最大熵试验法对切割器功能可靠性的评估

针对切割器设计裕度大且刺激能量服从正态分布的特点,提出采用最大熵试验法对切割器的功能可靠性进行评估。以某型切割器为实例,通过临界药量摸底试验、升降法试验及成败型试验对其功能可靠性进行了评估。结果表明:运用最大熵试验法,采用46个试验样本即可完成切割器在置信度γ=0.95下,可靠性指标不小于0.999 995的可靠性评估试验,为航天火工装置(尤其是切割器)的小样本量高可靠性评估提供了技术途径。

基于ANSYS的竹篼破篼刀具设计与仿真

为降低破篼刀具的工作能耗及解决破篼刀具工作半径不可调的问题,设计一种工作半径可调以实现从竹篼内部破篼的刀具。首先在ANSYS中建立竹篼-破篼刀具有限元模型,然后进行破节、破壁仿真并做试验分析,最后构建试验平台加以验证。结果表明:所研制的破篼刀具可清理外径为110~130 mm的竹篼;破节最优的刀具参数组合为:轴向刀后角角度为30°、刀盘转速为5 000 r/min;破壁的刀具参数组合为:径向刀后角角度为20°、刀盘转速为5 000 r/min。

内标法对PM_(2.5)切割器快速评价方法的修正

利用多分散颗粒物对PM_(2.5)切割器的快速检测,可极大提高检测效率。在实践中,发现空气动力学粒径谱仪的粒径测量结果偶尔存在偏移(偏小)。为克服偏移的影响,提出在多分散粒子中加入单分散微球标准物质,通过微球粒径标准值对捕集效率曲线的偏移进行修正,对进口及国产的PM_(2.5)切割器进行了评价研究,测量结果与单独使用8种粒径单分散微球评价结果基本一致。该方法既利用了空气动力学粒径谱仪方法在PM_(2.5)切割器评价方法中的高效率,又有效避免偏移造成的影响,在空气动力学粒径谱仪的应用中具有提高测量可靠性的作用。

富水漂卵石地层土压盾构高效施工技术研究

土压平衡盾构机在富水漂卵石地层中掘进存在刀盘刀具磨损严重,螺旋机轴易卡停断裂,渣土易离析喷涌,推进效率低下等问题。以成都轨道交通6号线工程为依托,采用刀盘刀具适应性改造,螺旋机耐磨技术改造,泡沫膨润土混合液渣土改良,“超前排渣、扭矩控制、泡沫动平衡”等措施。经实践,刀具的更换里程明显延长,可达到全区间1082 m不换刀连续推进;螺旋机发生断轴后,修复时间由10 d缩短为3 d;采用混合注入的渣土改良方式,将刀盘扭矩降低了31%,螺旋机扭矩降低了49%,有效减少了卡停和喷涌情况;采用的掘进技术明显提高了施工进度,减少了停机风险。研究结果表明,采用的技术措施解决了土压平衡盾构机在此种地层中的施工难题,提高了施工效率,降低了工程风险。

岩屑分形特征对PDC齿破岩性能影响规律研究

随着油气井钻井工程研究的不断深入,岩屑形貌特征已成为评测岩石可钻性级值与钻头破岩效率的关键考量因素之一。为探究岩屑形貌分形特征对钻头破岩效率的影响规律,结合理论建模和室内试验等研究方法,围绕岩屑粒径分形维数、岩屑最大粒径、地层岩性系数等关键岩屑形貌描述参数,建立了基于岩屑粒径分形特征的PDC齿破岩比功评估模型,并针对常规齿和锥形齿等PDC齿开展破碎硬质花岗岩试验研究,验证该模型评估PDC齿破岩性能的预测精度。利用该理论模型和试验规律,进一步揭示常规齿和锥形齿等类型PDC齿不同出刃高度、布齿角度等破岩工艺参数下岩屑形貌生成特征及破岩能耗变化规律。研究结果发现:切削深度对PDC齿破岩性能影响效果远大于切削角度,随着地层埋深的增大,PDC齿吃入深度减小,PDC齿生成岩屑分形维数逐渐增大,最大岩屑粒径显著减小,且锥形齿生成岩屑平均粒径大于常规齿;同等钻压或破岩能量条件下,锥形齿脆性破碎能力强于常规齿,生成岩屑分形维数和最大粒径均大于常规齿。研究结果可为深层硬岩钻进过程中岩屑录井形貌数据和PDC钻头混合布齿工艺提供理论依据。

