复合载荷下小尺寸高强度钻杆螺纹的优化设计与研究

1

作者 黎文奇 刘洋 +1 位作者 管锋 佘扬周 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第8期248-259,共12页

为了减少深井小井眼钻进过程中钻杆螺纹接头失效事故,需要提升其连接性能和密封性能。基于接头力学分析与弹塑性变形理论,以NC38和TM36螺纹牙型的双台肩钻杆接头为研究对象,建立了带螺纹升角的三维有限元模型。采用试验和数值模拟相结... 为了减少深井小井眼钻进过程中钻杆螺纹接头失效事故,需要提升其连接性能和密封性能。基于接头力学分析与弹塑性变形理论,以NC38和TM36螺纹牙型的双台肩钻杆接头为研究对象,建立了带螺纹升角的三维有限元模型。采用试验和数值模拟相结合的方法,探讨了在上扣扭矩、轴向载荷、内压和弯矩等复合工况下两种螺纹接头的弹塑性变形机理。分析了两种钻杆螺纹接头的工作性能,并对比分析了两种接头台肩及螺纹段的应力和接触压力分布特性。结果表明,TM36螺纹接头在台肩面及螺纹段的应力明显低于NC38螺纹接头,且密封性能更优。TM36螺纹接头能降低应力集中,改善螺纹牙承载性能,确保台肩和螺纹牙接触压力分布合理,从而有效降低接头粘扣和泄露风险。 展开更多

关键词 高强度钻杆 复合载荷 弹塑性 结构优化 有限元分析

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基于含水率效应的冲击煤体三轴加卸载钻进试验力学行为及其响应机制 被引量：1

2

作者 朱广安 徐自豪 刘欢 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期58-69,共12页

煤层冲击倾向性强、顶板富水等是导致蒙陕矿区钻屑法监测失效的主要原因,以陕西彬长矿区某富水冲击地压矿井2号煤层为研究对象,设计了三轴加卸载钻进试验(含水率为0、2.7%、5.4%和7.8%;应力水平为36~46、48~58和60~70 MPa),探究了不同... 煤层冲击倾向性强、顶板富水等是导致蒙陕矿区钻屑法监测失效的主要原因,以陕西彬长矿区某富水冲击地压矿井2号煤层为研究对象,设计了三轴加卸载钻进试验(含水率为0、2.7%、5.4%和7.8%;应力水平为36~46、48~58和60~70 MPa),探究了不同含水条件和不同应力状态下冲击煤体钻进力学行为,从煤体弱化以及煤粉黏结研究视角,初步揭示了水及应力对钻屑法评价冲击危险的影响机制。研究结果表明:(1)水作用下煤体各物理力学参数均发生不同程度的劣化现象,其中塑性软化系数对理论钻屑量的影响程度最大;(2)当煤体含水率w≤2.7%时,水对钻屑量的影响甚微,应力水平提升使试验钻屑量趋近理论值;当煤体含水率w≥5.4%时,水对钻屑量的黏结作用增强,在高应力、高含水率条件下,试验钻屑量显著降低;(3)由于煤体内部颗粒与水发生物理、化学作用,导致钻孔周边塑性区半径增加,煤体变形能力增强;而随着应力水平提升,钻孔周边应力增大,煤体内部能量积聚,变形加剧,2者共同作用下增加了钻杆切割的钻屑量;(4)在含水率小于25%范围内,随着含水率的增加,煤粉颗粒间液桥力增大,促使其在钻孔中团聚黏附,从而导致钻屑量减少。研究结果可为蒙陕地区富水冲击地压矿井钻屑法评价冲击危险提供重要理论依据。 展开更多

关键词 冲击地压 钻屑法 含水煤体 水岩作用 三轴加卸载钻进试验

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矿用钻孔机器人加卸钻杆的避障轨迹规划研究 被引量：6

3

作者 姚亚峰 姚宁平 +2 位作者 彭涛 梁春苗 彭光宇 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期149-158,共10页

