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。     

钻机V形给进机身用托板仿真分析

研制的ZDY6000LD(B)履带式全液压钻机的给进机身采用V形导轨,简要介绍了V形导轨的钻机给进机身的特点,利用ABAQUS软件建立托板的有限元模型和进行了仿真分析,以便评定是否满足设计要求,并为进一步优化提供了设计依据。     

全液压动力头式钻机给进机身的动态分析研究

以ZDY4000L型全液压动力头式钻机为对象,应用有限元分析软件ANSYS对给进机身进行有限元模态分析及谐响应分析,实现了ZDY系列钻机给进机身的优化设计,为该系列钻机给进系统的动态设计提供了基础,对其他动力头式钻机给进机身的优化设计也具有参考价值。     

全液压钻机给进机身动态分析研究

以全液压钻机的重要部件给进机身为研究对象,应用ABAQUS软件对给进机身进行模态分析及谐响应分析,得到其结构相对薄弱的部位、固有频率与各阶的振型,实现钻机给进机身的可靠设计,为全液压钻机给进装置改进设计提供基础,对其他全液压钻机进机身的优化设计具有参考价值。     

智能钻机自动上下杆机构设计与分析

在对ZDY4000R型钻机进行改进的基础上,设计了一种自动上下杆机构。对比分析了上下杆装置安装在机身上部和安装在机身下部的结构特点,设计了机械手、中间夹持器、储杆箱、阻挡装置、接送装置等,最后利用有限元软件ANSYS对机械手和中间夹持器等结构进行应力分析。     

煤矿坑道钻机调角装置动力学仿真

煤矿坑道钻机调角装置是钻机的主要执行机构,进行强度校验是设计的关键步骤。介绍了一种调角装置工作原理,利用仿真软件进行了钻机调角装置的动力学仿真,特别是结合钻机在使用中的情况,得到了其部分铰接点的受力曲线,验证了设计合理性和力学可靠性,为以后研究其工作特性和结构设计提供依据。     

煤层气钻机自动换杆装置底座失效分析及优化设计

自动换杆装置主要用于辅助煤层气钻机进行钻具更换工作,通过液压控制底座、给进机身、斜撑油缸等部件实现钻具与钻机动力头的自动对接,进而实现钻具的自动加卸。底座是自动换杆装置重要的一部分,主要作为给进机身及其他部件的支撑体。底座在设计完成后进行加工和安装调试,对其失效原因进行了分析,并采用有限元软件验证,确定了优化方案。优化后的底座进行了返修和再次调试,试验证明改进能够满足使用要求。     

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。     

全液压动力头式钻机给进机身结构型式分析与应用

给进机身结构型式的优劣及其力学性能的好坏直接影响全液压动力头式钻机的工作效率和可靠性。分析了目前常见的三种给进机身结构型式的优缺点，对应用圆柱式导轨给进机身结构的ZDY4000LDA型坑道钻机进行了型式试验和现场试验，试验结果可对同类钻机设计提供借鉴与思考。     

煤矿井下定向钻机圆柱导轨式机身改进设计

针对煤矿井下定向钻机给进机身圆柱形导轨挠度过大的问题,运用有限元方法定量计算出挠度数值,并与传统理论力学方法进行比较,分析得出2种计算方法结果差异是由于间隙配合引起的,传统计算方法无法考虑各装配结构件间的配合尺寸。在有限元仿真中考虑了间隙配合这一关键问题,结果表明,给进机身虚拟样机仿真结果与物理样机一致,并在此基础上对现有的ZDY4000LDA型钻机的圆柱导轨进行了改进,使得圆柱导轨刚度大幅提高,提高了钻机的整体质量与性能。     

冲击挤压跟管钻具的设计与仿真分析

通过对潜孔锤跟管钻进在软弱地层中难以钻进的原因进行分析,提出将冲击挤压钻进与跟管钻进结合的设计思路,进行冲击挤压跟管钻具的结构设计。运用有限元分析软件对钻具的钻进工况进行仿真模拟分析,根据计算结果对钻具的设计、优化进行指导并为钻具结构设计的合理性提供理论依据。     

