浅谈潜孔冲击器凿入系统波动理论分析

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1、山东科技大学硕士学位论文潜孔冲击器凿入系统波动理论分析姓名：汪学清申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：林丛谋2000.6.1潜孔冲击器凿入系统的摘要分析本文应用冲击钻进波动理论对DHD一340潜孔冲击器凿入系统进行了全面的理论分析，阐明了其受力机制、应力分布和能量传递。通过对潜孔冲击器系统特有的活塞残余能量的计算表明，这部分能量将主要转化为动能，不会对活塞断裂构成严重的影响。本文的研究结果将对潜孔冲击器的缠塑垡!!三和参数设计有所助益。AnalysisofWaveTheoryforPerc

2、ussivePenetrationSystemofDivingHolePercussiveMachineABSTRACTThispaperappliesperctlSSivedrillingwavetheorytodiVingholepercussivemachineDHD一340andanalyzesa11Sidesofthemachineintheory．Thepapermakeselearforcedmechanism，stressdistributingandenergytransfer

3、ofit．BymeansofcomputingpeculiarremainingenergyinPiStonofthemachine．itcanbeeducedthatthiSenergymostlychangesintokiDetiCenergy．InthiSway，theenergyiSnotseverelyinfluenceonPiStonbreak．Researchresultsofthepaperwillbebenefittostruetureoptimizingandparamete

4、rdesigningofdivinghalePercussivemachine．论～理一动{厂波一前言港魏链极广泛应髑于采矿、交通、隶电及袋石场等工稷施工孛，作为主要穿琵设备，特鄹适用于嚣天深孔较大我经的钻进。避年来高风压潜孔冲击器的出现更进一步掇商了潜孔钻进的功效。和熊它钻进方式相比较，由于潜孑L工作方式的制约，目前程使用中主要问题是钻进速度靼效率迸不够疑。；孛毒器(褥剐是寒风疆冲击器)易凌溪罩期损坏，擒离潜孔?辛毒钻进的效率和工作寿命对撼嵩整个工程施工的进度有着黛要的意义。冲击凿入的工作原理

5、是由其黼速运动的冲镶对钎头施加撞击，然基籍净拳能量蒋递到糍嚣，转纯努誉石疆殍戆囊避孬岩石玻黪，我织将冲锤一钎头一岩石遮一系统称为冲击凿入系统。对凿入系统的能量传递过程和受力机制究备的分析觅疑是提高冲击钻进效率和毙善结构设计的慕础。洚辩锤遴波动瑗论是近年来耱饕又戴霹羚爨钻遗遘穆秘狰毒瓿具的研究发展起来的，它是20世纪冲击凿岩理论研究方向娥重要的进展，本工作应用冲击钻进波动理论对DHD．340潜孔冲击器凿入系统进行了全覆的理论分析其中包括：l+漤琵锫头动态淫入系数豹礴定2．潜孔钻进凿入系统的受力分析

6、3．潜孔钻进凿入效率的研究4．潜孔冲击器添塞残余能的磷究本文簿在全嚣藏躲襄阐鞠其受力税镶帮能爨俦递过程，这些工作将对完蒋和提高DHD．340潜孔冲击器及钻头的结构，提高其效率和寿命有所助益。第一章冲击钻进波动力学发展概况在实际工作中，岩石的钻眼广泛地采用了各种穿孔机具，其中大多数采用冲击式一一各种类型的凿岩机，潜孔冲击器等，其工作原理都是由高速运动的活塞或冲锤，对钻杆施加冲击，通过钻杆、钻头，传递到岩石，转化为岩石的破碎能量．使岩石破碎。冲击钻进波动力学是随着人们对岩石冲击钻进过程和冲击机具的研

7、究发展起来的一个新的岩石力学分支。它主要运用一维应力波理论来研究冲击钻进过程，是建立在应力波传播理论和岩石破碎理论之间的边缘学科。随着生产发展的需要，为了不断提高冲击钻进过程的效率，为冲击机具寻求更合理的参数，冲击钻进过程的能量传播很早就引起了人们的注意。人们对冲击钻进过程的最初研究，只限于应用古典的牛顿刚体碰撞理论。由于细长杆不可忽略的弹性变形，这是十分粗糙和不够的。一维应力波理论发展已有～百多年的历史。DesaintVenaIi研究了细长杆中的波，但由于他使用的是解析方法，即使是在最简单的情

8、况下所得出的表达式也过于复杂。波动理论用于冲击钻进的最早研究可以追溯到本世纪三十年代后期，Donell和Dahl的工作，但由于对钻杆中活塞碰撞产生的初始应力波形和岩石冲击凿入特性缺乏认识，发展很缓慢，直到五十年代末期，FiScher引入了DeJahase的图解动力法，Arndt运用电路典型模式研究了活塞(冲锤)撞击钻杆的应力波。六十年代到七十年代，Hustrulid和FairhllrSt用一组线性方程组F=FJ十Kj(O—UJ)来描述岩石的力一凿深特性，导出了～个较为普遍的结果，得出了凿深、力和