鑽桿自動排放裝置設計

㈠ 鑽桿及接頭螺紋設計

繩索取心鑽桿由於壁薄,接頭螺紋設計是非常重要的技術參數,螺紋承載能力的大小直接影響鑽桿的施工深度。深孔鑽探不同於淺孔和中深孔鑽探,要求鑽桿螺紋不僅具有較大的抗扭、抗拉能力,而且要有良好的防脫、密封性能,才能滿足深孔鑽探施工要求。

鑽桿螺紋設計參數有:螺紋錐度、螺距、螺紋的牙形半形、螺紋長度、緊密距、螺紋密封等。通過對國內外用於鑽探實踐的各種螺紋技術性(強度、密封性、磨損後強度變化規律等)、可加工性、經濟性進行綜合研究,將普通梯形螺紋設計為負角度不對稱梯形螺紋結構形式(圖2-25),較好地解決了深孔鑽探繩索取心鑽桿螺紋強度及防脫、密封難題。N、H規格口徑繩索取心鑽桿螺紋設計參數見表2-16。

圖2-25 負角度不對稱梯形螺紋結構

表2-16 繩索取心鑽桿負角度螺紋結構主要參數

注:表中為手擰緊密距。

負角度螺紋結構設計有如下特點。

(1)錐度

鑽桿螺紋的錐度大小決定了螺紋整體受力的均勻性。鑽桿螺紋連接時,公母螺紋大徑端的端面緊密接觸,形成密封並承受螺紋旋緊產生的壓力,預緊力矩越大或工作扭矩越大,產生的附加壓力越大,大約是正常工作力的6～7倍。反作用力都加到了公扣的根部,根部第一牙受力最大,離開公扣根部的螺紋受力逐漸減小。根據普通螺紋強度計算方法,在無端面影響的螺紋第一牙受力為全部載荷的30%,採用變螺距、應力槽等方法都能夠均衡螺紋受力,根據有限元分析,錐度1∶22時應力幅值最小。

(2)螺距

螺距取決於所需強度和自鎖要求,螺旋升角越小,螺紋的自鎖性越好,抗脫扣能力越強。各種規格都使用8mm螺距,剪切強度完全滿足要求,從未出現螺紋剪切損壞。

(3)螺紋的牙形半形

螺紋牙形半形的大小也影響螺紋強度。同樣深度的螺紋,受力面的牙型角度越小,承載能力越好,甚至可以採用負角度承載受力面,一方面可以增加受力,另一方面可以防止鑽桿脫扣。而對於螺紋牙型的非受力面可採用大角度的螺紋半形,增強螺紋根部的受力面積,增大螺紋的承載能力。如圖2-26所示。

圖2-26 負角度、不對稱梯形螺紋受力情況

經過對鑽桿螺紋副的機械性能試驗,Φ71mm的繩索取心鑽桿最大抗拉能力達到660kN,Φ89mm繩索取心鑽桿最大抗拉能力達到1000kN。

(4)鑽桿螺紋長度

為保證鑽桿承載強度,鑽桿螺紋長度設計為50～55mm。對公母螺紋的長度公差進行嚴格控制。一般母螺紋稍長於公螺紋(0～0.3mm),這樣,在正常鑽進時使公母螺紋形成雙止動連接,增強傳扭能力。

(5)緊密距

保證鑽桿公母螺紋擰緊時有一定的手擰緊密距,一般為0.5～1.5mm。通過公母螺紋的內外徑公差和公母螺紋的不同錐度進行控制。公母螺紋擰緊在螺紋大端一定范圍內產生過盈,從而增強螺紋的連接剛性,改善螺紋的受力狀態。

(6)螺紋密封

眾所周知,隨著施工深度加深,對鑽桿的密封要求越高。因此,鑽桿在設計時有15°端部密封,在螺紋根部的大小徑處增加了螺紋密封台階面,使公母螺紋的根部有過盈台階面,在鑽桿擰緊時使台階面因受力而咬合,從而形成螺紋根部大徑的密封,增強了螺紋的綜合密封性能。經實驗室密封試驗,Ф71mm、Ф89mm繩索取心鑽桿承受的靜態密封壓力可達到10～12MPa。

