钻头自回转型气动潜孔锤的研究与设计

发布时间：2017-08-16 15:35

  本文关键词：钻头自回转型气动潜孔锤的研究与设计

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【摘要】：气动潜孔锤因钻孔效率高、成孔质量好、不污染环境等优点,在爆破孔施工、水文水井钻凿、工程地质勘探等领域得到了广泛的应用。但是气动潜孔锤在实际运用中也存在孔壁扰动、钻机利用率低等问题。针对这些问题,本文设计了一种钻头自回转型气动潜孔锤,该潜孔锤只需要输入高压气体,即可实现潜孔锤的回转运动和冲击运动,因潜孔锤上设计有回转接头,能实现工作过程中潜孔锤回转而钻杆不回转。这样不仅省略了钻机,减少了钻进设备,还可以有效地减小钻进过程中钻具磨损、孔壁扰动等问题。全文主要结论如下:(1)气动冲击设备的工作原理研究。主要研究了国内外典型的无阀式气动潜孔锤的结构和工作原理,以及典型的凿岩机的结构和工作原理。通过研究各种各样的气动冲击设备的结构和原理,分析其利弊,借鉴其设计方法,拓展设计钻头自回转型气动潜孔锤的思路。(2)钻头自回转型气动潜孔锤结构设计、参数设计、具体零部件设计。本文在研究了气动冲击设备工作原理的基础上,设计了一种能实现钻头自回转的气动潜孔锤。并依据气动冲击设备设计理论及方法,进行了参数设计及具体零件设计。(3)关键零件强度校核。本文利用有限元分析软件ANSYS对关键零件螺旋棒和棘轮、棘齿的强度进行了校核,表明其强度满足设计要求。(4)活塞冲击钻头的动力学分析。为了研究活塞冲击钻头这一过程中的能量传递规律,并验证在动载荷的作用下,活塞的强度是否满足设计要求,本文利用ANSYS/Explicit Dynamics对活塞冲击钻头这一过程进行了冲击动力学分析。
【关键词】：冲击回转 气动潜孔锤 结构设计 强度校核 动力学分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P634.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题意义11-12
• 1.2 潜孔锤研究概况及国内外研究现状12-16
• 1.2.1 气动冲击器发展概述12-14
• 1.2.2 国外发展现状14-15
• 1.2.3 国内发展现状15-16
• 1.3 研究内容、技术路线、创新点16-18
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 技术路线17
• 1.3.3 创新点17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第2章 气动冲击器简介19-27
• 2.1 冲击回转式冲击器破碎岩石的原理19-20
• 2.2 气动凿岩机的结构和原理20-22
• 2.3 气动潜孔锤的结构和原理22-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 钻头自回转型气动潜孔锤方案设计27-51
• 3.1 参数设计27-31
• 3.1.1 工作参数27
• 3.1.2 设计参数27-29
• 3.1.3 结构参数29-31
• 3.2 结构设计31-39
• 3.2.1 钻头自回转机构设计33
• 3.2.2 配气机构设计33-35
• 3.2.3 进气逆止机构设计35-37
• 3.2.4 排气吹渣机构设计37
• 3.2.5 防空打机构设计37-38
• 3.2.6 钻头吊挂机构设计38
• 3.2.7 增大冲击面积机构设计38-39
• 3.3 零件的详细设计39-50
• 3.3.1 棘轮机构39-45
• 3.3.2 配气座的设计45-46
• 3.3.3 螺旋棒和螺旋母的设计46-48
• 3.3.4 活塞的设计48-49
• 3.3.5 回转接头的设计49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第4章 关键零部件有限元强度校核51-61
• 4.1 有限元模型的建立与材料赋予、接触设置51-53
• 4.1.1 有限元模型51-52
• 4.1.2 材料赋予52-53
• 4.1.3 接触设置53
• 4.2 网格划分53-54
• 4.3 载荷及边界条件的确定54-57
• 4.4 有限元计算结果分析57-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第5章 活塞-钻头碰撞动力学分析61-73
• 5.1 气动潜孔锤破碎岩石过程中的能量传递过程61-62
• 5.2 前处理62-64
• 5.2.1 建立活塞与钻头的模型62-63
• 5.2.2 材料赋予63
• 5.2.3 接触设置63
• 5.2.4 网格划分63-64
• 5.2.5 载荷与约束64
• 5.3 结果分析64-72
• 5.3.1 应力波传递64-69
• 5.3.2 能量传递69-71
• 5.3.3 活塞冲击末速度分析71-72
• 5.4 本章小结72-73
• 第6章 结论与展望73-75
• 6.1 结论73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：684095