矿用钻孔机器人加卸钻杆位置会随主机的调姿而变化,同时在加卸钻杆路径中还存在障碍物。因此,钻孔的加卸钻杆过程存在变目标的避障轨迹规划问题。根据防爆六自由度机械手的性能参数建立DH参数表,并提出三自由度主机调姿前后加卸钻杆位... 矿用钻孔机器人加卸钻杆位置会随主机的调姿而变化,同时在加卸钻杆路径中还存在障碍物。因此,钻孔的加卸钻杆过程存在变目标的避障轨迹规划问题。根据防爆六自由度机械手的性能参数建立DH参数表,并提出三自由度主机调姿前后加卸钻杆位置变化的函数关系。利用凸包络体结合简单几何体的包络法建立了加卸钻杆系统的碰撞检测模型,可通过欧氏距离判断是否发生碰撞。提出了三段式的加卸钻杆避障轨迹规划策略,第一段和第三段在笛卡尔空间下采用直线规划,第二段在关节空间下采用多项式插值算法进行规划,并可通过增加过渡点解决避障问题。开展了基于七次多项式插值的最小冲击避障轨迹规划算法研究,由仿真分析可知,关节角度、角速度、角加速度和角加加速度都是连续的,但绝对值峰值很大且路径较长。进一步开展了基于改进双树RRT算法、B样条路径优化及七次多项式插值的冲击优化避障轨迹规划算法研究,由仿真分析可知,不仅可保证关节角度、角速度、角加速度和角加加速度的连续性,且路径较短,角加加速度的绝对值峰值降低了98.2%。通过示教试验验证了冲击优化避障轨迹规划方法在避障、加杆轨迹规划等的可行性,机械手各关节运行曲线及运动路径与仿真结果具有较高的相似度。研究结果可为钻孔机器人加卸钻杆系统控制程序提供借鉴,对钻机智能化提升具有重要意义。 展开更多

关键词 钻孔机器人 加卸钻杆 轨迹规划 避障 机械手 煤矿

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数控钻尖磨床自动上下料机构及PLC的设计 被引量：9

4

作者 陈逢军 胡思节 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2006年第2期34-37,共4页

论述了数控钻尖磨床自动上下料机构的原理,通过对上下料机构及过程的分析,设计了一种合理可靠的自动上下料及刃磨的PLC控制系统。最后将其运用到了实际生产中,大大提高了机械自动化程度与生产效率。

关键词 自动上下料 数控 钻尖磨床 PLC

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深水钻井隔水管脱开模式下纵向动态行为研究 被引量：13

5

作者 张炜 高德利 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2010年第4期7-9,共3页

钻井隔水管在一些特殊情况下会与水下井口紧急脱开,其纵向固有频率很有可能落入波浪的能量窗口而发生纵向共振,造成隔水管损坏,甚至有可能对平台造成损伤。将隔水管视为均质等截面弹性细直杆,建立了隔水管纵向振动波动方程。把隔水管的... 钻井隔水管在一些特殊情况下会与水下井口紧急脱开,其纵向固有频率很有可能落入波浪的能量窗口而发生纵向共振,造成隔水管损坏,甚至有可能对平台造成损伤。将隔水管视为均质等截面弹性细直杆,建立了隔水管纵向振动波动方程。把隔水管的纵向振动视为自由振动,根据边界条件,利用数值方法,求出了隔水管纵向自由振动的固有频率。考虑动态放大系数计算了隔水管的动态载荷。计算结果表明,隔水管的自身重量影响其纵向振动的固有频率和动态载荷,并根据此提出了避免隔水管与波浪发生共振,减少其动态载荷的方法。 展开更多

