工作状态下钻头动态特性分析

从理论上分析了工作状态下，轴向切削力和扭矩对钻头类构件动态特性的影响，利用三维四面单元推导出适合任意复杂截面特性铁有限元方程，给出工作载荷对钻头动态特性影响的结果。     

两点应变测量法和岩石力--凿深特性的实验研究

岩石的力—凿深特性是冲击钻进波动力学研究的一个重要边界条件和基本参量,利用两点测量法对岩石的动态凿入特性进行实验研究,并考虑了钻头端部变截面和凿入速度对力—凿深特性的影响,运用最小二乘法的曲面拟合,得出了更为精确的凿入系数和粘度系数值,并在实验的基础上综合得到粘弹性类型岩石,即泰山花岗岩力 凿深特性的一般模式.     

两点应变测量法和岩石力—凿深特性的实验研究

岩石的力—凿深特性是冲击钻进波动力学研究的一个重要边界条件和基本参量,利用两点测量法对岩石的动态凿入特性进行实验研究,并考虑了钻头端部变截面和凿入速度对力—凿深特性的影响,运用最小二乘法的曲面拟合,得出了更为精确的凿入系数和粘度系数值,并在实验的基础上综合得到粘弹性类型岩石,即泰山花岗岩力 凿深特性的一般模式.     

单牙轮钻头研究

本文简述了单牙轮钻头的工作原理和工作特性，采用空间解析几何学的方法，毫无简化地，完整地建立了单牙轮钻头几何学和运动学基本方程，通过台架试验对牙单轮钻头轴承载荷进行了测试分析，并根据牙轮钻头运动基本方程编制了计算机仿真软件。采用本文的研究方法，能完成单牙轮钻头几何结构设计，性能设计，能在短时间作出许多设计方案的对比。     

电磁阀开启过程动态响应特性有限元仿真研究

军工、汽车等行业对电磁阀的动态特性各项指标要求越来越高,而设计和开发快速、精确的电磁阀动态特性测试系统成本高、难度大。利用有限元方法,通过计算机仿真实现了对电磁阀设计方案的动态性能的预测与评估。首先,采用Ansoft Maxwell软件建立了某电磁阀的二维电磁场有限元仿真模型,计算电磁阀开启过程的动态响应特性,得到了其工作电流曲线等各种动态特性曲线。最后,进行变参数化设计,进一步研究了初始间隙、驱动电压、线圈匝数等参数对电磁阀开启过程动态响应特性的影响。结果表明,基于Maxwell的电磁阀动态特性有限元仿真能够在计算机上实现电磁阀开启过程动态特性的快速预测并分析评估电磁阀的各个主要设计因素对其动态响应的影响。     

高速牙轮钻头轴承密封副设计与有限元分析

用于石油天然气勘探开发的牙轮钻头轴承润滑密封系统的寿命，在很大程度上决定了钻头的使用寿命。为了提高轴承密封的可靠性，根据其工作的摩擦学特性，通过有限元分析，对钻头轴承端面—径向组合密封的结构进行了分析研究，据此设计了新型密封副。理论与实践证明，采用该新型组合密封结构能适应高速牙轮钻头轴承密封的发展需要。     

国内外钻头优选方法述评

在钻井工程中,钻头用于破碎岩石形成井眼。钻头的类型、质量优劣与岩性及钻井工艺条件是否适应对钻井速度、钻井成本和井身质量有直接影响。钻头的优选方法可分为三类:岩石力学参数法、钻头使用效果评价法及综合法。介绍常见的几种优选方法,分析目前各种钻头选型方法的基本思想、基本原理和简要的操作流程,及其适用情况和优缺点。最后指出,最佳的钻头优选方法应当是综合考虑钻头工作性能和岩石力学特性,同时兼顾钻头直接和潜在经济效益。     

节流调速系统建模与动态特性研究

节流调速常用于机床进给传动系统实现无级调速,其动态特性对机床的工作性能影响很大,本文论述了节流调速系统数学建模法,动态特性分析及改善措施,为提高现代机械的工作性能提供了理论依据。     

CCD动态响应特性的测试与建模

CCD图像传感器与景物有相对运动时,传感器动态响应特性对成像质量具有显著影响,通常表现为图像模糊、目标物体几何尺寸和灰度失真.通过对CCD工作原理的分析,设计了测试动态特性的试验方案,提取了运动图像上能够反映CCD响应特性的像元灰度数据,通过基于最小二乘法的数据分析完成了动态特性的建模.研究结果表明:CCD传感器动态响...     