不同类型颗粒物切割器采样流量与切割粒径关系研究

利用静态箱法可探索美国BGI公司生产的多种旋风式切割器和国产撞击式切割器的采样流量(Q)对50%切割粒径(D 50)的影响,结果表明任意一种类型的旋风式切割器,采样流量变化均会导致采集效率曲线平移,流量越大,D 50越小。在同一个旋风式切割器中,通过改变流量可实现PM1.0、PM2.5和PM4.0等模式的切换,且采样流量与D 50近似成反比,而对于撞击式切割器,D 50的平方根与采样流量近似成反比。该研究可作为一种快速评估方法,根据实际流量快速估算其对应的D 50,具有一定的应用价值。

复合地层小直径盾构刀具切削过程仿真及参数优化

基于ABAQUS有限元软件,以厦门地铁四号线滨海复合地层为依托,建立切刀切土、滚刀破岩过程仿真模型,对盾构刀具切削过程进行动态分析。通过对比、筛选切削力的影响因素,进行切刀、滚刀的多参数正交试验,获取不同因素的主次影响程度,进而得出优选刀具结构参数。研究结果表明,基于CEL法的切削仿真模型更符合实际的土体切削过程;刀具参数的最优组合为刀刃宽1 mm、刀刃角20°、刀刃圆弧半径为0.5 mm。

内河型绞吸船水库清淤作业的绞刀选型

内河型绞吸船是水库清淤作业的主流装备。在疏浚作业中,施工土质的类型是影响绞刀外形尺寸、刀臂数量和绞刀功率等参数的一个重要因素。针对不同土质选择合适的绞刀类型,有助于增加产量,提升施工效率。本文搜集了国内外绞刀尺寸参数,对国内相关工程的施工数据进行分析,计算绞刀的切削效率和配置功率,总结出适用于不同土质的绞刀综合配置方案。

PDC 钻头齿的破岩机理和性能测试方法研究现状

聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)钻头,是钻井工程中主要破岩工具之一。PDC钻头切削齿的破岩效率、耐磨性、热稳定性和抗冲击性等性能指标对PDC钻头的使用效果影响很大,相关研究在国内外备受关注。本文总结了国内外有关PDC钻头齿破岩机理和性能测试的实验装置、测试方法等代表性成果,按照PDC钻头齿与岩石相互作用的方式,相关实验主要包括5大类:PDC钻头齿直线切削实验、旋转切削实验、落锤冲击实验、PDC钻头单齿静压实验以及全尺寸PDC钻头实验;按照测试目的,又可分为PDC钻头齿的破岩机理和性能测试2大类。通过调研分析这些实验研究的优缺点,以期为PDC钻头齿的研究与优化、PDC钻头的整体个性化设计等提供参考。

硬地层PDC钻头切削齿尺寸及后倾角优化设计

PDC钻头是目前石油钻井中使用较为广泛的一种破岩工具,但其在硬地层中的使用效果不佳,钻进效率低,使用寿命短。PDC钻头的切削齿尺寸、后倾角等是影响其钻进性能的重要参数,通过室内微钻头试验,综合考虑硬地层PDC钻头布齿设计中切削齿的重叠和覆盖情况,以相同钻压下微钻头在岩样表面旋转一周的切削深度作为评价其破岩效率的指标,分析了切削齿尺寸、后倾角等对硬地层PDC钻头破岩效率的影响。结果表明:在钻进可钻性超过Ⅵ级的硬地层时,切削齿尺寸越大,其破岩效率越低;钻进可钻性为Ⅵ—Ⅶ级的硬地层时,13.44mm切削齿的破岩效率最高,其最佳后倾角为15°。

PDC钻头布齿参数与地层适应性的试验研究

根据地层性质合理选择或设计PDC钻头可以显著提高钻井效率。为指导PDC钻头合理选型及个性化设计,选取21只试验钻头,在6种不同可钻性级别的岩石上进行钻进试验,研究了在钻进不同可钻性级别的岩石中切削齿尺寸、后倾角、布齿密度的合理取值问题。结果表明:(1)当岩石可钻性级别小于Ⅲ时,破岩效率随切削齿尺寸的增大而增大;(2)当岩石可钻性级别大于Ⅲ时,16 mm切削齿的破岩效率最高;(3)切削齿尺寸对破岩效率产生不同影响规律的岩石可钻性级值分界点为3.11;(4)在6种不同可钻性级别的岩石中,随切削齿后倾角增大,破岩效率均呈线性规律降低,但随着岩石可钻性级别的增大,后倾角对破岩效率的影响程度降低;(5)在不同可钻性级别的岩石中,随着布齿密度增大,破岩效率均呈幂函数规律降低。该研究成果为按岩石可钻性级别合理选择PDC钻头提供了依据。

