4000 m岩心钻机桅杆结构设计与有限元分析

桅杆是钻机的重要组成部分,本文对勘探技术研究所自主研制的4000米岩心钻机桅杆进行结构设计,在Solidworks中完成桅杆的建模,运用ANSYS Workbench对桅杆装配体进行有限元分析,完成对桅杆结构强度和刚度的校核,并对其进行模态分析,得到前10阶固有频率和振型,与激振源进行对比,分析发现第1阶、第2阶固有频率与钻机转盘和起升系统频率有重叠,可能会发生共振,通过调节钻机转盘和起升系统转速避免发生共振,振动时最大变形处变形量较小,说明桅杆结构设计合理,能够满足实际应用要求,具有一定的工程应用价值。     

车装全液压钻机桅杆模态分析及拓扑优化

车装全液压钻机具有自动化程度高、工艺适用范围广、机动性好及施工效率高等优点,因此被广泛应用于煤层气抽采井、水井等钻井施工。桅杆作为钻机的重要构件,支撑着动力头的回转钻进工作,桅杆工作振动的稳定性对钻机工作的可靠性具有十分重要的影响。通过对桅杆进行模态分析,明确了桅杆的固有频率和模态振型,结果表明桅杆可能发生共振现象;通过对桅杆进行拓扑优化分析,并且根据桅杆的实际功能,得到优化模型,静力分析和模态分析结果均表明优化效果显著,满足结构强度要求且避免了共振的发生。桅杆的有限元分析,为桅杆的结构设计提供了理论支撑,同时提供了一种现代机械结构设计方法,具有一定的参考意义。     

SDC-2500型煤层气车载钻机桅杆支架的模态分析

煤层气车载钻机桅杆是重要的执行机构,桅杆支架是桅杆的重要支撑,其工作振动的稳定性直接决定着桅杆工作的可靠性。采用有限元模态分析方法,对桅杆支架自由振动状态和预应力状态进行模态模拟分析,得到此两种状态下固有频率和模态振型数值结果及变化规律,通过对比分析,说明二者的结果很相近,但也存在细微差别,结果表明预应力对桅杆支架的振动影响很小,同时验证了桅杆支架不会产生共振,为支架结构设计提供了支撑,为拓扑优化设计和更深入的动力学分析提供了理论基础,具有十分重要的意义。     

DGZ-150B型旋喷钻机提升系统稳定性分析及改进

钻机提升系统在开启和关闭时存在着严重的液压冲击现象,因而会造成钻机运行的不平稳。产生液压冲击主要是由换向阀开启和关闭时液压油和负载的动能瞬时转化为压力能而造成的。本文结合DGZ-150B型多管全方位旋喷钻机,主要介绍了通过改进提升液压系统回路和选择合理的提升速度来降低液压冲击的影响。通过利用AMESim 软件对改进前后的提升液压系统建模仿真,可以看出改进后的液压系统对液压冲击有明显的控制,系统稳定性大大提高。按照改进后的提升液压系统对钻机的提升系统进行改造,钻机在步进提升时基本感觉不到液压冲击,钻机的震动大大减轻,稳定性增强。     

全液压动力头岩心钻机选型分析

本文从全液压动力头岩心钻机普及率不高的原因展开论述,从品牌知名度、技术成熟性、性能稳定性、部件可靠性、应用适应性等角度对全液压动力头岩心钻机选型进行了分析,提出了全液压动力头岩心钻机选型建议,为钻机的选择提供参考。     

WT－22型单桅杆液压伸缩钻塔

介绍了为煤田地质GZY-1200型全液压钻机设计的WT-22型单桅杆液压伸缩钻塔。重点讨论了塔的结构及工作原理、主体结构、起落机构与伸缩机构、钻塔的底部支承与锁定、绷绳以及液压系统的设计。      

WT—22型单桅杆液压伸缩钻塔

介绍了为煤田地质ＧＺＹ－１２００型全液压钻机设计的ＷＴ－２２型单桅杆液压伸缩钻塔，重点讨论了塔的结构及工作原理，主体结构、起落机构与伸缩机构，钻塔的底部支承与锁定，绷绳以及液压系统的设计。     

