微钻实验台的设计研究
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
５ ０ ９ ５ ３１ ８ ６ ５ ０ ０ １ ７ ０ ０ ０ ０
（ ２ ） 给进部分 ： 利用涡轮蜗 杆装 置驱动 ， 由下 向上进给 ； （ ３ ） 测试部分 ： 须测量钻深 ， 钻压 ， 扭矩 ， 转速 ， 温度等数据。 在线性范围内， 如果传感器的灵敏度 比较高， 输 出信号的 这 样就便于处理信号 ， 一般传感器的灵敏 其中钻深， 转速比较容易求出， 钻压和升速有一定关系 ， 值就会相对大一些 ， 外界噪声也会被引入 ， 被放 大 但厂家给的数据 是在 升速较 高的情 况下给得 ，如按我们要求 度越高越好。但 是灵敏度 高时，
驱动装置 ： 电机 ； ③升 降装置 ： 蜗轮 蜗杆 、 轴承 ； ④工作部分： 工 √１ ． ３ × ４ Ｆ ／１ ６ ０ ａ － ６ ｍｍ， 取ｄ ＝ １ ０ ｍ ｍ。
作台、 压板、 导 向台等 ； ⑤钻机 。
根据微钻台的工 作要求 ， 要对 各个 设备进行选型和设计，
２ ． ２平衡 翻 转 力矩
轴承型 号
５１ ３１ ０
（ 不知是否有参数 要求） ；冲洗液 量 ８ Ｏ升／ 分 ；岩样最大尺 只受轴 向推力作用 ，按静载荷 选型，为配合尺寸，考虑选用
（ １ ）回转 部分 ： 直流 电机和钻头在顶部相连 ， 作一定速 度
的旋转运动；
内径（ ａｍ ｒ ） 外径（ ａ ｒ ｍ） 宽度 （ ｍｍ） 动负载（ Ｎ ） 静负载（ Ｎ）
２ － ３轴承 选 用
微钻试验 台的性能参数： 压力 ４ ０ ０ ０～ ８ ０ ０ ０ Ｎ； 给进扭矩
寸￣ ２ ０ ０ ｍｍｘ ２ ０ ０ ｍｍ， 行程 ２ ０ ０ ｍ ｍ－ ３ ０ ０ ｍｍ。
１ ． ２ 本 微 钻 试 验 台的 主 要 组 成 部 分
由与轴承径 向不受外力 ， 且在工作中， 保持相对 静止 ， 且 ５ １ ３ １ ０的推力球轴承（ 尺寸型号如下 ） ， 能够满足要求 。 表 １ 轴承选用
Ｆ ＝ Ｋ［ Ｍ／ （ ｆ ｘ ｒ ） － ｐ ］ ／ ２， 取ｋ ＝ ２ ， ｍ＝ ５ ０ Ｎ ・ｍ， ｆ ＝ － ０ ＿ ３ ， ｒ ＝ ８ ０ ｍｍ，
主要包括升 降装置、 电机、 钻机 、 轴承 、 联轴 器的选型 ， 而工作 ｐ ＝ Ｏ时， ｆ 最大 ， 求得 Ｆ ＝ ３ １ ２ ５ Ｎ， 选用 ６ ． ８ 级螺栓ｔ ￣ ｓ ＝ ４ ８ ０ Ｍｐ ａ ，
降台配套的电 机） Ｏ ． ３ ７ 千瓦， ６ 级变速 ， 最低 ７ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ， 升降台传动 比为 ２ ４ ： １ ， 每转升程 ０ ． ２ １ ｍ ｍ。计算可得 ７ ０ ０ ￣ ６ ０ ｘ ０ ． ２ １ ／ ２ ４ ＝ ３ ６ ０ ｍ ｍ ／
ｈ ， 即最小升速为 ０ ． ３ ６ ｍ ／ ｈ ， Ｏ ． １ ｍｎ ｖ ＇ ｓ 。 升降台的形式 ： 底部是丝杆护套 ， 中部是驱动机构连接 电 机， 上部有丝杆 ， 并连接有法兰 ， 将会在法兰上装轴承 内座， 在