关键词 深水钻井 隔水管 振动 频率 动态载荷

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S135钻杆钢的拉扭复合加载疲劳行为 被引量：7

6

作者 雒设计 赵康 王荣 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期40-44,共5页

采用疲劳实验和回归分析相结合的方法,研究了S135钻杆钢在拉扭复合加载条件下的疲劳行为,并对疲劳断口进行了微观分析。结果表明:当τa/σeq=0.7时,由拉扭应力幅对应的当量应力表示的疲劳寿命公式可很好地描述S135钻杆钢的拉扭疲劳寿命... 采用疲劳实验和回归分析相结合的方法,研究了S135钻杆钢在拉扭复合加载条件下的疲劳行为,并对疲劳断口进行了微观分析。结果表明:当τa/σeq=0.7时,由拉扭应力幅对应的当量应力表示的疲劳寿命公式可很好地描述S135钻杆钢的拉扭疲劳寿命规律;疲劳断口由疲劳源区、疲劳裂纹稳定扩展区和快速瞬断区组成,疲劳裂纹从试样表面萌生,并向试样内部扩展,且常为多疲劳源,不同疲劳源断口的连接和复合加载形成所谓的"屋脊"状特征;拉扭疲劳断裂试样裂纹源区的微观断口特征为明显的河流花样,裂纹扩展区的微观断口特征为疲劳条带与涟波状花样。 展开更多

关键词 S135钻杆钢 双轴疲劳 同相位 拉扭复合加载 断口

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拉扭复合载荷条件下V150钻杆的力学性能研究 被引量：7

7

作者 舒志强 欧阳志英 袁鹏斌 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期68-73,共6页

深井超深井钻井中,不合适的拉扭耦合作用容易导致钻杆失效,因此有必要进行钻杆抗拉扭复合载荷能力研究.采用预扭后拉伸和预拉后扭转的拉扭复合载荷试验方法,分析了拉扭复合载荷条件下V150钻杆在拉伸应力应变和扭转应力应变之间的相互影... 深井超深井钻井中,不合适的拉扭耦合作用容易导致钻杆失效,因此有必要进行钻杆抗拉扭复合载荷能力研究.采用预扭后拉伸和预拉后扭转的拉扭复合载荷试验方法,分析了拉扭复合载荷条件下V150钻杆在拉伸应力应变和扭转应力应变之间的相互影响规律.试验发现:预扭后拉伸时,预加载切应力和拉伸屈服强度均会降低;预拉后扭转时,预加载的拉应力和扭转屈服强度均会降低;材料发生屈服时的拉应力和切应力符合拉扭椭圆强度准则,该准则的弹性变形安全范围较von Mises强度准则超出24.5%.研究结果表明,按照von Mises强度准则进行V150钻杆抗拉扭复合载荷能力设计偏于保守,而拉扭椭圆强度准则包含材料拉伸屈服强度和扭转屈服强度2个基准参数,且与试验数据吻合程度高,更具工程应用价值. 展开更多

关键词 拉扭复合载荷 拉伸应力 剪切应力 强度准则 V150钻杆

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非均匀地应力作用下套管和水泥环表面受力特性分析 被引量：38

8

作者 房军 岳伯谦 +1 位作者 赵怀文 徐龙光 《石油大学学报（自然科学版）》 CSCD 1997年第1期46-48,共3页

通过数值计算讨论了水泥环弹性模量、水泥环厚度、套管壁厚、不同接触条件等因素对套管和水泥环外载平均水平及非均匀程度的影响．结果表明，水泥环弹性参量对套管及水泥环受力影响很大，水泥环厚度、套管壁厚对自受力分布影响较大。

关键词 载荷 应力分析 下套管 固井 油田

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对巷道开孔卸载参数的研究 被引量：1

9

作者 杨雪强 何世秀 高桐 《岩土力学》 EI CSCD 1995年第1期46-53,共8页

本文论述了巷道开孔应力卸载的实质，以轴变论和开孔卸载后使巷道围岩达到较好的受力状态为出发点，初步提出了确定开孔卸载参数的方法，并通过有限元数值计算，验证了这一方法。

关键词 巷道 开孔 卸载参数 应力轴比

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钻杆分料装置的研制 被引量：3

10

作者 田东庄 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期74-76,共3页

钻杆是目前煤矿瓦斯抽放钻孔施工的重要装备。在钻杆加工过程中,上下料采用人工方式,其劳动强度大、生产效率低。为了实现自动上下料,需要采用一种钻杆分料装置,将单根钻杆从成捆的料箱中分离出来。通过对3种分料方式的对比分析,选取了... 钻杆是目前煤矿瓦斯抽放钻孔施工的重要装备。在钻杆加工过程中,上下料采用人工方式,其劳动强度大、生产效率低。为了实现自动上下料,需要采用一种钻杆分料装置,将单根钻杆从成捆的料箱中分离出来。通过对3种分料方式的对比分析,选取了三轴分料方案,并介绍了该方案的设计思路和实现过程。应用表明,在降低工人劳动强度、提高生产效率等方面取得了良好的效果,为钻杆自动化生产线的建设奠定了基础。 展开更多

