【導(dǎo)讀】沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)的設(shè)想始于歐洲。從上世紀(jì)五十年代開始，在。美國，加拿大和前蘇聯(lián)才研制出幾種具有實(shí)用意義的液動(dòng)沖擊器。液動(dòng)沖擊器是液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探的關(guān)鍵設(shè)備。隨著中國現(xiàn)代化建。高的要求，所以，加速液動(dòng)沖擊器的研究勢(shì)在必行。理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并提出了計(jì)算液動(dòng)沖擊力和沖擊頻率的方法。并針對(duì)液動(dòng)沖擊器的關(guān)鍵零件—沖錘彈簧進(jìn)行了詳細(xì)的。本文主要作了以下工作：。1）詳細(xì)闡述了液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探；4）閥式反作用液動(dòng)沖擊器的性能分析和參數(shù)計(jì)算。原始文獻(xiàn)和第一手資料為原則。版，都必須注明出處或加以注釋。凡轉(zhuǎn)引文獻(xiàn)資料，應(yīng)如實(shí)說明。引用和注釋，應(yīng)力求客觀、公允、準(zhǔn)確。偽注、偽造、篡改文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)等，均屬學(xué)術(shù)不端行為致。3)著錄參考文獻(xiàn)能起索引作用。說學(xué)位申請(qǐng)者的課程考試通過了，但論文在答辯時(shí)被評(píng)為不合格，那么就不會(huì)授予他學(xué)位。核心期刊審核時(shí)間一般為4個(gè)月，須經(jīng)過初審、復(fù)審、終審三道程序。國家級(jí)期刊主管單位是國家部門或直屬部門。

　　

【正文】 561 ?????， 2．工作極限載荷 jp ：因?yàn)槭?I 類載荷： jp ? Npn 9156? 3．彈簧材料直徑 d 及彈簧中徑 D 與有關(guān)參數(shù)： 根據(jù) jp 與 D 條件，從表 11219 得： d D jp jf ，dp 16 90 10405 877 n： 74877 ??? ，ppn d 按照表 11210 取標(biāo)準(zhǔn)值 n= 5．總?cè)?shù) 1n ： 1n =n+2=+2= 6．彈簧剛度 ，p ： mmNnpp d /, ???， 7．工作極限載荷下的變形量 jF ： mmnfF jj ???? 8．節(jié)距 t： mmdnFt j ????? 9．自由高度 0H ： mmdntH 3 7 ??????? ，取標(biāo)準(zhǔn)值 380mm 10．彈簧外徑 2D ： mmdDD 1061690 ????? 第三章 ГВМС5 液動(dòng)錘 27 11．彈簧內(nèi)徑 1D ： mmdDD 7416901 ????? 28 12．螺旋角 ? ： rc t a na rc t a n ????? Dt? 13．展開長度 L： mmDnL 4118 os os 01 ?????? ? 驗(yàn)算 1．最小載荷時(shí)的高度 1H ： mmppHH 0380101 ????? ， 2．最大載荷時(shí)的高度 nH ： mmppHH nn 63800 ????? ， 3．極限載荷時(shí)的高度 jH ： mmppHH jj 053800 ????? ， 4．實(shí)際工作行程 h： mmHHh n ????? 5．工作區(qū)范圍： 62148915 6。014801 ???? jnj FFFF 6．高徑 比 b： ??? DHb b,不必穩(wěn)定性驗(yàn)算。 第四章 液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的發(fā)展展望 4． 1 液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的發(fā)展方向 液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)在地質(zhì)勘探鉆進(jìn)今發(fā)展很快。