ZMK5530TZJ100型车载钻机的研制

为解决车载钻机以往主要依赖进口,使用和维护成本高的问题,亟需研制高性价比且适宜于煤层气钻孔施工的国产车载钻机。在分析地面煤层气开发方式的基础上,总结出钻机应具备2 000 m深的钻进能力,在直井施工时应通过提高工艺适应性来提高钻进效率,定向井应满足孔底钻具角度的精确控制。在此基础上研发了ZMK5530TZJ100型车载钻机,将柴油机动力系统、电液控制系统和钻进系统等集成于车辆底盘之上,结构紧凑;设计了主轴制动功能,实现孔底钻具角度的精确控制;采用伸缩式桅杆结构的给进机构,结构紧凑,行程长;设计了具有多种电液联动保护功能,系统冷却采用恒温闭式控制。ZMK5530TZJ100型车载钻机在晋城寺河矿进行工业性试验结果表明,最大钻孔深度1 675 m,钻机具有较好的工艺适应性和可靠性。     

煤层气车载钻机的研制及应用

为了满足地面煤层气抽采钻孔施工垂直井、L型井、水平对接井和羽状分支井等多种井型的需求,以及替代目前使用和维护成本较高的进口车载钻机,研制了ZMK5530TZJ60型与ZMK5530TZJ100型2款不同能力的煤层气车载钻机。车载钻机在车辆底盘上集成了钻进系统、电液控制系统、以及柴油机驱动动力系统等部分。设计了大通孔式动力头,动力头主轴具有制动装置,可对孔底钻具钻进角度进行精确控制。钻机给进机构采用伸缩桅杆式结构,可在短机身上获得长行程。设置了多种电液联动保护系统,可避免误操作对钻机造成的损坏。钻机在山西寺河矿区进行了工业性试验,试验结果表明钻机具有较强的工艺适应性和可靠性。     

ZMK5530TZJ60型车载钻机的研制

全液压动力头式车载钻机可满足垂直井、水平对接井、羽状分支井等多种型式钻井的施工需要,是地面煤层气抽采钻孔施工的理想机型。ZMK5530TZJ60型车载钻机针对地面煤层气抽采钻孔施工需而研制,具备施工1 200 m钻孔的施工能力。介绍了钻机动力头和给进装置等主要执行机构的设计特点和在山西晋城寺河矿区施工远端对接井的工程实例。     

ZMK5530TZJ100车载特种钻机结构分析

ZMK5530TZJ100型钻机车是针对地面煤层气抽采孔和矿山应急先导救援孔施工需要研制的一款专用钻机,具备施工1 200 m多分支煤层气抽采孔和地面救援孔先导的能力。主要介绍了钻机车动力头和给进装置等主要执行机构的结构特点,对钻机机架进行了包括强度和刚度静态分析以及预应力模态的动态有限元分析,指出了最大应力应变位置及其数值,通过预应力模态分析,找出了主模态的频率,并且分析了是否与发动机引起共振。     

全液压车载钻机回转系统设计

在分析全液压车载钻机回转系统负载特性的基础上,开发了双泵、双回路控制的液压控制系统,满足正常钻进时快速回转及慢速回转卸扣的需求。系统通过远程溢流阀实现定扭矩拧卸钻杆,保护钻具丝扣;设计了补油回路,回转器受到冲击时,油液会补充到正反转驱动油路,避免马达出现吸空现象。系统应用于ZMK5530TZJ60型车载钻机,在山西晋煤集团寺河矿施工完成1口多分支煤层气水平连通井,主孔深度1 358 m,验证了回转回路设计的合理性和可靠性。     

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。     

西安研究院成功研发ZMK5530TZJ60矿山特种钻机车

<正>中国煤炭科工集团西安研究院有限公司从上世纪七十年代起开始从事矿用全液压坑道钻机及其配套机具的研发和生产,现已成为全国规模最大,规格型号最齐全的煤矿坑道钻探机具研发生产基地。近年来,为满足地而矿山应急救援孔和地面煤层气抽采孔的施工需要,坚持自主研发与引进消化相结合,研制成功了ZMK5530TZJ60型全液压特种钻机车,具有施工直径311MM、孔深600M先导救援孔和     

