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《潜孔钻机智能防卡钎系统的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、潜孔钻机智能防卡钎系统的研究郭勇,王毅,李东明(长沙矿山研究院,湖南长沙410012)摘要:对潜孔钻机卡钻机理进行了探讨。为提高潜孔钻机的防卡钻能力,提出了一种能对卡钻事故和卡钻类别进行判别,并能自动处理卡钻、恢复正常钻进的智能防卡系统。该系统能大大提高潜孔钻机对卡钻判别的准确性和处理的快速性。关键字:潜孔钻机;卡钻机理;智能防卡系统中图分类号:TD421.3文献标识码:A成的分布阻力矩M3。此外,力矩传递中各1前言件的摩擦等引起的阻力矩将在考虑动力矩在潜孔钻机凿岩钻孔中,经常发生卡的传递效率中加以估算。由此,总阻力矩钻事故。卡钻是影响凿岩效率和凿岩质量为:的一个重要
2、因素。卡钻发生时,处理该事故MZ=M1+M2+M3(1)要花很长时间,这大大降低了潜孔钻机的潜孔钻机提供的回转力矩为T,回转使用效率,同时加大了钻孔成本。在中、深速度为n孔凿岩时,较严重的卡钻现象,即通常所说T=!m·!P·V(2)的“埋钻”事故,可能导致某些钻具报废,造60Qn=!v·(3)成上万元的损失。因此,采用一种合理的、2"V有效的防卡控制系统,对卡钻事故进行预其中ηm——机械效率防和处理具有重大意义。V——马达排量;Q——理论上的输入流量2卡钻机理ΔP=Pa-Pb,下面针对液压马达-链条式提升机构Pa——进油腔压力和液压马达提供回转扭矩的潜孔钻机进行Pb—
3、—马达回油腔压力凿岩钻孔时,T由回转阻力矩决定说明。回转扭矩主要用来克服钻头与孔底的T=Mz(4)钻进过程中,孔底受如下的轴向力:钻具摩擦力和剪切阻力、钻具与孔壁的摩擦阻及自重G;岩石及钻架导轨对下滑部件的摩力以及由于炮孔不规则性等因素而造成的各种附加阻力。钻进过程中,钻具所承受的擦阻力Ff;冲击器的反跳力R1及调压力Q,孔底轴压力P。阻力矩Mz主要来自:(1)剪切两次冲击间岩瘤的剪切阻力矩M1;(2)球柱齿端部与Q=Gsin"-R1-Ff-P;(5)潜孔钻机液压系统提供的推进力为孔底岩石的摩擦所形成的摩擦阻力矩M2;(3)钻具外缘与钻孔壁间岩粉摩擦力所形F=η1·Δ
4、P·V/r(6)凿岩机械气动工具,2007(1)2760Q此类卡钻是由溶洞内的碎石将钻头卡死所!="2···r(7)2πV至。实践表明,此类卡钻是一种最难处理的卡式中F——推进力钻现象。!——推进速度Ⅱ类卡钻:η1——力的综合传递效率由于排渣不畅或岩石性质不均等原因所η2——速度的综合传递效率引起的卡钻。排渣不畅使得不能及时排出的r——链轮半径岩渣增多,岩渣对回转运动的阻力矩增大,凿凿岩钻孔时,F由调压力Q决定岩穿孔速度逐渐降低;当钻头进入性质不均F=Q(8)的岩石时,钻头会因径向受力不均而偏移原由式(2)、(4)得,回转压力随回转阻力矩来的方向,进而使炮孔弯曲,因此
5、使回转阻力变化。由式(5)、(8)得,推进压力随孔底轴压矩随钻头的继续凿入而逐渐增大。当回转阻力变化。液压系统的推进和回转压力的变化力矩超过凿岩系统提供的最大回转力矩时,能够反映回转阻力矩和推进力的变化。回转运动停止,凿岩无法继续进行,推进力升根据凿岩经验,由液压系统油压的变化到最大值。由于这种卡钻是逐渐进行的,故简特征,可将凿岩卡钻按其产生的原因和特点称“缓变卡钻”。分为三种类型:Ⅲ类卡钻:Ⅰ类卡钻:因钻头突然进入裂隙而引起的卡钻,当钻头突然凿入溶洞,由溶洞内的碎石简称“裂隙卡钻”。当钻头进入裂隙之后,由将钻头卡死而引起的卡钻,简称“溶洞卡钻”。于裂隙给回转运动突然
6、的阻力矩,该阻力钻头进入溶洞后,由于突然失去岩石的推进矩超过系统提供的最大回转力矩,使回转阻力和回转阻力矩,推进速度升高,出现卡钻阻力矩突然升高到最大值。如果凿岩系统之后,推进阻力和回转阻力矩突然增加,并超不能立即消除这突然增大的阻力矩,则回过凿岩系统所提供的最大推进力和回转力转运动停止,凿岩穿孔无法进行,推进力达矩,回转运动和推进运动因受过大的阻力而到最大值。反应到液压系统中则表现为回停止,导致凿岩穿孔无法继续进行。此类卡转压力和推进压力突然升高到最大值。钻反应到液压系统中则是首先表现为推进压上述3类卡钻,反应到液压系统中的力和回转压力突然下降,出现卡钻后才表现特征
7、表现可用图1表示。为回转压力和推进压力突然升高到最大值。PPPPzmPPZPZPZzmPzmPTPTPT0t1t2t3t0t1t2t3t0t1t2t3t图13类卡钻的液压系统反应特征28凿岩机械气动工具,2007(1)对岩石性质的适应性,根据卡钻反应至液压3潜孔钻机智能防卡系统方案系统的特征,提出了潜孔钻机智能防卡系统目前,国外潜孔钻机仅有少数设置了防的方案。卡钻功能,且主要是通过纯液压系统的控制它通过控制潜孔钻机推进油压和推进马实现。其控制方式是:利用卡钻时回转压力达的回转油压来进行卡钻的控制,由液压控上升至某一压力信号来使压力继电器动作或制部分和
