岩心钻机提下钻机械手的液压系统设计.pdf

2 0 1 4年 2月 第 4 2卷 第 3 期 机床与液压 MACHI NE T 0OL HYDRAULI CS F e b ． 2 01 4 Vo 1 ． 42 No ． 3 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 0 3 ． 0 1 9 岩心钻机提下钻机械手的液压系统设计 樊姗 华中科技 大学文华学院，湖北武汉 4 3 0 0 7 4 摘要分析岩心钻机提下钻工艺，确定了机械手在提下钻工作中的任务和具体的动作顺序，设计了提下钻机械手的液 压系统 ，对 自动化、智能化岩心钻机的发展与应用具有一定的意义。 关键词岩心钻机 ；提下钻；机械手；液压系统 中图分类号T H1 3 7 ． 7 文献标识码 B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 4 3 0 6 8 2 De s i g n o f Hy d r a ul i c s Sy s t e m f o r Ho i s t i ng a nd Lo we r i ng M a n i p u l a t o r o f Co r e Dr i l l Ri g FAN S h a n We n h u a C o l l e g e ，H u a z h o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c eT e c h n o l o g y ， Wu h a n H u b e i 4 3 0 0 7 4， C h i n a Ab s t r a c t T h e p r o c e s s o f c o r e d r i l l r i g h o i s t a n d l o we r d r i l l p i p e w a s a n a l y z e d ．T h e t a s k a n d s p e c i fi c a c t i o n s i n o r d e r o f ma n i p u l a t o r i n t h e h o i s t i n g a n d l o w e r i n g p r o c e s s we r e d e t e r mi n e d ． T h e n t h e h y d r a u l i c s s y s t e m f o r h o i s t i n g a n d l o we ri n g ma n i p u l a t o r w a s d e s i g n e d ．T h e r e s e a r c h h a s c e r t a i n v a l u e for d e v e l o p me n t a n d a p p l i c a t i o n o f a u t o ma t i c a n d i n t e l l i g e n t c o r e d ri l l r i g ． Ke y wo r d s C o r e d r i l l n ‘ g ；Ho i s t i n g a n d l o we rin g d ri l l ；Ma n i p u l a t o r ；Hy d r a u l i c s s y s t e m 无论对 于岩 心钻机还是石油钻机而言 ，提下钻大 约占整个钻探过程的 3 0 ％，是决定钻探效率的重要 因素之一 。提下钻 自动化在石油钻机上 已经有了大规 模 的研究 和应用 ，而对于岩心钻机而言 ，提下钻 自动 化的研究 还处 于刚起步 的阶段 。对岩心钻机提下钻机 械手的液压系统进行设计 ，对 自动化、智能化岩心钻 机的发展 与应用具有一定 的意义 。 1 岩心钻机提下钻工艺分析 提钻过程中，当动力头将第一根钻杆完全提升至 孔 口后 ，先由孔 口夹持器夹紧第二根钻杆的上端 ，孑 L 口的拧管夹持器夹紧第一根钻杆的末端，用一定力矩 拧卸钻杆 ，使第一根钻杆和第二根钻杆之间有所松 动，拧管夹持器松开，液压卡盘反向旋转 ，卸第一根 钻杆，当第一根钻杆和第二根钻杆之间完全松开后 ， 液压卡盘夹紧第一根钻杆，由动力头带动卡盘和第一 根钻杆向上移动距离 移动距离 卡盘夹紧钻 杆 的长度 H 2 后停止 ，机 械手移 动过 来 ，手指 夹 紧 第一根钻杆中间部分，液压卡盘松开，机械手夹紧第 一 根钻杆 向下移 动距 离 涂胶高度，影响胶线高度的因 素依次为涂胶高度 涂胶速度 胶管压力 ，且各因素 间具有明显的交互作用。为量化各影响因素对胶线质 量的影响程度，采用多元二次回归拟合法 ，得到胶线 高度模型及胶线宽度模型，经分析模型均具有较高的 可靠性。通过试验数据与拟合曲线对比发现 胶线高 度拟合效果不如胶线宽度拟合效果理想。经分析，判 断是涂胶变量 因素配合 不好 的时候 ，会导致 胶线 “ 两边高中间低” ，从而影响高度测量结果。 参考文献 【 1 】黄继伟． 机器人车身涂胶系统的应用[ J ] ． 汽车工艺与 材料， 2 0 1 1 2 5 1 5 6 ． 【 2 】丁刚强． 后桥壳密封胶施胶数控四轴施胶机的开发研究 [ J ] ． 装备制造技术 ， 2 0 1 1 1 1 1 1 1 4 ． 【 3 】唐德威， 宗德祥 ， 邓宗全， 等． 涂胶机器人视觉系统的应 用研究[ J ] ． 机器人， 2 0 0 6， 2 8 1 1 4 ． 【 4 】沈正湘， 李涵雄 ， 丁汉， 等． 电子封装的点胶过程分析和 控制[ J ] ． 控制工程， 2 0 0 5 ， 1 2 5 4 0 5 4 0 8 ． 【 5 】 何正风． M A T L A B概率与数理统计分析[ M ] ． 北京 机械 工业出版社 ， 2 0 1 2 3 1 73 2 1 ． 【 6 】董大校． 基于 M A T L A B的多元非线性回归模型[ J ] ． 云 南师范大学学报， 2 0 0 9 ， 2 9 2 4 5 4 8 ． 上接 第6 9页 4 液压系统的安全可靠性 为保证系统的安全可靠性 ，防止手臂升降缸因自 重自由下滑，在回路中增加平衡回路，采用了单向顺 序阀来平衡。夹紧液压缸在夹紧工件时，为不受系统 压力波动的影响以及防止失电等意外情况，应加锁紧 保压回路。在该液压系统中，为保证夹紧缸夹持工作 的可靠性选用了液控单向阀来保压和锁紧。 5 结束语 结合岩心钻机提下钻工艺，对提下钻机械手在提 钻和下钻过程中的动作及其顺序分别进行了阐述，明 确 了机械手液压 系统 的主体部分 ，对该提下钻机械手 液压系统 的供油 回路 、换 向回路 、调速 回路及 系统 的 安全可靠性进行了分析和设计。岩心钻机提下钻机械 手 的液压 系统设计对于提下钻 自动化方面的研究起到 一 定的铺垫作用，对 自动化、智能化岩心钻机的发展 与应用具有一定 的意义 。 参考文献 【 1 】 赵玉珊， 齐秀滨， 许翠华， 等． 1 3 0吨摩擦焊机的液压系 统设计[ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 2 5 3 1 3 3 ． 【 2 】 张波， 李卫民， 尚锐． 多功能上下料用机械手液压系统 [ J ] ． 液压与气动 ， 2 0 0 2 8 3 1 3 2 ． 【 3 】 李允文． 工业机械手设计[ M ] ． 北京 机械工业出版社 ， 1 99 6 4 3 5 0． 【 4 】 王清峰． 远距离控制防突钻机 自动装卸钻杆机构的设计 [ J ] ． 矿业安全与环保， 2 0 0 8 5 2 1 ．