顶驱车载钻机空气潜孔锤钻进用低压防喷装置的研制

在空气潜孔锤钻进时,孔口安装防喷装置可将高速返出的粉尘或泥浆导离孔口,防止喷向工作台而污染孔口工作环境。综合考虑ZMK5530TZJ60型车载钻机孔口工作台结构特点、配套的斜坡钻杆外形特征、钻进工艺特点以及装卸操作环境等因素,设计了一款适用于顶驱车载钻机的空气潜孔锤钻进用低压防喷装置。该低压防喷装置具有结构简单、安装方便;通过胶芯与钻具之间的过盈实现孔口密封,密封胶芯补偿量大,可密封外径变化较大的斜坡钻杆;可在加接钻杆时更换密封胶芯;设置了2个导流口,上返流体在此压降变化小,有利于排渣的通畅等优点。现场试验表明,该低压防喷装置能够有效密封粉尘泄漏、明显改善孔口施工环境,达到了设计的目的。     

ZMK5530TZJ100车载钻机给进机架轻量化研究

车载钻机具有机动性强、占地面积小等优点,可满足各种复杂路段、井场的转移和摆放需求,已成为地面煤层气抽采孔施工的主流设备。国内车载钻机普遍存在整机质量偏大问题,一方面对汽车安全行驶造成威胁,另一方面不符合我国相关道路法规及机动车产品公告要求。给进机架是车载钻机工作的主要执行部件,约占整机质量的40%,其轻量化研究对于减轻整机质量具有重要意义。从采用高强度材料、结构精细化设计、CAE优化设计3个方面对机架进行了优化,并进行了静态结构分析,最大应力、应变均满足设计要求。在山西省晋城市进行了现场试验,处理孔内事故时最大起拔力达800 k N,给进机架未产生明显变形,验证了其稳定性与安全性。     

扩孔用集束式反循环潜孔锤的改进设计

为解决原扩孔用集束式反循环潜孔锤钻进试验中发现的新问题,综合考虑ZMK5530TZJ60(A)车载钻机、178/113 mm双壁钻具、大口径试验钻孔等施工条件,改进设计了新扩孔用集束式反循环潜孔锤。在现场试验过程中,其反循环排渣效果良好,最高机械钻速为6m/h,平均机械钻速达3.41 m/h,与原扩孔用集束式反循环潜孔锤钻进相比,提高了0.6倍。现场试验结果表明该扩孔用集束式反循环潜孔锤总体结构改进设计合理,可推广应用于大直径工程孔硬岩施工中。     

车载钻机给进装置设计及关键部件优化

设计了车载钻机给进装置的倍程机构,为满足GB 1589-2016对车载钻机质量的要求,采用拓扑优化理论对给进装置的托板进行了拓扑优化和减重设计,根据减重设计后的有限元分析结果,在特定区域焊接加强肋使托板最大等效应力降低了44.72%;基于遗传算法目标优化理论,采用MATLAB-Python-ABAQUS联合仿真和数据交互的方法,获得了给进装置二级桅杆方钢的最优结构参数,并使方钢质量减少了41.24%。     

扩孔用集束式反循环潜孔锤设计与试验

基于ZMK5530TZJ60(A)车载钻机、127/70 mm双壁钻具、大口径试验钻孔施工方法等条件,设计了710/311 mm扩孔用集束式反循环潜孔锤。该扩孔用集束式反循环潜孔锤是由3个常规正循环冲击器与215.9 mm潜孔锤钻头均布在同一圆周面上组合而成。在现场钻进试验过程中,其反循环效果良好,最高机械钻速为4 m/h,平均机械钻速达2.1 m/h,与同条件下常规牙轮钻头扩孔方法相比,提高了2.6倍。现场试验结果表明该710/311 mm扩孔用集束式反循环潜孔锤总体结构设计较为合理,同时也为下一步的改进设计提供了试验依据。     

