对TK—3型钻机卡盘结构的分析与改进

1 引言 卡盘是钻机的主要部件之一。目前在机械传动液压给进的立轴式钻机中,大多数采用碟形弹簧夹紧、液压松开的常闭型卡盘。TK—3型钻机亦采用此种卡盘。在同类型钻机中,尽管卡盘类型相同,但在具体结构上亦有许多差别,如碟形弹簧有上置式或下置式、卡盘体与立轴的连接形式采用螺纹或     

具有一定补偿功能的钻机液压卡盘

液压卡盘是立轴式液压钻机的重要组成部分。现在使用较为广泛的卡盘是弹簧的压力通过斜面、卡瓦而夹紧钻具。这种卡盘的不足之处在于：当钻具被磨损而直径变小及卡瓦被磨损致使径向尺寸变大时，其夹紧力则急剧下降。欲正常钻进则必须更换卡瓦。相对而言，就降低了卡瓦的使用寿命。国外七十年代末出现了一种具有补偿磨损量的连杆式卡盘。即在一定磨损范围，卡瓦卡紧力近似为一常数。其结构原理如图1所示。     

径向活塞式液压卡盘动态特性仿真与试验

卡盘是煤矿坑道钻机重要部件,卡盘的性能直接影响钻进的效率和质量。针对胶筒液压卡盘存在的问题,研究一种新型径向活塞式液压卡盘,通过分析径向活塞卡盘夹紧和松开系统的结构与工作原理,运用变质量液压学原理和动力学理论建立其运动过程的数学模型,并在AMESim环境下,进行了卡盘液压控制与机械系统的动力学协同仿真。在所建立的多机耦合模型基础上,详细分析了夹紧系统的响应和夹紧力特性,并搭建测试试验台进行了试验验证。研究结果表明:径向卡盘关键部件碟簧对系统特性的影响较大,通过优化碟簧性能参数,径向卡盘夹紧时间为0.325 s,松开时间为0.275 s,与胶筒卡盘夹紧时间0.325 s相当,与松开时间0.300 s接近,可与在用的胶筒卡盘互换,满足钻机功能需求,仿真结果与试验结果一致表明径向卡盘模型准确可信,为新型径向活塞卡盘系列化设计及改进提供了理论依据。      

胶筒式液压卡盘存在问题及改进

胶筒式液压卡盘因其结构紧凑、夹紧力大,成为全液压钻机的主流结构卡盘,在国内外全液压坑道钻机上广泛应用。但胶筒式液压卡盘的胶筒易于损坏,卡瓦更换不方便,极大地影响了该卡盘的使用效果。对胶筒式液压卡盘的适用条件、设计要点进行系统的分析,阐明被啃噬的机理,对卡盘的结构及组件进行优化,通过增加尼龙环减少胶筒被啃噬的概率;针对更换卡瓦不便的问题,设计卡瓦座与卡瓦可快速拆装的结构。该卡盘首次在ZDY5000RF型履带式全液压钻机上使用,在淮北祁南煤矿井下单月钻进累计超过4 000 m,胶筒无更换,取得了良好的应用效果。      

钻机卡盘结构的分析与设想

在岩心钻探中使用的钻机，卡盘是常用的部件，它把钻机的扭矩和轴向力传递给钻具，以进行钻进工作。随着钻探技术的发展，有些立轴式钻机或动力头式钻机，对卡盘的应用范围由原来仅完成钻进工作中的传递轴心压力和扭矩作用发展到要完成钻具的提升工作。特别金刚石钻进的广泛采用，对卡盘提出了新的要求，因而钻机卡盘结构得以不断改进，目前已从原有的手动卡盘向着液压多用和连续作用方面发展。本文通过对现有国内外     

基于ANSYS的液压卡盘胶筒的应力分析与优化

针对以往液压卡盘的胶筒在设计中用经验方法确定的安全系数难于保证胶筒结构的可靠性问题,通过有限元分析方法,对胶筒式液压卡盘的胶筒进行了应力分析,确定了对胶筒应力、应变有较大影响的因素。结果表明,在保证足够夹紧力的前提下,减小胶筒外直径,胶筒长度相应增加,并适当增加胶筒肩部倒角,可以有效改善胶筒的受力条件,提高胶筒使用的可靠性,从而可简化卡盘的结构,提高卡盘的可靠性。      

