差动式双作用液动冲击器冲锤动力学方程的研究和应用

为了优化差动式双作用液动冲击器结构,本文建立了该型冲击器的数值模拟程序,用于之后结构参数与输出性能的影响关系研究。基于流体连续性方程、水击现象、水垫阻力、伯努利方程、压力损失等理论,建立了阀锤系统在三个运动阶段的力学模型;以冲锤或活阀为受力分析对象,建立了阀锤系统在每个阶段的动力方程;基于有限差分原理,利用MATLAB GUI进行程序编写,建立了数值模拟程序,运用实验数据拟合修正后的数值模拟程序输出性能参数与该型液动冲击器在实际工况下的输出性能参数基本一致。通过对背压的研究,阐述了背压的组成;利用建立的程序探究了背压对差动式双作用液动冲击器输出性能的影响规律并分析了原因。     

液动射流式冲击器性能参数影响规律的研究

本文根据计算与模拟实验资料,分析了液动射流式冲击器的泵量、泵压、冲锤质量、冲击行程等,对冲击器性能参数的影响规律、电算模拟数据绘制了相应的影响规律曲线,其结果与室内模拟实验的结果吻合,为冲击器的设计与使用提供了依据。      

液动冲击器的性能分析

根据我们研制工作中的体会和有关文献资料介绍，对几种主要型式的液动冲击器测试结果进行初步分析对比，供参考。一、液动冲击器性能参数的测定冲击器各种性能参数的正确测定，对于研究和改进冲击器结构设计，提高冲击器的性能，对冲击器的应用以及研究冲锤和阀的运动规律等，可提供出有效的数据。测定冲击功多通过测定冲锤冲击时的速度（即末     

液动冲击回转钻进技术问答(续一)

十二、液动冲击器有哪些类型？答：当前国内外研制出的液动冲击器型号较多，按其作用原理可分为“正作用”、“反作用”和“双作用”三种类型。十三、“正作用”类型的液动冲击器是怎样实行冲击作用的？答：凡是以高压液流推动活塞下行进行冲击，而借用弹簧力量使其活塞恢复到原来位置的冲击器结构，称为“正作用”类型的液动冲击器。其结构原理如图1所示。在钻杆下端连接的冲击器外管（1）中，装有活塞冲锤（5），它悬座在冲锤弹簧（6）上，迫使活塞的顶端始终与活阀（4）相接触，以封闭活塞冲锤的中间水道。活阀（4）支撑在弹簧（3）上，并能     

合理使用冲击回转钻具的几个问题

由于液动冲击回转钻进具有高速、高质量、高效率的优点，特别是冲击回转钻能够在坚硬的“打滑”地层中钻进，很受欢迎。目前，大力推广冲击回转钻探的技术条件已经成熟。为此，介绍YZ—54—Ⅱ型液动冲击器及其使用方法。一、YZ—54—Ⅱ型液动冲击器1．冲击器特点YZ—54—Ⅱ型液动冲击器由勘探技术研究所研制，并通过了部级鉴定。目前由无锡钻探工具厂生产。该冲击器的特点是：（1）结构参数可调（如阀及冲锤行程等），调节方法简单；（2）没有减耗阀，钻进时泵量消耗少；（3）运动灵活，启动容易；（4）结构简单，共24个零件，易于     

液动冲击器参数计算的探讨

钻探中常用的冲击器可分为三种类型: 1.正作用冲击器其工作原理为液能推动冲锤完成工作冲程,弹簧复位.如图1所示,工作冲程开始,阀(1)关闭冲锤(2)的中间通道,高压液流连同阀一起将冲锤加速冲下,一部分能量压缩弹簧(3),以作返回行程的动力.当冲锤达到冲击前约5毫米时,阀(1)被限位,锤(2)的中间     

射流式液动锤内部动力过程的数学模型及仿真分析

建立了活塞、冲锤在缸体内的运动规律,上下缸内液体状态变化的数学模型以及冲程和回程阶段活塞运动微分方程。应用Matlab语言及其主要工具Simulink对射流式液动锤内部动力过程进行数值仿真分析计算,得出射流冲击器仿真计算结果数据,绘制出位移、速度、前后腔压力、加速度曲线。     