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鑽桿自動排放裝置研究

環形防噴器結構設計及強度校核
閘板防噴器結構設計及強度校核

㈢ 機械專業簡單的畢業設計有哪些題目

簡單的畢業設計有：
1、可伸縮帶式輸送機結構設計。
2、AWC機架現場擴孔機設計
。
3、ZQ-100型鑽桿動力鉗背鉗設計
。
4、帶式輸送機摩擦輪調偏裝置設計。
5、封閉母線自然冷卻的溫度場分析
。
畢業論文有：
1、撐掩護式液壓支架總體方案及底座設計
。
2、支撐掩護式液壓支架總體方案及立柱設計
。
3、膜片彈簧的沖壓工藝及模具設計
。
4、帶式輸送機說明書和總裝圖
。

㈣ 自動控向垂直鑽井系統

一、內容概述

國外在進行深部鑽井，特別是在進行大陸深部科學鑽探的過程中，認識到被動防斜技術的不足，迫切需要一種能適應深井和超深井鑽進的主動防斜技術。而最早提出這一要求並投入實際研製和應用的項目是20 世紀80 年代開始進行的聯邦德國大陸超深井計劃（KTB計劃），該井的設計深度近萬米，而所鑽深部地層很多都是結晶岩，地層傾角可達60 °左右，在這樣的條件下用傳統的鑽井工具難以使井眼保持垂直，迫切需要一種新型的垂直鑽井系統來完成這一大陸超深井計劃，因此提出研製一種採用主動防斜技術的自動垂直鑽井系統（Automationed Vertieal Drilling System，簡稱為VDS）。

自從發明旋轉鑽進技術以來，鑽孔的彎曲問題就一直存在著，造成鑽孔彎曲的根本原因是粗徑鑽具軸線偏離鑽孔軸線。造成發生鑽孔彎曲的充要條件主要是3個方面：①存在孔壁間隙，為粗徑鑽具偏倒或彎曲提供了空間；②具備偏倒或彎曲的力，為粗徑鑽具偏倒或彎曲提供動力；③粗徑鑽具偏倒或彎曲的方向穩定。

為了保證沖洗液能順暢地排出碎屑，孔壁直徑一般大於鑽具直徑，孔壁與鑽具之間的環形空隙是必然存在的。而在鑽進過程中，當孔深達到一定長度時，鑽桿柱已不是簡單的剛性體，而可視為一個細長的柔性桿件。對鑽頭施加軸向力時，鑽桿將會產生彎曲變形，由此可見，使鑽具偏倒或彎曲的條件是客觀存在的。但最終鑽孔是否彎曲，還將決定於鑽具偏倒或彎曲的方向是否穩定。如果鑽具偏倒或彎曲方向不穩定，則有可能使鑽頭在不同時刻朝著不同方向鑽進，從而發生擴壁作用。

由於鑽孔彎曲和傾斜現象的存在，一些相應的防斜技術例如鍾擺鑽具、滿眼鑽具以及偏軸鑽具等防斜打直技術也先後出現並應用到工程中。鍾擺鑽具是較早用於防斜、糾斜的鑽具組合，它是利用傾斜井內切點以下部分鑽挺重力的橫向分力，把鑽頭推靠在已斜井段的低邊，產生降斜和糾斜效果，這個力又稱為鍾擺力。而滿眼鑽具的主要特徵是其底部鑽具組合中含有2～3個或更多的與鑽頭直徑相近的穩定器以及相應的大直徑鑽挺，從而組成剛性很大、不易彎曲的防斜鑽具組合。其工作原理是在已鑽過的直井段中，保持剛性的滿眼鑽具位於井眼中間，其鑽具軸線與井眼軸心線基本保持一致，從而減小鑽頭的傾斜角度，起到控制井眼彎曲和井斜的作用。偏軸鑽具是在鑽柱的下部靠近鑽頭處設置偏重鑽鋌或者設置回轉心軸偏離鑽柱軸心線的偏軸接頭。當鑽頭回轉時，偏軸部分在靠近鑽頭上方的鑽具組合中產生一個離心力，該離心力的大小與偏心重量和偏心距有關。在軸向鑽壓的作用下，下部鑽具組合發生彎曲旋轉時成弓形。偏重鑽鋌每回轉一周就會對傾斜井段的井眼低邊產生一定的糾斜力，以減小傾斜井段的井斜角。前述幾種傳統的防斜設備和技術的共同特點是均屬於被動防斜技術。它們雖然也得到了較廣泛的工程應用，但在高陡構造的大傾角地層以及高應力破碎性地層中，由於無法克服地層極強的自然造斜能力，因而難以滿足對於深井、超深井以及復雜結構井上直井段鑽進的要求。

