凿井井架套立架下行式安装工艺的应用

铜陵有色姚家岭矿业公司2#探矿井施工-600m中段探矿巷道,由井筒掘砌转探矿平巷施工需要进行临时改绞措施,须采用吊桶和罐笼两套提升系统。井筒-600m中段增设稳罐钢梁和手动托罐器,地表凿井井架下方增设套立架。套立架安装过程中首次采用下行式安装工艺,较传统上行式安装工艺工期由25天缩至20天,实现了快速安装施工,工程质量优良。

高速铁路隧道钻爆法机械化施工关键技术和装备

依托渝昆高速铁路(重庆—昆明)渝宜段缙云山隧道工程,探讨了机械化施工关键技术及装备。结果表明:改进后的三臂凿岩台车能够适应不同等级围岩和工法的转换;早强锚固剂和注浆锚杆植入工艺可快速施加预应力,使锚杆抗拔力明显提高,解决了软弱围岩支护难的问题;多功能拱架台车与“一长两中两短”拱架铰接式安装可明显增强结构抗弯刚度,减少吊装次数,提高拱架定位精度,缩短钢拱架安装和单次循环作业时间。经在渝昆高速铁路和西渝高速铁路中应用,本文提出的机械化施工技术及装备可优化施工流程,减少辅助设施的使用,降低超挖风险,显著提高施工效率和安全性。

国内外自动锚杆钻架类型特点及研究方向

锚杆支护水平制约着巷道掘进速度和安全性,同时也是实现巷道掘进无人化、智能化发展的卡脖子问题之一。钻锚机器人是解决锚杆支护施工痛点问题的必由之路,其核心部件为自动锚杆钻架。系统梳理了自动锚杆钻架技术路线图,总结归纳出各关键部件共性架构,综述了国内外自动锚杆钻架类型特点、技术水平及适用工况,指出了自动锚杆钻架技术的研究方向。首先按照布局型式将国外自动锚杆钻架划分为转塔式、切换式和自钻式3类,并从钻孔功率、回转扭矩,锚杆仓容量和性能特点方面进行了对比分析,在此基础上,归纳了国内自动锚杆钻架布局型式及性能指标参数,从功能和驱动元件数量2个方面分析了国内自动锚杆钻架存在的不足。其次系统阐述了自动锚杆钻架结构各组成部分的型式:包括钻孔装置、锚固剂注入装置、锚固装置、锚杆仓,阐述了各组成部分的工作原理和结构特点。最后通过分析国内外自动锚杆钻架的技术发展特点,依据我国煤矿巷道锚杆支护工艺现状,归纳了自动锚杆钻架技术存在的问题,提出了自动锚杆钻架技术研究方向,包括自动锚杆钻架传感器与驱动元件研究,自动锚杆钻架智能控制技术研究,自动锚杆钻架与钻具适用性研究,自动锚杆钻架模块化和系列化研究等。自动锚杆钻架技术的发展必将实现钻孔、注药、锚杆装填和锚固协同一体化作业,达到机械自动化锚杆支护目标,最终推动煤矿巷道掘进工作面智能化、无人化的建设。

软弱围岩隧道钻爆法机械化施工关键技术及装备

为实现软弱围岩大断面隧道钻爆法机械化施工,依托渝昆高速铁路(重庆—昆明)来福隧道,对凿岩钻孔与拱架安装施工工艺进行了研究。通过加长臂改造改进了凿岩台车,以适应软弱围岩条件下台阶法钻爆开挖隧道。通过增加托举装置的延长杆,改进了三臂拱架安装台车;结合“一长两短”的上台阶初期支护钢拱架设计方案,实现了拱顶初期支护钢铰接+三臂拱架安装的施工工艺。通过现场试验,采用改进后的凿岩台车施工,与传统人工手持风枪凿岩相比,两台阶与三台阶断面钻孔作业,施工效率分别提升89%、90%;采用改进后的拱架安装台车施工,与传统人工配合机械安装拱架相比,Ⅳ、Ⅴ级围岩段施工效率分别提升72%、81%。可见,采用改进后的凿岩台车和拱架安装台车机械化施工不仅可以提高施工效率,还可以降低施工风险。该套施工设备可在类似工程推广应用。

大港油田废弃水基钻井液板框压滤工艺优化及应用

板框压滤技术广泛应用于废弃水基钻井液无害化处理领域,大港油田通过工业应用和实践,形成了废弃水基钻井液“破胶脱稳-压滤固液分离”处理工艺,但存在工艺操作复杂、药剂普适性差、成本高和滤布更换频繁等问题。文章针对上述问题进行研究分析,结合工艺现场应用情况,提出了优化方案,对处理工艺流程、药剂及压滤材料等进行了优化和升级。应用效果表明,与优化前相比,泥饼含水率降至40%以下,药剂成本同比降低50%以上,且降低了劳动强度。