高能射流式液动锤低阻高效冲锤结构研究

为了对SC-86H型高能射流式液动锤冲锤结构进行优化,应用CFD动态分析,对2种不同冲锤结构的射流式液动锤模型进行了研究。计算表明：在相同输入流量下,新型冲锤结构的射流式液动锤与原冲锤结构相比性能具有优势,冲击末速度得到了提高,冲击功与能量利用率平均增长7.9%与12.7%,新型冲锤结构减小了流体阻力消耗的能量,更有利于高能输出。另外,通过Ls-dyna非线性动力学分析,对2种冲锤结构的碎岩效果进行了研究,并对新型冲锤应力强度进行了分析。结果表明：新型冲锤结构的能量传递效率更高,且满足疲劳强度校核,相同冲击末速度下,岩层吸能值高于原冲锤结构;新型冲锤结构的吸能率较高,2种冲锤模型的吸能率随入射能量成非线性增长。     

铀矿科学深钻液动冲击器射吸结构仿真分析

液动冲击器是铀矿科学深钻采用的关键技术,采用固定射吸单元结构的液动冲击器可降低启动流量,稳定冲击频率。为探究固定射吸单元结构对冲锤抬升的作用机理,采用FLUENT软件对冲锤射吸结构流场进行了模拟仿真,分析了喷嘴射流长度和冲锤下腔压强变化,优选了射流卷吸结构参数。结果表明:冲锤射吸结构可提高冲锤上下腔压强差,降低冲击器的启动工作流量;喷嘴结构影响有效射流长度,建议喷嘴出口圆柱长度取值范围为5～10 mm,喷嘴收敛角取值范围为22°～23°,收敛段长度范围为40～60 mm;承喷距离和承喷喉管的增大,均可造成冲锤下腔压强减小,建议当喷嘴直径为10 mm时,承喷距离在12～14 mm之间,承喷喉管直径在16～17 mm为宜。分析结果可为优化绳索取心液动冲击器性能和改进结构设计提供参考。     

射流元件损坏机理试验研究及分析

液动射流式冲击器在高压釜内进行模拟试验时发现其工作性能良好，展现了其良好的应用前景。而在石油钻井、大陆科学深钻等深孔钻进中应用液动射流式冲击器发现，射流元件寿命较低。故有必要对其破坏机理进行研究。在实验中采用对比的方法，发现在大泵量情况下射流元件工作室内出现水射流反射及脉冲现象。射流元件破坏主要由脉冲AWJ切割所造成。液动射流式冲击器用于深孔钻进时射流元件有必要对元件尺寸进行改进。     

基于激光三角测量的射流式液动潜孔锤全行程实时运动规律试验

为解决现有霍尔元件测量系统存在的不足，根据全行程测量数据获取及实时观测的实际需求，研制开发了基于激光三角测量原理的射流式液动潜孔锤激光测量系统。使用该系统对SC-86H型高能射流式液动潜孔锤进行了相关试验，并获得了冲锤的全行程时间分辨数据。通过对试验数据进行处理，得到了冲锤运动的位移-时间和速度-时间关系。结果表明，冲锤的不规则运动发生在周期的回程初始阶段，此不稳定状态增加了冲锤的回程时间，相应地降低了冲锤的冲击频率。冲锤的实际缓冲行程对泵量并不敏感，当泵量从80 L/min增加到220 L/min时，实际缓冲行程仅在5.9~6.8 mm之间变化；实际行程的改变也不会大幅增加冲锤实际缓冲行程，随着冲锤结构行程增加57%（70~110 mm），缓冲行程只增加了7%。该系统可实现全行程测量，并描述实时运动状态。     

SC—150型射流式液动冲击器通过部级鉴定

由长春地质学院和无锡钻探工具厂共同研制成功的SC—150型射流式液动冲击器,于1991年5月上旬在长春市通过部级鉴定。液动射流式冲击器是用射流元件控制冲击器的一种新型钻具。它以钻进冲洗液作工作介质,经过一个双稳射流元件,使钻具的活塞冲锤产生冲击,传至岩芯管和钻头,使钻具的纯回转钻进变为冲击回转钻进。该钻具的特点是:钻进效率高,比普通回转钻进小时效率提高210％,回次进尺和合班进尺分别提     