在提出該設想以後，美國貝克休斯公司（BakerHuges）即開展了相應的研究工作，貝克休斯公司最終於1988年研製成功垂直鑽井系統（VDS），成功解決了德國大陸超深井計劃中遇到的井斜問題。在VDS的研製過程中，從首例樣機開始，先後經歷了3 代共計5種型號的垂直鑽井系統。其中VDS-1（圖1）屬於外導向垂直鑽進系統，為最初的試驗性產品，其主要結構如圖1所示：不旋轉的導向套與旋轉軸6之間通過軸承4連接，在導向套四周均勻分布了4個可以伸縮的導向塊8，由泥漿提供驅動力的4個活塞可以分別控制導向塊的外伸。鑽進過程中的井斜數據由井斜感測器測量並反饋到裝置的微處理器單元，微處理器單元經過計算，發出控制命令給液壓閥，由液壓閥控制驅動活塞的運動，從而使得導向塊伸縮。當導向塊向外伸出時壓靠井壁，因此產生作用於旋轉軸上的糾斜導向力，使得鑽具回到中心位置。在該系統中測斜感測器、微處理器單元7等是靠內置電池供電的。由於自動垂直鑽井系統的導向塊布置在外部，工作時外伸並作用在井壁上，因此這種結構形式稱為外導向式垂鑽結構，如圖2（a）所示。

圖1 VDS-1結構示意圖

1—馬達驅動節；2—內部吸振單元；3—旋轉部分；4—軸承；5—頂部穩定器；6—旋轉軸；7—感測器、電子及電池部分；8—外促式導向塊；9—鑽頭

圖2 VDS導向塊結構布置示意圖

（a）VDS-1；（b）VDS-3

在KTB計劃中實際投入應用的產品為VDS-3和VDS-5。VDS-3在結構上與VDS-1相比的主要區別有2點：一是在電子部分上VDS-3用數字電路取代了VDS-1的模擬電路；二是在導向塊的結構形式上。如圖2（a）及（b）所示分別為VDS-1及VDS-3的導向塊布置形式。兩者的主要區別是圖2（a）中液壓缸及導向塊作用在井壁上，圖2（b）中所示VDS 3的導向塊不直接作用於井壁，而是作用在內部的旋轉中軸上。4個導向活塞內的壓力是可以獨立控制的，動力來源於內部的泥漿壓力。當鑽具未發生偏斜和彎曲時，4個導向活塞均外伸抵靠旋轉中軸，如果井眼偏離了垂直方向，井下測斜儀測得井斜數據並傳遞給微處理器單元，微處理器單元經過運算，將使其中1 個或2 個控制閥關閉，使得相應中軸在鑽頭上形成一個側向力，從而使井眼軌跡保持到垂直方向。圖3 是VDS 3的結構示意圖，其基本組成包括：馬達聯軸節、不旋轉外殼、馬達驅動節、旋轉軸、感測器、電子及電池部分、內置式導向塊以及鑽頭等。