关于钻机液压卡盘结构的商榷

目前钻机使用的液压卡盘，大致为常闭式油压松开及常开式油压夹紧两种基本结构。而采用较多的还是前者，即蝶形弹簧夹紧、油压松开的常闭式结构。人们大多认为，这种卡盘通过弹簧力的作用来夹紧钻杆，而油压力仅用来克服弹簧力松开卡瓦。所以，对钻具的夹持力不会受液压系统的影响，一旦液压系统发生故障，停止供油，不会发生“跑钻”等事故，工作比较安全可靠。但我认为上述看法也不尽然，液压卡盘其工作性能的好坏完全在于卡盘是否具有持久、稳定及足够大的夹紧力。这种结构的卡盘是通过弹簧力作用于斜面增力机构，使卡瓦夹紧钻杆。如果钻杆或卡瓦磨     

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。     

煤炭TK-3型液压钻机回转器技术改造研究

根据TK-3型液压立轴式岩心钻机结构分析产生液压卡盘失灵、主动钻杆卡死等故障的原因．提出了两套改造方案。通过车间空载试车及野外现场钻进验证，改进方案可行，完全符合煤炭地质钻探金刚石钻进、绳索取心技术工艺要求。     

XY-6B型岩心钻机的研制与应用

XY-6B型以XY-4、XY-44A及XY-5型等岩心钻机的研制经验为基础,继承了这些钻机采用汽车底盘技术、弹簧夹紧液压松开滚柱式卡盘及机架耐磨片等优点,同时进行了液压系统的改进和升降机、转盘体支撑等创新设计,大大提高了立轴式岩心钻机的使用性能。     

钻机液压卡盘的受力分析与计算

主要讨论液压卡盘的受力分析,碟形弹簧的应力、应变与计算,以及根据材料力学的曲杆理论对卡圈进行强度校核等问题。     

ZDY1450LG型全液压坑道钻机及其关键技术

针对松软煤层螺旋钻进中大转矩工况下转速较低、孔内排粉不利、限制钻孔深度的问题,研制了一种高转速、长行程的ZDY1450LG型全液压履带钻机。叙述了该钻机新设计的常闭式氮气液压卡盘、伸缩缸式给进装置、防卡钻保护功能、变幅调角装置、螺旋钻杆扶正装置等关键技术。通过型式试验和工业试验验证表明,该钻机具有调整孔位和操作简单、运输方便等优点,且各关键部件设计合理,可靠性强,能提升钻机性能,提高钻进效率,减少钻孔事故。      

基于SolidWorks二次开发的钻机零件参数化设计

随着各种形式的钻机在工程中得到广泛的应用,先进的钻机设计方法对钻机的跟进发展尤为重要。基于SolidWorks二次开发技术,提出了钻机零件参数化设计的思想;以岩心钻机卡盘为例,论述了岩心钻机关键零件结构参数化设计的具体步骤。该方法在Visual Basic程序生成的基本参数计算的用户界面上输入已知的参数,可以完成卡盘基本参数的自动计算,在卡盘参数化设计的用户界面上输入钻杆直径就能够在SolidWorks系统中生成卡盘的各零件结构图及其总装配图,实现钻机卡盘参数化设计的要求。此设计方法为钻机整体实现参数化设计奠定了基础。      

含弱透水层岸坡地下水渗流特征的数值分析

库岸滑坡同坡体内地下水渗流场的动态变化具有密切的关系。传统的饱和土渗流分析方法无法正确描述水位升降过程中岸坡内孔压场的动态变化规律。从饱和-非饱和非稳定渗流理论出发,选取典型的岩土体的渗流参数,对含有弱透水夹层的理想层状岸坡进行有限元数值分析,得到水位升降过程中岸坡内孔隙水的渗流规律。同时,也得到了坡体内基质吸力和体积含水率随库水位升降变化的历时曲线。分析表明,岩土体的饱和渗透系数、土水特征曲线以及坡体的结构特征等共同决定了水位升降过程中岸坡内孔隙水压力和浸润线的分布。模拟结果可为库岸尤其是含弱透水层边坡的稳定性评价及岸坡的排水加固提供参考依据。