煤矿井下大口径长距离贯通钻孔成孔关键技术

煤矿井下大口径长距离贯通钻孔可作为输送通道以替代矿井传统井工巷道,相比常规井下大口径钻孔,区别及难点主要在于“点对点”精准贯通、大口径长距离分级高效扩孔,以及全孔段套管敷设并注浆固管。介绍了煤矿井下大口径长距离贯通钻孔成孔关键技术,从RMRS绕障对接技术、分级扩孔技术、排渣工艺技术、全孔段套管敷设技术及注浆固管技术等5个方面深入研究,实现了大口径长距离贯通钻孔高效成孔。在钻孔设计方位轨道多个关键点处钻取的引导直孔内,采用RMRS技术进行超前引导,以实现定向绕障及“点对点”精准贯通;合理优化扩孔级序,采用回拉扩孔工艺以提高扩孔钻进效率;利用“孔内循环+机械辅助”联合排渣工艺提升扩孔钻进排渣效率;选配适用滚珠扶正器,采用“前拉+后推”组合方式实现长距离全孔段套管敷设;采用“环空带压注浆法”进行注浆固管以保障固管质量。基于上述关键技术,构建了大柳塔井与活鸡兔井之间的大口径长距离输水管道,总长度1932 m,钻孔终孔孔径330 mm,全孔段敷设输水套管尺寸?219 mm×8.94 mm;先导孔成功从2座桥墩之间斜向安全穿过,实际贯通点B_s与设计贯通点B之间水平投影位移偏差0.4 m、垂直剖面位移偏差0.25 m,空间位移偏差0.47 m,基本实现“点对点”连通;注浆固管声幅测井合格率95%,管路实际输水能力达150 m^(3)/h。

支架用冷轧2205不锈钢板微观组织演变及硬度分析

以支架用2205不锈钢板作为研究对象,对其开展扩孔、拉伸、杯突等多种测试试验,同时对其进行X射线衍射测试、硬度表征等。研究结果表明:固溶2205冷轧板中主要由单相奥氏体组织构成,在基体内生成了部分小尺寸的碳化物颗粒;2205钢经过拉伸与冲压处理后,基体中的奥氏体发生了马氏体转变;材料硬度则跟马氏体比例呈现相近的变化趋势;冷轧态下杯突与扩孔形成了比拉伸变形状态更高比例的诱发马氏体量。

煤矿井下顶板高位大直径定向钻孔双级双速扩孔钻头研究

双级双速扩孔工艺技术可以实现煤矿井下顶板高位大直径定向钻孔的一次高效扩孔,克服常规正向多级扩孔技术方法提下钻工作量大、辅助钻进时间长和钻具安全性较差等局限性。扩孔钻头是实施多动力双级双速扩孔技术的关键工具,为进一步提高双级双速扩孔的碎岩效率,对双级双速扩孔钻头的冠部剖面形状、切削齿直径和切削齿结构参数进行优化设计;在此基础上建立了双级双速扩孔钻头和对应地层三维模型、有限元模型,采用动态分析软件模拟研究3种不同钻头直径的碎岩效果;优选一级钻头ф165~ф152 mm、二级钻头ф165 mm的钻头直径配比,利用新设计的双级双速扩孔钻头进行现场试验,完成2个120 mm钻孔一次钻扩至200 mm实钻施工,累积扩孔进尺474 m,扩孔综合钻效为5.6 m/h,最高钻速可以达到7 m/h。结果表明:双级双速一级钻头能够有效减少二级钻头的碎岩难度,延长钻头寿命,满足双级双速工艺要求,大大提高顶板高位大直径综合钻进施工效率。

特大型海工替打环自由锻成形技术

海工装备用替打环锻件吨位重、规格大、法兰直径及相邻截面差大,采用传统的钢锭下料、芯棒卡台拔长、分段扩孔的自由锻方案成形难度极大,通过综合分析大法兰类台阶锻件关键成形方法和控制难点,首次提出小台阶差制坯+整体台阶扩孔+旋压成形法兰的工艺方案,并通过控制镦粗冲孔和增加分段精扩修整工序,较好地保证了毛坯尺寸,验证了工艺参数及成形工艺方案的合理性。

煤系气直井与煤层气U型井间的转换分析与应用

以SX-T-02煤层气井为研究对象,研究直井与煤层气U型井间的转换及U型井施工工艺,通过合理的钻孔布置,过卸压区对下组煤煤层气进行抽采,以解决采掘工作面瓦斯突出问题。简要介绍了U型井的钻具组合、定向等方面的内容,并对两井连通技术进行了说明,阐述了施工中的几点认识。

