全液压坑道钻机定向制动装置的设计及试验研究

为进一步提升全液压坑道钻机的定向钻进精度和效率,在对全液压坑道钻机简单概述的基础上,对其中的斜面增力式定向制动装置的关键参数和选材进行确定,基于ABAQUS软件对斜面增力式定向制动装置的强度、刚度、制动力矩进行仿真分析,并在室内和现场对该定向制动装置的制动性能和应用效果进行验证评估,得到理想结果.     

坑道钻机斜面增力式定向制动装置结构设计研究

定向制动装置是煤矿井下坑道定向钻机的关键部件,本文通过分析斜面增力式制动装置的结构与工作原理,完成了装置结构三维设计,并对装置的卡瓦和制动轴应力场进行有限元分析,对比了光面、横向切槽、横竖向沟槽三种形式的卡瓦结构,确定了卡瓦结构形式。通过现场试验,验证了定向制动装置的可靠性,试验结果表明制动效果良好,为定向制动装置的结构设计提供了重要的理论依据。     

煤矿钻机定向制动装置的结构设计及试验

为提升煤矿钻机的钻孔效率和钻孔精度，以斜面增力式定向制动装置为研究对象，完成了该制动装置的整体结构设计和关键零部件的材料选型；基于有限元分析软件对制动装置的卡瓦和制动轴的刚度和强度进行仿真分析，得出卡瓦和制动轴可满足工况要求；最后，通过室内试验和工程试验两种方式验证了定向制动装置的制定效果和控制精度，并取得理想结论。     

扫描拟合磁定位方法在地下对接钻进中的应用

随着钻进距离的不断增加,单方向的水平定向钻进已经不能满足施工要求。使用2个钻机从出土点和入土点分别钻进是实现长距离钻进的有效方法。对接技术是实现长距离定向钻进的关键。为实现两侧钻机的对接,提出了基于永磁铁的扫描拟合磁定位技术。利用永磁铁的磁场模型,重新建立了对接过程模型。建立了该扫描拟合算法中两侧钻机相对位置的描述方式,针对该描述方式,提出了利用数值拟合求得钻头相对位置的方法。通过实验模拟对接过程,利用实验数据求得了两钻头的相对位置,其精度达到cm量级,从而证明了该方法的可行性。     

水平定向钻机液压系统的设计与分析

水平定向钻机的液压系统是实现其各执行机构运动与控制的关键系统。基于水平定向钻机的结构特点和作业要求，设计了由动力头行走（钻进／回拖）子系统、钻杆旋转子系统以及辅助子系统组成的液压系统，利用功率键合图法对其关键系统进行建模，利用Simulink软件对模型进行仿真分析，得出其动态特性和参数影响关系，并以降低高压油路压力为目标，对系统部分参数进行了优化。分析和设计结果为水平定向钻机疲压系统的进一步完善设计与应用提供了依据。     

有限元分析在鼓式制动器设计中的应用

采用有限元分析软件ANSYS对鼓式制动器摩擦衬片与制动鼓之间的接触应力进行了有限元仿真.在模拟制动蹄压紧制动鼓过程中采用以实际促进力加载方式,较为精确地得出了接触应力场及效能因数等有用信息,为进一步改进制动器结构设计提供了依据.     

客车气制动系统输出压力模型的研究

通过对气制动系统制动过程的分析,针对气制动系统中制动总阀及制动气室的工作状态,引入了物理建模的方法,建立了正常状态下的客车气压制动系统制动气室输出压力特性的模型。为验证该模型的准确性,采用四阶龙格-库塔方法,对所建立的模型进行了计算仿真,得到制动气室的输出压力曲线。与此同时,在与仿真相同的条件下利用整车气制动模拟试验台对制动气室的输出压力进行了测试,仿真结果与试验结果吻合性较好,表明所建立的客车气制动系统制动气室的输出压力模型能够较准确地描述制动气室输出压力变化特性,为气制动系统的理论研究提供了依据。     

曳引电梯磁流变制动装置的多物理场耦合分析与试验

设计了一种具有双线圈结构的磁流变制动装置,该结构满足曳引电梯较大制动力矩和良好散热功能的要求。基于数学物理方法,在COMSOL Multi-physic有限元软件中建立了曳引电梯磁流变制动装置多物理场模型,即静磁场、流场与转子动力学方程相互耦合的数学模型,利用该模型进行动态仿真研究分析,揭示不同电流、转速下磁流变制动装置的制动力矩、制动时间、温度的变化规律和动态性能。最后进行了实验验证,仿真分析结果与试验结果相吻合。     

水冷盘式制动器热疲劳失效有限元分析

针对海洋钻井绞车在连续下钻过程中的制动工况,建立了水冷盘式制动器三维热—机耦合分析模型,运用大型有限元分析软件ABAQUS数值模拟了制动器的制动过程,获得了制动盘表面及内部温度场与应力场的分布特征,并以此为基础分析了制动盘热疲劳失效的机理。研究结果表明:连续制动工况下,制动盘的温度场与应力场相互耦合,两者具有相似的变化规律;周向热应力是形成制动盘表面初始裂纹的主要应力分量,在热应力反复作用下,该初始裂纹发展为粗大的裂纹,最终导致制动盘的断裂。分析结果与实际情况吻合较好,从而证明了该分析方法的正确性和可行性。     

