矿用液压钻车钻杆自动装卸系统研究--《河南科技大学》2014年硕士论文
矿用液压钻车钻杆自动装卸系统研究
【摘要】：矿用液压钻车是一种以高压液体为动力，在煤矿生产时进行深孔钻探、瓦斯探测和隧道地质探测的凿岩设备。目前市场上的液压钻车在功能上基本可以满足生产需求，但在更换钻杆方面仍有很大的改进空间。矿用液压钻车钻杆自动装卸系统是液压钻车的辅助设备，可以自动进行钻杆的装卸，减轻工人的劳动强度。本文对液压钻车的钻杆自动装卸系统进行研究，主要工作如下：
本文阐述了液压钻车的结构特点和工作特性，针对深孔钻探过程中，换杆效率低下的问题，设计了一种液压钻车钻杆自动装卸系统，可实现钻杆自动装卸功能，特别适合在井下施工的液压钻车使用。
结合装置的工作原理和结构特点，对装置进行了运动分析，确定了换杆装置的运动过程，机械手的翻转角度和速度，滑动板的行程范围等，根据分析结果，计算出装置各构件之间的位置关系及基本尺寸。对装置进行了动力分析，包括机械手夹紧液压缸的驱动力计算和机械手翻转液压缸输出扭矩的计算。在对机械手夹紧液压缸进行动力分析时，针对装置在换杆过程中，机械手翻转不同角度时手爪的受力情况进行了分析，确定出危险位置，计算出夹紧装置的驱动力。
根据装置的负载情况，对两个液压缸进行了设计，对复位装置的拉簧刚度进行了计算。用工程设计软件Pro/E设计了整个装置的三维结构实体模型，并利用有限元分析软件HyperWorks对装置进行了有限元分析。
本文从装置的工作原理、运动及动力分析、工程结构设计、强度分析这四个主要方面对矿用液压钻车钻杆自动装卸系统进行了设计研究，所设计的装置可实现钻杆的自动装卸。整个装置原理简单、功能完备、结构紧凑、操作方便，具有推广应用价值。
【关键词】：
【学位授予单位】：河南科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：TD632【目录】：
摘要2-4ABSTRACT4-9第1章 绪论9-17 1.1 前言9 1.2 液压凿岩设备的发展历程及发展趋势9-12
1.2.1 发展历程9-11
1.2.2 发展趋势11-12 1.3 我国钻杆自动装卸系统的研究现状12-14 1.4 课题来源和研究意义14
1.4.1 课题来源14
1.4.2 研究意义14 1.5 论文的主要研究内容14-17第2章 钻杆自动装卸系统的结构设计17-33 2.1 液压钻车的技术要求17 2.2 液压钻车的介绍17-20
2.2.1 履带车18
2.2.2 进给系统和操作台18-19
2.2.3 动力头和钻杆夹持器19-20 2.3 钻机支架的设计20-22
2.3.1 钻机支架的技术要求20
2.3.2 结构设计20-22 2.4 钻杆自动装卸系统的设计要求及设计思路22-24
2.4.1 设计要求22-23
2.4.2 设计思路23-24 2.5 钻杆自动装卸系统的设计方案24-29
2.5.1 机械手25-26
2.5.2 复位装置26-27
2.5.3 液压系统的设计27-28
2.5.4 液压缸的选择28-29 2.6 钻杆自动装卸系统的工作过程29-30 2.7 矿用液压钻车的整体结构30-32 2.8 本章小结32-33第3章 钻杆自动装卸系统的运动和动力分析33-51 3.1 滑动板的运动分析33-35 3.2 机械手手爪的运动35-36 3.3 机械手手臂的运动36-37 3.4 主要构件尺寸的确定37-40
3.4.1 支座转轴高度37-38
3.4.2 手臂长度38
3.4.3 齿轮齿条设计38-40 3.5 机械手手臂的动力分析40-42 3.6 机械手手爪动力分析42-49
3.6.1 钻机水平42-45
3.6.2 钻机俯仰45-47
3.6.3 确定危险位置47
3.6.4 实际驱动力计算47-49 3.7 本章小结49-51第4章 工程结构设计51-57 4.1 液压缸的设计51-53
4.1.1 叶片式摆动液压缸的结构51-52
4.1.2 叶片式摆动液压缸的设计52-53 4.2 复位弹簧的选则53 4.3 三维结构设计53-56
4.3.1 三维造型软件 Pro/E 简介54
4.3.2 液压钻车及其钻杆自动装卸系统的三维结构模型设计54-56 4.4 本章小结56-57第5章 机械手的强度分析57-67 5.1 有限元分析软件 HyperWorks 简介57-58 5.2 分析前处理58-61
5.2.1 装置的工况分析58
5.2.2 模型的简化和导入58-59
5.2.3 设定边界条件59-60
