天井钻机卡盘浮动量的计算

在天井钻进过程中,卡盘的轴向浮动对保护钻杆螺纹和防止钻杆脱扣、刀头坠落等方面具有重要作用。本文着重介绍了天井钻机卡盘轴向浮动量的计算方法,并附有实例。     

天井钻机的卡盘设计

卡盘是天井钻机的钻杆夹持机构,它在提高钻进精度,增加钻机寿命等方面起着十分重要的作用。本文论述了卡盘的作用和设计要求,并着重介绍了国内天井钻机的几种卡盘结构、用法及其特点。     

自动钻机主动钻杆可靠性研究

针对煤矿井下自动钻机用主动钻杆联接螺纹磨损快、使用周期短的问题,对主动钻杆接扣过程进行分析,发现主动钻杆与被接钻杆间是硬性固定,接扣时在轴线方向没有活动余量,当动力头旋转速度与推进速度不匹配时,就会导致螺纹产生磨损。通过对主动钻杆螺纹部分热处理工艺的优化,提高了螺纹的表面硬度及耐磨性;通过对动力头旋转与推进管路进行改进,用增加旋转及推进溢流的方式减少硬接扣情况的发生。现场应用表明,改进后主动钻杆使用周期延长8倍,可靠性明显提高。     

天井钻机的试制和推广

介绍近十年来天井钻机在我国的试制和推广情况,着重论述了天井钻机试制过程中保证回转箱、框架和滑轨、油缸、钻杆和滚刀加工精度和装配质量的经验,并对天井钻机推广使用的经济效果进行了比较具体的分析。     

导孔偏斜时天井钻机钻杆的强度计算

据统计,天井钻机的钻杆断裂多以拉、弯所引起,其原因是扩孔时刀头对钻杆产生拉、弯作用所致,但现行天井钻机设计未体现这一点显然是一种不足。针对这个问题,笔者从钻杆的受力分析出发,推导出它的内力计算式和它在拉、弯变形情况下危险截面上最大拉应力计算式,最后列举算例予以验证。     

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。     

海底钻机钻杆辅助接卸装置的研制

为提高海底钻机钻杆接卸环节的可靠性,作者设计了一种海底钻机钻杆辅助接卸装置.该装置能够消除机械手送钻位置偏差,并且可以为钻杆上下移动导向,同时能够实现对孔口位置钻杆的强制对中夹持,保证孔口位置钻杆与动力头主轴的同轴度,提高了海底钻机钻杆接卸的可靠性,同时也降低了机械手的控制精度和设计难度.     

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。     

基于ADAMS的钻杆拆卸辅助机械手仿真分析

为实现机械手在钻机钻杆拆卸过程对钻杆的精准夹紧,防止液压钻机一级钻杆与二级钻杆之间螺纹的破坏,保证钻杆装卸过程的流畅性,提高钻机自动化生产水平。提出采用SolidWorks对机械手建立三维模型,利用虚拟仿真软件ADAMS分析在夹持过程中动态特性,得到左右手爪运动速度、角加速度及夹持力,将仿真结果用于设计,为结构设计提供理论指导,保证设计产品的合理性。     

钻机扭矩计算公式探讨

竖井钻机是一套钻井作业的综合设备。钻进时，由转盘通过钻杆带动钻头回转，靠钻头自身重力向下推进，钻下的岩碴用循环的泥浆带出地面，天井钻机以装有若干把滚刀的刀盘为钻具，作业时，通过回转机构和推进缸对钻具施加转矩和轴压，对工作面进行连续破岩。由供水系统通过可拆接的若干根钻杆将水送到钻具与岩石工作面，以达到冷却钻具、降尘和排碴的目的。竖井钻机和天井钻机的相同之处是大都采用牙轮钻头，泥浆或水循环排碴作业，依靠钻机的扭矩破岩。不同之处是竖井钻机靠其自身重力向下推进，天井钻机以通过推进缸对钻具施加轴压。因而其破岩机理是相同的。     

