全液压轻型岩心钻机主塔结构设计分析.pdf

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1、第42卷第9期探矿工程(岩土钻掘工程)Vo1．42No．92015年9月ExplorationEngineering(Rock&SoilDrillingandTunneling)Sept．2015：53—57全液压轻型岩心钻机主塔结构设计分析杨凯杰，白祖卫，党晓龙(陕西西探地质装备有限公司，陕西西安710089)摘要：主塔作为钻机中重要的组成部分，为钻机在给进过程中提供支撑、给进导轨、定位等，必须具有足够的承载能力、强度、刚度、整体稳定性和必要的操作使用空间。介绍了XDQ一1200型全液压轻型岩心钻机主塔采用铝合金结构的受力分

2、析。关键词：钻塔；有限元分析；全液压轻型岩心钻机中图分类号：P634．34文献标识码：A文章编号：1672—7428(2015)09—0053—05AnalysisonMainTowerStructureDesignofLightFullHydraulicCoreDrill／YANGKai-fie，BAIZu—wei，DANGXi—ao—long(ShaanxiXitanGeologicalEquipmentCo．，Ltd．，Xi’anShaanxi710089，China)Abstract：Asanimportantpart

3、ofdrillingrig，themaintowerprovidessupport，feedingguiderailandpositioninginthefeedingprocess，itmusthassufficientbearingcapacity，stiffness，strength，integralstabilityandnecessaryoperationspace．Thispaperintroducesthemechanicsanalysisonaluminumalloystructureusedforthemai

4、ntowerofXDQ一1200lightfullhydrauliceoredril1．Keywords：drilltower；finiteelementanalysis；lightfu11hydrauliccoredrill0前言自动设定恒压钻进，提高钻进效率，保证成孔质量；矿产资源是人类重要的生产资料，是人类社会(3)采用直动式负载反馈微调变量液压系统，功率赖以生存和继续发展的基本保证和物质基础，一个随负载变化，高效率，低能耗(该系统已在我公司各国家自身的资源越丰富，对经济发展的保障越高。种系列钻机上得到成功应用)。该钻机

5、适用于金刚在20世纪末，我国依靠国内丰富的浅层矿产资源，石绳索取心等多种钻探工艺，适用于地质、冶金、煤成功的实现了第一个“GDP翻两番”的经济目标。炭、石油、天然气、地下水等行业。钻机的整体情况但随着经济不断的发展及人口的持续性增长，对煤、见图1，施工情况见图2。本文主要就该钻机主塔的石油、天然气、铁、铜等矿产资源的急剧增加，使矿产受力情况进行分析。资源与社会经济发展的矛盾日益突出。目前，国外固体矿产勘探开采深度已突破2000in，随着我国矿产开采的力度不断加强，地表、浅层、易识别的矿产越来越少，矿产的可采储量显著下降，难以满

6、足现代化生产的需要，严重制约着经济的发展。目前我国的岩心钻探设备仍多以20世纪70年代立轴钻机和少部分全液压钻机为主，该钻机体积庞大，质量大，不宜搬迁，极不适合丘陵和山区地带。为此，我公司针对这一难题，设计出了XDO一1200型全液压轻型图1钻机整体岩心钻机，并在陕西省紫阳县六合地区成功探得一钛磁铁矿。1主塔设计XDQ一1200型全液压轻型岩心钻机专门针对主塔作为钻机的主要部分之一，其在深孔施工山区丘陵地带固体矿藏地表取心作业而设计，它具中要有足够的承载力，不但要有足够的强度，还要有有如下一些特点：(1)模块化设计，单个模块不

7、大于足够的刚度。同时，为了提高起下钻的效率，还要求200kg，便于搬迁；(2)研发了定压随钻控制系统，可钻塔有合理的高度，以减少辅助时间；钻塔结构要收稿日期：2015—02—13；修回日期：2015—08—28作者简介：杨凯杰，男，汉族，1987年生，助理工程师，陕西省西安市阎良区迎兵大道32号，170430548@qq．con。第42卷第9期杨凯杰等：全液压轻型岩心钻机主塔结构设计分析552．2计算结果单位(见表3)表645钢材料属性表3计算单位单位系统公制单位系统公制长度／位移mm角速度rad／s温度Kelvin应力／压力

8、N／m2．3材料的选取我国的立轴钻机和全液压钻机的主塔主要以Q235为主，部分结构采用45钢。下面我们对几种铝合金、Q235和45钢的性能进行一下对比(见表4)。号数实体名称材料质量／kg体积／m表4材料对比通过查询机械设计手册、国外材料手册和航空铝合金手册，最终我们选择了主