贯通式潜孔锤反循环钻头的结构优化.pdf

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1、54探矿『=程(岩土钻掘工程)2011年第38卷第2期贯通式潜孔锤反循环钻头的结构优化关晓琳，殷琨，朱丽红，孟祥瑞，范黎明(吉林大学建设工程学院，吉林长春130026)摘要：针对089him反循环钻头取心短上i带裙边的问题，埘其辟岩过进行打几软件ANSYS数值模拟分析。根据分析结果提m合设计办案，冉对新钻头进行有限元数值分析，斤与原设计进行刈‘比分析，州时进行窜内试验验证。结果表明，优化后的钻头取出的岩心较K、较完整日-带裙边，优化方案合【IJ-。关键词：贯通式淋孔锤；反循环钻头；有限兀；结构优化中图分类号：P634．4l文献标识码：A文章

2、编号：1672—7428(2011)02—0054—03StructureOptimizationofDTHReverseCirculationBit／GUANiao—lin，Y1NKun。ZHULihong，MENGXiang—rui，FANLi—ruing(CollegeofConstructionEngineering，JilinUniversity，ChangchunJilinl30026，China)Abstract：Aimingattbeproblemofshortcoringsamplewithskirtof089mmreve

3、rsecirculationbit．numericalsimulationanalysiswasmadeonthebreakingprocesswithfiniteelementSoftwareANSYS．Accordingtotheanalysisresults．reasona—bledesignschemewasputf0rward．Thefurtheranalysiswasmadeonthenewbitwithfiniteelementnumericalsimulationandthecomparativeanalysisandind

4、oorexperimentontheoriginaldesignwerecarriedout．ThercsuhsindicatethattheoD—timizedbithaslonger．completecoringsamplewithoutskin．Keywords：DrH：reverseeirculatlonbit；finiteelement；strnctnreoptimization0前言并且其主要作用为破碎孔底岩石，因此，为简化模潜孔锤反循环钻进技术是采用压缩空气为循环型，本文把钻头上不起作用的球齿全部去掉，只留第介质、不停钻连续取

5、心的钻进技术，具有取心能力二圈的两颗球齿，且在圆周上均匀分布，建立钻头碎强、钻进效率高等特点，已被广泛应用于岩心勘探等岩几何模型，借助有限元软件ANSYS进行对钻头冲领域。但由于获取的岩心长度较短(多为1～2击碎岩过程的模拟计算。网格划分如图1所示。cm)，某些时候并不能完全满足相关部门对岩心质量越来越高的要求。岩心长短与潜孔锤碎岩机理和钻头结构形式密切相关，因此，对贯通式潜孔锤反循环钻头碎岩机理进行分析并进一步优化钻头结构是解决岩心长度问题的关键。图l网格划分图1岩心较短的原因1．2有限元模拟结果分析为找出089mm反循环钻头所取岩心较短

6、的原当球齿破碎岩石时，首先在球齿与岩石接触部因，本文采用数值分析的方法对其碎岩过程进行模位产生半球形的应力集中Ⅸ并有相连趋势。随着球拟，借助计算机数值计算这一虚拟实验手段对碎岩齿继续作用，球齿F部表层岩石开始破碎，其相连趋机理进彳『理论上的分析和研究。势更加明显。随后，球齿在破碎坑内与新岩石接触，1．1建立模型划分网格产生新应力集中区，但集中区已发生变形，不过相连根据贯通式潜孔锤反循环钻头的实际钻进条趋势仍在。但这时应力最大的地方是在与球齿接触件，选用089mill反循环钻头进行分析，由于其有3的周边岩石中，不过球齿F部岩石巾仍然有应力较种

7、硬质合金柱齿，且第二圈球齿的底出刃足3种球大区域。此时，岩石会大量破碎，碰碎坑变深加大，齿中最多的，即在孔底时，它们是最先接触岩石的，收稿日期：2010—10—15；修回日期：2011—01一l2基金项目：一⋯地质调局地质问查项n(DK0003042)——潜孔铄反循环钻具系列化研究及成川(200020170122)作者简介：关晓琳(1985一)，女(满族)，黑龙汀人，林大学硕f存凄，地质程专、研究方向为多f艺}ffI．fM转铺进技术，吉林省长春巾4木大学朝阳校IXPq舍334窜，gx119850101@126coin。56探矿工程(岩土钻掘

8、工程)2011年第38卷第2期力集中区有向侧拉长趋势。这种钻头也可以形成岩片齿切削形成。冲击60次后，岩心从根部断裂，形心，但长度是否能满足要求还有待于进一步检验。成一块片状岩屑