１ ． １ 本实验 台需要 实现 的基本功 能 模拟真实钻机的钻进过程 ， 在一定转速 范围内， 一 定钻压 下测定钻头 的可钻性 。
板相连 ， 校核强度 ， 受剪 力 Ｍ＝ ５ ０ Ｎ ・ｍ， Ｌ ＝ ０ ． ２ ｍ， Ｆ ＝ １ ０ ０ Ｎ， 叮
＝
１ ． ３ Ｆ ｐ （ 兀 ｄ ２／ ４ ） ， ｄ ＝ ３ ． ２ １ ， 取ｄ ＝ ｌ Ｏ ｍｍ。
测量精度就会受 到影 响。所 以， 传感器具有的信 噪 的钻探速度， 还需进行测算 。所 以钻压须有测量装置， 以便建 系统放大， 引入 的干扰信 号越 少。灵敏度 因为具有方向性， 所 以 立起钻压速度的关系，扭矩 的测量装置 准备装在工作 台的 限 比越高， 要 选 择 且 他 方 向灵 敏 度 小 的 传 感 器 来 测 量 单 向量 ，选 择 交 叉 位杆上 ， 这样利于测量 。
台以及底板都需要设计 以满足工作要求 。
ｌ 微 钻 实 验 台 设计 方 案
Ｓ ｓ ＝ ３ ， ￣ Ｊ ｌ ［ ｔ ｒ ｓ ］ ＝ １ ６ ０ Ｍｐ ａ ， ｄ ＝ √１ ． ３ ｘ ４ Ｆ／１ ６ ０ ａ － － ６ ｍ ｍ ， 取ｄ ＝ １ ０ ｍ ｍ。
导 向部分： 导杆上部与工作 台导杆相连， 底部用螺纹与底
１向量。 若测量的 目的是定性分析，可考虑 用重 复精度高的传 感
钻头部分选用鼎坚 ＤＪ ２ ２ ３ ５ Ｂ型钻机，电机型号为 ｚ ｌ ｚ —
即测量值要精确， 就要考虑选 Ｑｃ １ —２ ３ ５ ， 额定功率 ３ ． ５千瓦， 额定转速 ７ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ， 由Ｔ － － ９ ５ ５ ０ Ｐ ／ 器 。若测量的 目的是定量分析 ， 择精度等级相对高一些的传感器 。如果没有满足要求 的成品 Ｎ可知， 钻头部分提供 的扭矩可以达到 ４ ０ ￣ ５ ０ Ｎ ・ｍ。 可以按要求 自己制造 。 升降台及其 电机， 选取 Ｓ ＷＬ ２ ． ５ 型， 升降台， 可提供恒速恒力， 传感器， ３钻台零件 设计 结果 速度和顶力有相关联系， 可见参考样本， 电机选用普通 电机 （ 与升
关键词 微钻试验 台 金 刚石钻具 设计方案 文献标识码： Ａ 中图分类号 ： Ｐ ６ ３ ４
微钻试验台包括 五大系统设备 ： ① 框架 ： 底板 、 支撑架； ② 选 用 ６ ． ８ 级 螺栓 ｔ ｒ ｓ ＝ ４ ８ ０ Ｍｐ ａ ，Ｓ ｓ ＝ ３ ，则 【 ｔ ｒ ｓ ］ ＝ １ ６ ０ Ｍｐ ａ ，ｄ ＝
微 钻实验 台的设 计研 究
王 永 照
（ 武汉理工大学理学院 湖北 ・ 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ９ ）
摘 要 微钻试验 台是实验室 内从事各 种微钻 实验 ， 包括岩样 分析 、 金 刚石钻具实效及其寿命实验 ， 在 实际工作 中节 约资源和 空间。 根据实际结果 优化金刚石钻具 ， 对岩样进行 可钻性分析 ， 提高 钻岩效率 ， 具有重大 的理论和实际意义。