关键词 钻杆 分料装置 自动上下料 控制系统

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气密钻杆接头受力分析与紧扣圈数优选 被引量：8

11

作者 庄泳 鲁喜宁 +1 位作者 高连新 袁鹏斌 《石油机械》 2015年第7期30-35,共6页

对于带金属锥面密封结构的双台肩钻杆接头受力分析的报道较少,为此分析了接头在不同紧扣圈数及拉伸载荷作用下的受力情况,同时建立了相应的力学模型,并通过有限元仿真验证了模型的可靠性。计算结果表明,合理的紧扣圈数显著提高了接头的... 对于带金属锥面密封结构的双台肩钻杆接头受力分析的报道较少,为此分析了接头在不同紧扣圈数及拉伸载荷作用下的受力情况,同时建立了相应的力学模型,并通过有限元仿真验证了模型的可靠性。计算结果表明,合理的紧扣圈数显著提高了接头的密封性能,能有效降低拉伸载荷作用下螺纹牙轴向载荷增长幅值,延长接头的使用寿命。研究结果可为带金属密封结构的双台肩钻杆接头的受力分析及紧扣圈数的优选提供参考。 展开更多

关键词 钻杆接头 锥面密封 气密封 紧扣圈数 拉伸载荷 受力分析 有限元法

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某钻杆典型复合载荷工况下结构完整性分析 被引量：2

12

作者 秦才会 李国玉 +2 位作者 朱玉宁 曹云风 郭宇 《石油机械》 北大核心 2023年第10期59-66,共8页

为了便于发现和解决作业过程中可能发生的钻杆损伤或失效等结构完整性破坏问题,采用有限元数值方法构建了某型号钻杆的三维模型,根据该钻杆实际工作情况,分别取压扭、压弯和压扭弯3种典型复合载荷工况,又分别在2种钻压、2种扭矩和3种弯... 为了便于发现和解决作业过程中可能发生的钻杆损伤或失效等结构完整性破坏问题,采用有限元数值方法构建了某型号钻杆的三维模型,根据该钻杆实际工作情况,分别取压扭、压弯和压扭弯3种典型复合载荷工况,又分别在2种钻压、2种扭矩和3种弯曲载荷组合的工况下,仿真获取了钻杆的变形场、von Mises应力场和von Mises应变场分布,由此确定了该型钻杆的刚度与强度,进而评估钻杆的结构完整性。分析结果表明:在各种压扭组合载荷工况中,该钻杆的最大变形率为0.08%,最大von Mises应力位于钻杆后端仪器舱穿线孔壁处,屈服安全系数为1.56;在各压弯和压扭弯组合载荷工况时,其最大变形率分别为2.25%和2.28%,最大von Mises应力均位于前端仪器舱穿线孔壁处,屈服安全系数分别为1.94和1.70。该型钻杆的结构完整性满足要求。所得方法与结论可为钻杆的数值计算以及结构完整性分析提供理论与技术参考。 展开更多

关键词 钻杆 有限元数值方法 典型复合载荷 von Mises 结构完整性

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超深钻岩芯地质环境真三轴试验装置研制及应用 被引量：1

13

作者 石磊 张希巍 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2161-2169,共9页

为研究超深部岩芯的变形与破裂行为,研制了超深钻岩芯地质环境真三轴试验装置。该装置主要用于测试超深钻岩芯加工的试样(25 mm×25 mm×50 mm)在真三轴应力下的全应力-应变行为、循环加卸载破裂行为和时效变形行为,解决了试样... 为研究超深部岩芯的变形与破裂行为,研制了超深钻岩芯地质环境真三轴试验装置。该装置主要用于测试超深钻岩芯加工的试样(25 mm×25 mm×50 mm)在真三轴应力下的全应力-应变行为、循环加卸载破裂行为和时效变形行为,解决了试样变形测量不准确、加载系统低刚度、高油压与作动器压力互相干涉等技术难题。利用该装置完成了山东黄金集团三山岛金矿西岭副井工勘孔岩芯真三轴应力下力学行为的测试,发现:循环加卸载弱化了试样的脆性破裂特征,诱导3个方向的变形表现出各向异性;分级蠕变试验中,试样3个方向的变形均表现出初始蠕变、稳态蠕变、加速蠕变,且3个方向的蠕变速率均随偏应力的增加近似线性增加。 展开更多

