔轨迹测量配套无磁钻杆要求的基础上,提出基于无磁不锈钢(DWNM102HS)的设计方案,通过扭矩试验和弯矩试验验证该方案的可行性,设计了大直径整体式宽叶片无磁螺旋钻杆。试验结果表明:该钻杆整体力学性能优异、排渣效果好、兼容性好,能满足钻探施工的实际需求。     

定向钻机用辅助上钻杆机构设计

针对煤矿井下定向钻机用大直径钻杆预拧紧依靠人工操作劳动强度大、安全风险高的问题,提出了一种定向钻机用辅助上钻杆机构设计方案,对其结构设计要点进行了详细说明。通过受力分析得到了摩擦轮上钻杆机构传动简图,并对其传动参数进行了计算和校核。该辅助上钻杆机构结构简单、体积小,过载时可以打滑保护钻杆丝扣,为定向钻机上钻杆问题提供了一种解决方案。     

煤矿井下反循环取样钻杆中心管设计方法

基于气力输送系统的分类及其原理,分析了煤矿井下反循环定点取样装置的技术特征,指出了井下反循环取样过程属于压送式输送。采用压送式气力输送工程计算的方法,结合煤矿井下实际压风工况,得到了搭配准?95 mm直径钻头的准73 mm宽叶片螺旋钻杆的中心管直径范围为21~32 mm;通过实验室建立仿真取样系统的试验表明:32 mm的中心管在相同给料质量和取样时间内,取样效果更好。     

钻杆智能化自动对接装置与系统

针对目前车载钻机接单根钻杆用时长、需大量人力、安全系数低的问题,提出了一种钻杆智能化自动对接装置与系统,在钻机动力头上方布置感知传感器,通过控制器实现动力头不同位置、方位的运转。钻杆的支撑架采用智能化多功能架体,动力头与钻杆支撑架在对接过程中采用深度学习改进Lenet-5算法实现快速对接。经过现场试验验证,该钻杆智能化装置与系统自动化程度高,能有效地提高对接的准确性与实时性,满足智能化设备生产要求。     

石油钻杆接头水基淬火的研究

对石油钻杆接头水淬热处理技术进行了研究分析。介绍了水基淬火和油基淬火后石油钻杆接头的硬度、硬度均匀性的对比试验;不同条件下的淬火液对钻杆接头冷却速度的影响。研究表明,水基淬火方式能更好地提高钻杆接头马氏体化程度,从而提高淬火质量。     

螺旋钻杆的有限元分析及运动仿真

以某矿现有旋转钻机为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS WorkBench对钻杆进行了受力分析及参数优化,获得了钻杆质量最小时钻杆轴内径和螺旋叶片厚度值。运用ADAMS软件建立了钻杆钻进系统刚-柔体模型,通过对钻进过程的运动仿真,得到了钻杆在钻进工作中的接触及变形情况,并分析了钻杆完全钻进过程中的屈曲行为。研究结果为钻机的改进及钻进效率的提高提供了理论参考。