國家精品課程：巖土鉆掘工程學第6章——沖擊回轉鉆進與沖擊、振動鉆進-文庫吧資料
2024-09-24 20:40本頁面
【正文】 1. 沖擊 回轉碎巖 ? 主要以沖擊載荷碎巖為主，軸向靜壓力主要用來克服鉆具的反彈力，改善沖擊能的傳遞。刃具具有沖擊碎巖和回轉碎巖兩者的特征。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室 第四節(jié) 沖擊回轉鉆進工藝 一、沖擊回轉破巖機理 ? 沖擊使接觸應力瞬間達極大，應力集中，巖石產生裂紋。圓弧型和中凸型鉆速較高。 提高鉆頭壽命。圖中 J200型四翼鉆頭宜用在中硬及中硬以下巖石 。 第三節(jié) 沖擊回轉鉆進用鉆頭 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室 第三節(jié) 沖擊回轉鉆進用鉆頭 2． 潛孔錘 柱齒鉆頭 ? 用冷壓方法在鉆頭體中嵌裝柱齒。為克服金剛石聚晶層與硬質合金基體的熱膨脹系數(shù)不同，彈性模量不同，在金剛石聚晶與硬質合金基體間采用了兩層過渡層。可延長鉆頭壽命，提高鉆速降低鉆進成本。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室 ? 硬合金柱齒耐磨性較低，鉆進堅硬磨蝕性巖石時周邊柱齒磨損嚴重，最好的辦法是采用金剛石加強柱齒。 ? 半球齒強度最高，錐球齒次之，楔形齒最低；但鑿巖效率相反。 ? 切削刃形狀 —— 分為刃片型、柱齒型和片柱混裝型。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室 第三節(jié) 沖擊回轉鉆進用鉆頭 二、風動沖擊回轉鉆進（潛孔錘）鉆頭 ? 多為全面鉆頭 —— 整體式和分體式。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室 第三節(jié) 沖擊回轉鉆進用鉆頭 2. 金剛石鉆頭 ? 液動沖擊回轉金剛石鉆頭主要是孕鑲取心鉆頭，常用在堅硬“ 打滑 ” 地層常用高頻低沖擊功的液動沖擊器。~100186。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室 第三節(jié) 沖擊回轉鉆進用鉆頭 （ 3）異形硬合金鉆頭 ? 利用異形截面鉆頭體增大液流斷面，減少流阻背壓和巖心堵塞。外肋骨厚 4mm，外出刃 ，內出刃 1mm，底出刃 5mm，沖擊刃角 110186。 ? 適于鉆進 5～ 8級中硬巖石。肋骨厚 3mm以增大通水面積，內、外出刃 3mm，底出刃 5mm，刃尖角90186。 ? 切削具的出刃形式多為平底形，且出刃量較大。這種輪流的沖擊，使得空氣錘能夠以較低的鉆壓鉆進。 ? 同時，控制桿的底閥打開，鉆柱內部的空氣通過控制桿、鉆頭接頭以及鉆頭噴嘴 吹向孔底 帶走巖屑。實際上 吹洗 巖屑的 工作 暫停了。活塞的一個通氣口 (流體通過活塞的流道之一 )對準控制桿的一個窗口，壓縮空氣 → 活塞底部空間 → 推動活塞向上運動。 第二節(jié) 液動和氣動沖擊器 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室 3. 油氣鉆井用的氣動潛孔錘 ? 空氣錘提離井底 時 ，壓縮空氣從公接頭流到鉆頭清理井眼，并沒有激發(fā)活塞。 ? 進氣室的氣體經內缸徑向孔及活塞上環(huán)形氣 槽進入下缸，活塞開始向上運動 → 上移關閉進氣氣路 → 活塞靠氣體膨脹運行 ，當下缸與排氣孔相通時 → 活塞靠慣性運行 .無閥潛孔錘返程包括進氣、膨脹、慣性滑行三階段。 ? 利用壓氣的膨脹功，推動活塞繼續(xù)運動，從而減少了動力氣的消耗；取消 了復雜的配氣機構，代之以簡單的配氣氣路，氣道路程短，氣壓損失小。 ? 活塞沖擊鉆頭尾部后 → 閥片因其上、下壓差作用→ 換向 → 活塞重復返回行程動作。 (2) 沖擊行程工作原理 ? 沖擊行程開始 → 活塞和閥片均處于極上位置 → 壓氣經閥蓋和閥座的徑向孔進入氣缸上腔 → 推動活塞高速向下運動沖擊鉆頭。 ? 當活塞 9端面與配氣桿 22配合時，上腔排氣孔關閉 → 處于壓縮狀態(tài) → 活塞做減速運動。 第二節(jié) 液動和氣動沖擊器 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室 配氣機構及工作原理 (1) 返回行程工作 ? 返回行程 → 閥片 7,活塞 9處于下限 → 壓氣經閥片 7后面、閥蓋 6上的軸向與徑向孔進入環(huán)形腔 Ⅱ→ 至氣缸前腔，推動活塞向上運 動。 ? 用防空打孔 Ⅰ 來實現(xiàn)這一功能。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室 防空打機構及工作原理 ? 潛孔錘工作時，活塞的沖擊能通過鉆頭直接傳至孔底巖石，缸體不承受沖擊載荷。該類型配氣裝置動作靈敏可靠，但閥片加工較困難?；钊蛳聸_擊又產生壓差，閥片又擺動變位，開始第二個循環(huán)工作。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室 ?如果活塞串聯(lián)使用時， C1孔道的壓氣去下一個活塞的上氣室，推動活塞向下沖擊作功。產生壓差后，蝶狀閥片在壓差作用下擺動變位，閥的右翼開啟而左翼蓋嚴。 ? 蝶狀閥片為圓形，兩面帶有斜面，靠閥片左右擺動實現(xiàn)閥體變位。 第二節(jié) 液動和氣動沖擊器 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室 1. 有閥沖擊器 壓差式斜面蝶狀閥配氣裝置 ? 所謂壓差式是以風動沖擊器活塞運動方向的前方增壓，后方減壓所造成的壓力差來實現(xiàn)閥的變位， 從 而達到配氣的目的。 ? 實踐表明，風動沖擊回轉鉆進的效率一般比液動沖擊回轉鉆進高 ~，主要原因是風動沖擊的單次沖擊能量較大，且孔底沖洗效果較好。 孔底反循環(huán)液動沖擊器 ? 既可以實現(xiàn)局部反循環(huán)，又具有沖擊作用的孔底鉆具。 （ 2）輸出輸入技術參數(shù)范圍較寬，能在高頻狀態(tài)下穩(wěn)定沖擊，耐背壓特性好。 第二節(jié) 液動和氣動沖擊器 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室 ? 主要特點 : 1)結構簡單易操作； 2)無彈簧及配水活 閥等零件，壽命較長； 3)能量利用率較高； 4）工作時不易堵水 較好預防燒鉆及蹩泵 等事故； 5）鉆進中產生的高壓水錘波比閥式沖擊器小，鉆具工作較平穩(wěn)，能減少水泵、沖擊器及高壓管路等零件損壞 . 第二節(jié) 液動和氣動沖擊器 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質大學勘查教研室
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