J.K.S-300型轻便全液压岩心钻机

加拿大施密特父子公司生产的新型轻便全液压钻机可取心钻进300米。钻机带桅杆和动力机共重450公斤，适用于地表和坑道内的岩心钻进，带取样器钻进和螺旋钻进。     

第三讲 液压系统

液压技术在钻探设备上的应用,首先始于钻机的液压给进油缸.随着液压技术水平的提高,它在立轴钻机上的应用范围也在不断扩大,现已从油缸扩大到液压卡盘、液压移动装置、液压起立桅杆钻架等.这是现代立轴式钻机发展的一个重要方面. YL-3型钻机的油路设计,不仅参考了国外同型钻机油路特点,还结合我国液压技术现状作了一些新的探索.     

QD-1型轻便多用钻机

QD-1型钻机，是由地矿部勘探技术研究所与地矿部衡阳探矿机械厂共同研制的一种轻便型多功能钻机。该钻机具有体积小、重量轻、分解性能好、分解部件重量轻的特点，并具备回转、冲击等功能，由于该钻机有较多的转速级数，能适应提土钻进，合金钻进及金刚石钻进的要求。钻机卷扬机传动系统具有良好的刚性，能适应冲击钻进的需要。该钻机配有长短不同两种桅杆，既可在室外作业，也可进入室内作业。     

救援车载钻机同步自平衡式给进系统设计与应用

车载钻机是矿山事故地面钻孔救援的核心装备,在国内外历次成功救援中发挥了重要作用,给进系统是车载钻机的主要执行机构,使用过程中暴露出长工作行程制约整机通过性、定位轮系维护困难、双油缸运动同步性不强、动力头偏载引起导轨磨损、液压表显示起拔力延时等问题。研制的ZMK5550TZJF50/120型救援车载钻机采用基于油缸—钢丝绳倍速传动机构的伸缩桅杆式结构,实现了长工作行程和短运输尺寸;设计快换式轮系、钢丝绳防扭转张紧系统,解决一二级给进机身的辅助定位系统安全保护和维护困难的难题;采用给进系统油路同步补偿和先导控制技术,解决给进装置双油缸同步的难题;研发抽屉式调平体和测力销轴结构,实现动力头钻进过程中自平衡式调节及起拔力监测。经过静态、模态分析、应变测试和现场工业性应用,给进系统最大起拔力达1 205 kN,能够有效处理大直径救援井施工过程中卡钻、埋钻等孔内事故,配合动力头、钻杆加卸系统,具有快速起下钻具功能,可大幅度提高倒杆效率,单根起下钻效率小于3 min/根。研究结果表明:救援车载钻机伸缩桅杆式给进装置运输尺寸短,钻机机动性强,道路通过性好;现场试验中处理了多次孔内卡钻、埋钻事故隐患,稳定和可靠性较高、可维护性好、起拔力监测准确、倒杆效率高,可以满足600 m深度救援井施工需求。给进装置轻量化,以及执行系统、传动系统、动力系统之间的响应匹配优化研究是今后的重点方向。      

全液压坑道钻机液压系统污染分析与控制

深入分析了全液压坑道钻机液压系统的污染来源及危害,以钻机油箱的设计环节为重点分析了液压系统油液污染控制方法,并对钻机其他元件污染控制及钻机使用阶段污染控制有针对地提出改进措施,提高了液压系统的清洁度及坑道钻机的可靠性。研究结果对其他工程机械液压净化系统的设计维护具有借鉴意义。     

Geoprobe直推式土壤钻机在涌砂层中的应用

本文介绍了Geoprobe7822DT、Geoprobe 8040DT、Geoprobe 3230DT三种型号直推式土壤钻机的结构、主要特点和应用情况,并与其他类型功能相近的取样钻机的使用效果进行了对比,分析了Geoprobe直推式土壤钻机在涌砂层钻进中存在护壁功能不足、整体稳定性较差、钻杆易损等主要问题,并对直推式土壤钻机后续的改进和使用提出了建议。     

