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。     

水井钻机给进机构设计——双向自紧油缸钢丝绳连续给进机构

本文综合了国内外水井钻机给进机构型式，详细给出了双向自紧油缸钢丝绳连续给进机构的设计方案。     

JD15型全液压钻机给进机构的方案设计

钻机给进机构性能的好坏直接影响钻探效率、钻孔质量的高低和钻机其他技术性能的发挥。通过对JD15型全液压钻机给进机构的几种设计方案的分析对比,最终确定出满足设计要求的最佳方案,即长行程单液压缸给进机构方案,并完成了核心部件的设计与校核。     

非开挖导向钻机给进机构分析

介绍了国内外常用的导向钻机给进机构的结构形式，并对其特点进行分析总结，为给进机构的设计提供参考。     

立轴钻机的行星式给进机构

对手把式给进机构和行星式给进机构进行了对比分析，介绍了一种实用的行星式给进机构的参数和特点。     

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。      

完善岩心钻机液压给进系统性能的探讨

通过分析现用液压钻机的压力控制回路与节流控制回路,提出采用双联泵供油给进或用节流阀组成联合调速回路的方案。     

FW-300型非开挖导向钻机给进机构的设计

指出了对非开挖钻机给进机构的基本要求，着重介绍了FW－300型非开挖导向钻机机构的设计思想及主要部件设计。     

DX300型非开挖导向钻机给进机构的设计

非开挖钻机给进机的性能好坏直接影响钻机钻进效率，钻机质量及钻机各项技术性能的发挥，要求给进机构能实现无级调速；具有足够给进力和回拉力以及大的给进行程等性能，依据上述要求，设计了DX300型非开挖导向钻机给进机构，选用的驱动进方案具有结构简单，体积小，操作灵活方便等优点，动力头采用中空式液马达直接驱动方案，具有重量轻，成本低，轴间尺寸小等优点。     

ZDY1000G型全液压坑道钻机的设计

ZDY1000G型全液压坑道钻机是一款主要面向坑道勘探而设计的装备,可用于煤矿瓦斯抽放孔、探放水孔和其他工程钻孔的施工。介绍了该钻机的设计思路、机械系统和液压系统,并对具有复合缓冲张紧装置的双油缸链条倍速给进机构和具有减压钻进功能的双泵液压系统进行了详细描述。     

ZDY6000LD (B)履带式全液压坑道钻机

为满足煤矿对整体式钻机提出的更高要求,采用新技术和工业设计方法,研制出ZDY6000LD (B)履带式全液压坑道钻机。该钻机布局紧凑合理,结构新颖,机动性强,井下移动快捷方便,钻进效率高,工艺适应性强,可用于瓦斯抽采穿层钻孔、瓦斯抽采顺层钻孔和探放水以及底板注浆等钻孔施工。介绍了该钻机的主要技术参数、钻机结构、液压系统与型式试验。     

ZDY6000L型履带式全液压坑道钻机液压系统设计

提高全液压坑道钻机液压系统的技术水平,对于改善钻机整机性能及提高瓦斯抽采孔的成孔率具有重要意义。在对全液压坑道钻机液压系统现状分析的基础上,根据钻探工艺和液压传动控制系统节能的要求,设计了ZDY6000L型覆带式全液压坑道钻机液压系统,其功能主要包括行走回路、回转回路、给进回路和辅助回路。经型式试验和现场工业性试验表明,该液压系统设计合理、先进可靠,具备良好的机动性,且节能增效。     

ZDY1200L型履带式全液压坑道钻机的研制

为适应当前煤矿井下小直径浅孔瓦斯抽放钻进的需要,研制了ZDY1200L型履带式全液压坑道钻机。钻机带有履带行走机构,机动性强;液压系统为开式循环双泵系统,采用负载敏感技术,降低系统功耗;具有可快速方便地调整钻孔方位角的转盘;自带电磁起动器及照明灯,使用方便,安全性强,便于钻孔作业和钻机维修。现场试验表明:该钻机操作简单,移动性好,钻进效率高,性能可靠,钻孔定位和稳固快捷方便。     

一种改进型非开挖钻机回拉助力装置

助力装置是非开挖钻机上选配的辅助装置中非常重要的装置,有时直接决定着非开挖工程的成败。分析现有的主流马达助力装置的不足,设计了一种油缸助力装置。利用双自由度机构,实现在助力时齿形部件自动先啮合钻架齿条再达到油缸助力的目的,远程就能实现助力装置自动切换状态,减少人工,缩减成本。     

RJP工法钻机的液压系统设计与应用

根据RJP工法的施工工艺,设计了XLT[CD*2]230型高压旋喷钻机的液压系统,主要有：动力头回转回路,能够实现正反转连续切换,满足RJP工法摆喷施工要求;动力头提升下降回路,能够实现动力头快速提升下降和慢速提升下降,实现间歇步进提升功能;钻机行走回路,要求行走稳定,不跑偏;辅助动作回路,保证辅助动作稳定可靠。现场施工试验表明,该钻机液压系统设计合理,可靠性高,系统节能效果好,完全能够满足RJP工法的施工要求。     

基于压电效应的随钻式能量回收装置设计

针对钻探领域中井下仪器的连续供电问题和钻杆纵向振动能量的回收问题,设计了一种基于正压电效应的新型随钻式能量回收装置。通过现场经验及地质调查报告,设计了装置的径向尺寸参数及压电片材料。基于COMSOL Multiphysics数值模拟软件建立压电耦合模型,通过强迫振动分析得出压电片的长度范围及最佳安装位置;通过模态分析与频率响应研究,得到压电悬臂梁固有频率在到达拐点厚度之前随压电片厚度单调递增,峰值电压随压电片厚度增加呈区域性变化等规律,压电片厚度为1.2~1.4 mm时发电性能最佳,装置峰值电压为15~40 V。该设计为压电式能量回收装置应用于钻探领域的探索提供了理论支撑和设计参考。     

MKF-2型短钻孔瓦斯抽放钻机的设计与分析

介绍了MKF-2型煤矿短钻孔瓦斯抽放施工用钻机的研制原则和思路,详细分析了这种新型钻机的机械结构和液压系统。现场试验表明,这是一种适于井下工作面钻进瓦斯预抽放短钻孔的轻便高效钻机。     

基于嵌入式技术的全液压钻机参数监测软件设计

为降低矿用钻机监测诊断系统开发成本,实现监测诊断系统的通用性和可移植性,简化操作流程,面向国内主流全液压钻机设计了一款嵌入式参数监测软件。软件以STM32F407微处理器为运行环境,利用C语言在Visual Studio 2013环境下开发完成。在emWin Simulation上完成GUI仿真测试后,将该软件安置在ZDY4000LR钻机上,并进行了软件功能验证实验。实验表明：该软件运行稳定可靠,可实时监测钻机参数;并具有数据存取功能;软件配置灵活,移植方便,成本可控;适用于不同型号、不同监测需求的全液压钻机。