组合风动潜孔锤研究及配气机构的设计与仿真

发布时间：2020-04-09 05:57

【摘要】：伴随着基础工程建设的发展和需求,嵌岩灌注桩的孔径越来越大,地质条件越来越复杂,常规钻进设备在基岩中钻进效率低下。组合风动潜孔锤能够以其巨大的冲击力使岩石体积破碎,提高整体钻进效率。作为组合风动潜孔锤的重要部分,配气机构将空压机提供的压缩空气合理地分配给每个单体潜孔锤,并将单体潜孔锤做功后的余气汇聚排出。为了满足组合风动潜孔锤整体循环体系的完整性,本文在设计和仿真模拟1.6m直径的组合风动潜孔锤配气机构的同时,对与其配套的单体潜孔锤也进行了简单的设计与数值计算。1.研究组合风动潜孔锤钻进工艺,通过对单体风动潜孔锤的布置方式的研究,确定本文中单体风动潜孔锤及排渣孔的布置方式:潜孔锤内层均匀布置2个,外层均匀布置4个,内层的潜孔锤与外层的潜孔锤最近的角度是45°,最远的角度是135°;排渣孔布置2个,与内层的潜孔锤的角度是90°。2.对单体潜孔锤的相关理论进行研究,利用有限差分原理在MATLAB上进行编程计算。在给予入口的压力后,对每个阶段的不同微分方程进行求解,从而得出不同阶段的活塞运动规律以及前后气室压力和流量的变化规律。设定不同的入口压力后发现:伴随着入口压力的增大,活塞的频率、速度、冲击功以及潜孔锤耗气量都呈现上升的趋势。3.研究组合风动潜孔锤配气机构的设计思路及工作机理。使用单体潜孔锤的入口压力和耗气量数据,利用Fluent对配气机构进气通道中气体的运动过程进行模拟。设定入口质量流量和出口压力,在再现气体的压力、温度和速度在通道中的变化情况的同时,得到入口速度、出口速度和入口压力等参数。气体在进气通道中压力损失不到千分之一,满足设计的要求。开始阶段,压力降随出口压力的增大而增大,而增加到2MPa之后,压力降随出口压力的增大而减小,可以推断出设计模型在出口压力为2MPa左右达到其最大压力降;组合风动潜孔锤配气机构的进气通道的入口速度、出口速度与出口压力成反比。
【图文】：

图 1-1 英格索兰捆绑式潜孔锤（黄辉，2009）国)公司作为韩国潜孔锤生产和制造的领导企业，，自 90进的高性能潜孔锤，具有丰富的研发、生产和制造经在材料、热处理、加工工艺等方面精益求精，产品故高。其潜孔锤产品在亚洲、非洲、南美洲都有比较大表 1-2 突破 TORNADO 系列集束式潜孔锤及参数型号 孔径范围(mmRNADO 1000 1000～1030RNADO 1200 1200～1230

5图 1-2 东宇 CD2000 组合潜孔锤此外，日本 TONE 公司的 MACH 复式冲击器钻具系统（菅志军，2003）、瑞典 Atlas Copco 公司的集束式潜孔锤和美国 MUMA 公司的组合风动潜孔锤等都是比较先进的产品。1.2.2 国内研究现状吉林大学自 1987 年开始承担原地质矿产部重点科研项目——大直径嵌岩潜孔锤研发以来，共研制成功 2 种类型组合潜孔锤钻具系统， FC-312 型大直径组
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU67

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本文编号：2620387