基于Drucker-Prager准则的扩孔器单齿正交切削岩土三维力学模型

扩孔器是定向穿越扩孔钻进阶段进行岩土切削的主要工具,合理的结构设计是提高扩孔时效、降低工程复杂问题出现几率的主要手段,且由于扩孔阶段是决定定向穿越工程工期的最主要阶段,因此,对扩孔器切削齿的切削效率进行深入研究是非常必要的。从单齿正交切削岩土的机制入手,综合考虑岩土与切削齿面之间的接触摩擦及岩土剪切区的剪切作用,分析了单齿正交切削岩土的力学特征,基于能够考虑中间主应力对岩土破坏影响的Drucker-Prager强度准则,推导了单齿正交切削岩土的主切削力与主切削力矩计算公式;在利用有限元计算程序对所推导公式进行验证的基础上,优选了剪切角计算模型,获得了不同岩土材料时的主切削力解析解,并分析了不同齿前角对主切削力的影响规律,从而获得单齿正交切削岩土的最优齿前角,为进一步研究扩孔器整体结构设计并针对不同岩土介质设计出适应性更强的扩孔器结构奠定基础。

摩托车曲轴箱孔系钻铰多面加工专用机床设计

摩托车曲轴箱油道孔的加工是曲轴箱的重要加工工序。分析某曲轴箱的结构特点及加工工艺,针对曲轴箱油道孔的钻、铰加工,设计出简单易用的钻、铰多面加工专用机床,重点对机床的总体方案、进给驱动机构、主轴箱、夹具和机床床身等进行介绍。该机床的研制解决了孔的多面同时加工的精度问题,提高了加工效率和降低了生产成本。

超长精密内深孔加工

为了解决现代深孔加工技术领域中长径比L/D≥20以上超长通深孔、盲深孔,特别是两端小中间大,中部带有圆柱面、锥面、球面等复杂曲面的超长异型深孔零件无法大幅扩孔、镗削加工的难题,对加工工艺进行了深入研究,并开发设计了一种具有防振、自导向和负压抽吸功能的高效精密偏心内扩孔镗刀,在实践中获得了满意的使用效果。

扩孔工艺对复合材料气瓶强度的影响

扩孔工艺可以改善复合材料气瓶瓶肩堆积并影响气瓶强度。为了研究该影响规律,首先,通过对比多个气瓶封头厚度的计算方法,组合推出双公式法,该方法能够较准确地模拟气瓶封头纤维层厚度的变化;然后,利用有限元方法建立气瓶渐进损伤模型预测爆破压力,并利用爆破试验验证了模型的准确性。结果表明,适当的扩孔工艺能使封头上纤维厚度极值降低31.53%,且过渡更加均匀;爆破压力下,封头内胆上的Mises应力整体下降且在瓶口下降更为显著,Mises应力曲线更加平滑;气瓶整体极限承载能力提高2.68%。

浮动铰刀振动铰削小口径火炮身管的研究

研究了振动铰削抑制积屑瘤形成的机理,在此基础上通过浮动铰刀振动铰削小口径火炮身管的实验,分析了振动铰削对火炮身管内膛表面粗糙度的影响。振动铰削把普通铰削的连续切削过程转变为断续的脉冲式切削过程,将普通铰削时的螺旋状连续切屑变成了非常细小的针状单元切屑,增强了铰削加工的断屑排屑能力,从根本上抑制了积屑瘤的形成,避免了已加工表面的犁沟和鳞刺。实验表明:振动铰削的表面粗糙度Ra比普通铰削至少提高3级;振动铰削的表面粗糙度Ry不到普通铰削的1/5;振动铰削使孔的已加工表面均匀一致,显著提高了身管内膛的表面质量。

采用经济数控车床批量车削孔类工件的再实践

通过在纵拖板上设计增加一固定刀架,代替车床尾座夹持钻头或铰刀,对工件进行钻孔或铰孔,不仅能在有效地保证工件加工精度的前提下,大幅度地提高生产效率、极大地降低工人的劳动强度,而且解决了经济型数控车床只能装夹4把刀具的问题,扩展了经济型数控车床夹持刀具的数量,对工艺相对比较复杂、需要至少5把车刀才能完成的一道车削工序,可避免被拆分成两道工序、安排的机床数由1台变成2台的情况,减少了加工工序,节约了机床,可进一步降低工件的加工成本。

定向钻扩孔反扩反输泥浆工艺

针对定向钻施工过程中入土点高程高于出土点,造成在导向孔扩孔阶段入土点不反浆,出土点大量反浆,传统泥浆工艺无法直接回收利用的问题,对传统泥浆工艺进行改进,提出了定向钻扩孔过程中反扩反输泥浆工艺。文章介绍了该工艺采用的设备、施工工艺和施工中的注意事项。改进后的工艺有效地解决了定向钻扩孔过程中出土点泥浆利用问题,减少了泥浆的浪费,大大提高了泥浆的循环利用率,降低了施工成本。