可以看出在近鑽頭處的不旋轉外殼的外部是比較平整的，內置式導向塊安裝於不旋轉外殼中，導向塊作用在內部旋轉軸上，通過對旋轉軸的推擠調整鑽頭的方位，導向塊自身並不與外井壁直接接觸，從而提高了裝置的使用壽命，所鑽井眼軌跡的變化也更加光滑。VDS-3在鑽進時有時會引起懸掛的現象。為了改進這一問題，此外為了使VDS能應用於井徑擴大的井眼，並使其能適應井下200℃左右的高溫工作環境，貝克休斯公司進一步研製了VDS-5。VDS-5與VDS-1相似，也屬於外導向型的垂直鑽井系統。與VDS-1的主要區別在於，VDS-5採用了「負液壓導向」。所謂的「負液壓導向」是指當鑽具處於完全垂直的井眼中時，4個導向塊均在壓力作用下外伸並支撐於井壁上，使得鑽具與井眼中軸線對中。如果井眼偏斜或彎曲時，處於井眼低邊處的導向塊由於對應液壓缸失壓而縮回，這樣就會使得其對面的導向塊產生導向力把底部鑽具推向井眼低邊，從而達到糾斜目的。VDS-5與VDS-3相比，其改進之處還體現在系統中機械、液壓及電子組件是嚴格分開的，這顯然增加了系統的可靠性並便於進行維護，另外一點，VDS-5中還採用了井下交流發電機來代替抗高溫電池，使得此系統有更好的環境適應性和更長的井下工作時間。

圖3 VDS-3結構示意圖

1—馬達聯軸節；2—不旋轉外殼；3—馬達驅動節；4—旋轉軸；5—感測器、電子及電池部分；6—內置式導向塊；7—鑽頭

VDS系列在KTB計劃中的應用是成功的，在使用過程中也出現了一些不足之處，一個主要原因是因為VDS中產生導向塊的驅動力的來源是泥漿（鑽井液）的能量，然而泥漿與液壓油等普通液壓介質相比，存在顆粒含量高、潤滑性能差等特點，利用泥漿作為傳動介質時，系統中的電磁閥以及柱塞缸等液壓元件容易發生磨損和卡死現象，從而降低了系統的可靠性。其後，貝克休斯公司與其他公司合作在VDS的基礎上進行了改進，在20世紀90年代中期研製了新的垂直鑽井裝置SDD（Straight Hole Drilling Device）。SDD的結構如圖4所示。它與VDS系統基本相同，但其結構形式更為復雜一些。其主要的改進在於液壓系統和電子線路方面。SDD中的電磁閥是隔離式的，從電磁閥到液壓缸活塞之間採用了液壓油為工作介質，減小了電磁閥及液壓缸等液壓元件的磨損情況，提高了裝置的使用壽命。此外SDD中導向塊的數量也由VDS中的4個減少為3個。

圖4 SDD結構示意圖

1—泥漿脈沖發生器；2—交流發電機；3—井斜感測器及電子部分；4—液壓油源；5—井下馬達；6—撓性軸；7—外伸式導向塊；8—鑽頭

二、應用范圍及應用實例

目前國外已研製出可以自動控向的垂直鑽井設備，並已在鑽井實踐中得到了一定程度的應用，例如在美國南部路易斯安那州的鹽丘構造區域的油氣開采過程中，由於採用了自動控向垂直鑽井系統（Automationed Vertieal Drilling System），井眼軌跡的傾斜角控制在了0.18 °，與傳統的旋轉鑽進相比，鑽進效率提高了25% ～75%。在美國哥倫比亞地區的地質鑽探過程中，由於採用了自動控向垂直鑽井系統，使得每鑽進一萬英尺由耗時188天減少到了140天，大大節省了勘探費用。這些應用的實踐均說明了自動控向垂鑽技術可以大大地提高生產效率，而且鑽進的井眼質量好。我國目前已經在一些地區引入了國外的自動控向的垂直鑽井設備進行了一系列直井的鑽探，取得了較好的應用效果。

