钻头自回转型潜孔锤研究及仿真分析

【摘要】： 本文针对潜孔锤钻进技术中钻具全孔旋转带来的诸多不利因素,将传统的潜孔锤与凿岩机相结合,利用空压机产生的压缩空气动力介质驱动潜孔锤工作并实现钻头自行回转,研究设计了一种新型的钻头自回转型潜孔锤。 对该新型潜孔锤的上回转接头、加长配气座和专用活塞等关键零部件进行了创新设计。 使用MATLAB语言对钻头自回转型潜孔锤进行了运动学和动力学仿真,揭示了该新型潜孔锤活塞的运动规律。 将仿真结果与普通潜孔锤比较,前后气室压力、速度和加速度变化平稳,冲击频率略高于相近型号的普通潜孔锤,其他参数都接近。 利用ANSYS有限元分析软件,对新型潜孔锤上的易损件—棘轮棘爪机构进行了强度和刚度分析与计算。 该新型潜孔锤原理可行,结构设计合理,仿真分析与强度和刚度计算证明了其各项参数正确,可以应用于非开挖钻进、隧道管棚施工和海底取样钻进等工程中。