裝配圖沖擊回轉(zhuǎn)鉆進技術

裝配圖沖擊回轉(zhuǎn)鉆進技術,裝配,沖擊,回轉(zhuǎn),鉆進,技術 本科生畢業(yè)設計（論文） 開題報告 學生姓名： 學 號： 班 級： 專 業(yè)： 指導教師： 開題報告 一．課題來源 采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進技術的設想始于歐洲。1867～1887年，一些企圖代替鉆桿沖擊鉆的潛孔式液動沖擊器相繼出現(xiàn)，1887年在英國曾授予德國沃·布什曼以新鉆井方法的專利，其技術核心就是利用泵供給的液能驅(qū)動液動沖擊器對回轉(zhuǎn)著的鉆頭進行連續(xù)沖擊，從而實現(xiàn)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進。 國外近年來在液動錘的研究領域所作的工作相對較少，主要有美國泛美石油公司開發(fā)的雙作用液動錘（最大使用深度為2400m），SDSdigger的FH系列液動錘（試驗最大深度為4353.15m，尚未有全面野外應用報導），Novotek N系列（室內(nèi)為主，野外應用報導在1700m），德國克勞斯塔爾大學的復合式（閥為正作用、沖錘雙作用）液動錘（準備用于德國KTB計劃，但未被采用）。 我國從1958年底開始在原地質(zhì)礦產(chǎn)部勘探技術研究所對液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆進技術進行研究。至1965年設計研究了七種不同結構形式的液動沖擊器，并在周口店試驗站專門建立的試驗室中進行了性能對比和巖樣鉆進試驗。 液動沖擊器是液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆探的關鍵設備。隨著中國現(xiàn)代化建設的不斷推進和發(fā)展，國民經(jīng)濟增長對液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆探不斷提出更高的要求，所以，加速液動沖擊器的研究勢在必行。 二．設計課題的目的和任務 液動沖擊器其基本作用原理是利用泥漿泵供給的液能，直接驅(qū)動液動錘內(nèi)的沖錘形成上下往復運動，并連續(xù)不斷地對鉆頭施加沖擊載荷，是沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術中的一種。實施該工藝的技術裝備上僅在孔底鉆具組合中增加了一個液動錘，其它裝備與回轉(zhuǎn)鉆進基本相同，因此配套簡單，容易實現(xiàn)。液動錘鉆進技術多年的發(fā)展已經(jīng)證明，該技術可有效提高鉆進效率，降低鉆壓需要，有利于減少事故和減小孔斜，同時在取心鉆進中還對減少巖心堵塞，提高回次進尺長度有明顯的作用。其與風動潛孔錘相比優(yōu)點是可以用于深孔。但是由于其驅(qū)動介質(zhì)為泥漿，雜質(zhì)和成分比較復雜，內(nèi)部零件的工作環(huán)境惡劣，故輸出的沖擊能量通常小，鉆具的連續(xù)工作壽命相比較低，穩(wěn)定性和可靠性比風動潛孔錘差。 設計題目：ГБМС—5型液動錘特性分析與計算 結構形式：閥式反作用。 技術參數(shù)： （1）液動錘直徑：108mm; (2)液動錘工作壓力（MPa）：0.8~1.0 （3）液動錘額定流量：（L/min）：300~360； （4）沖擊頻率（HZ）：22~25 （5）單次沖擊功（Nm）：8~12 （6）液動錘長度（mm）：2200。 分析設計內(nèi)容：（1）分析液動錘的功率特性及活塞沖錘的運動特性； （2）分析計算液動錘的特性參數(shù)； （3）在分析計算的基礎上設計液動錘； （4）應用現(xiàn)代分析軟件對設計的液動錘進行仿真分析與驗證。 三．課題概述及方案設計 3．1．沖擊器的種類 按性能劃分：回轉(zhuǎn)—沖擊鉆：回轉(zhuǎn)鉆進是主要，沖擊作用是次要的 沖擊—回轉(zhuǎn)鉆：沖擊作用是主要，回轉(zhuǎn)作用是次要的 按結構劃分：液動沖擊器：正作用式，雙作用式，反作用式，繩索取心式液動沖擊器 鉆桿傳動沖擊器 回轉(zhuǎn)器傳動沖擊器 電動沖擊器 風動沖擊器（潛孔錘） 3．2．