高紧凑型钻架提升机构的设计研究

创新性地设计一种高紧凑型钻架提升机构,介绍了该机构的特点、结构组成及工作原理,并应用有限元仿真技术对机构进行强度分析及结构优化,验证了其结构可靠性。该提升机构可灵活搭载于锚杆机、掘锚一体机上,高效辅助完成支护作业。

端框钻模数字化模型误差分析方法研究

针对航空用端框钻模实物量值传递中尺寸体积大、易磨损、传递路线长和检定效率低等问题,提出了一种基于三维点云的端框钻模数字化模型误差分析方法,同时进行模型比对分析。首先,对设计标准模型制造的端框钻模实体进行高精密测量扫描,获取三维点云集并进行相应点云算法处理,建立钻模的数字化模型;然后对数字化模型的钻模孔径进行误差建模,定量分析孔径的总体误差;最后通过对端框钻模设计标准模型和数字化模型进行最佳拟合比对,验证数字化模型的品质。结果表明,数字化模型的总体误差和重建质量都在允差范围内,证明端框钻模数字化模型误差分析方法的正确性。

锚杆钻机滑架振动特性分析及设计优化

针对锚杆钻机关键部件滑架受井下复杂工况影响易出现振动而引起结构破坏等问题,基于锚杆钻机结构组成及原理分析了滑架的振动特性,并利用Workbench 14.5对动力学特性进行仿真分析,得出了滑架部件的模态特性,仿真结果表明:锚杆钻机滑架固有频率为36.505 Hz,结构的振动频率远远避开了巷道环境频率,锚杆钻机滑架处于煤矿井下振动频率80 Hz的环境中时不会引起共振。利用拓扑优化算法对滑架结构进行优化,优化后固有频率增大0.8%,结构最大变形量减小0.66%,应力分布更加均匀合理,保证了滑架结构的可靠性和设备稳定性,提高了煤矿井下锚杆钻机的作业效率,为后期锚杆钻机结构设计与优化提供理论参考。

环锭细纱机罗拉座多工位钻孔工装设计

为了满足环锭细纱机罗拉座结构精度的高要求、减少工序间误差,设计以灰铸铁HT200作主体原料的罗拉座多工位钻孔工装,详述其定位装置和压紧装置的设计方案及技术要求;通过对比加工φ11.75 mm罗拉座底孔、φ10.20 mm胶圈张力架固定孔和φ3.20 mm张力架调节孔时,多工序钻孔与多工位钻孔的加工效率和加工质量,说明多工位钻孔工装可在1个工序完成所有孔的加工,单人日均加工数量是多工序加工的2倍,完工合格率由96.05%提高到99.00%。指出:环锭细纱机罗拉座多工位钻孔工装适用不同规格罗拉座的加工,结构简单、调试方便,误差减少,加工精度提高,既能降低加工成本又可提高生产效率和产品质量。

煤矿坑道钻机顶部开放式钻杆限位器设计

根据煤矿坑道钻机钻进施工过程中需要对不同直径钻具限位的使用要求,研制了限位范围可调的顶部开放式钻杆限位器。介绍了钻杆限位器的方案设计及工作原理,简述了关键零部件的设计要点。现场试验证明,顶部开放式钻杆限位器限位性能达到设计要求,动作稳定可靠,满足了钻进施工过程中对不同直径钻具限位的使用要求。

新型直推式动力猫道机的研制

动力猫道机是石油钻井过程中将存放在地面的管柱输送到钻台面的必备设备,也是自动化钻机关键设备之一。传统的动力猫道机在输送管柱时需提升质量达4t的输送架,且需提升输送架后再推送管柱,存在输送效率低、无功能耗高等问题。本文提出了一种直推式动力猫道机,工作时无需整体抬升质量达数吨的输送架,采用小车直接推动方式将管柱从钻台下方直接推送至钻台面,从而提高管柱输送速度与效率,降低能耗。文中对直推式动力猫道机总体技术方案及参数、机械结构进行研究与详细设计分析,研究制定了直推式管柱输送工艺流程,并对关键件进行了受力分析与计算,根据计算结果及性能要求,开展了液压系统、动力控制系统设计研究。通过试验及性能测试,在适应钻台高度10.5m时最快管柱循环输送速度达到44s/根,同比提高50%,系统装机功率仅为35kW,同比降低60%。

MG100全液压锚杆钻机钻架工作原理分析

目的分析MG100型全液压锚杆钻机全方位调整钻架的构造及工作原理,确定锚杆钻机钻头工作的矢量空间域.方法通过对锚杆钻机全方位调整钻架立面摆动部分、滑移伸缩部分和旋摆部分的分析,论述了全方位调整钻架的构造;并把实际工作状态下的钻架简化为数学模型,分析其工作原理,运用机器人运动学原理建立了钻头的运动方程.结果大臂绕与上支座铰接的铰点旋转范围为-20°^+55°,桅杆在立面内的摆动范围为-142°^+24,°桅杆绕回转支承轴旋转92.5°,桅杆可在滑槽内滑移1 000 mm.它反映出钻杆具有多方向钻进能力.结论得出了钻头工作的矢量空间域,为钻机的整体设计与使用提供了理论基础.