布齿参数对PDC钻头破岩效率影响的试验

PDC切削齿尺寸、后倾角和布齿密度是影响PDC钻头性能的重要设计参数。采用室内钻进试验方法,考察切削齿尺寸、后倾角和布齿密度对PDC钻头破岩效率的影响。结果表明：对可钻性为Ⅲ级以下的岩石,直径19 mm切削齿的破岩效率最高;对可钻性为Ⅳ-Ⅴ级的岩石,直径16 mm切削齿的破岩效率最高;采用直径19 mm和16 mm切削齿时,后倾角为15°左右时的破岩效率最高;随布齿密度增大,破岩效率降低,特别是在可钻性为Ⅲ级以下的岩石中,布齿密度的影响更为明显。

齿轮滚刀合理窜刀的研究

根据实际的切削过程 ,给出了齿轮滚刀的合理长度 ,对窜刀时间 ,窜刀方向及窜刀尺寸进行了论述。

盘形滚刀切割岩碴粒径分布规律研究

岩碴大小及粒径分布是联系机械掘进参数与岩石性质的重要指标。依据盘形滚刀切割岩碴形成机制,分析岩碴尺寸组成及形成特点。基于现场掘进试验,按不同岩性和掘进机不同推力水平,分组获取岩碴试样,对其进行尺寸量测与筛分试验,取得大量的岩碴尺寸数据,并运用概率统计理论对泥岩、砂岩的岩碴尺寸进行分布拟合检验;随后对实测岩碴粒径分布进行计算并与理论分布模型(对数正态分布函数和Rosin-Rammler分布函数)进行对比分析。在岩碴尺寸分布、粒径分布及其与机械参数的关系等方面取得一些有益的结论,对改进掘进机设计及提高掘进效能具有一定的参考意义。

经尿道整体剜除与经尿道前列腺切除术治疗大体积前列腺增生的比较分析

目的探讨经尿道剜除联合手术刨削器治疗大体积(>80 ml)前列腺增生症(BPH)的临床效果。方法回顾性分析2014年2月-2016年2月65例大体积BPH,按手术方法分为两组,剜除组和电切组,剜除组30例,采用经尿道腔内整体剜除前列腺,完整剜除后推入膀胱,更换手术刨削器,将剜除的腺体粉碎取出;电切组35例,采用常规经尿道前列腺等离子电切术(TURP)。结果 65例均顺利完成手术。剜除组手术时间较TURP组短[(48.5±17.3)vs(75.6±21.4)min,t=5.55,P=0.000],术中出血量较TURP组少[(51.8±14.6)vs(102.3±32.4)ml,t=7.87,P=0.000]。腺体切除体积较TURP组多[(78.3±15.5)vs(61.8±12.9)ml,t=4.69,P=0.000]。两组术后膀胱冲洗时间和术后住院天数相比较,差异无统计学意义(P>0.05)。剜除组术后暂时性尿失禁比例高于电切组(8/30 vs 4/35)。两组术后3个月国际前列腺症状评分(IPSS)、最大尿流率(Qmax)和残余尿均较术前明显改善(P<0.05),但两组间差异无统计学意义(P>0.05)。结论经尿道腔内整体剜除联合手术刨削器治疗大体积BPH,手术时间更短,术中出血量少,切除腺体更彻底。

经尿道整体剜除联合手术刨削器与前列腺剜除术治疗大体积前列腺增生症的对比研究

目的探讨经尿道剜除联合手术刨削器治疗大体积(>80mL)前列腺增生症(BPH)的临床效果。方法将60例大体积BPH随机分为2组,刨削器组和剜除组(PKEP组),每组30例,刨削器组采用经尿道整体剜除前列腺,完整剜除后推入膀胱,更换手术刨削器,将剜除的腺体粉碎取出;PKEP组采用常规经尿道前列腺剜除术。结果 60例均顺利完成手术。刨削器组手术时间较PKEP组短[(48.5±17.3)min vs.(65.8±15.5)min,t=4.079,P=0.000],术中出血量较PKEP组少[(51.8±14.6)mL vs.(87.6±23.5)mL,t=7.088,P=0.000]。两组腺体切除体积、术后膀胱冲洗时间、术后住院天数无统计学差异(P>0.05)。两组术后3月IPSS、Qmax、残余尿均较术前明显改善(P<0.05),但两组间无统计学差异(P>0.05)。结论经尿道腔内整体剜除联合手术刨削器治疗大体积BPH,手术时间更短,术中出血量少,术后效果与前列腺剜除术相当。