反作用式液動沖擊器結構原理 反作用式波動沖擊器的結構原理是利用高壓液流的壓力增高推動活塞沖錘上升，活塞沖錘上升的同時壓縮工作彈簧儲存能量。當 分配液流機構(閥門)打開，高壓液流暢通，而工作室中的液流壓力降低時．工作彈簧便釋放儲存的能量，驅(qū)動活塞沖頓急速向下運動而產(chǎn)生沖擊。 反作用液動沖擊器的工作過程如下： 高壓液流進入液動沖擊器后，作用于活塞沖錘3的下部。當高壓液流的作用力超過工作彈簧l的壓縮力和活塞沖錘3的自重后，便迫使活塞沖錘上升(同時壓縮工作彈簧1使其儲存能量)。與此同時，鐵砧4中的水路被逐步打開，高壓液流開始流向孔底。此時，活塞沖錘3在慣性作用下仍繼續(xù)上升。 當活塞沖錘3上升至上死點時，活塞沖錘下部的液流已暢通的流向孔底，則工作室中的液流壓力降低，在活塞沖錘3的自重和被壓縮工作彈簧1釋放出所儲存能量的同時作用下，驅(qū)動活塞沖錘急速向下運動產(chǎn)生沖擊。 在產(chǎn)生沖擊作用的同時，由于活塞沖錘3與鐵砧4相接觸而又封閉了液流通向孔底的通路。則高壓液流再次作用于活塞沖錘的下部，開始進行第二次的重復動作。周而復始，便形成了連續(xù)性的沖擊。 3．3．ГБМС—5型液動錘的技術方案設計 沖擊器的上接頭1其上與鉆桿相接，其下有活閥活塞4。連桿3是活閥下行行程的限制器?；铋y活塞在缸套5中運動。在缸套與外殼6之間形成環(huán)狀通水道，允許沖洗液通過。同活閥活塞相互作用的是沖擊部分，它由閥座7同錘桿12及沖錘13組成。彈簧系統(tǒng)9使沖擊部分向下運行，完成工作沖程。襯套ll是沖擊部分上行程限制座，鐵砧14與巖心管16連接，巖心管下有鉆頭17。閥座7在襯套8的導向中運動，此襯套將高壓區(qū)同經(jīng)鐵砧內(nèi)通道與管外空間聯(lián)通的低壓區(qū)隔離。經(jīng)閥座7的內(nèi)通孔使閥座之上內(nèi)腔同低壓區(qū)聯(lián)通。 當鉆頭到達孔底后，鐵砧上移一定值， 頂?shù)较拗谱稀＿@樣，彈簧9上升，并得到附加預壓力。 當沖洗液壓人時，沖錘和活閥活塞整個系統(tǒng)在液壓作用下向上運動，壓縮彈簧9及2。向上運動直到?jīng)_擊部分頂?shù)揭r套11的限制座上為止，這時在慣性力作用下活閥活塞脫離閥座。沖洗液流入活閥與閥座間形成的縫隙狀的間隙，因而液壓下降，上升力停止作用。彈簧因被壓縮而積累起來的能量使沖錘下行，直到?jīng)_擊鐵砧?；铋y活塞在壓縮彈簧2的作用下，也同時下行，直到與沖錘上的閥座觸及為止。沖洗液流驟停，形成水錘效應，因此沖錘及活閥活塞急劇上行，壓縮彈簧9及2。沖錘又被襯套的限制座限住，而活閥活塞又以慣性繼續(xù)向上運動并脫離閥座。循環(huán)又重復。 3．4．ГБМС—5型液動錘的結構特點及關鍵技術問題 該沖擊器的特點是利用慣性力使活閥脫離閥座。 反作用沖擊器的主要缺點是須用動力彈簧，其載荷較重，其剛度比正作用沖擊器所用的彈簧大得多。同時這些彈簧還經(jīng)受著沖洗液的磨損和化學腐蝕。所以液動錘的動力彈簧是此沖擊錘的關鍵技術問題。此彈簧必須嚴格設計和計算，還必須特殊制造工藝。即使這樣，彈簧的工作壽命也只有40一100小時。 四．進度安排 ：資料查閱，專業(yè)文獻閱讀，外文翻譯，開題報告，實習 ：進行設計，研究內(nèi)容的全部分析，計算，完成草圖設計 ：關鍵技術問題的解決，完成裝配圖，全部部件圖及部分零件圖的繪制 ：全部零件圖繪制，重要零件的計算分析，完成設計說明書50%的撰寫工作 ：設計說明書全部撰寫完畢，完成設計圖紙，說明書的修改機器打印，裝訂工作 ：畢業(yè)答辯及其他畢業(yè)設計工作 五．參考文獻 [1] 武漢地質(zhì)學院主編．鉆探工藝學．北京：地質(zhì)出版社，1980年． [2] 武漢地質(zhì)學院主編．巖心鉆探設備及設計原理．北京：地質(zhì)出版 社，1980年． [3] 王人杰，蔣榮慶．液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆探．北京：地質(zhì)出版社，1988 年． [4] 趙洪激，董家梅．閥式反作用液動沖擊器參數(shù)計算及性能分析． 中國海上油氣工程，1995年6月． [5]成大先.機械設計手冊．北京：化學工業(yè)出版社，2002年． 5