直连绳索取心钻杆分区热处理技术研究

为了提高绳索取心钻杆的性能,对直连绳索取心钻杆的受力情况、结构特点以及传统处理工艺进行分析,提出了分区热处理的工艺。通过对两端进行热加工处理,使钻杆中间管体区域和两端热处理螺纹区域性能出现差异,提高两端综合强度的同时改善螺纹部分的受力状态,可使钻杆柱既具有高强度又兼具柔性,大幅提高钻杆机械性能以及耐磨性。其中调质硬度HRC33~38能在保证管体延伸率与正火、回火基本一致的情况下,强度提高37.7%,硬度提高40%,抗冲击性提高46.7%。调质硬度HRC38~42时,材料的耐磨性提高9.1%。更适合全液压钻机施工及深孔钻进,为钻探施工提供了钻机、钻杆配套性的优选方案。     

离合式卡盘在钻杆装拆中的应用

为解决大扭矩钻机中卡盘结构庞大以及自动钻机中钻杆加接结构复杂问题,结合钻机在钻进中实际使用情况,通过对钻杆装卸特点分析,提出可离合式液压卡盘结构同钻杆联接器相结合,采用联接器进行钻杆加接钻进,离合卡盘用于钻杆拆卸,提高钻杆钻进中的可靠性,降低卡盘的使用率,优化卡盘结构和自动钻机结构,优化钻机结构。     

斜天井钻机

AT1200型斜天井钻机,是为地下矿山钻进斜天井而设计的。也可钻进垂直天井、通风井、溜矿井、泄水井以及其它措施井。钻井方式为下钻上扩式直接切割成井。该机全套设备由主机、泵站、操纵台、电控柜或防爆电控柜、钻杆车、钻具、润滑系统、供水系统等组成。其主要技术性能:导孔     

基于ANSYS的钻杆螺纹结构形式分析

钻杆失效的主要部位在钻杆接头,而接头的关键为接头螺纹。利用通用有限元软件对螺纹的台肩、锥度以及牙型3种主要形式作了分析比较,为千米定向钻机钻杆的设计提供了重要的参考依据。     

坑道高强度绳索取心钻杆研制及应用

坑道绳索取心钻探是一种高效的资源勘探方式,钻探角度多样。地面标准绳索取心钻杆大多应用于垂直钻孔,难以满足坑道水平钻孔的恶劣工况。以提高钻杆的强度为目的,在结构设计、螺纹设计和材料选择方面开展研究,开发坑道高强度绳索取心钻杆,经过强度校核计算,满足设计要求。该钻杆配套ZDY1000G型全液压钻机、泥浆泵、绳索取心钻具在北京大安山煤矿进行了工业性试验,施工钻孔总进尺达到1 399.02 m。施工期间钻杆未出现断裂、过度磨损等情况,验证了该结构钻杆的可靠性。     

基于自动钻机防冲卸压钻孔用的正反转钻杆的研究

根据自动钻机的无人操作钻机原则(钻机施工时,无人工干预钻机),研制了一种螺纹联接可正反转的钻杆,并通过试验表明:该钻杆能够配合自动钻机进行正反转施工,有效地自动解决自动钻机卡钻和抱钻事故,从而为煤矿井下钻场真正无人化奠定了一定的基础。     

天井钻机钻杆的内力分析

由于岩层结构复杂再加上机器及操作等多方面的原因,天井钻机所打成的导孔有偏斜(国内现有几台钻机在井深120米以内的成孔偏斜率约为0.3～1.5％),将使导孔中的钻杆在钻机尚未加载扩孔之前就发生了弯曲变形。但在以往的钻杆设计中都忽略了这个变形。从多次钻杆断裂事故的分析中可知,钻杆的变形是扭     

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。     

自动钻机接扣过程同轴度误差补偿的研究

自动钻机接扣过程中由于主动钻杆与工作钻杆间存在同轴度误差,导致主动钻杆螺纹磨损速度快,使用寿命短。减小同轴度误差或对该误差进行补偿可减小接扣过程中螺纹的磨损。矿山机械因其制造和使用特点,采用提高精度的方法减小同轴度误差成本较高,不适合工程应用。提出通过增加弹性垫片减小结构刚度,运用主动钻杆的弯曲变形与弹性垫片压缩引起的钻杆端部变形实现同轴度误差补偿,并给出垫片厚度的计算公式。试验结果表明,运用该方法后主动钻杆的螺纹寿命得到有效延长。     

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。