從當(dāng)前國內(nèi)外情況來 29 看，今后應(yīng)從下列幾個(gè)方面進(jìn)行研究和完善。 1．向小口徑發(fā)展 適應(yīng)地質(zhì)巖心鉆探推廣小口徑的趨勢(shì)，沖擊器也應(yīng)向小口徑方面發(fā)展。實(shí)踐平明，小口徑?jīng)_擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。如前所述，用 Г— 7 型沖擊器配用 ГЙЙ74МЬ 鉆頭鉆進(jìn) 76 毫米的鉆孔，比普通金剛石鉆進(jìn)和硬合金鉆進(jìn)，機(jī)械鉆速增長 80 一 100％，回 次長度增加 30 一 50％，效率提高 30 一 60％。 2．?dāng)U大沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)深度 液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的深度受送水管路能量損失及沖擊器沖擊功的大小所限。目前沖擊回轉(zhuǎn)已鉆深 800 一 900 米，增大送水泵的能力、增大沖擊器的沖擊功可進(jìn)一步擴(kuò)大其鉆進(jìn)的深度。當(dāng)然，細(xì)小孔徑也可減小對(duì)水泵和沖擊器能力的要求，相對(duì)地?cái)U(kuò)大了鉆進(jìn)孔深。例如蘇聯(lián)用 КГСГ76 和КГСГ9— 59 型小口徑?jīng)_擊器在金屬礦鉆進(jìn)孔深已達(dá) 800 一 1200 米。如進(jìn)一步增加沖擊功則可鉆到 1500 米或更深。 3．與分層鉆進(jìn)配套 根據(jù)不同巖層選擇硬合金或者金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。在生產(chǎn)實(shí)際中，巖層變化多端，不宜固定使用一種鉆進(jìn)方法。所以應(yīng)有不同的鉆頭和不同的沖擊器，并分層定出合理的鉆進(jìn)工藝。 4．使沖擊器能用于泥漿鉆進(jìn) 現(xiàn)在大多數(shù)沖擊器只適用于清水鉆進(jìn)，這就大大限制了沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的推廣和使用。在這個(gè)問題上，應(yīng)該一方面研制可用于泥漿的沖擊器，另一方面，應(yīng)積極改變泥漿性質(zhì)，使用低同相或無固相泥漿，同時(shí)還應(yīng)研究整套泥漿的凈化設(shè)備。 5．提商采心率 在一些較為復(fù)雜的地層，為了提高沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的采心率，可設(shè)計(jì)特 殊 30 的雙層巖心管和噴反裝置。例如，在蘇聯(lián)已采用 CCK 型的和 KCCK 型繩索取心鉆縣與 ГС— 50 型液動(dòng)沖擊器配用，取得了較好效果。 6．?dāng)U大沖擊回轉(zhuǎn)的使用范圍 沖擊回轉(zhuǎn)鉆不僅在地質(zhì)部門可以應(yīng)用，還可有效地應(yīng)用于煤田、冶金，采礦，水電等部門，不僅可用于地質(zhì)勘探孔，而且更便于鉆進(jìn)工程施工鉆孔。 在當(dāng)隊(duì)沖擊因轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中還必須注意研究解決下列問題： 1．研制新型的適合不同需要的沖擊器。如結(jié)構(gòu)不同，直徑不同，頻率不同的沖擊器等。 2．研制高效能、多品種的沖擊回轉(zhuǎn)用的鉆頭。沒有優(yōu)良的鉆頭，不可能推廣和發(fā)展沖 擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法。應(yīng) 適應(yīng)不同要求研制硬合金鉆頭、金剛石鉆頭及牙輪鉆頭。 3 研究沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的井底碎巖機(jī)理和制訂完善的鉆進(jìn)工藝 4．研制專用水泵。水泵是液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)的動(dòng)力源?