高速微小孔钻头动态应力特性

针对微小钻头工作时容易折断的问题,依据转子动力学理论,利用Timoshenko梁-轴单元,建立了微孔钻床主轴系统的动力学模型。该模型考虑了钻头在切削时主轴-钻夹头-微钻头系统的偏心、钻削轴向力、系统转动惯性力、陀螺力矩和轴承等因素对微弯曲变形的影响。利用该模型确定了钻头的危险截面,分析了钻头夹持长度、轴承刚度、轴承阻尼、主轴转速、系统偏心、钻削轴向力以及钻削扭矩等因素对危险截面应力的影响。最后提出了避免微小钻头折断的措施,可用于指导微小孔钻床的设计和生产实践。     

麻花钻尖顶角对钻削加工的影响

分析了工件材料、形状不同时 ,钻尖顶角的大小对麻花钻切削性能及寿命的影响 ,介绍了麻花钻的钻尖顶角的选择 .对于在钻削加工中 ,如何提高钻头的寿命 ,提高钻削加工的生产率和孔的加工质量具有重要的指导意义 .     

低频周向振动钻床主轴系统等刚度动态力学模型建立研究

分析了低频周向振动钻削切削力,基于控制原理的思想建立了低频周向振动钻床主轴系统等刚度动态力学模型,提出低频周向振动钻削时激振器输出振幅与钻头振幅之间的关系,为周向振动钻削系统设计和振动参数选择提供理论支持。     

修改结构参数提高复磨枪钻寿命的实验研究

枪钻是一种可以多次复磨的刀具,但复磨时通常采用原来的结构参数,这样不仅不能恢复原钻型,反而使复磨后的刀具寿命大大降低。因为枪钻是在高深径比环境下工作,特别是在高速切削和微量润滑时,磨损及排屑严重恶化。为了减轻其影响,复磨时应该修改钻尖的结构参数。本文详细阐述修改方法和步骤,其有效性已通过曲轴油孔加工实验证实,修改结构参数复磨后刀具寿命比不修改复磨显著提高。     

钻柱纵向振动模型的建立及求解方法

在牙轮钻头与井底岩石互作用模型的基础之上,将钻头在井底作纵向往复运动的位移作为钻柱纵向振动的下端边界条件,在适当简化的条件下,利用弹性杆理论和单元法建立了钻柱在钻井过程中由于钻头与岩石互作用及钻柱的弹性变形而导致钻柱产生纵向振动的动力学模型在给定初始条件和边界条件的情况下,采用数值计算方法求解了钻柱纵振模型。为进一步弄清钻头、钻柱在钻井过程中的实际运动规律和动力学性能,改进钻头、钻柱的设计方法,预防钻头、钻柱早期失效奠定了基础。     

螺旋钻孔机切削机构的理论分析

螺旋钻孔机是基建施工中常用的大型灌注桩施工机械。在进行成孔作业时，其钻具前端的切削刃的形态及其动态性能对整个切削过程有很大影响，这里通过理论比较和实验研究，对螺旋钻孔机切削机构的理论进行分析探讨，以寻求合理的设计理论依据。     

磨料水射流钻头破岩过程的力学分析

研究发现钻孔孔底凸台是限制钻头钻进速度的关键因素,为了消除凸台,提高钻进速度,提出利用磨料水射流钻头破碎硬岩.对原三翼钻头和磨料水射流钻头破岩过程进行了受力分析得出原三翼钻头硬岩钻进时破岩方式为磨削,磨料水射流钻头破岩方式为切削.实验室硬岩钻进实验表明:缩小前导钻头刀片间距的改良型钻头钻进速度是原三翼钻头的1.57倍,扭矩比原三翼钻头增大了11.3%,且磨损加剧;磨料水射流钻头钻进速度是原三翼钻头的3.72倍,扭矩比原三翼钻头减小34.0%,未见明显磨损.理论分析和实验结果表明,磨料水射流钻头从根本上解决了硬岩钻进时速度慢,刀具磨损大的问题.     

