煤矿钻机自动上下钻杆装置研制与应用

常规煤矿钻机在井下钻孔施工过程中,钻杆的装卸由人工完成。要实现钻杆装卸的自动化,首先需要研制钻杆储存及钻杆输送机构,其次要有钻杆拧卸配套机构。研制的自动装卸钻杆装置可以实现钻杆储存、输送等功能;自动拧卸钻杆装置主要用来加接钻杆,即自动松开、拧紧钻杆之间的螺纹联接,并能有效地保护钻杆螺纹,通过2种装置的配合便可实现钻机的自动上下钻杆功能。     

大型竖井钻机钻杆的改进设计

钻杆是钻机联接地面与井下的枢纽,介绍了一种提高钻杆联接可靠度、确保钻井排渣效率的钻杆系统。该钻杆系统采用新的进气结构和厚壁弹簧销加螺栓的联接方式,增大了进气量,提高了钻杆联接的可靠性。     

基于ANSYS工艺参数对钻杆端部成形性能影响的仿真分析

钻杆的底端联接有钻头,钻头工作过程中,载荷会通过钻杆与钻头的联接部位传递到钻杆,这就要求钻杆与钻头的联接部位具有较高的强度,因而,钻杆生产过程中通常会将钻杆与钻头的联接部位即钻杆的底端部进行增粗处理,以提高其强度。钻杆端部增粗过程中的加热温度、挤压速度等参数是影响其成形质量的关键因素。采用ANSYS软件模拟分析不同工艺参数下的钻杆增粗过程中的变形规律,以此为工艺参数的优化提供依据。     

瓦斯抽放钻杆联接螺纹设计与有限元分析

结合瓦斯抽放钻杆的受力特点和其联接螺纹处的典型受力方式,建立了联接螺纹在扭矩、轴向拉力(起拔力)作用下的力学模型,分析了各牙螺纹的受力特点和变形特点。在此基础上设计了新型瓦斯抽放钻杆的联接螺纹参数,并用有限元法验证了设计的可行性,为进一步改进螺纹设计、提高瓦斯抽放钻杆强度提供了理论参考。     

钻杆螺纹失效分析及改进措施

介绍了钻杆接头螺纹的失效类型,采用弹性有限元方法建立了钻杆联接螺纹分析模型;讨论了钻杆断裂的具体失效原因,针对钻杆断裂的原因,在结构上提出了增加应力减荷槽和切削公扣大端第1牙高度的改进方案。     

全液压坑道钻机自动上、下钻杆流程设计

全液压坑道钻机配套钻杆以螺纹联接为主,上、下钻杆流程在很大程度上决定了钻机的工作方式。与人工上、下钻杆相比,自动上、下钻杆流程复杂、动作较多。运用对象模型的方法对自动接扣、卸扣流程进行了详细的解析。根据流程的特点增设一个可摆动的夹持器,实现螺纹联接按设计顺序拆卸,根据常规钻机的特点设计了一套自动接扣、卸扣流程,为钻机实现自动化提供了理论依据。     

钻机式采煤机工作机构关键部位设计研究

钻机式采煤机的工作机构是整机中的核心部件,是实现长距离割煤、输煤于一体的关键,也是整机设计中的难点。钻机式采煤机的长距离采煤主要通过不断添接钻杆实现,因此在换接钻杆过程中,如何高效的实现钻杆换接是提高采煤效率的关键,同时工作机构割煤通过钻头截割煤岩实现,因此,研究钻杆的幻速联接装置和优化钻头,提高截割效率至关重要。本文在分析了原有结构在使用过程中存在的问题和不足,并在此基础上提出合理的方案和设计。     

矿用钻杆的失效修复及分体式设计应用

基于露采钻机钻杆的失效形式及原因分析,改进了两端内、外锥形螺纹接头的材质和结构,重新制作并替代了失效钻杆的螺纹接头,与钻杆管体重新联接,提出了失效钻杆修复工艺方案。结合修复工艺方案,从结构改进设计角度,提出了分体式钻杆的设计方案,并针对其特点和应用效果进行了说明和分析。失效钻杆修复工艺和分体式钻杆具有一定的推广应用价值。     

J-150潜孔合金齿钻头打捞器

J-150钻头打捞器(附图)上部联接钻杆螺纹,下部接J-150钻头花键,花键中部装有6个联接压缩弹簧的柱销。当需要打捞时,将打捞器装在主钻杆上,钻杆降入孔内,一旦打捞器碰到钻头时,即将钻杆向下压100～150毫米,然后开强风吹尽钻头周围碎石,再将钻杆正转或逆转数次,即能使钻头进入打捞器,钻头进入打     

煤层气钻机起下钻提引装置的设计

针对煤层气钻井施工中钻机起下钻作业操作程序复杂,辅助时间长,影响钻井效率的问题,设计一款用于煤层气钻机的快速起下钻提引装置。该装置结构紧凑合理、工艺适应性强;使用了卡瓦楔形滑槽夹紧,提篮松开的结构,在钻机起下钻作业中以提引装置夹紧钻杆代替螺纹联接,配合回转器完成钻杆的提升与下放,操作简单,减少辅助时间,提高钻井效率。同时使用自密封浮动芯管结构及液压增压,实现提引装置与钻具间的密封,起下钻作业中可直接通入泥浆进行划眼,提高处理钻孔事故能力。     

锚杆钻车钻臂工作空间分析及仿真

钻臂的工作空间是衡量钻臂运动能力的一个重要指标。应用D-H法对钻臂进行正运动学分析,并建立钻臂连杆各关节坐标系。基于设计的连杆参数及变量范围,建立钻杆相对于钻臂基座的位姿矩阵。基于蒙特卡洛法分析,利用MATLAB仿真出钻臂工作空间及覆盖面积,通过Robotic toolbox工具对运动学结果进行验证,为后续钻孔规划及结构改进提供基础。     

