本文關鍵詞：鉆頭自回轉型氣動潛孔錘的研究與設計

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【摘要】：氣動潛孔錘因鉆孔效率高、成孔質量好、不污染環(huán)境等優(yōu)點,在爆破孔施工、水文水井鉆鑿、工程地質勘探等領域得到了廣泛的應用。但是氣動潛孔錘在實際運用中也存在孔壁擾動、鉆機利用率低等問題。針對這些問題,本文設計了一種鉆頭自回轉型氣動潛孔錘,該潛孔錘只需要輸入高壓氣體,即可實現(xiàn)潛孔錘的回轉運動和沖擊運動,因潛孔錘上設計有回轉接頭,能實現(xiàn)工作過程中潛孔錘回轉而鉆桿不回轉。這樣不僅省略了鉆機,減少了鉆進設備,還可以有效地減小鉆進過程中鉆具磨損、孔壁擾動等問題。全文主要結論如下:(1)氣動沖擊設備的工作原理研究。主要研究了國內(nèi)外典型的無閥式氣動潛孔錘的結構和工作原理,以及典型的鑿巖機的結構和工作原理。通過研究各種各樣的氣動沖擊設備的結構和原理,分析其利弊,借鑒其設計方法,拓展設計鉆頭自回轉型氣動潛孔錘的思路。(2)鉆頭自回轉型氣動潛孔錘結構設計、參數(shù)設計、具體零部件設計。本文在研究了氣動沖擊設備工作原理的基礎上,設計了一種能實現(xiàn)鉆頭自回轉的氣動潛孔錘。并依據(jù)氣動沖擊設備設計理論及方法,進行了參數(shù)設計及具體零件設計。(3)關鍵零件強度校核。本文利用有限元分析軟件ANSYS對關鍵零件螺旋棒和棘輪、棘齒的強度進行了校核,表明其強度滿足設計要求。(4)活塞沖擊鉆頭的動力學分析。為了研究活塞沖擊鉆頭這一過程中的能量傳遞規(guī)律,并驗證在動載荷的作用下,活塞的強度是否滿足設計要求,本文利用ANSYS/Explicit Dynamics對活塞沖擊鉆頭這一過程進行了沖擊動力學分析。
【關鍵詞】：沖擊回轉 氣動潛孔錘 結構設計 強度校核 動力學分析
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P634.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題意義11-12
• 1.2 潛孔錘研究概況及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 氣動沖擊器發(fā)展概述12-14
• 1.2.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3 研究內(nèi)容、技術路線、創(chuàng)新點16-18
• 1.3.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 技術路線17
• 1.3.3 創(chuàng)新點17-18
• 1.4 本章小結18-19
• 第2章 氣動沖擊器簡介19-27
• 2.1 沖擊回轉式?jīng)_擊器破碎巖石的原理19-20
• 2.2 氣動鑿巖機的結構和原理20-22
• 2.3 氣動潛孔錘的結構和原理22-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第3章 鉆頭自回轉型氣動潛孔錘方案設計27-51
• 3.1 參數(shù)設計27-31
• 3.1.1 工作參數(shù)27
• 3.1.2 設計參數(shù)27-29
• 3.1.3 結構參數(shù)29-31
• 3.2 結構設計31-39
• 3.2.1 鉆頭自回轉機構設計33
• 3.2.2 配氣機構設計33-35
• 3.2.3 進氣逆止機構設計35-37
• 3.2.4 排氣吹渣機構設計37
• 3.2.5 防空打機構設計37-38
• 3.2.6 鉆頭吊掛機構設計38
• 3.2.7 增大沖擊面積機構設計38-39
• 3.3 零件的詳細設計39-50
• 3.3.1 棘輪機構39-45
• 3.3.2 配氣座的設計45-46
• 3.3.3 螺旋棒和螺旋母的設計46-48
• 3.3.4 活塞的設計48-49
• 3.3.5 回轉接頭的設計49-50
• 3.4 本章小結50-51
• 第4章 關鍵零部件有限元強度校核51-61
• 4.1 有限元模型的建立與材料賦予、接觸設置51-53
• 4.1.1 有限元模型51-52
• 4.1.2 材料賦予52-53
• 4.1.3 接觸設置53
• 4.2 網(wǎng)格劃分53-54
• 4.3 載荷及邊界條件的確定54-57
• 4.4 有限元計算結果分析57-59
• 4.5 本章小結59-61
• 第5章 活塞-鉆頭碰撞動力學分析61-73
• 5.1 氣動潛孔錘破碎巖石過程中的能量傳遞過程61-62
• 5.2 前處理62-64
• 5.2.1 建立活塞與鉆頭的模型62-63
• 5.2.2 材料賦予63
• 5.2.3 接觸設置63
• 5.2.4 網(wǎng)格劃分63-64
• 5.2.5 載荷與約束64
• 5.3 結果分析64-72
• 5.3.1 應力波傳遞64-69
• 5.3.2 能量傳遞69-71
• 5.3.3 活塞沖擊末速度分析71-72
• 5.4 本章小結72-73
• 第6章 結論與展望73-75
• 6.1 結論73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻75-80
• 致謝80

【參考文獻】

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本文編號：684095