（ ２ ） 给进部分 ： 利用涡轮蜗 杆装 置驱动 ， 由下 向上进给 ； （ ３ ） 测试部分 ： 须测量钻深 ， 钻压 ， 扭矩 ， 转速 ， 温度等数据。 在线性范围内， 如果传感器的灵敏度 比较高， 输 出信号的 这 样就便于处理信号 ， 一般传感器的灵敏 其中钻深， 转速比较容易求出， 钻压和升速有一定关系 ， 值就会相对大一些 ， 外界噪声也会被引入 ， 被放 大 但厂家给的数据 是在 升速较 高的情 况下给得 ，如按我们要求 度越高越好。但 是灵敏度 高时，
驱动装置 ： 电机 ； ③升 降装置 ： 蜗轮 蜗杆 、 轴承 ； ④工作部分： 工 √１ ． ３ × ４ Ｆ ／１ ６ ０ ａ － ６ ｍｍ， 取ｄ ＝ １ ０ ｍ ｍ。
作台、 压板、 导 向台等 ； ⑤钻机 。
根据微钻台的工 作要求 ， 要对 各个 设备进行选型和设计，
２ ． ２平衡 翻 转 力矩
轴承型 号
５１ ３１ ０
（ 不知是否有参数 要求） ；冲洗液 量 ８ Ｏ升／ 分 ；岩样最大尺 只受轴 向推力作用 ，按静载荷 选型，为配合尺寸，考虑选用
（ １ ）回转 部分 ： 直流 电机和钻头在顶部相连 ， 作一定速 度
的旋转运动；
内径（ ａｍ ｒ ） 外径（ ａ ｒ ｍ） 宽度 （ ｍｍ） 动负载（ Ｎ ） 静负载（ Ｎ）
２ － ３轴承 选 用
微钻试验 台的性能参数： 压力 ４ ０ ０ ０～ ８ ０ ０ ０ Ｎ； 给进扭矩
寸￣ ２ ０ ０ ｍｍｘ ２ ０ ０ ｍｍ， 行程 ２ ０ ０ ｍ ｍ－ ３ ０ ０ ｍｍ。
１ ． ２ 本 微 钻 试 验 台的 主 要 组 成 部 分
由与轴承径 向不受外力 ， 且在工作中， 保持相对 静止 ， 且 ５ １ ３ １ ０的推力球轴承（ 尺寸型号如下 ） ， 能够满足要求 。 表 １ 轴承选用
Ｆ ＝ Ｋ［ Ｍ／ （ ｆ ｘ ｒ ） － ｐ ］ ／ ２， 取ｋ ＝ ２ ， ｍ＝ ５ ０ Ｎ ・ｍ， ｆ ＝ － ０ ＿ ３ ， ｒ ＝ ８ ０ ｍｍ，
主要包括升 降装置、 电机、 钻机 、 轴承 、 联轴 器的选型 ， 而工作 ｐ ＝ Ｏ时， ｆ 最大 ， 求得 Ｆ ＝ ３ １ ２ ５ Ｎ， 选用 ６ ． ８ 级螺栓ｔ ￣ ｓ ＝ ４ ８ ０ Ｍｐ ａ ，
降台配套的电 机） Ｏ ． ３ ７ 千瓦， ６ 级变速 ， 最低 ７ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ， 升降台传动 比为 ２ ４ ： １ ， 每转升程 ０ ． ２ １ ｍ ｍ。计算可得 ７ ０ ０ ￣ ６ ０ ｘ ０ ． ２ １ ／ ２ ４ ＝ ３ ６ ０ ｍ ｍ ／
ｈ ， 即最小升速为 ０ ． ３ ６ ｍ ／ ｈ ， Ｏ ． １ ｍｎ ｖ ＇ ｓ 。 升降台的形式 ： 底部是丝杆护套 ， 中部是驱动机构连接 电 机， 上部有丝杆 ， 并连接有法兰 ， 将会在法兰上装轴承 内座， 在
