煤层气钻机回转系统分析及参数优化

对煤层气及救援车载钻机回转液压系统进行研究,分析了阀后补偿回转系统参数匹配与动力头输出转速特性,基于AMESim专业仿真软件,建立了阀后补偿回转液压系统模型;通过理论分析,得出回转液压系统阀后补偿负载敏感阀LS泄压阻尼孔参数匹配对液压系统负载适应性有较大影响;结合动态仿真,得出阻尼孔参数对系统负载适应性及响应的关系。并在ZMK5530TZJ100F车载钻机回转系统进行试验,通过试验验证了仿真分析的正确性。研究结果表明,通过阻尼孔参数匹配,解决了回转系统负载适应性问题,提高了系统响应及控制精度。     

负载敏感技术在全液压动力头式坑道钻机上的应用

液压系统是全液压钻机的核心,对整机性能影响很大.为了提高全液压钻机的性能,分析了国内全液压动力头式坑道钻机液压系统的现状,研究了负载敏感技术的节能、流量稳定、操控简便等特性,并将该技术应用在ZDY6000L型履带式全液压坑道钻机的回转回路上.结合钻探工艺及操作控制等方面分析该回转回路的节能、启动特性好以及保护钻头等优点,经型式试验和工业性试验表明,该技术完全满足钻机回转的性能要求,在全液压钻机的回转回路上有良好的应用前景.     

高转速钻机马达缓冲系统匹配研究

对高转速钻机回转马达缓冲系统进行研究,分析了高转速动力头启停瞬间马达A口、B口压力流量特性,结合ZDY1000G钻机回转马达负载特性,提出回转马达缓冲回路。利用AMEsim软件动态模拟增加缓冲回路前后,马达A口、B口压力流量特性。同时通过软件模拟,优化参数匹配。最后通过试验验证了参数设计的合理性。     

基于AMESim钻机负载敏感泵控回转系统研究

负载敏感系统具有较好的负载适应性,故在目前钻机液压系统设计中较常用。以AMESim工程软件为平台建立了负载敏感泵控回转系统的仿真模型。模拟钻进复杂地层,分析钻机回转系统压力及流量特性。在分析负载敏感泵控钻机回转系统优缺点的基础上,提出负载敏感泵控钻机动力头回转系统优化方案。     

交流变频钻机能实现升降钻具机械化

根据升降钻具的负载特点 ,动力驱动系统必须具备的 2个基本特性是硬的机械特性和近似恒功率的调速特性。给出了交流变频驱动钻机升降钻具机械化的技术方法和实例     

1500m钻机液压控制系统研究

全液压钻机性能的优劣,主要是取决于液压系统性能的好坏。通过对国内外钻机液压驱动系统的研究和分析,结合钻探工艺,分析了岩心钻机在不同地质条件下作业时的负载状况,提出了全液压钻机液压系统设计要求,设计了应用LUDV阀后补偿负载敏感系统、LS阀前补偿负载敏感系统、远程流量控制系统的钻机双泵液压控制系统,使用AMEsim仿真软件对钻机液压驱动系统进行了建模和动态仿真。     

基于AMESim的多变幅工程钻机负载敏感回转回路仿真分析

在介绍多变幅工程钻机结构和优点的基础上,结合回转液压系统介绍了负载敏感泵工作原理,通过使用AMESim软件对工程钻机负载敏感泵特性进行仿真研究,得出了负载敏感系统在回转液压系统中正常工作时的压力和流量特性,提高了对工程钻机负载敏感系统的认识,对液压系统的设计具有借鉴意义。     

采煤机负载功率谱分析技术

介绍了小波变换的基本概念和滤波特性,给出了小波变换作为一种新的分析工具在非平稳信号分析中的应用方法。采煤机负载功率信号具有很强的随机性,其负载特征是采煤机强度设计、控制系统设计和工作机构合理匹配设计的主要依据。应用小波变换的"可变焦"特性对采煤机负载功率信号进行了多尺度时频分析,分析结果对采煤机工作状况监控和采煤机的设计具有实际的应用价值。     

全液压钻机节能模糊控制系统研究

针对柴油机驱动液压钻机在工作过程中存在的大量能量损失的问题,将发动机、变量泵及负载作为一个动态系统来研究其节能问题,分析了该系统各环节的匹配原理和方法。提出了一种新的电子节能控制方案,该方案利用模糊控制原理,绕过对钻机复杂系统的建模问题,根据外负载的变化动态调整泵的流量,达到节能的目的,并利用MATLAB进行仿真分析。     

负载敏感多路阀在远距离控制钻机上的应用

介绍了煤矿井下钻机常用液压系统和普通多路阀的缺陷,并对负载敏感控制系统工作原理进行了分析,最终确定远距离控制钻机液压系统采用恒功率、压力切断、负载敏感单泵控制系统,其控制阀采用负载敏感多路阀。     

科研成果

ＱＦＺ－２２轻便型防突钻机的研究　由煤炭科学研究总院重庆分院承担的“九五”国家科技攻关项目ＱＦＺ－２２轻便型防突钻机的研制已顺利完成,并于今年３月通过了国家煤炭工业局组织的技术鉴定。　　掘进工作面长期以来防突技术措施与实施措施钻机不配套（即钻机功率与措施参数不配套、钻机性能与措施工艺不配套和钻机功能与措施要求不配套）,造成防突效果差,效率低下,已成为困扰突出矿井提高效益的难题。针对这种情况,课题组的科研人员充分利用多年的现场防突经验,根据突出煤层实施超前钻孔防突技术措施的要求,从钻机功率和超负载…     