，F(xiàn)用水泵原為洗井面設(shè)計(jì)，因此滿足不了沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的需要，勉強(qiáng)使用既限制了沖擊器的能力，又加劇了水泵的磨損。應(yīng)該研制沖擊回轉(zhuǎn)的專用水泵。蘇聯(lián)研制的 НВ320／ 100(排量為 320 升／分，最大泵壓為 100 公斤／厘米 2)型水泵就是供沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)使用的。 有關(guān)風(fēng)動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，當(dāng)前還多用于礦山開采及水井鉆進(jìn)，服從于空氣洗井鉆進(jìn)的某些規(guī)律。從當(dāng)前的情況看，應(yīng)在風(fēng)動(dòng)沖擊回 轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中，研究推廣空氣泡沫劑，以解決粉塵飛揚(yáng)和井內(nèi)含水曾排粉等問題。實(shí)踐證明，風(fēng)動(dòng)沖擊器的鉆進(jìn)效率與風(fēng)壓成正比增長，因此，研制高壓大風(fēng)量助空壓機(jī)是當(dāng)務(wù)之急。當(dāng)然還須進(jìn)一步研制適合于地質(zhì)勘探鉆進(jìn)用的沖擊器和鉆頭，以及合理的鉆進(jìn)工藝規(guī)范，不斷擴(kuò)大風(fēng)動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)在地質(zhì)巖心鉆 31 探中的應(yīng)用。 4． 2 基礎(chǔ)理論方面的重大課題 1．予壓應(yīng)力條件下同時(shí)施加沖擊和迥轉(zhuǎn)載荷時(shí)巖石破碎規(guī)律的深入研究。其主要任務(wù)是：揭露具有上述特點(diǎn)的碎巖能耗和碎巖效果之間的聯(lián)系；研究預(yù)壓應(yīng)力、沖擊動(dòng)載和轉(zhuǎn)這三種載荷的合理數(shù)值以及它們之間與巖石物 理機(jī)械性質(zhì)的關(guān)系，尋求合理的定量數(shù)值以指導(dǎo)研制性能優(yōu)越而又經(jīng)濟(jì)合理的液動(dòng)沖擊器；制定經(jīng)濟(jì)合四的鉆進(jìn)參數(shù)；制定我國液動(dòng)沖擊鉆巖分級(jí)表為擬定生產(chǎn)定額的基礎(chǔ)。 應(yīng)變波理論在沖擊 — 回轉(zhuǎn)碎巖理論研究方面應(yīng)當(dāng)是一個(gè)重要的內(nèi)容和途徑。目前在這方面的研究可概括為以下內(nèi)容：予壓應(yīng)力條件下沖擊 — 回轉(zhuǎn)碎巖的基本方程 (對(duì)金剛石鉆頭和硬質(zhì)合金鉆頭等 )和能量的傳插；沖擊錘沖擊環(huán)狀斷面巖心管和不同形狀無巖心鉆頭時(shí)的應(yīng)力波形；應(yīng)力波沿巖心管的傳播和能量損耗的機(jī)制。 2．各種類型液動(dòng)沖擊器力學(xué)特性的深入研究。主要任務(wù)是設(shè)計(jì)和改進(jìn)液動(dòng)沖擊器結(jié) 構(gòu)參數(shù)，使其達(dá)到既有優(yōu)良的技術(shù)指標(biāo)又具有合理的經(jīng)濟(jì)目的。液動(dòng)沖占器的優(yōu)化研究應(yīng)當(dāng)滿足上述主要任務(wù)。各種類型液動(dòng)沖擊器中水錘現(xiàn)象的研究和充分利用顯然是液動(dòng)沖擊器力學(xué)特性的研究內(nèi)容之— 。 4． 3 應(yīng)用研究 其主要任務(wù)是；巖心鉆探、水文水井鉆探、工程鉆探、石油天然氣鉆探液動(dòng)沖擊器的系列化 (用清水、低固相、無固相和泥漿的沖擊器 )。包括各種繩索取心式、處理孔內(nèi)卡鉆事故用的各種液動(dòng)沖擊器以及適用于反循環(huán)連續(xù)取心的液動(dòng)沖擊器等。美國喬伊公司研制的全液壓無閥 HJ— Z 型液壓 32 鑿片機(jī)，共沖擊頻率達(dá) 200 小次沖擊 HZ 單次功 — 118J。