定向鉆機是煤礦井下各類精確鉆孔高效施工的關(guān)鍵設(shè)備,其功能特點和輸出性能直接影響鉆進(jìn)施工效率。隨著煤礦開采深度和采煤工作面長度的增加,現(xiàn)有煤礦井下定向鉆機已無法滿足本煤層超長鉆孔和頂板高位長鉆孔施工需要,迫切需要研制一款能力更大、功能更強、適應(yīng)性更廣的大功率定向鉆機。論文依托國家科技重大專項課題“中硬煤層大功率定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備”任務(wù)的研究內(nèi)容,以大功率定向鉆機設(shè)計亟待解決的大能力輸出與緊湊型布局、關(guān)鍵部件動態(tài)輸出性能、定向鉆進(jìn)參數(shù)實時監(jiān)測等關(guān)鍵問題著手,運用理論計算、靜態(tài)設(shè)計、動態(tài)仿真和試驗驗證的研究方法,深入研究了煤礦井下12000N·m全液壓定向鉆機關(guān)鍵部件及動態(tài)特性,完成了鉆機關(guān)鍵部件和系統(tǒng)回路的優(yōu)化分析和設(shè)計,提升了井下定向鉆進(jìn)裝備的技術(shù)水平,對于煤礦坑道鉆探裝備的設(shè)計具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。取得的主要研究成果如下:（1）基于中硬復(fù)雜巖煤層超長定向鉆孔和頂板高位定向鉆孔施工工藝需求分析,研究了鉆機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和整體布局,結(jié)合鉆機關(guān)鍵功能模塊的分析和設(shè)計,詳細(xì)闡明了煤礦井下大功率定向鉆機的設(shè)計思想,明確了鉆機設(shè)計過程和重點解決的關(guān)鍵問題,形成了大能力緊湊式整機結(jié)構(gòu)。（2）結(jié)合超... 

【文章頁數(shù)】：188 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 論文的背景及研究意義
        1.1.1 論文研究的背景
        1.1.2 論文研究的意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.2.1 定向鉆機產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 鉆機設(shè)計與技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.3 存在問題與發(fā)展趨勢
    1.3 論文的來源及研究內(nèi)容
        1.3.1 論文選題來源
        1.3.2 論文的主要研究內(nèi)容
第2章 大功率定向鉆機的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計
    2.1 大功率定向鉆機的功能分析
        2.1.1 鉆機的特點和施工用途
        2.1.2 鉆機整體功能及方案設(shè)計
        2.1.3 定向鉆進(jìn)施工工藝分析
        2.1.4 鉆機主要技術(shù)參數(shù)的確定
    2.2 大功率定向鉆機功能模塊分析與設(shè)計
        2.2.1 動力泵站組件的分析與設(shè)計
        2.2.2 主要執(zhí)行機構(gòu)的分析與設(shè)計
        2.2.3 操作控制單元的分析與設(shè)計
        2.2.4 泥漿泵單元的分析與設(shè)計
    2.3 本章小結(jié)
第3章 液壓系統(tǒng)設(shè)計與關(guān)鍵回路動態(tài)特性研究
    3.1 鉆機液壓系統(tǒng)特點和組成
        3.1.1 鉆機液壓系統(tǒng)組成
        3.1.2 鉆機液壓系統(tǒng)特點
    3.2 鉆機液壓系統(tǒng)關(guān)鍵回路分析與設(shè)計
        3.2.1 回轉(zhuǎn)回路分析與設(shè)計
        3.2.2 給進(jìn)回路分析與設(shè)計
        3.2.3 輔助回路分析與設(shè)計
    3.3 鉆機液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算
        3.3.1 主要液壓元件選型設(shè)計
        3.3.2 液壓管路的選擇計算
        3.3.3 系統(tǒng)發(fā)熱計算與冷卻器設(shè)計
    3.4 關(guān)鍵液壓回路動態(tài)特性研究
        3.4.1 關(guān)鍵液壓回路系統(tǒng)仿真建模
        3.4.2 快速液壓回路系統(tǒng)動態(tài)特性分析
        3.4.3 慢速液壓回路系統(tǒng)動態(tài)特性分析
    3.5 液壓回路動態(tài)性能試驗研究
        3.5.1 液壓回路初始性能試驗
        3.5.2 液壓回路改進(jìn)性能試驗
    3.6 本章小結(jié)
第4章 回轉(zhuǎn)器傳動系統(tǒng)動態(tài)特性分析
    4.1 齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)建模
        4.1.1 齒輪傳動系統(tǒng)模型建立
        4.1.2 齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)方程
    4.2 回轉(zhuǎn)器傳動系統(tǒng)外部動載研究
        4.2.1 外部動載信號預(yù)處理
        4.2.2 外部動載信號轉(zhuǎn)換分析
    4.3 回轉(zhuǎn)器傳動系統(tǒng)有限元建模
        4.3.1 模型參數(shù)及邊界條件
        4.3.2 傳動系統(tǒng)工況載荷分析
        4.3.3 傳動系統(tǒng)有限元建模
    4.4 回轉(zhuǎn)器傳動系統(tǒng)特性分析
        4.4.1 齒輪傳動系統(tǒng)極限載荷分析
        4.4.2 齒輪傳動系統(tǒng)動載效應(yīng)分析
        4.4.3 齒輪傳動系統(tǒng)外部激勵分析
        4.4.4 齒輪傳動系統(tǒng)瞬態(tài)動力學(xué)分析
        4.4.5 齒輪材料的優(yōu)化選型分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 液壓制動裝置制動特性分析
    5.1 摩擦副熱-流耦合分析
        5.1.1 流體動力學(xué)建模
        5.1.2 系統(tǒng)熱-流耦合分析
    5.2 液壓制動裝置有限元建模
        5.2.1 模型參數(shù)及邊界條件
        5.2.2 外部工況載荷分析
        5.2.3 制動裝置有限元建模
    5.3 液壓制動裝置特性分析
        5.3.1 運行工況受熱特性分析
        5.3.2 制動工況制動特性分析
    5.4 液壓制動裝置優(yōu)化分析
        5.4.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化制動特性分析