论千米钻机施工工艺及打捞技术

总结了胡底煤业千米钻机施工经验技术,着重介绍千米钻机定向钻进的施工工艺和注意事项,并对千米钻机压钻及打捞进行了详细论述,为千米钻机施工提供有效技术指导,最大限度地避免各类事故的发生,也为同行提供一些参考。     

钻机支腿调平液压系统动特性分析与仿真

说明了基于角度传感器电反馈的钻机支腿调平的过程状态，建立了电液比例方向阀的模型，对四分之一系统做出了动态特性分析，同时推导了活塞对比例阀输入位移和负载力扰动的响应特征，并对钻机电液比例阀进行HCD库仿真，又对钻机液压系统进行AMESim模型搭建与系统优化。     

旋挖钻机三角形连接架的有限元分析

在详细分析旋挖钻工况下受力情况的基础上,建立了旋挖钻机的数学模型,并且确定了旋挖状况下的典型工况。利用ANSYS软件对旋挖钻机工作装置支撑机构中的三角形连接架进行了静力学有限元分析,揭示三角形连接架在各种典型位置工况下的最大变形值、最大应力值、危险截面区域以及变形和应力的分布规律,分析结果显示,三角形连接架变形和应力分布规律与实际计算相符,且该结构在强度和刚度设计上都存在一定裕量,为改进支撑机构结构形式和减轻自重提供一定的参考。     

基于键合图理论的斜直井管柱上扣/卸扣系统设计与仿真

针对斜直井齿轮齿条钻机的管柱自动处理问题,采用顶驱和轨道钳联合作业的方式,设计了一套能够实现管柱紧扣、冲扣和旋扣等动作的自动化作业装置及其液压控制系统。采用键合图理论,建立了动力水龙头旋扣系统和轨道钳系统的键合图模型,并推导出每个键合图模型的系统动态方程。基于20-sim仿真平台,对键合图模型进行了动态仿真分析,通过对比分析,验证了各键合图模型的合理性,为斜直井石油钻机上扣/卸扣机构系统的研制提供技术支持和理论指导。     

钻桅变幅工况下旋挖钻机工作装置的动力学特性分析

为研究和提高工作装置的力学性能,对钻桅变幅工况下旋挖钻机工作装置动力学特性进行分析.基于动静法建立动力学模型,在Simulink仿真平台上构建基于MATLAB函数的仿真模型并进行仿真分析.对数学模型和仿真结果的分析表明:当钻桅水平时,不论动臂转角等于多少,钻桅变幅油缸的载荷都不变,对于铰点G处的约束反力同样存在这样的特性;当动臂转角等于76°时,钻桅变幅油缸载倚在钻桅倾角变化范围内的变化差最大.     

新型钻机绞车带式刹车系统设计

目前,轻型钻机和修井机多采用带式刹车作为主刹车,司钻需站在露天的钻台上操作刹把, 工作强度大, 工作环境恶劣,其钻机的安全具有一定的局限性。为此,重新设计了钻机绞车带式刹车系统,采用气电控制模式对双气缸刹车机构进行控制,实现钻机的起下钻;气电控制模块安装于司钻房,实现远程刹车控制和刹车压力显示;与数显防碰、井架防碰、过圈防碰等安全信号进行连锁安全控制,提高钻机的安全性。该系统设计合理、安全可靠,完全满足钻机起下钻和紧急刹车,在轻型钻机和修井机上,具有很好的应用前景。     

JC40D钻井绞车改造设计

为了实现安全、优质、高效、低成本钻井,现代石油钻机在20世纪后期推广应用了顶部驱动、盘式刹车和自运送钻等新技术。主要介绍了JC40D绞车改造中的重点工作,带式刹车改为盘式刹车滚筒轴的结构设计;通过计算重新选配驱动电机,使绞车的配置更为合理;通过计算选配、增加自动送钻装置,并和绞车进行一体化设计,使绞车的结构更加紧凑;绞车架的全新设计。     

XXJ300/500液压蓄能修井机下放管柱刹车时的缓冲分析

推导出了XXJ300/500液压蓄能修井机下放管柱刹车时,管路中液压冲击最大压力升高值的计算公式。通过仿真分析计算表明,下放管柱时,在管柱接近行程终点时减小节流阀开口面积,可以减小管柱到达行程终点时的末速度,从而可减小液压冲击。     

摩托车制动器惯性式试验台的研制

采用了通过优化设计而确定的多片组合式惯性模拟飞轮系统、液压驱动系统方式制动驱坳系统、无级可调数模混合式调节系统及计算机控制，信号采集及数据处理，对制动器进行磨合、制动效能、热衰退及恢复等试验，试验过程实现了自动化，应用表明，该试验台性能可靠，测试精度高，值得推广应用。     

钻机起升及井下工具综合实验装置监测系统设计

本文基于组态软件与数据库技术设计了一套钻机起升及井下工具综合实验装置的实时监测系统。该系统主要由传感器、数据采集部件、总线通信接口、工控机及相应的系统软件构成。系统软件在ForceControl6.1与SQL Server 2008环境下开发,采用模块化的设计思想,主要包括数据采集模块、数据存储模块、数据处理和分析模块、报警与事件记录模块等。实践证明,系统使用、维护方便,稳定可靠,保障了实验装置的安全、稳定运行,可以满足对现代智能化钻机的科学研究和实验教学要求。