１ ． １ 本实验 台需要 实现 的基本功 能 模拟真实钻机的钻进过程 ， 在一定转速 范围内， 一 定钻压 下测定钻头 的可钻性 。
板相连 ， 校核强度 ， 受剪 力 Ｍ＝ ５ ０ Ｎ ・ｍ， Ｌ ＝ ０ ． ２ ｍ， Ｆ ＝ １ ０ ０ Ｎ， 叮
＝
１ ． ３ Ｆ ｐ （ 兀 ｄ ２／ ４ ） ， ｄ ＝ ３ ． ２ １ ， 取ｄ ＝ ｌ Ｏ ｍｍ。
测量精度就会受 到影 响。所 以， 传感器具有的信 噪 的钻探速度， 还需进行测算 。所 以钻压须有测量装置， 以便建 系统放大， 引入 的干扰信 号越 少。灵敏度 因为具有方向性， 所 以 立起钻压速度的关系，扭矩 的测量装置 准备装在工作 台的 限 比越高， 要 选 择 且 他 方 向灵 敏 度 小 的 传 感 器 来 测 量 单 向量 ，选 择 交 叉 位杆上 ， 这样利于测量 。
台以及底板都需要设计 以满足工作要求 。
ｌ 微 钻 实 验 台 设计 方 案
Ｓ ｓ ＝ ３ ， ￣ Ｊ ｌ ［ ｔ ｒ ｓ ］ ＝ １ ６ ０ Ｍｐ ａ ， ｄ ＝ √１ ． ３ ｘ ４ Ｆ／１ ６ ０ ａ － － ６ ｍ ｍ ， 取ｄ ＝ １ ０ ｍ ｍ。
导 向部分： 导杆上部与工作 台导杆相连， 底部用螺纹与底
１向量。 若测量的 目的是定性分析，可考虑 用重 复精度高的传 感
钻头部分选用鼎坚 ＤＪ ２ ２ ３ ５ Ｂ型钻机，电机型号为 ｚ ｌ ｚ —
即测量值要精确， 就要考虑选 Ｑｃ １ —２ ３ ５ ， 额定功率 ３ ． ５千瓦， 额定转速 ７ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ， 由Ｔ － － ９ ５ ５ ０ Ｐ ／ 器 。若测量的 目的是定量分析 ， 择精度等级相对高一些的传感器 。如果没有满足要求 的成品 Ｎ可知， 钻头部分提供 的扭矩可以达到 ４ ０ ￣ ５ ０ Ｎ ・ｍ。 可以按要求 自己制造 。 升降台及其 电机， 选取 Ｓ ＷＬ ２ ． ５ 型， 升降台， 可提供恒速恒力， 传感器， ３钻台零件 设计 结果 速度和顶力有相关联系， 可见参考样本， 电机选用普通 电机 （ 与升
关键词 微钻试验 台 金 刚石钻具 设计方案 文献标识码： Ａ 中图分类号 ： Ｐ ６ ３ ４
微钻试验台包括 五大系统设备 ： ① 框架 ： 底板 、 支撑架； ② 选 用 ６ ． ８ 级 螺栓 ｔ ｒ ｓ ＝ ４ ８ ０ Ｍｐ ａ ，Ｓ ｓ ＝ ３ ，则 【 ｔ ｒ ｓ ］ ＝ １ ６ ０ Ｍｐ ａ ，ｄ ＝
微 钻实验 台的设 计研 究
王 永 照
（ 武汉理工大学理学院 湖北 ・ 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ９ ）
摘 要 微钻试验 台是实验室 内从事各 种微钻 实验 ， 包括岩样 分析 、 金 刚石钻具实效及其寿命实验 ， 在 实际工作 中节 约资源和 空间。 根据实际结果 优化金刚石钻具 ， 对岩样进行 可钻性分析 ， 提高 钻岩效率 ， 具有重大 的理论和实际意义。