偏心跟管钻具钻进的仿真分析

针对偏心跟管钻具工作环境与受力作用复杂的情况,通过建立跟管钻具在地层中钻进的有限元模型,设定各种边界条件及载荷,运用有限元分析软件ANSYS 12.0对跟管钻具的钻进工况进行仿真模拟,分析钻具在钻进时与地层岩土体相互作用下的应力应变情况。根据模拟分析结果能够更清楚地了解钻具钻进时的应力状态,并对钻具的设计、优化起到指导性作用以及为钻具设计结构的合理性提供了理论依据。     

新型偏心跟管钻具的设计与有限元分析

介绍了新型偏心跟管钻具的结构组成以及设计思路。针对跟管钻具工作环境与受力作用复杂的情况,通过对跟管钻具进行建模,设定各种载荷条件,运用有限元分析软件ANSYS11．0对跟管钻具的工况进行模拟。根据模拟分析结果能够对钻具的设计进行改进,并为新型跟管钻具设计结构的合理性和可靠性提供理论依据。     

基于负载自适应的煤矿用钻机卡盘动态夹紧理论

针对现有煤矿用钻机胶套式液压卡盘(胶套卡盘)夹紧回路的缺陷,运用负载自适应的基本原理,将钻机回转与给进的负载变化与卡盘夹紧力动态关联,提出了胶套卡盘动态夹紧理论及计算方法,建立了系统的传递函数并进行了响应分析。并以某型钻机为例,运用仿真软件AMESim对系统在特殊载荷条件下仿真验证,通过实验室验证及现场实验验证,结果表明：采用所提出的理论及计算方法设计的胶套卡盘能显著的提高卡盘的使用可靠性并成倍的提高胶套使用寿命,可为此类钻机胶套式液压卡盘设计提供理论依据和方法。     

基于LS-DYNA的贯通式潜孔锤反循环钻头强度的优化分析

通体花键式贯通式潜孔锤反循环钻头在实际施工中尾部较易损坏,影响反循环钻头的使用寿命。为提高反循环钻头的使用寿命,对反循环钻头尾部结构进行了优化设计,并采用非线性动力学仿真软件LS-DYNA对改进前后的反循环钻头进行了仿真分析。分析结果表明:由于在冲锤的高频冲击作用下,反循环钻头尾部易出现较大的局部应力集中,导致钻头体出现疲劳破坏;通过对钻头尾部结构设计优化后,与通体花键式反循环钻头相比,新结构钻头在无泄风槽情况下,应力集中值减小44%,在有泄风槽的情况下,应力集中值减小19%。数值模拟分析表明,优化后能大幅度提高钻头寿命。     

钻机恒压变量泵控给进系统动态模拟与系统改造

 摘要:给进回路是钻机液压系统的重要回路，其直接决定了钻机的性能和钻进效率，目前常用的是恒压变量泵控给进系统。本文以AMESim工程软件为平台建立了恒压变量泵控制钻机给进系统的仿真模型。模拟钻进复杂地层，分析给进系统的压力流量特性。在分析恒压变量泵与减压阀钻机给进系统的优缺点的基础上，提出采用远控恒压变量泵加压力补偿阀组成的钻机给进节流调速回路的优越性。     

TGLW220×660型冲洗液离心机转鼓的强度分析

对自行研制应用于地质钻探的TGLW220×660型冲洗液离心机的转鼓建立了三维实体模型,利用有限元分析软件对其在正常工况下的整体结构进行了三维有限元分析与模拟仿真。分析结果表明,离心机转鼓在正常工况下的强度满足要求;传统理论强度校核进一步验证了转鼓设计的合理性和安全可靠性,为TGLW220×660型冲洗液离心机在现场安全使用提供了重要的理论依据。     

高频振动回转顶驱的研制

为满足城市地质大调查复杂地层钻进的需要,研制了JDD-100型全液压钻机高频振动回转顶驱。该顶驱具有回转钻进、高频振动钻进、高频振动回转钻进功能。对顶驱的回转机构和振动机构进行了全面系统的设计,运用ADAMS动力学仿真分析软件对高频振动回转顶驱的工作过程进行了动态仿真分析。试验表明,该装置结构设计合理,钻进效率高,工作寿命长,满足了城市地质大调查复杂地层高效钻进的要求。