活塞冲锤主要参数对射流元件临界流速的影响

应用CFD动态分析技术,以SC71B型射流式液动锤为研究对象,研究了活塞直径、活塞杆直径、活塞冲锤质量和行程对射流式液动锤射流元件临界流速的影响,并进行了实验验证。结果表明:理论预测值与实测值相对误差小于7.5%,精度远高于以往经验估计;射流元件临界流速随着活塞直径的增加而降低,随着活塞杆直径和活塞冲锤质量的增加而升高,与行程大小无关。以SC71B型射流式液动锤为例,为降低射流元件临界流速以减轻冲蚀,应设计40～42 mm的活塞直径、23～26 mm的活塞杆直径和11.2～23.5 kg的活塞冲锤质量。活塞直径增加23.5%时,射流元件临界流速降低了2/3;活塞杆直径增加60%时,射流元件临界流速提高了近4倍;活塞冲锤质量增加5倍时,射流元件临界流速只增加了1倍。     

增大液动射流式冲击器单次冲击功的试验研究

:试验结果发现 ,当行程加大时 ,获得较高的冲锤末速度 (5 .43m/s) ,单次冲击功 34 6 .45J。当活塞运动所需瞬时流量已大大超过了水泵供水的供给量时 ,冲击器仍能稳定地工作 ,这体现了射流冲击器作为一开放的系统所特有的流量可自动补偿的优点。射流冲击器对负载的适应能力较高 ,且在大行程条件下 ,增加锤重可较大幅度地提高单次冲击功。     

高能射流式液动锤在花岗岩中的钻进研究

由于干热岩地层通常为火成岩,研磨性强、可钻性差,现有常规工艺方法钻进效率低,为此专门研制了用于干热岩钻进用的SC-86H型高能射流式液动锤,并对该高能射流式液动锤样机进行了地面钻进试验。试验采用可钻性等级为10级的完整花岗岩作为钻进对象,观测了冲锤质量、活塞行程和泵量对机械钻速的影响。试验结果表明：增大冲锤质量、活塞行程和泵量有利于提高机械钻速。试验过程中获得的最大机械钻速为5.19 m/h,较常规回转钻进机械钻速提升显著。     

双作用液动冲击器仿真电算数学模型

分析了双作用液动贯通式冲击器闭阀加速运动、自由行程和回程各阶段的受力情况，建立了相应的仿真电算数学模型。     

液动冲击器与液压凿岩机的比较与启示

通过时液动冲击器与液压凿岩机的比较，提出了两点看法：（１）液压凿岩机的大液压小流量及高的能量利用系数，对液动冲击器的研制有借鉴作用；（２）水的液体弹簧性质对提高液动冲击器的工作性能具有重要作用。     

微机自动控制液动冲击回转钻进试验室

为了研制适应于地质钻探的液动冲击器,解决目前液动冲击器性能测试中测试困难、测试精度低的问题,研究液动冲击器的使用规程,保证“液动冲击回转钻进方法”课题研究的顺利进行,我们所1986年建成了微机自动控制液动冲击回转钻进试验室。     

GC-54型管式储能器的研制与使用

液动冲击回转钻探技术的开展，为提高钻探经济效益开辟了新的途径，同时也加快了钻探新技术推广的步伐。在我国液动冲击回转钻探工作量正在逐年增加，但是由于目前所用冲击器的液能利用率还不够高，未能充分发挥冲击回转钻探的经济效益，如何充分有效地利用液能，改善冲击器性能，提高钻进效率就成了当前研究的重要课题。根据国内外资料介绍，在冲击器与钻杆之间安置一个储能装置可以改善冲击器性能，提高液能利用效率。但是使用什么样的储能装置是问题的关键。经过分析研究，我们设计了GC—54型管式储能器。通过     

大直径嵌岩斜桩冲击成孔速度的影响因素分析

随着工程建设向外海、深水区域不断发展,大直径嵌岩灌注斜桩因其具有更好的承受水平载荷能力,在港口、码头等构筑物基础施工中得到了广泛应用。受工程场地和桩孔设计参数等的影响,该类嵌岩桩多采用冲击成孔的施工方式,且其成孔速度相对其他灌注桩施工方法仍然非常低（约为0.1 m/h）。基于此,本文建立了大直径嵌岩斜桩冲击成孔过程中的冲锤下落受力模型,并通过单因素分析和双因素耦合分析的方式研究了冲锤质量、冲击行程、桩孔斜度,以及冲锤与钢护筒之间的摩擦系数等因素对冲击成孔速度的影响规律。分析认为,在桩孔斜度确定的情况下,冲锤质量和冲击行程是影响冲击成孔效率的主要因素,而摩擦系数的影响可以不作具体要求。