关键词 超深钻岩芯 真三轴试验 全应力-应变 循环加卸载 时效破坏

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径向井钻杆转向阻力建模及实验分析 被引量：2

14

作者 王慧艺 《石油机械》 北大核心 2004年第5期30-32,69,共3页

径向井钻杆的转向是承受内压曲杆反复弹塑性弯曲过程。由于系统的非保守性 ,其匀速钻进状态也不能应用静力平衡方程。将钻杆的运动态作为静止稳定状态的失稳 ,运用线性小位移理论 ,求解钻杆保持静止状态的条件 ,建立了钻杆发生运动的极... 径向井钻杆的转向是承受内压曲杆反复弹塑性弯曲过程。由于系统的非保守性 ,其匀速钻进状态也不能应用静力平衡方程。将钻杆的运动态作为静止稳定状态的失稳 ,运用线性小位移理论 ,求解钻杆保持静止状态的条件 ,建立了钻杆发生运动的极限载荷、曲率突变点阻力等模型。根据径向井钻杆载荷的边界条件 ,提出了径向井钻杆转向过程中存在临界载荷系数的论断 ,求得了常用径向井转向器的临界载荷系数。计算结果与实验进行了对比分析 ,对径向井现场试验中表现出的钻杆遇阻现象给出了可信的解释。 展开更多

关键词 径向井 钻杆 转向阻力 临界载荷系数 转向器

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3自由度钻杆振动系统的建模与仿真

15

作者 秦建国 冯卓毅 +3 位作者 弓海霞 巩勇智 邹云鹤 郭思佳 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第S02期35-40,共6页

多自由度阻尼的振动系统广泛存在于钻杆钻进系统中,选取钻杆作为关键研究对象并且每个零件都包含有一定的阻尼特性,能够实现对外界干扰的有效抵抗。当外部环境中的振动或冲击波作用于这些系统中时会产生振动,这种振动不仅会影响到单一... 多自由度阻尼的振动系统广泛存在于钻杆钻进系统中,选取钻杆作为关键研究对象并且每个零件都包含有一定的阻尼特性,能够实现对外界干扰的有效抵抗。当外部环境中的振动或冲击波作用于这些系统中时会产生振动,这种振动不仅会影响到单一元件的动态特性,而且会引起整个结构的共振。为了深入理解和分析这类振动系统,文中采用拉格朗日方程建立钻杆钻进系统的数学模型,进而描述系统各部件随时间的位移、速度和加速度等动态特性。基于MATLAB/Simulink仿真软件,运用状态空间方法进行了更为细致的建模工作。在模拟过程中能够精确地控制系统状态的变化,从而更好地捕捉到各种动态行为的细节。通过这种方式获得的数据,不仅揭示了系统内各元件在外部激励下的响应规律,也为后续的性能评估提供了有力的理论依据。仿真结果显示出,外部激励的幅值及其作用点的位置对于系统的动态响应有着显著的影响,特别是那些直接承受外部激励作用的元件,所受到的冲击尤为强烈。综上所述,通过对钻杆钻进系统的多自由度阻尼振动系统进行建模和仿真分析,不仅加深了对钻进作业中振动系统的理解,而且还为提高钻进效率和安全性提供了重要的技术支持。 展开更多