        5.4.2 油壓優(yōu)化制動特性分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 鉆進(jìn)參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)研究
    6.1 系統(tǒng)功能與總體方案設(shè)計
        6.1.1 參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)功能需求
        6.1.2 參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計
    6.2 鉆進(jìn)參數(shù)監(jiān)測實現(xiàn)原理
        6.2.1 直接測量參數(shù)的監(jiān)測
        6.2.2 間接測量參數(shù)的監(jiān)測
    6.3 鉆進(jìn)參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
        6.3.1 關(guān)鍵元件選型設(shè)計
        6.3.2 系統(tǒng)防爆形式與結(jié)構(gòu)設(shè)計
        6.3.3 系統(tǒng)硬件功能模塊設(shè)計
        6.3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計與功能實現(xiàn)
    6.4 監(jiān)測系統(tǒng)性能試驗
        6.4.1 基本性能試驗
        6.4.2 安標(biāo)性能試驗
    6.5 本章小結(jié)
第7章 大功率定向鉆機性能試驗研究
    7.1 室內(nèi)型式試驗
        7.1.1 性能檢測試驗臺
        7.1.2 鉆機性能測試試驗
    7.2 現(xiàn)場工業(yè)性試驗
        7.2.1 試驗背景及條件
        7.2.2 鉆機工業(yè)性試驗
    7.3 本章小結(jié)
第8章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]煤礦井下鉆探裝備技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J]. 姚克,田宏亮,姚寧平,殷新勝,方鵬,姚亞峰,鄔迪,王龍鵬.  煤田地質(zhì)與勘探. 2019(01)
[2]礦用鉆機鉆孔軌跡及工況參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 姜根慧.  自動化應(yīng)用. 2019(01)
[3]煤礦坑道定向鉆機鉆進(jìn)參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 方鵬.  工礦自動化. 2019(01)
[4]ZDY4000LD（A）型中深孔定向鉆進(jìn)裝備在成莊礦的應(yīng)用[J]. 方鵬.  煤礦安全. 2018(12)
[5]多功能測風(fēng)參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)研究[J]. 馬志鵬,田建艷,李何.  煤炭工程. 2018(11)
[6]淮南礦區(qū)頂板復(fù)雜地層中高位定向鉆孔鉆進(jìn)工藝研究[J]. 王鮮,許超,李泉新,董昌樂.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2018(11)
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[9]立式加工中心VMC650立柱結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計[J]. 張瑞亮,楊佳璘,張長江.  煤礦機械. 2018(06)
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博士論文
[1]全液壓深孔巖心鉆機CAN總線鉆進(jìn)參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D]. 張濤.中國地質(zhì)大學(xué) 2014
[2]旋挖鉆機工作裝置力學(xué)特性研究與優(yōu)化[D]. 康輝梅.中南大學(xué) 2011
[3]新型全液壓多功能錨桿鉆機關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 賀立軍.中國地質(zhì)大學(xué) 2010
[4]自動控向垂鉆系統(tǒng)小型化設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張萌.中國地質(zhì)大學(xué) 2010
[5]鉆井過程實時狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術(shù)研究[D]. 廖明燕.中國石油大學(xué) 2010
[6]液壓錨桿鉆機設(shè)計研究[D]. 楊善國.中國礦業(yè)大學(xué) 2009
[7]全液壓動力頭式鉆機液壓系統(tǒng)動態(tài)分析及控制方法的研究[D]. 田宏亮.煤炭科學(xué)研究總院 2008
[8]履帶式智能全液壓推土機關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王永奇.長安大學(xué) 2008
[9]鉆機負(fù)載自適應(yīng)液壓控制系統(tǒng)的研究[D]. 胡志堅.吉林大學(xué) 2007
[10]ZJ70DB鉆機系統(tǒng)設(shè)計與研究[D]. 張永澤.西南石油大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于WiFi和虛擬儀器的工程機械參數(shù)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)研究與開發(fā)[D]. 馮蕭.石家莊鐵道大學(xué) 2018
[2]礦用坑道鉆機以及配套鉆具關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 田富強.太原理工大學(xué) 2017
[3]6000Nm多自由度履帶坑道鉆機的結(jié)構(gòu)設(shè)計及仿真分析[D]. 田士杰.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[4]ZYWL-2600R鉆機動力頭傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析及優(yōu)化[D]. 王杰.煤炭科學(xué)研究總院 2014
[5]礦用液壓振動鉆機動態(tài)分析研究[D]. 彭峰.太原理工大學(xué) 2014
[6]坑道鉆機動力頭動態(tài)設(shè)計研究[D]. 宋平.成都理工大學(xué) 2014
[7]高瓦斯礦井采空區(qū)大直徑高位鉆孔瓦斯抽采技術(shù)研究[D]. 劉洋.太原理工大學(xué) 2013
[8]軋機主傳動系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計[D]. 范偉巖.燕山大學(xué) 2012
[9]煤礦瓦斯抽采鉆機設(shè)計[D]. 方振龍.吉林大學(xué) 2012
[10]煤礦瓦斯抽采技術(shù)研究及應(yīng)用[D]. 張浩然.太原理工大學(xué) 2011



本文編號：3669965