三、資料來源

張萌.2005.自動控向垂鑽系統小型化設計的關鍵技術研究.博士學位論文

㈤ 螺旋鑽桿設計

螺旋鑽桿的作用：傳遞扭矩；用作岩屑上返通道；增加鑽頭的軸壓等。

設計螺旋鑽桿應滿足以下要求：有足夠的抗振、抗扭強度；耐磨可靠；易排屑；連接可靠；連接部分不妨礙岩屑運輸等。

一、螺旋鑽桿直徑D的設計

螺旋鑽桿直徑D取決於鑽孔直徑（即鑽頭直徑），為減少鑽桿柱與孔壁間的摩擦阻力，一般螺旋鑽桿直徑要比鑽頭直徑小10～20mm。當孔徑小於200mm時，可取下限；孔徑大於800mm，可適當加大上限。

表3-14-1

二、螺旋鑽桿螺距S的設計

螺距S與所鑽地層和螺旋鑽桿直徑D有關，設計時可參考表3-14-1。

三、中心管直徑d的設計

中心管直徑d和螺距S，均與螺旋葉板上的鑽屑與螺旋面之間的摩擦角有關。為保證螺旋面上被輸送的鑽屑不因其自重而滑落，應使其螺旋上升角小於鑽屑與螺旋面之間的摩擦角；若按土與螺旋葉片的摩擦系數f=0.5計算，則其螺旋上升角α_r應小於36°36′。如果設計時，取螺旋上升角α_r=36°34′，鑽屑與螺旋面的摩擦角為φ，則有式：

碎岩工程學

碎岩工程學

如果取土與螺旋面的摩擦系數f=0.5～0.7，代入公式（3-14-2），則得：

碎岩工程學

四、螺旋葉片的設計

1.螺旋葉片是採用開口環形鋼片

經熱壓模法加工而成形開口環形鋼片（坯料）如圖3-14-1所示。按照螺紋原理可以導出開口圓環內、外徑（D₁和d₁）的計算公式：

碎岩工程學

式中：L、l為對應於一個螺距S的螺旋線長度（圖3-14-2）。

碎岩工程學

圖3-14-1 螺旋葉片的坯料

圖3-14-2 螺旋線的形成原理圖

2.螺旋葉片切口中心角

由於開口葉片在壓模成形過程中產生很復雜的變形，故圓環的周長，要比實際對應的螺旋線長度大，其切口中心角θ（見圖3-14-1）應為20°～30°。

3.螺旋葉片的厚度

一般為2～10mm，鑽桿直徑小、鑽進均質軟岩時取低值；鑽進直徑大、鑽進砂礫、砂土時，取高值。選擇時可以參考表3-14-2。

表3-14-2 螺旋葉片厚度與孔徑、地層的關系

五、螺旋鑽桿長度及螺旋頭數

螺旋鑽桿長度取決於鑽機桅桿的高度、回次長度和螺旋鑽桿重量，一般取1～5m。目前尚未形成標准系列，憑經驗和現場需要設計。

螺旋頭數，則可採用單頭或雙頭螺旋。

六、螺旋鑽桿的連接

螺旋鑽桿的連接方式有法蘭盤式和接頭式兩種。法蘭盤式靠連接螺栓傳遞軸向壓力和回轉力矩；接頭式連接又分插接式、牙嵌式和螺紋式。

插接式採用不同形狀的公母接頭插接後再加穿銷。公母接頭的截面形狀有兩方、三角形、四邊形和六方形等，靠接觸面傳遞扭矩，以銷軸傳遞軸向力；牙嵌式連接採用牙嵌式接頭，以其牙齒和牙槽對正插入後，再用銷釘或螺栓連接，以牙嵌傳遞扭矩，以銷釘或銷栓承受軸向力；螺紋式連接則是在鑽桿兩端加焊公母接頭承受軸向力。此種螺紋連接安全可靠，但其缺點是不允許反轉卸土；扭矩過大時不易拆開。

㈥ 急需機電一體化專業畢業設計範文！！！！

有什麼具體要求嗎？比如任務書什麼的。指導老師有什麼具體要內求？

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㈦ 求一篇機電一體化畢業論文以下為題

我就有資料，你可以參考下

㈧ 煤礦鑽機自動換鑽桿設備是什麼

自動拆卸鑽桿的設備叫夾持器，由兩組油缸組成，就是下面的樣子可以具體咨詢一下