水平定向鉆進擴孔器結(jié)構(gòu)設計方法及新產(chǎn)品設計.pdf

1、水平定向鉆進鋪管是一種發(fā)展迅速、技術先進、應用廣泛的非開挖施工技術,可用于鋪設或更新市政公用行業(yè)的各種管道。目前在水平定向鉆進鋪管中,大量的鉆進時間消耗在擴孔這一關鍵工序。適當?shù)臄U孔器形狀、尺寸對其工作過程中所受阻力、阻力矩和消耗功率的大小有重要影響,直接關系到水平定向鋪管的工作效率。由于國內(nèi)水平定向鉆進鋪管鉆具系統(tǒng)的設計缺乏相應的設計理論和方法、產(chǎn)品創(chuàng)新程度低,市面上鉆具品種單一、適應性差,這嚴重影響水平定向鉆進鋪管的效率和應用。

2、r>　　 針對上述現(xiàn)象對水平定向鉆進鋪管中的擴孔鉆具進行研究:
　　 首先,總結(jié)各種擴孔器的形狀及地層的適應性,提出擴孔器結(jié)構(gòu)設計理論。
　　 其次,對擴孔鉆具鉆進時的工作原理、結(jié)構(gòu)設計的相關參數(shù)進行詳細論證,提出擴孔鉆具的設計思路及主要參數(shù)的取值方法。
　　 最后,按照新型擴孔器設計需要結(jié)合參數(shù)設計方法得出該型擴孔器主要的設計參數(shù)進行取值。
　　 在收集國內(nèi)外大量的相關技術資料基礎上,運用類比法對現(xiàn)有

3、擴孔器的優(yōu)缺點進行分析;運用土力學基礎對土體的壓縮性和切削原理進行研究;分析擴孔鉆頭在擴孔過程中的工作機理和受力,結(jié)合巖土鉆掘基本理論、機械設計最優(yōu)化理論和數(shù)學計算對擴孔器結(jié)構(gòu)尺寸進行研究得到以下成果和結(jié)論:
　　 1、設計出適應軟土層的擴孔器-翼片擠壓式擴孔鉆頭,該型擴孔鉆頭特點是:排粉能力強,具有導向,切削,擠密、壓實鉆孔壁的功能。
　　 2、提出擴孔鉆頭參數(shù)取值方法①通過對保證鉆桿柱安全工作的孔身極限彎強、擴孔鉆具

4、順利通過孔身的極限彎強和保證管道安全工作的孔身極限彎強進行計算論證得出擴孔鉆頭的長度:②通過計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通過分析切削具的切削速度和功率消耗之間的關系,得出在相同工作面的情況下翼片的最優(yōu)傾角。
　　 3、提出擴孔鉆頭工作中所需回拖力、扭矩以及鉆機功率等參數(shù)取值的計算公式,為鉆機選型提供了依據(jù)。其中,擴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度所產(chǎn)生的扭矩和土體對滾輪的摩擦阻力產(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型擴孔器的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù):擴孔器整體長1.15m,孔徑從140mm擴到600mm;導向段長350mm,直徑140mm;切削段長550mm,孔徑從140mm擴到490mm;擠壓段長250mm,擠壓厚度110mm,滾輪的長軸為