CFZ-1500型冲击反循环钻机研制中的几个问题

(1 )完成作量。 1 999年度 ,河南省地矿厅直属地勘单位共计完成各类钻探工程量 544 986ｍ ,其中预算内岩心钻探共开动钻机 1 9台 ,完成钻探工作量 1 0 1 85ｍ(为全年计划工程量的 1 0 2 % ) ;预算外开动钻机 1 2 4台 ,完成钻探工作量 52 5758ｍ(含固体矿产钻探 1 2 84 7ｍ ;水文水井钻探 50 1 3 1ｍ ;工程地质勘察钻探 1 4 0 0 57ｍ ;工程施工钻探2 83 0 88ｍ ;石油钻井进尺 3 1 0 0ｍ) ;完成基桩工程灌注量 1 1 2 3 2 7ｍ3;完成坑探工程进尺 893ｍ。( 2 )创产值。在严峻的市场形势下 ,全局勘察施工业保持了持续、稳定的发展态势 ,累计签订…     

液动冲击回转钻井机械钻速的仿真

探讨了CFZ - 1 50 0型冲击反循环钻机研制中的几个关键技术问题 :采用曲柄摇杆自动冲击机构 ;采用潜水砂石泵实现反循环 ;采用同步卷筒解决 2根钢丝绳的受力平衡 ;采用棘轮式可旋转冲击反循环钻头。     

短螺旋钻机在北京地区大直径桩墩施工中的应用

阐述了大直径桩施工中普遍存在的问题,介绍了由美国引进的履带式底盘液压加压伸缩钻杆短螺旋钻机应用于北京地区大直径桩墩施工中的几个工程实例。     

煤矿井下瓦斯抽采钻孔机器人钻臂运动学研究

通过分析煤矿井下瓦斯抽采钻孔机器人钻臂机构动作过程和结构原理,建立了钻臂关节坐标系,得到了连杆D-H参数,根据建立的钻孔机器人钻臂正向运动学模型,求得钻孔机器人钻臂基坐标系与钻杆末端坐标之间位姿变换矩阵、钻臂关节变量与末端位姿关系式;运用非线性映射能力强的RBF神经网络算法,实现了钻臂运动学逆解的快速和高精度求解。采用蒙特卡洛法对钻臂工作空间求解,得到了末端集合点在钻臂工作空间的散点图,验证钻臂设计工作空间可行性。该研究可为钻孔机器人钻臂的精确定位、运动学分析、轨迹规划奠定基础。     

钻进方向可调的高压气射流钻具

传统钻机大多依靠连接在钻杆前端的旋转钻头上的硬质合金块切割实现钻进,随着钻孔的钻进其钻头会被磨损。现介绍一种新型的钻进方向可调的高压气射流钻具,其钻杆不需要旋转即可进行钻进,解决了长钻孔施工时需要大转矩的问题;钻具的钻杆上引入了为钻杆提供前进或后退动力的行进机构,解决了长钻孔施工时钻杆前后运动动力不足的问题;钻具的钻头通过气体驱动旋转并释放出高压气体流,产生类似于水刀的效果,最终达到切削煤层或岩层的目的。方向可调的高压气射流钻具的新功能,能够克服传统钻机存在的诸多缺陷。     

MD-100型全液压锚固工程钻机新型夹持器的研制

介绍了MD-100型全液压锚固工程钻机夹持器的方案设计、结构设计、应用情况。并采用ANSYS软件对其受力复杂的零件——连杆进行了应力计算。     

液压支架连杆焊接装配机构的设计研究

针对液压支架连杆焊接组装过程中占用人力较多,生产效率低并且存在安全隐患等问题,根据连杆的结构特点,设计了一种连杆焊接装配机构,其结构包括:槽钢架子,滑动系统以及动力系统。分别对使用连杆焊前装配机构组装一组连杆与人工组装一组连杆的时间进行了测试,结果表明,手工组装一组连杆需要4名工人,组装时间为216 s,使用连杆装配机构组装一组连杆需要2名工人,组装时间为74 s,组装效率提高131.4%,大大提高了连杆装配效率。设计的液压支架连杆焊接装配机构不仅节省了人力,而且提高了生产效率,降低了生产成本,获得了比较理想的优化结果。     

TGQ背包式取样钻机的研制

目前在普查踏勘阶段,地质工作者要求随时随地取样,迫切地需要迁移便捷、快速钻进、高效高质的便携式取样钻机。本文介绍了研制的TGQ背包式取样钻机的参数、特点及试验情况。该钻机体积小、质量轻、结构设计合理,具有高、低两挡转速,可以实现金刚石钻进、螺旋钻进工艺,可以进行斜孔钻进取心,可以解决复杂地层的取样问题。钻具采用高强度的材料,钻杆采用插装式快速连接结构,提高了加减钻杆的效率。钻机的研制打破了国外背包式轻便钻机对我国市场的垄断。     

旋挖钻头设计制造数据库系统设计

旋挖钻进施工目前是我国常用的桩工施工工法。旋挖钻机施工由于效率高、噪声低、环保、成孔质量高等特点,施工范围极广。但由于施工地层各不相同,需要选择不同形式的钻头来满足不同的施工要求。合理地选择和使用旋挖钻头,能够丰富旋挖钻机的施工工艺,拓宽旋挖钻机的施工领域。建立旋挖钻头数据库系统,为旋挖钻头的设计、制造、选型提供数据支撑,满足日益复杂的施工要求。本文介绍了旋挖钻头设计制造数据库系统的设计及应用情况。