基于岩渣粒径分布规律的TBM刀具消耗分析

岩渣是TBM掘进过程中岩机作用的直接产物,其粒径分布规律是进行TBM地质适应性、掘进效率和刀具消耗评价的重要指标。针对刀具消耗评价问题,结合兰州水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工,对TBM在不同岩体条件中掘进时产生的岩渣进行了现场量测与筛分试验,并对实测岩渣粒径分布数据进行了统计分析和理论分布函数拟合。对TBM掘进过程中刀具消耗规律进行了分析总结,探讨了不同岩体条件下TBM刀具消耗规律与岩渣粗糙度指数、岩渣颗粒级配系数以及岩渣粒径分组比例等参数之间的相关关系。研究结果表明:①刀具消耗与岩体地质条件密切相关,岩石强度越高,耐磨性越强,刀具消耗越大,Ⅱ类和Ⅳ类围岩中TBM刀具消耗明显高于Ⅲ类围岩;滚刀直径对刀具消耗有一定影响,采用大直径滚刀可降低同等围岩条件下的刀具消耗;②不同岩性条件下岩渣粒径分布不均匀,总体上属于级配良好,符合Rosin-Rammler函数,可采用Rosin-Rammler函数进行岩渣粒径分布参数计算;③刀具消耗与岩渣曲率系数的相关性不明显,与不均匀系数存在较好的二次函数关系,相关系数为0.875;④刀具消耗与岩渣粗糙度指数存在较显著的二次函数关系,相关系数为0.87,当岩渣粗糙度指数大于430时,岩渣粗糙度指数越高,TBM掘进效率越高,刀具消耗越小;⑤刀具消耗与岩渣几何平均粒径、R-R函数平均粒径呈正相关性,相关系数为0.84;⑥刀具消耗与岩渣形状含量比例之间密切相关。硬岩片状岩渣含量多时,刀具消耗较小,当片状岩渣含量大于40%时,刀具消耗降低速率加快;而块状与粉状岩渣多时,刀具消耗较大,当块状岩渣含量大于40%时,刀具消耗增加速率增高。研究成果建立了TBM刀具消耗与岩渣粒径分布规律之间的有效联系。

复杂网格曲面高效加工数控编程策略研究与应用

为了提高复杂网格曲面数控加工的效率和品质,研究了复杂网格曲面高效加工数控编程策略。从刀轨规划方式、数控程序量、多轴刀轴规划和进给速度优化等方面阐述了现有方法的不足和应采取的策略。将文中的策略应用到口腔修复体网格曲面的高效加工中,实例结果表明了文中所研究策略的正确性和有效性。

镶齿滚刀破碎岩渣粒径分布规律研究

镶齿滚刀破岩产生的细小岩渣是引起钻井施工中粉尘问题的关键因素,细小岩渣所占比例也可以反映出反井钻机的破岩效率。介绍镶齿滚刀破碎岩渣形成机理,分析破碎岩渣的粒径分布特点。对镶齿滚刀破岩试验得到的岩渣进行粒径筛分,得出各次试验的粒径分布数据,并计算出各次破岩试验的破岩比能。通过对各组粒径分布数据的拟合分析,得出岩渣粒径分布规律;分析拟合曲线,得到岩渣分布特征粒径数据;对特征粒径和破岩比能进行分析,得出两者之间的数学关系。

大粒径卵漂石地层盾构破岩机理及工程应用

盾构法在地下工程中应用广泛,但其技术系统具有极强的地层适应性差异,需要针对特殊地层进行专门设计。大粒径卵漂石地层是盾构法的世界禁区,迄今为止,国内外适用该种地层的技术系统和成功的工程案例较少。根据大粒径卵漂石地层的力学特征及空间分布规律,采用理论分析与现场验证相结合的手段与方法,系统研究重型刀具与大粒径卵漂石的相互作用机理及盾构开挖过程中刀具与地层的能量传递原理,基于能量原理提出重型刀具的劈裂破岩机理。基于应力波传播理论及黎金格新表面理论,提出盾构在富含超大粒径卵漂石地层中的破岩机理——阻尼环境下重型刀具锤击劈裂破岩;相应推导破岩所需的最小扭矩,为盾构机刀盘装备扭矩选取提供依据;在北京地铁九号线06标"军事博物馆站—东钓鱼台站"盾构区间工程中得到验证,并获得成功应用。研究结果对指导盾构选型、盾构隧道施工及反馈设计具有重要理论与实际意义。