关键词 探水钻杆 受力分析 振动 参数化模型

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汽车刹车钳自动化钻孔工艺研究

16

作者 崔丽娟 郭建东 《制造技术与机床》 北大核心 2016年第12期126-128,共3页

常规的刹车钳钻孔工艺虽然是在数控钻削加工中心上进行的,但是由于需要人工上下料、装夹工件,因此工人劳动强大,同时存在效率低、节拍长的弊端。为此,根据刹车钳的结构特点,设计了利用机器人和专用夹具进行上下料和装夹工件的自动化钻... 常规的刹车钳钻孔工艺虽然是在数控钻削加工中心上进行的,但是由于需要人工上下料、装夹工件,因此工人劳动强大,同时存在效率低、节拍长的弊端。为此,根据刹车钳的结构特点,设计了利用机器人和专用夹具进行上下料和装夹工件的自动化钻孔工艺,并介绍了自动化单元的结构组成和设备配置。 展开更多

关键词 钻孔 自动化 上下料 装夹 设备配置

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加载与卸载过程瓦斯抽采钻孔变形特征 被引量：15

17

作者 石占山 梁冰 +1 位作者 王岩 秦冰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1458-1465,共8页

抽采钻孔的稳定性影响到抽采工程效果的好坏。工作面回采过程中,由于支承压力随工作面推进的移动,采动影响范围内的抽采钻孔受到加载、卸载应力的作用。为得到加卸载条件下抽采钻孔变形及破坏规律,采用数值模拟的方法对不同应力变化速... 抽采钻孔的稳定性影响到抽采工程效果的好坏。工作面回采过程中,由于支承压力随工作面推进的移动,采动影响范围内的抽采钻孔受到加载、卸载应力的作用。为得到加卸载条件下抽采钻孔变形及破坏规律,采用数值模拟的方法对不同应力变化速率下钻孔的破坏进行了计算,共设计10种计算方案,得到了不同加卸载应力变化速率下的钻孔塑性区分布范围及孔壁位移曲线。同时依据数值计算得到的卸载应力变化速率与孔壁变形相互关系,建立了考虑卸载应力变化速率的钻孔周边切应力计算模型。研究结果表明:加载过程中,加载速率对钻孔周边的破坏范围及孔壁位移不产生影响;卸载过程中,钻孔周边破坏范围与初始卸载应力及卸载速率相关,在进行抽采钻孔布置时需综合考虑钻孔的受载力学特征。 展开更多

关键词 抽采钻孔 采动作用 加卸载 变形破坏 应力变化速率

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煤矿井下自动加卸钻杆靶标图像清晰化方法研究 被引量：6

18

作者 姚宁平 梁春苗 +1 位作者 姚亚峰 宋海涛 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期180-187,共8页

受煤矿井运输巷道空间限制,将钻孔机器人设计为灵活布局的钻进和钻杆加卸2个独立系统,利用基于合作靶标的单目视觉识别,将钻进和钻杆加卸2个系统关联,解决两系统递送钻杆的协同作业问题。然而,煤矿井下钻孔施工中场景复杂,存在孔口煤渣... 受煤矿井运输巷道空间限制,将钻孔机器人设计为灵活布局的钻进和钻杆加卸2个独立系统,利用基于合作靶标的单目视觉识别,将钻进和钻杆加卸2个系统关联,解决两系统递送钻杆的协同作业问题。然而,煤矿井下钻孔施工中场景复杂,存在孔口煤渣、污水污染合作靶标、粉尘浓度大能见度低、人造光源亮度低、光照不均匀使靶标图像对比度低,以及矿灯直射合作靶标反光等问题,会影响合作靶标图像清晰度,使基于靶标识别加卸钻杆的位置的精度降低,进而影响钻孔机器人自动加卸钻杆的成功率。因此,首先针对施工中孔口返出的煤渣、煤泥污染合作靶标的问题,利用形态学滤波中先腐蚀,再膨胀的开运算,清除煤渣间断斑块和突出靶标像素点;先膨胀再腐蚀的闭运算,消除小的孔洞和间断细小鸿沟,达到消除固体污染物对合作靶标的影响;其次针对粉尘、岩尘、水雾和污水影响图像对比度问题,通过暗通道先验求出初始透射率,采用梯度域导向滤波精细化透射率,利用导向滤波得到改进暗通道,并求大气光值,利用大气散射模型得到除雾后的图像,实现清晰化图像、增强图像对比度目的;最后对亚像素级角点和方向进行精细化,优化能量函数,使用种子棋盘格沿4个边缘生长棋盘格,用能量变化情况确认是否生长出最大的棋盘,补全因强光反射缺失的合作靶标图像。实验结果表明:将形态学滤波、去雾算法和棋盘格生长等方法相融合,可增强煤矿井下复杂场景钻孔施工中合作靶标图像的清晰度,提高基于视觉识别的图像精度,为钻孔机器人自动加卸钻杆的精确控制奠定基础。 展开更多

