目前礦用鉆桿在煤礦井下施工疲勞壽命預(yù)測困難,無報廢標(biāo)準(zhǔn)和報廢依據(jù),導(dǎo)致煤礦井下鉆桿斷裂事故頻發(fā),嚴(yán)重影響煤礦井下勘探鉆孔、瓦斯抽采鉆孔、探放水鉆孔的施工安全和施工進度。礦用鉆桿的工況條件復(fù)雜,基于彈塑性力學(xué)無法對鉆桿疲勞壽命、斷裂失效原因、結(jié)構(gòu)工藝的優(yōu)化提高進行可靠研究;通過綜合鉆桿所受到轉(zhuǎn)矩、彎矩、軸向力以及井壁的約束作用力等復(fù)合載荷條件建立鉆桿約束模型,提出基于斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)、運用解析法和有限元分析方法對鉆桿的疲勞壽命進行研究,并基于研發(fā)的鉆桿動態(tài)性能試驗系統(tǒng)對鉆桿的疲勞壽命進行試驗,提出礦用鉆桿疲勞壽命預(yù)測研究方法,為鉆探施工和鉆桿的設(shè)計提供依據(jù)。結(jié)果表明:按照現(xiàn)有鉆桿桿體、螺紋的加工工藝,73型鉆桿在轉(zhuǎn)矩4 000 N·m,施工鉆孔終孔直徑為96 mm時,通過鉆桿動態(tài)性能試驗系統(tǒng)對鉆桿的疲勞壽命進行試驗,鉆桿的疲勞壽命為5.32×10⁵～4.78×10⁵轉(zhuǎn),疲勞壽命與所建立的鉆桿疲勞壽命預(yù)測模型一致,鉆桿疲勞壽命最小位置在公螺紋處,桿體在受到1 mm以下劃痕對鉆桿整體疲勞壽命無影響。 

【文章來源】：煤炭科學(xué)技術(shù). 2020,48(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

鉆桿公接頭和母接頭應(yīng)力分布

鉆桿疲勞壽命敏感曲線如圖6所示，為加載載荷在初始載荷u倍、轉(zhuǎn)速1/u倍時鉆桿的疲勞壽命。由圖6可知，在鉆桿的加載載荷0.8倍以下時，鉆桿的疲勞壽命超過1.0×106轉(zhuǎn)，鉆桿達到無限疲勞壽命，認為載荷在小于此載荷條件下不會損傷鉆桿的疲勞壽命。當(dāng)對鉆桿施加的載荷超過初始載荷的1.9倍時，鉆桿的疲勞壽命低于5×104轉(zhuǎn)，鉆桿為低周疲勞壽命階段，對鉆桿疲勞壽命損傷嚴(yán)重，不能在此種載荷下工作。4 鉆桿疲勞壽命試驗

基于ZS-25000鉆桿動態(tài)性能試驗系統(tǒng)(圖7)，對鉆桿疲勞壽命進行加載、試驗，試驗系統(tǒng)有轉(zhuǎn)矩加載系統(tǒng)、軸向力加載系統(tǒng)、徑向力加載系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，并設(shè)置有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、拉壓傳感器、位移傳感器檢測控制加載輸出。4.2 試驗方案

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3222732