5.2.4 网格的划分60-61 5.3 分析结果61-64 5.4 本章小结64-67第6章 结论67-69致谢69-71参考文献71-75攻读硕士学位期间的研究成果75
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液压动力钻杆排放猫道设计和应用.pdf3页
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2008年第36卷第9期 CHINAPElROLEUMMACHINERY 一29一
●专题研究◆ 液压动力钻杆排放猫道设计与应用+ 寇红涛 崔建春 刘海伟 宋
瑞 南阳二机石油装备 集团 有限公司 摘要针对目前我国钻机用钻杆坡道、钻杆猫道、钻杆排放架都是独立部件，需要单独运输， 搬家车次多，组装和拆卸需要吊车，不具备向钻台自动送入单根及下放钻杆 或甩钻 功能的状 况，设计了一种液压动力钻杆排放猫道。该钻杆排放猫道以液压为动力，能实现低位排放钻杆、 钻杆送入钻台接单根等功能，送单根上钻台和引回猫道既可在控制房内手动操作，也可在钻台进 行远程遥控操作，能减轻工人劳动强度，缩短接单根时间，降低建井周期和成本。 关键词钻杆排放猫道坡道甩钻 目前，我国各钻井公司使用的钻机，其钻杆坡
能满足钻机搬家车的自行装卸要求，不需要吊车，
道、钻杆猫道和钻杆排放架都是独立的部件，需要 运输简易、经济；能实现钻杆低位排放、钻杆送人
单独运输，搬家车次多，组装和拆卸时需用吊车， 钻台接单根，钻杆引回猫道 即甩钻 ，送单根上
不具备向钻台自动送入单根及下放钻杆 或甩钻
钻台和引回猫道既可在控制房内手动操作，也可通
的功能。进行单根对接，向钻台送入钻杆时，利用 过远程遥控在钻台进行遥控操作。
钻台上的l台小绞车下放钢丝绳，利用索具直接把
钻杆拉上钻台。而在甩钻时，需用2台小绞车配合
使用，一台小绞车在钻台上，另一台设在猫道尾
部。这种结构接单根或甩钻需要的时间长，用人
多，不符合国际钻井承包商对钻机搬家时间和人员
数量的严格要求。为此，有必要设计一种钻杆排放
猫道，以液压为动力，实现低位排放钻杆、钻杆送
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坑道钻机及其装卸钻杆液压系统
申请（专利）号：
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主分类号：
E21B19/18,E21B19/00,E,E21,E21B,E21B19
E21B19/18,E21B19/00,E,E21,E21B,E21B19
申请（专利权）人：
三一重型装备有限公司
发明（设计）人：
王文学,李延富,王冶
主申请人地址：
110027 辽宁省沈阳市经济技术开发区燕塞湖街31号
专利代理机构：
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国别省市代码：
一种装卸钻杆液压系统，其特征在于，包括：液压泵(1)，其吸油输入端与油箱(2)相连；连接至进给油缸(19)，且控制该进给油缸(19)处于浮动状态的进给浮动阀组(18)；与所述液压泵(1)的输出端相连的手动先导开关阀(3)；分别与所述手动先导开关阀(3)相连的第一手动换向阀(6)和第二手动换向阀(8)，所述第一手动换向阀(6)和所述第二手动换向阀(8)并联，所述第一手动换向阀(6)的第一输出油路连接至所述进给浮动阀组(18)的控制口，所述第一手动换向阀(6)的第二输出油路通向所述进给油缸(19)的有杆腔，且该第二输出油路上串联有调速阀(12)，所述第二手动换向阀(8)的输出油路连接至回转马达的排量控制口。
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非开挖铺管钻机自动装卸钻杆机构的设计
随着我国经济的飞速发展和政府对基础设施的投入加大以及人们对施工环境的日益重视,在过去的几年中,非开挖技术在我国得到了蓬勃发展.目前国内非开挖钻机数量之大令业内人士人叹为观止.经过充分的市场调研和用户意见反馈调查,市场迫切需求非开挖钻机能够配备一种能够降低劳动强度,提高施工效率取代人工装卸钻杆的机构.为顺应市场的需求,本文设计了一种非开挖钻机用自动装卸钻杆机构,并阐述了系统的工作原理及其液压原理.通过工况试验反馈,证实了此机构能够便捷、高效、安全的完成装卸钻杆的工作.
作者单位：
无锡市钻通工程机械有限公司,江苏无锡,214181
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