全液压轻型岩心钻机主塔结构设计分析

主塔作为钻机中重要的组成部分,为钻机在给进过程中提供支撑、给进导轨、定位等,必须具有足够的承载能力、强度、刚度、整体稳定性和必要的操作使用空间。介绍了XDQ-1200型全液压轻型岩心钻机主塔采用铝合金结构的受力分析。     

2000米全液压岩心钻机下放钻杆过程中液压系统热平衡分析

钻机在下放钻杆过程中,做了大量负功,钻杆势能几乎全部转化为钻机液压系统的热能,这部分热量是很大的,将对钻机的液压系统造成极大危害。因此,对整个能量转化和散热过程进行分析非常必要。通过对下放钻杆过程的能量转化和液压系统发热、散热过程进行较详细的分析,提出了有等差数列形式热量输入的液压系统的散热函数,并以实测和计算数据验证了散热器的选型。     

地质灾害应急抢险钻机的履带行走仿真

中国地质科学院探矿工艺研究所研制的地质灾害应急抢险快速成孔钻机的设计阶段采用虚拟样机技术:运用三维CAD软件Solidworks设计该钻机的机体三维数字模型;利用RecurDyn多体动力学仿真软件建立该钻机履带行走装置的虚拟样机模型;在RecurDyn环境中整合组装整机并对钻机履带行走进行动力学仿真,分析钻机的行走能力,论证所设计的钻机在进行抗滑桩、边坡加固、钻掘生命通道等地质灾害防治施工工况时的行走稳定性。达到缩短履带钻机研发周期、减少该产品开发成本的目的。     

全液压车载钻机给进回路负载特性分析及设计

给进装置是车载钻机的主要执行机构之一,其性能直接影响钻机技术性能的发挥。目前,全液压车载钻机的给进装置大多采用的是两根油缸通过钢丝绳带动动力头运动的伸缩桅杆式结构,结构紧凑,给进行程长。在分析全液压车载钻机给进装置主要工序和负载特性的基础上,ZMK5530TZJ100型车载钻机设计了双泵、双回路控制的液压控制系统,满足快速起下钻及精确钻压控制的正常钻进需求;通过油缸无杆腔贴装防爆阀实现给进装置的可靠悬停功能,避免管路破裂或误操作时钻具自由下落造成的顿钻事故,两个防爆阀可以同步控制油口,并联在一起使两个给进油缸的无杆腔压力相等,保证两油缸同步运行。ZMK5530TZJ100型车载钻机在晋城寺河矿完成了1 675 m的“L”形试验钻孔,验证了给进回路设计的合理性和可靠性。      

科学深钻DPI-1智能化多功能钻参仪的研制与应用研究

在科学钻探中,智能化钻参仪被称为“钻井工程的眼睛”。根据深部钻探项目需要,研制了一套DPI-1智能化多功能钻参仪系统,它能检测多路关键钻进参数,自动生成电子班报表,建立数据库管理系统,完成数据近程基地无线传输和远程网络传输。科学钻探现场试验证明,该系统安装简便、测试精度高、稳定性好、实用性强,可广泛适用于配套转盘钻机、立轴钻机、全液压钻机等不同类型钻机。     

立轴式岩心钻机转速检测方法的改进

立轴式岩心钻机是岩心钻探工程中应用最广泛的钻机。对立轴式岩心钻机转速检测方法进行改进,并且研制了以传感器、计数器模块和采集机为核心的钻机转速检测系统。对转速检测系统中的计数器模块进行优化设计,提高了转速测量的准确性。经漠河盆地天然气水合物钻探试验井的应用,系统工作准确可靠,满足使用要求。     

孔内冲击半合管式取土器

我队于1985年1月份承包了乙烯工程的一项工程地质勘察项目。该地区地层主要为黄土性粘土及亚粘土。地下水位很低，液性指数最大为0.24，处干硬、半干硬状态，属低压缩性土。取样使用Dpp-100型钻机，无液压给进装置，故采用重锤冲击。又因汽车钻桅杆无扶正装置，为避免