阀控液压缸机构的负载压力和流量

根据功率匹配原则，讨论了阀控非对称动力机构（阀控单活塞杆液压缸）的负载压力ＰＬ和负载流量ＱＬ，供对其静动态特性研究及优化设计作参考。     

基于负载反馈技术的履带式钻机液压系统

针对分体式全液压坑道钻机适用钻进工艺单一、控制精度低、搬迁困难,现有履带式全液压坑道钻机辅助工作时间长的问题,采用负载反馈、恒压变量和远程控制技术,设计了ZDY6000LD(A)型履带式全液压坑道钻机的液压系统,包括回转、给进、行走、主轴制动等多个执行回路以及起下钻、夹转、卸扣等联动功能。通过采用AMESim软件对回转回路的负载特性进行仿真分析和现场应用,结果表明:负载敏感系统理论特征和实际钻进工况相吻合,ZDY6000LD(A)型钻机适用于回转、定向、复合等多种钻进工艺,液压系统有较强的工艺适应性、节能性和远程操控性。     

掘进机机载钻机机身设计与仿真分析

针对防突掘进机机载钻机执行机构的钻探负载变化特性,提出防突掘进机机载钻机的设计功能要求,并确定了钻机机身设计方案。使用三维建模软件及有限元软件,建立钻机的有限元模型,对钻机进行模态分析和稳态动力学响应仿真,以便评定钻机的动态特性是否满足设计要求,样机的试验结果表明钻机设计完全符合各项设计技术指标。     

千米定向钻机液压系统在井下钻探中的性能分析

在简单介绍千米定向钻机及其液压系统组成、功能等基础上,对变化负载状态下的钻机液压系统性能进行了仿真实验并在检测试验台上进行了测试,得出通过对负载敏感特性与恒压变量控制的应用,能使钻机液压系统良好地适应地层、负载变化,并有显著的节能效果。     

连云港黄海机械厂HYDX-5型全液压岩心钻机

该钻机是连云港黄海机械厂在借鉴国内外全液压岩心钻机先进技术的基础上,利用近年来设计制造旋挖钻机、非开挖钻机、岩心钻机积累的经验,采用模块化设计,研制出的国产全液压岩心钻机.钻机大部分部件采用现有成熟的设计,液压传动采用负载敏感控制系统、高可靠性的液压元器件配置,采用长行程动力头、上下卡盘、履带底盘或轮胎托挂行走式,液压夹持器,可用于合金、金刚石钻进和绳索取心等多种钻进工艺.整机具有稳定性好、发动机功率大、输出扭矩大、工作效率高、机动灵活、多功能等优点.     

多功能钻机工作装置虚拟样机建模与动力学仿真

为了分析多功能钻机工作装置的动力学特性,运用Solid Works和ADAMS建立钻机工作装置虚拟样机模型。对3种典型动作进行动力学仿真,获得各变幅液压缸受力变化曲线,并通过实验研究验证了仿真模型和仿真结果的可靠性和有效性。在此基础上获得钻机工作装置极限工况下的动力学特性,为钻机工作装置控制系统设计、结构优化设计及有限元强度分析提供可靠的参考。     

救援车载钻机平衡调速系统动态特性研究

平衡阀具有较好的负载保持功能和管路爆裂或严重泄漏阻止移动载荷的失控发生的优点。然而在救援车载钻机给进起拔系统使用时,由于救援车载钻机配套钻具重量大,平衡系统的合理匹配是设计难题。提出了采用平衡调速系统加强制补油系统方案,平衡调速系统实现提升下放速度平稳可控,强制补油可有效防止吸空情况,提高给进系统使用的安全和寿命;通过理论分析过平衡液压系统,建立系统动态模型,基于该模型,动态分析过平衡系统的压力流量特性,重点分析平衡阀参数对给进起拔系统动态特性的影响,并提出了过平衡系统参数匹配方法;通过台架试验对理论分析结果进行验证。结果表明：钻具质量对常规平衡系统输出有较大影响,在钻机给进起拔系统中设置过平衡调速系统,并合理匹配过平衡参数,可实现给进起拔系统的输出稳定性,同时避免吸空及速度失控的问题。     

ZYWL-6000履带式联动钻机液压系统设计

通过分析普通钻机的液压系统,采用负载敏感技术,结合钻机所需的各种工况,设计出了ZYWL-6000履带式联动钻机的液压系统。经过实验室性能测试和现场工业性试验表明:该钻机能够实现各执行器之间的联动动作,满足钻孔工艺的各项要求,该系统具有更高的效率和更好的节能效果。     

煤矿用自动钻机旋扣系统同步控制策略

煤矿用自动钻机在接、卸扣工况旋扣时存在因给进速度与动力头旋转速度不匹配,钻杆螺纹接头出现咬扣、撕扣及磨损过快等问题,迫切需要一种速度同步控制性能较好且适合运用于工程实际的控制方法。通过理论分析对比与试验,提出了基于非线性前馈补偿的复合同步控制策略,建立了该复合同步控制策略的数学模型,运用AMESim和Simulink对控制系统进行联合仿真验证,确认了该控制策略的可行性。以某型自动钻机为例,采用所提出的控制策略进行了钻杆重复接、卸扣试验。结果表明：旋扣时,给进系统与动力头旋转系统的同步性能良好,能很好的补偿系统负载非线性变化对同步特性的不利影响,同步性能满足接扣系统需求。研究有望为相关煤矿用自动钻机的设计提供参考。