水平定向鉆進(jìn)擴(kuò)孔器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及新產(chǎn)品設(shè)計(jì).pdf

1、水平定向鉆進(jìn)鋪管是一種發(fā)展迅速、技術(shù)先進(jìn)、應(yīng)用廣泛的非開(kāi)挖施工技術(shù),可用于鋪設(shè)或更新市政公用行業(yè)的各種管道。目前在水平定向鉆進(jìn)鋪管中,大量的鉆進(jìn)時(shí)間消耗在擴(kuò)孔這一關(guān)鍵工序。適當(dāng)?shù)臄U(kuò)孔器形狀、尺寸對(duì)其工作過(guò)程中所受阻力、阻力矩和消耗功率的大小有重要影響,直接關(guān)系到水平定向鋪管的工作效率。由于國(guó)內(nèi)水平定向鉆進(jìn)鋪管鉆具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺乏相應(yīng)的設(shè)計(jì)理論和方法、產(chǎn)品創(chuàng)新程度低,市面上鉆具品種單一、適應(yīng)性差,這嚴(yán)重影響水平定向鉆進(jìn)鋪管的效率和應(yīng)用。

2、r>　　 針對(duì)上述現(xiàn)象對(duì)水平定向鉆進(jìn)鋪管中的擴(kuò)孔鉆具進(jìn)行研究:
　　 首先,總結(jié)各種擴(kuò)孔器的形狀及地層的適應(yīng)性,提出擴(kuò)孔器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。
　　 其次,對(duì)擴(kuò)孔鉆具鉆進(jìn)時(shí)的工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)論證,提出擴(kuò)孔鉆具的設(shè)計(jì)思路及主要參數(shù)的取值方法。
　　 最后,按照新型擴(kuò)孔器設(shè)計(jì)需要結(jié)合參數(shù)設(shè)計(jì)方法得出該型擴(kuò)孔器主要的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行取值。
　　 在收集國(guó)內(nèi)外大量的相關(guān)技術(shù)資料基礎(chǔ)上,運(yùn)用類比法對(duì)現(xiàn)有

3、擴(kuò)孔器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析;運(yùn)用土力學(xué)基礎(chǔ)對(duì)土體的壓縮性和切削原理進(jìn)行研究;分析擴(kuò)孔鉆頭在擴(kuò)孔過(guò)程中的工作機(jī)理和受力,結(jié)合巖土鉆掘基本理論、機(jī)械設(shè)計(jì)最優(yōu)化理論和數(shù)學(xué)計(jì)算對(duì)擴(kuò)孔器結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行研究得到以下成果和結(jié)論:
　　 1、設(shè)計(jì)出適應(yīng)軟土層的擴(kuò)孔器-翼片擠壓式擴(kuò)孔鉆頭,該型擴(kuò)孔鉆頭特點(diǎn)是:排粉能力強(qiáng),具有導(dǎo)向,切削,擠密、壓實(shí)鉆孔壁的功能。
　　 2、提出擴(kuò)孔鉆頭參數(shù)取值方法①通過(guò)對(duì)保證鉆桿柱安全工作的孔身極限彎強(qiáng)、擴(kuò)孔鉆具

4、順利通過(guò)孔身的極限彎強(qiáng)和保證管道安全工作的孔身極限彎強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算論證得出擴(kuò)孔鉆頭的長(zhǎng)度:②通過(guò)計(jì)算得出土層塑性圈的直徑,根據(jù)土層的壓縮曲線得出最優(yōu)厚度,從而根據(jù)地層性質(zhì)調(diào)整滾輪軸線的傾角;④通過(guò)分析切削具的切削速度和功率消耗之間的關(guān)系,得出在相同工作面的情況下翼片的最優(yōu)傾角。
　　 3、提出擴(kuò)孔鉆頭工作中所需回拖力、扭矩以及鉆機(jī)功率等參數(shù)取值的計(jì)算公式,為鉆機(jī)選型提供了依據(jù)。其中,擴(kuò)孔鉆頭工作中所需回拖力為切削具壓入土體所需力和擠

5、壓土體所需力之和;所需扭矩為切削具克服土體抗剪強(qiáng)度所產(chǎn)生的扭矩和土體對(duì)滾輪的摩擦阻力產(chǎn)生的扭矩之和;所需功率為切削具破碎土體消耗功率和擠壓土體消耗功率之和。
　　 4、結(jié)合上海地區(qū)地層情況得出①KJ150/600型擴(kuò)孔器的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù):擴(kuò)孔器整體長(zhǎng)1.15m,孔徑從140mm擴(kuò)到600mm;導(dǎo)向段長(zhǎng)350mm,直徑140mm;切削段長(zhǎng)550mm,孔徑從140mm擴(kuò)到490mm;擠壓段長(zhǎng)250mm,擠壓厚度110mm,滾輪的長(zhǎng)軸為