关键词 自动加卸钻杆 合作靶标 形态学滤波 去雾算法 棋盘格生长 图像清晰化 煤矿井下

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弯曲井段钻杆接头螺纹力学性能分析及结构优化 被引量：5

19

作者 张震 刘庆龙 +5 位作者 易先中 万继方 杨文川 陈霖 刘航铭 贺育贤 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期209-222,共14页

建立了三维数值仿真模型,分析了API NC38单台肩和双台肩螺纹在复合载荷下的力学特性,发现两种结构的最大应力均出现在第1啮合螺纹牙根部,且第1啮合螺纹牙圆周应力分布不均,容易出现应力集中。基于此,提出了不等锥度钻杆接头螺纹的连接方... 建立了三维数值仿真模型,分析了API NC38单台肩和双台肩螺纹在复合载荷下的力学特性,发现两种结构的最大应力均出现在第1啮合螺纹牙根部,且第1啮合螺纹牙圆周应力分布不均,容易出现应力集中。基于此,提出了不等锥度钻杆接头螺纹的连接方案,对比分析了3种螺纹结构(单台肩、双台肩和不等锥度)在复合载荷下的力学特性。结果表明,不等锥度螺纹力学特性及第1啮合螺纹牙圆周应力分布均优于API单、双台肩螺纹,其中不等锥度Ⅱ型性能最优,在相同载荷条件下,相较于单、双台肩螺纹结构,最大Mises应力分别减少了16.6%和8.28%,圆周应力分布更加均匀,有效提高了钻杆接头的使用性能。 展开更多

关键词 钻杆接头 复合载荷 应力分布 连接强度 结构优化

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ZYWL-4000SY型遥控钻机设计及关键技术研究 被引量：21

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作者 张始斋 王庆文 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期129-134,共6页

针对煤矿井下钻探工作环境恶劣,工人劳动强度大,容易发生安全事故的情况,设计开发了ZYWL-4000SY型遥控钻机,介绍了该钻机的总体方案,简述了钻机的基本性能参数和主要结构特点,并结合井下钻进施工的流程,详细论述了钻机的液压系统、自适... 针对煤矿井下钻探工作环境恶劣,工人劳动强度大,容易发生安全事故的情况,设计开发了ZYWL-4000SY型遥控钻机,介绍了该钻机的总体方案,简述了钻机的基本性能参数和主要结构特点,并结合井下钻进施工的流程,详细论述了钻机的液压系统、自适应钻进技术及关键零部件的优化设计等关键技术问题。通过智能防卡钻技术,降低了钻进作业中因地压、瓦斯压力突变导致的抱钻等事故发生的概率,提高了接、卸扣过程中电控比例电磁阀的控制精度及增设溢流系统,满足了动力头钻进与旋转速度的匹配需求,使主动钻杆使用寿命延长2倍以上。通过四关节机械手实现了将钻杆箱中的钻杆准确运送至双夹持器,并与主动钻杆轴线保持一致,为接扣做好准备;并将夹持器卸完扣的钻杆准确送回至钻杆箱,代替人工操作。钻杆箱作为钻杆的盛放系统,与机械手配合实现了打钻和卸钻的完整结合,为钻机连续性工作提供了保障。通过对现场生产应用案例分析证明,遥控钻机可以通过机械手代替工人进行上下钻杆工作,实现一键自动化打钻卸钻,有效降低了工人的劳动强度,实现减人增效;钻机通过防卡钻程序控制钻进过程,有效避免卡钻事故的发生;通过遥控无线操作,避免施工过程中工人与钻机的接触,提高了钻机的安全系数。 展开更多

关键词 遥控钻机 负载敏感系统 自适应钻进 卡钻 机械手 钻杆箱

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