窄体式分体履带钻机关键技术研究

为了解决狭窄巷道瓦斯抽采钻孔施工中钻机搬迁、稳固、调整方位角等辅助时间长、工人劳动强度大、综合钻进效率低等问题。分析了履带钻机的结构特点,通过创新性布局,将动力单元和钻进单元分别布置在两台履带上,研制出ZDY4300LF窄体式分体履带钻机,钻机采用模块化设计思路,将泵站和操纵台布置在泵车上、给进回转装置和稳固装置布置在钻车上,钻车和泵站通过高压胶管连接,瓦斯抽放钻孔施工时可根据地形条件布置钻车和泵车位置,可获得钻孔施工最佳方位。钻机工业性试验表明,ZDY4300LF型窄体式分体履带钻机具有结构尺寸紧凑、操作便捷、移动搬迁方便等特点,能够解决煤矿井下狭窄巷道瓦斯抽采的难题。     

河北金能集团石煤机公司钻机车实现首台出口

近日,石家庄煤矿机械有限责任公司自主研发生产的CTZJ100型钻机车首次走出国门出口哈萨克斯坦,为该产品打开国际市场开辟了道路。该产品有75m至3200m多种型号,并配套生产泥浆泵、钻塔等。钻机车是该公司近几年依靠科技创新在成熟的钻机生产技术基础上自主研发的一种车载钻探设备,它是将钻机安装在汽车底盘上,     

基于Abaqus的煤矿地面车载钻机天车架设计与优化

以煤矿地面车载钻机天车架为研究对象,在钻机最大负载状况下,提出功能要求,并确定了天车架设计方案。采用三维建模软件建立天车架的模型,应用Abaqus软件对天车架进行了有限元分析,得到了其工作过程中的应力和应变分布规律。根据数值模拟结果对初始设计方案进行了相应结构的优化设计。样机的现场应用结果表明天车架设计很好地满足了煤矿地面车载钻机的功能要求,可靠性高。     

XYT-1500型岩心钻机拖车平台研制及应用

针对大量岩心钻探施工追求高效钻进、快速移动和安全可靠的多项需求,设计了XYT-1500加强型岩心钻机拖车平台。拖车采用全挂牵引方式,液压系统带独立液压泵站,支腿油缸设计有机械丝杠锁,与液压锁起到双保险的作用,钻塔具有运输、施工和落塔3种状态,便于长途运输和勘探作业。XYT-1500加强型岩心钻机拖车平台与XY-5、XY-6型立轴式岩心钻机配套,使传统立轴式岩心钻机成为了拖车式钻机,整体设计提高了钻机运行的可靠性、先进性、经济性和安全性,达到了预期的目的。     

ZMK5530TJZ100车载钻机动力头优化设计

以煤层气车载钻机动力头为研究对象,在钻机最大工作负荷下,对动力头提出了功能要求,并确定了设计方案。采用三维建模软件建立动力头三维数字模型,应用CAE软件对动力头的关键部件进行了有限元分析,得出了其工作过程中的应力及应变分布规律。根据数值模拟结果对初始设计方案进行优化设计。样机的现场应用结果表明动力头设计很好的满足了车载钻机的功能要求,可靠性高。     

煤矿井下炮眼施工钻机液压泵站的设计

以一种炮眼施工钻机的液压泵站为研究对象,介绍了钻机泵站的设计原理,阐述了包括电机泵组、联轴器在内的液压泵站中相关元器件的设计计算方法;针对该钻机结构紧凑的特点,结合整机结构布局、液压泵的参数和油液清洁度的要求,对油箱总装进行了设计;根据钻机温升的要求,对冷却器进行了计算和选型,为液压系统的稳定运行提供了有力保障。通过钻机在车间进行的调试表明:设计的液压泵站满足钻机的正常工作且可靠性高。     

基子Abaqus的煤矿地面车载钻机天车架设计与优化

以煤矿地面车载钻机天车架为研究对象,在钻机最大负载状况下,提出功能要求,并确定了天车架设计方案.采用三维建模软件建立天车架的模型,应用Abaqus软件对天车架进行了有限元分析,得到了其工作过程中的应力和应变分布规律.根据数值模拟结果对初始设计方案进行了相应结构的优化设计.样机的现场应用结果表明天车架设计很好地满足了煤矿地面车载钻机的功能要求,可靠性高.     

煤矿井下自动化钻机液压泵站设计

根据煤矿井下自动化钻机使用工况和工艺要求,以钻机液压泵站为研究对象,阐述了液压泵站的设计计算方法,对液压元器件的选型及安装进行了分析。通过现场调试和检测台检测表明,液压泵站设计合理,不仅能够满足钻机使用要求且具有很高的可靠性。