钻机全液压卡盘研究

在现有钻机液压卡盘的基础上,应用弹簧夹头夹紧原理,利用双列向心推力轴承,通过设计2个液压活塞,实现卡瓦套的往复移动,从而实现钻杆夹紧与打开的新型液压卡盘,该液压卡盘综合了碟簧式液压卡盘和胶套卡盘的优点,结构紧凑,夹紧力大,自动打开,解决了配油套的泄漏问题,为高速、重载荷钻机的发展解决了技术瓶颈。     

斜面增力式液压卡盘的设计与应用

针对现有煤矿用全液压钻机胶筒式液压卡盘存在的问题,分析了液压卡盘的设计要求,提出了斜面增力式液压卡盘的总体方案。通过结构分析和理论计算,设计了一种6 500 N·m钻机配套的斜面增力式液压卡盘。该卡盘具有结构简单,拆装方便,安全可靠,施工效率高等特点。并在6 500 N·m全液压钻机上使用,在淮北杨柳矿进行了现场工业性试验;试验表明该卡盘可靠性高,便于维护,能有效提高生产效率,降低生产成本。     

坑道钻机液压卡盘结构分析

介绍了坑道钻机常用的几种液压卡盘的结构原理及工作使用情况,对常开式液压卡盘(包括胶筒式和全液压式卡盘)、常闭式液压卡盘(包括典型常闭式和复合式卡盘)的机械结构、设计特点及优缺点进行了比较分析。复合式液压卡盘综合了常开式和常闭式卡盘的优点,工作可靠,且能提供补偿夹紧力,非常适用于大扭矩钻机。另外,与碟簧相比,矩形截面螺旋弹簧能够明显改善卡盘的夹紧效果,提高卡盘性能,可广泛应用于新型钻机的选型设计。     

新型复合技术动力头的设计研究

现有动力头胶套卡盘的工作特点是同时承担扭矩传递、夹持钻具和轴向载荷等,胶套长时间处于高压、高负荷下工作。为了提高动力头胶套卡盘寿命,减缓配油套负荷,提出新型复合技术动力头的结构设计及工作原理,以分解卡盘载荷,扭矩传递和轴向载荷传递由其他机械结构件与动力头主轴分担,胶套卡盘只承受夹持钻具载荷。复合协同承担打钻载荷的新型技术原理,使胶套处于低压低载荷状态下工作,从而提高胶套寿命、减少胶套更换频次、提高生产效率;降低配油套配油压力、减小泄漏量、提高其工作效率。通过ZYW4000型钻机采用新型复合技术动力头进行样机试验,按新操作流程,实际测定分析卡盘胶套工作时间(胶套寿命)提高了5倍以上。     

6000 Nm全液压钻机胶筒卡盘优化设计与试验

液压卡盘是煤矿用全液压钻机的重要组成部分。原有6 000 Nm钻机卡盘受通孔尺寸限制无法满足部分大直径钻具施工。针对这一问题,在原有6 000 Nm钻机胶筒卡盘的基础上,设计了一款能够满足大直径钻具钻孔施工的卡盘,该卡盘具有结构紧凑、夹紧力大、互换性强的特点。车间调试完成后安装在钻机上进行了现场工业性试验。为全液压煤矿坑道钻机动力头卡盘的设计和选型提供了依据和经验。     

复合式胶套卡盘的设计

介绍了ZYW-2000煤矿用全液压钻机中复合式胶套卡盘的设计研究过程,重点阐述了复合式胶套卡盘的基本结构、基本工作原理以及详细的设计计算,同时结合现场试验对复合式胶套卡盘中的重要零部件作了改进设计。     

瓦斯钻机自动前动力头设计

针对当前钻机频繁启、停导致煤孔壁的坍塌,钻杆损坏、丢失,钻孔无法使用等问题,提出一种新型智能化瓦斯钻机概念;介绍了瓦斯钻机前动力头设计,核心装置为自动夹紧松开机械式卡盘,依靠液压马达作为动力,在不停钻的情况下完成自动夹紧、松开钻具工作。重点说明了该卡盘的设计方案,自动夹紧、松开钻具工作原理,并详细研究其动态夹紧力;在Simulink搭建数学模型,分析结果表明摩擦系数对卡盘夹紧力影响较大,减小摩擦系数对有助于增大夹紧力。     

小型胶套式液压卡盘的设计

为了适应当前煤矿井下对钻机高可靠性和低能耗的需求,研制了一种小型胶套式液压卡盘。从小型化、可靠性、节能等方面,侧重地介绍了卡盘的结构和工作原理,并进行了理论分析计算。     

氮气弹簧在钻机液压卡盘中的设计应用

通过对国内钻机常用的3种液压卡盘结构的分析,设计了1种采用氮气弹簧代替碟形弹簧的新型液压卡盘。该卡盘尺寸小、夹紧力大、寿命长、工作可靠、更换卡瓦快捷方便,大大地提高了钻机的工作性能和工作效率。     