新型扭转振动工具动力学模型与降黏特性

在油气开采过程中，随着钻井深度的增加，岩石硬度加大，井下摩擦阻力较大，钻柱系统易发生粘滑振动，这将导致部件过早发生故障，钻井作业效率低下，因此对于粘滑控制技术的研究具有重要意义。结合钻井过程中的实际工况，提出了一种新型扭转振动工具，建立了基于该工具的钻柱系统扭转振动模型以及非线性动力学模型，分别进行了算例分析与实验测试以研究工具的降粘效果。算例分析时采用控制变量法，首先在给定转盘转速、钻压的情况下，对比分析了有/无工具时的钻柱系统各部件角速度，然后在相同钻压、不同转盘转速和相同转盘转速、不同钻压的情况下，分别对钻柱系统中有/无工具时的钻头角速度进行了求解；在实验过程中，对同一口井进行了有/无工具的测试，并结合未使用该工具的相邻井录井数据，分析了该工具的降粘效果。研究结果表明：在相同工况条件下，使用该扭转振动工具，可明显消除或抑制粘滑振动，同时，适当增大转盘转速，适当降低钻压可在一定程度上抑制钻柱的粘滑振动；在误差允许范围内，理论计算结果与测试结果相符合，验证了理论模型、求解方法以及算例分析的正确性。所提出的新型扭转振动工具、建立的动力学模型与研究结果对于减少粘滑振动、提高破岩效率具有重要参考意义。     

微孔振动钻削机理

振动钻削是在钻削过程中给钻头或工件加以可控制的有规律的振动而形成的一种新的切削方法。它可以降低钻削过程中的切削力和切削热,从而大大提高了加工精度和表面光洁度,延长了刀具的使用寿命。本文着重分析研究了微孔振动钻削机理,并通过试验研究,获得了微孔振动钻削的良好工艺效果。     

MG100全液压锚杆钻机钻架工作原理分析

目的分析MG100型全液压锚杆钻机全方位调整钻架的构造及工作原理,确定锚杆钻机钻头工作的矢量空间域.方法通过对锚杆钻机全方位调整钻架立面摆动部分、滑移伸缩部分和旋摆部分的分析,论述了全方位调整钻架的构造;并把实际工作状态下的钻架简化为数学模型,分析其工作原理,运用机器人运动学原理建立了钻头的运动方程.结果大臂绕与上支座铰接的铰点旋转范围为-20°~＋55°,桅杆在立面内的摆动范围为-142°~＋24,°桅杆绕回转支承轴旋转92.5°,桅杆可在滑槽内滑移1 000 mm.它反映出钻杆具有多方向钻进能力.结论得出了钻头工作的矢量空间域,为钻机的整体设计与使用提供了理论基础.     

Bionic surface design of cemented carbide drill bit

The development of a high-performance cemented carbide drill bit is of great significance to the reduction of rock drilling-cost. The non-smooth features of a biological surface provide an insight into how they can obtain low friction and good wear resistance with evolving surface morphology. By analyzing the mechanism of the surface of a dung beetle for reducing soil wear and adherence, we design a cemented carbide drill bit with a bionic surface, which is expected to have superior anti-wearing and anti-sticking properties for drilling the soft coal seam. Inspired from the characteristics of the head and pronotum surface of the dung beetle, optimized non-smooth surface of the drill bit was constructed. The working performance of this innovative drill was experimentally tested. With comparative experiments under the identical drilling conditions, the wear rates, drilling times of conventional drills and bionic drills were measured. Compared with the conventional counterpart, the drill designed exhibits better performance in reducing wear and sticking drilling-breaks, therefore achieving higher levels of efficiency. The diameter of the dome and pit on the bit surface is in the range of 0.8–1.2 mm, and the bionic drill bits could get better performance with preferable drilling speeds and wear rates.