YZ-35C牙轮钻机钻架有限元分析及结构优化设计

应用有限元分析软件ANSYS对YZ - 35C牙轮钻机钻架进行有限元分析 ,找出了应力和变形的分布情况 ,分析出钻架弯曲、鼓肚、肋梁断裂的原因 ,并在有限元分析的基础上进行结构优化设计 ,使得优化后的结构在刚度和强度上都有很大提高 。

水平定向钻钻架有限元建模与分析

钻架是水平定向钻的主要承载部件,其强度和刚度对钻机能否正常工作影响很大。针对钻架传统设计方法存在的问题,提出利用有限元方法对设计进行校核。对水平定向钻钻进工况进行了分析,确定了有限元分析方案,并利用ANSYS软件建立了钻架有限元模型,在此基础上进行了应力应变分析。分析结果表明,钻架的强度能够满足要求,但部分结构需要改进,例如将单排链传动改为双排链传动。结构改进后重新进行分析,发现钻架强度和应力分布有了明显改善。该方法为钻架设计和优化提供了理论依据,有助于提高设计效率。

露天钻机钻架结构的力学行为分析及优化

针对国产矿用钻机钻架在工作过程中因承受多种静、动载荷的作用,易出现弯曲、断裂的问题,采用ANSYS软件,对3种不同工况下钻架结构的力学行为进行分析,得出应力和变形分布规律.在此基础上提出4种改进方案.结果表明:钻架结构中横撑及斜撑的尺寸、重量、重心分布及连接方式在很大程度上影响钻架力学行为,优化钻架结构可提高整体承载能力.四种改进方案中,方案四最大应力值降幅达33%,安全系数由1.1提升至1.7,且重量减轻16%.现场应用验证了此优化方案的合理性与可行性.

煤矿用自动换杆液压钻车的研制

为了提高钻孔效率,降低工人劳动强度,研制了煤矿用自动换杆液压钻车。阐述了煤矿用自动换杆液压钻车的整体方案、工作原理和主要部件的设计思路。该煤矿用液压钻车采用全液压驱动、履带式,配有自动换杆装置,结构紧凑,能够在狭小的巷道内通行,具有较好的井下施工性能。

风载与冲击载荷作用下钻架动力特性仿真分析

针对露天矿用潜孔钻机钻架在高寒大风地区工作时受冲击载荷影响易出现大幅摆动的问题,采用数值仿真方法,对某一现场使用钻机进行不同风向载荷与冲击载荷同时作用下钻架结构动力学分析,得到结构幅频响应曲线及动应力响应规律.结果表明:有风载荷作用下钻架结构的最大摆幅与最大动应力值显著提高,结构安全系数降低;幅频响应及动应力响应规律与结构动态性能关系密切;风载荷作用方向不同时钻架最大动应力作用位置不变,但最大动应力值和振幅值有明显不同;风载荷作用方向与钻机车身平行时,钻架的动应力及摆动位移最大,结构安全系数最低.

旋挖钻机变幅机构的动力学建模与仿真

为研究和提高变幅机构的动力学性能,采用牛顿-欧拉法建立四连杆机构的动力学数学模型,在Simulink平台上构建基于Matlab函数的变幅机构的动力学仿真模型,分别对4种变幅机构形式各在2种钻桅位姿状态下的变幅过程进行仿真,并对动力学仿真结果进行分析和比较。研究结果表明:动臂变幅油缸需提供的主动力与钻桅位姿以及动臂和连杆间的相对位置均无关,与动臂变幅油缸和动臂的相对位置有关;钻桅位姿和变幅机构的形式对动臂在和转台铰链处所受约束反力以及转台所受约束反力的幅值之和这两者均有影响;动臂位于连杆下方而动臂变幅油缸位于动臂下方的形式具有较好的动力学性能。

基于ANSYS Workbench的煤层气车载钻架分析与优化

以煤层气车载钻架为研究对象,利用Pro/E软件建立钻架的三维模型,通过模型转换为IGS格式后将其导入到ANSYS Workbench中,然后根据煤层气车载钻机开采条件,分析最危险工况下钻架有限元计算结果,得出最危险工况下总变形量和等效应力分布规律,并对钻架结构提出3种优化方案,研究车载钻架关键结构对其力学性能的影响。

不同测试方法下试验模态分析的对比

以实模态分析理论为基础,对钻架模型系统进行典型试验模态分析和基于ODS(Operation Deflection Shapes)测试方法为基础的试验模态分析,分别识别出系统的模态参数,并进行对比分析。