潛孔式液動(dòng)沖擊器要達(dá)指標(biāo)叢到類似顯然比較困難，也不一定是合理的，但解決相應(yīng)的配套設(shè)施，例如高能量的泥漿泵和耐高壓的軟管和鉆桿系統(tǒng)必將有助于問題的解決。 深入研制取心工具、打撈工且，適宜于現(xiàn)場(chǎng)使用的有關(guān)儀表，特別是排量表、泵壓表、頻率計(jì)等等。 鉆頭的研究也是一個(gè)十分重要的方而。我國發(fā)展液動(dòng)沖擊鉆金剛石鉆頭應(yīng)當(dāng)以人孕鑲和聚品類為主。關(guān)丁硬質(zhì)合金鉆頭主要的方向是提高硬質(zhì)合金的性能、鉆頭結(jié)構(gòu)和制造工藝，目的是提高鉆頭壽命。關(guān)于硬質(zhì)合金的物理機(jī)械性能，我國株洲硬質(zhì)合金廠近年來研制成功并通過了堅(jiān)定的下列幾 種新產(chǎn)品問世是十分可喜的，這些新產(chǎn)品的主要性能見表 9 一 1 所示。 這些新型高硬度、高抗彎強(qiáng)度的硬質(zhì)合金的出現(xiàn)是令人鼓舞的、若能運(yùn)用于液動(dòng)沖擊，則必將對(duì)提高液動(dòng)沖擊鉆的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生更加良好的效果。 最后應(yīng)當(dāng)組織液動(dòng)沖擊鉆和相關(guān)鉆進(jìn)技術(shù)組合的研究。 第五章 液動(dòng)錘的仿真分析 程序清單： MAIN: MOV DPTR,7F04H。 MOV A,10H MOVX A, 10H INC DPTR MOV A,40H MOVX DPTR,7F00H MOV A,0D6H 33 MOVX @DPTR,A。 MOV SP,60H MOV 20H,00H MOV P2,7EH。 MOV R0,00H MOV R7,55H MOV IE,84H WDIN: JBC ,TRAN AJMP WDIN TRAN: MOV A,20H MOVX @R0,A INC R0 MOV A,21H MOVX @R0,A INC R0 MOV A,22H MOVX @R0,A INC R0 DJNZ R7,WDIN ACALL PDATA MOV R0,00H MOV R7,55H AJMP WDIN A/D 中斷服務(wù)程序 PINT1: MOV DPTR,7F01H 34 MOVX A,@DPTR MOV R2,A ANL A,0F0H JNZ PRI。 MOV R1,20H MOV A,R2 ANL A,01H XCHD A,@R1 MOV A,R2 ANL A,0EH SWAP A XCHD A,@R1 MOV @R1,A INC R1 WD4: MOVX A,@DPTR JNB , WD4 SWAP A MOV @R1,A WD3： MOVX A,@DPTR JNB , WD3 XCHD A,@R1 INC R1 WD2： MOVX A,@DPTR JNB , WD2 SWAP A 35 INC R1 MOV @R1,A WD1： MOVX A,@DPTR JNB , WD1 XCHD A,@R1 SETB PSW PRI: RET 36 致謝 本課題在選題及研究過程中得到老師 和 的悉心指導(dǎo)。 二位 老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥 、熱忱鼓勵(lì)。 二位老師 一絲不茍的 工作 作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí) 幾月 ，卻給以終生受益無窮之道。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間， 二位老師那深厚的學(xué)識(shí)，廣博的知識(shí)，崇高的人品和敬業(yè)的態(tài)度給我們留下了深刻的印象，在感動(dòng)之余更激勵(lì)了我們不斷學(xué)習(xí)和進(jìn)步。 在此，向二位老師表示我最衷心的感謝和最崇高的敬意！ 37 參考文獻(xiàn) [1]佟功喜，楊引娥 .貫通式繩索取心液動(dòng)錘鉆具設(shè)想 .探礦工程 ,1999 年增刊 . 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