全液压坑道钻机动力头液压卡盘设计探讨

介绍了国内外全液压钻机动力头常用的几种液压卡盘的工作原理及使用情况，对碟形弹簧式液压卡盘、油缸式液压卡盘和胶筒式液压卡盘的结构、设计特点及其优缺点作了分析比较，并在ＺＳＭ－２５０型顺层强力钻机的动力头液压卡盘结构设计中，采用了油缸式液压卡盘。     

GYL-200型塔架履带一体式钻机的研制

为提高钻机搬迁的方便性,简化竖塔过程,提高施工效率,研制了一种将后移式工勘钻机置于橡胶履带底盘上,并设计了液压起降折叠开放式三角钻塔的塔架履带一体式钻机。同时为不影响钻机原有的斜孔钻进功能,钻机底架设计为旋转支腿结构;为进一步提高钻机的自动化程度,将原手动式卡盘改为液压卡盘。介绍了该塔架履带一体式钻机的结构以及部分参数选择计算。     

自动钻机用夹持机构的结构及轻量化设计

通过分析自动钻机拧卸钻杆螺纹的过程,结合双夹持器的应用,研发了一种新型钻杆夹持机构,并分析了此种机构的特点和运动原理;利用理论力学的方法计算机构的最大夹持力,确定了油缸相应参数的选择;为了检验峰值卸扣载荷下夹持机构的结构强度特性,利用有限元分析软件进行校核,并考虑到强度与夹紧力条件,进行了轻量化设计。分析结果表明,此夹持机构的结构强度优良,可满足自动钻机的使用要求。     

钻机液压卡盘胶筒数值分析及结构改进

 胶筒式液压卡盘是全液压坑道钻机上的重要工作部件，其关键元件胶筒是卡盘中容易损坏的零件。选择Yeoh模型以便能更精确的描述卡盘胶筒本构关系，建立了胶筒的有限元模型，对其工作过程进行数值模拟，分析了工作时胶筒的应力应变情况及卡盘夹紧状态时胶筒的变形情况，找出了胶筒失效的根本原因，即卡盘与端压环之间存在间隙而导致胶筒与间隙发生啃噬。提出了增加尼龙垫圈以隔离胶筒和间隙的直接接触的改进方案。对提高钻机卡盘的工作可靠性，具有重要意义。     

基于遗传算法的碟形弹簧优化设计

介绍了瓦斯抽放钻机动力头液压卡盘中碟形弹簧的设计;采用直接比较-比例方法来处理有约束遗传算法问题,并以载荷变化最小为目标建立了数学模型,进行优化得到了优化解。使用的优化方法对碟形弹簧设计有普遍意义。     

旋挖钻机碎岩计算方式的分析探讨

结合外载碎岩基本现象,对旋挖碎岩基本过程进行分析,得出其在回转钻进情况下的螺旋破碎的碎岩形式。然后根据岩石破碎时的压入条件,以单个截齿为研究模型,得出轴向压力的理论计算公式,继而参考库伦纳维的内摩擦理论,得出了切削力的理论计算公式。根据不同钻具形式,将单个截齿的计算公式扩展,得到了旋挖钻机压力和扭矩参数的计算公式。将轴向力与切削力计算公式中在特定工况下的影响因子简化,得出了旋挖钻机钻进过程中进尺速度与切削力的理论关系。最后利用LS-DYNA动态分析软件模拟了单个截齿在不同侵深条件下的切削力变化曲线,并将曲线与同等工况下理论计算的曲线进行对比,得出单个截齿的入岩参数理论计算公式。可为入岩旋挖钻机设计提供参考。     

煤矿用自动化钻机同步夹持机构改进设计与试验

为了提高自动化钻机夹持机构自身的对中性,解决夹持机构夹持中心与动力头回转中心偏离的问题,设计了一种煤矿井下自动化钻机用液压松紧型开放式同步夹持机构。根据自动化钻进对钻机夹持机构的功能要求,介绍了同步夹持机构的特点、结构组成和工作原理。对同步夹持机构的夹紧力、夹持油缸夹紧能力和卸扣油缸卸扣能力的进行校核计算,同时对同步夹持机构进行调试试验。结果表明,同步夹持机构改进设计和部件的参数选择满足自动化钻机的使用要求,为提高夹持机构的可靠性和自动化钻机的整体性能提供了保障。     

基于AMESim的多变幅工程钻机负载敏感回转回路仿真分析

在介绍多变幅工程钻机结构和优点的基础上,结合回转液压系统介绍了负载敏感泵工作原理,通过使用AMESim软件对工程钻机负载敏感泵特性进行仿真研究,得出了负载敏感系统在回转液压系统中正常工作时的压力和流量特性,提高了对工程钻机负载敏感系统的认识,对液压系统的设计具有借鉴意义。     

煤矿用全液压坑道钻机的设计研究

介绍了煤矿用坑道钻机的作用,优化设计了导轨调斜机构的运动尺寸,改进设计了钻机的液压系统来满足其较恶劣的工况要求,提出了采用组合式液压卡盘的斜面增力机构,为实现长距离钻孔抽放瓦斯提供了可靠的安全装备。