铰削过程有限元仿真及优化

在发动机气门导管加工过程中,焊接式铰刀几何参数对铰削过程中切削力、切削温度、刀具损伤等有显著影响。提出一种结合快速参数化建模、有限元仿真及多目标优化的试验方法来得到最优的刀片几何参数。首先通过Python语言进行刀片和工件几何参数化建模的二次开发;其次采用单因素试验法分析不同刀片几何参数对切削力、切削温度的影响趋势;最后结合正交试验法与响应曲面法建立了以切削力及切削温度为目标的函数,通过Fmincon优化模型得到刀片几何参数最优解。该研究方法有效的提高了刀具设计的效率,并对焊接式铰刀几何结构设计具有重要指导意义。

钎杆内孔的液压低频振动扩孔工艺实验

为完全去除中空钢钎杆内孔表面的氧化层和裂纹层的影响,采用深孔扩孔的方式加工钎杆内孔。针对深孔扩孔过程中存在的切屑排出困难、切削温度高、内孔表面加工质量差等问题,利用液压低频振动辅助枪钻对中空钢钎杆进行深孔扩孔,研究振动参数及加工参数对切屑形态、内孔表面质量、切削热的影响。实验结果表明:在转速为500 r/min、进给量为0.1 mm/r条件下,相对于普通扩孔,液压低频振动扩孔可减小切屑尺寸,减少切屑表面锯齿边缘现象,优化内孔加工表面,减少刀痕和划痕,降低加工温度。且当频率为36.7 Hz、振幅为0.58 mm时,切屑尺寸最小,内孔表面划痕最少,加工温度最低;随着进给量在0.80~0.12 mm/r范围内增大,切屑长度变大,内孔表面的刀痕和划痕增多;转速对切屑长度及内孔表面形貌影响较小。

基于不锈钢铰削加工工艺性能的分析

介绍了不锈钢切削加工工艺性能的特点;在铰削加工中常见的不良现象和原因及改善铰削加工工艺性能的主要途径。结合常用的切削加工工艺参数,给出了不锈钢在铰削加工中合理的切削加工工艺参数参考值,有效地解决了不锈钢材料精密孔的高难加工问题。

软硬交错地层中的定向钻穿越施工技术

随着西气东输二线管道工程的建设,水平定向钻穿越施工的管道管径也随之增大。在大口径水平定向钻穿越施工中,软硬地层交错处产生的扩孔台阶是影响定向钻施工成功率的关键因素。文章通过理论分析,采用了一种使扩孔器承受的垂直向下合力减小的施工方案,从而有效地避免了在软硬地层交错处产生扩孔台阶。工程实践证明该方法可行。

多工艺钻进技术在塔山煤矿瓦斯抽采钻孔中的应用

大同煤矿集团公司塔山煤矿4号瓦斯抽排孔终孔口径为1200 mm,孔深423.66 m,孔底位移≯2 m。孔径大、钻孔深、精度高是本工程的主要难点。钻进施工中采用了气动潜孔锤、双壁钻杆气举反循环及组合牙轮多级扩孔等多种工艺,提高了钻进效率,保证了孔身质量,取得了良好的经济效益和社会效益。

坦克履带低频振动扩孔实验研究

低频振动扩孔"切削—分离—切削—分离"的脉冲动作使钻头在加工过程中产生纠偏效果,提高了孔的直线度;振动扩孔的脉冲切削、微细切削、重复熨压以及断屑特性使已加工表面质量得以提高。进行了坦克履带扩孔实验,并对相同条件下普通扩孔和振动扩孔的孔加工直线度和表面质量进行了比较。实验表明:振动扩孔的孔直线度比普通扩孔提高一级;振动扩孔的表面粗糙度比普通扩孔提高两级。

Z3040钻床加工Φ100销孔的工地实现

介绍了在水电站工地现场,使用Z3040摇臂钻床加工φ100销孔的过程,通过刀具结构形式的选择和切削试验,完成了加工任务。为设备件不理想的水电站加工大尺寸、高精度联接孔提供了实践依据。

国产直槽铰刀和进口复合铰刀加工球墨铸铁的对比试验

在切削加工中,铰刀作为精加工刀具,占有很重要的地位。以材料为QT600的某汽车零件的加工为例,通过试验,分析直槽铰刀和进口复合铰刀加工性能的差异,从而选出适合加工的铰刀,并对试验结果进行简单的对比和分析。