声波钻自配流液压振动器设计与研究

发布时间：2020-05-12 19:10

【摘要】：声波钻进具有钻进速度快、适应地层广、岩土样保真度高和环境污染少等优点,近年来在环境钻探、矿物勘探、岩土工程勘察与施工等领域得到了快速发展与广泛应用。本文设计了一种声波钻振动器仿真方案,并利用AMESim仿真软件对该声波钻系统进行了建模仿真研究,具体的研究内容为:一、对无阀自配流式液压振动器仿真方案进行了系统设计与结构设计,并对振动器的运动与配油过程进行了详细分析;建立推导了振动器活塞的动力学模型、腔室液体流动连续性方程以及腔室、油口的流量方程、蓄能器方程。二、制定了振动器的技术参数,确定了系统负载大小和工作压力,并结合活塞结构形式计算出了活塞、活塞杆直径等主要结构尺寸;计算出系统工作流量,并在此基础上设计了四种变油口方案;对液压泵、蓄能器、溢流阀等主要液压元件进行了参数计算。三、对AMESim仿真软件建立声波钻系统仿真模型的方法与过程进行了深入的研究分析,建立起了包括考虑节流问题的变油口模型、液压泵模型、钻杆模型等在内的声波钻系统仿真模型;利用系统仿真模型进行仿真,探讨了振动器结构尺寸参数、液压元件参数、钻杆参数等对振动频率、输出力等系统性能的影响,并对两变油口的瞬态节流情况进行了分析。通过上述研究,为液压直接激励式声波钻振动器的设计与仿真建模提供了理论基础,可以指导声波钻的设计与工程应用,为包括声波钻振动器在内的液压振动冲击设备的设计奠定基础。
【图文】：

-下活塞台阶；3-上活塞台阶；4-活塞缸体；5-下进油口；6-上8-下连接油口；9-上连接油口；10-上蓄能器连接油口；11-下上腔；15-上蓄能器，16-下蓄能器；17-油箱；18-过滤器；19压力显示计；21-溢流阀；22-钻杆；23-上端盖；24-下端盖。图 2-1 无阀自配流式声波钻系统示意图有专门控制油路切换的换向阀，振动器活塞与活塞缸控制装置。在驱动形式上该振动器为液压直接激励式馈式控制。振动器活塞通过自身与油口的位置关系，开闭与液压油的配流过程，从而驱动活塞进行往复振工作过程分析活塞缸、活塞整体为圆柱形，活塞为双作用双活塞结油口全部设计为圆形结构。下进油口 5、上下腔连接 10 设计在端盖上，其目的是为了防止活塞在上、下

表 2-1 振动器振动周期阶段划分上行阶段 下行阶段1）出油口全开、上进油口全关 （5）出油口全关、2）出油口渐关、上进油口全关 （6）出油口全关、3）出油口全关、上进油口渐开 （7）出油口渐开、4）出油口全关、上进油口全开 （8）出油口全开、示，，以振动器垂直向上方向为正方向、下极限运初始位置建立坐标轴 X 轴，令振动器的出油口d/2]5+，上进油口（直径2d ）的位置坐标为[x d/22 出油口之间的运动及位置关系，可以将上进油]2+d。
【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】：P634.4

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本文编号：2660702