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月面采样钻具回转冲击作用研究

月面采样钻具回转冲击作用研究

作者：高瞻哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

我国月面钻取采样任务中，采样钻具的钻取能力直接决定了采样任务的完成情况。由于月壤中存在不同粒径、不同硬度等级的月岩，因此钻具对月岩的破碎能力是钻取能力的主要评价指标。为提高采样钻具对岩石的破碎能力，需要采用回转冲击钻... 详细信息

我国月面钻取采样任务中，采样钻具的钻取能力直接决定了采样任务的完成情况。由于月壤中存在不同粒径、不同硬度等级的月岩，因此钻具对月岩的破碎能力是钻取能力的主要评价指标。为提高采样钻具对岩石的破碎能力，需要采用回转冲击钻进的方式。故本文以回转冲击作用下岩石破碎机理、冲击动力的产生及优化为主线，开展了冲击系统的理论分析、仿真模拟和试验研究。基于脆性岩石的拉伸破碎准则，在充分考虑钻具构型参数的基础上，建立了回转切削作用下钻具与岩石相互作用力学模型，获得侵入深度、钻压力等参数对水平切削力的影响，并对理论模型开展了试验验证;建立了钻具冲击作用下岩石破碎的动力学模型，获得冲击力函数对冲击深度的影响关系。针对典型的脉冲冲击力函数，开展了冲击碎岩数值模拟，验证了模型的正确性。针对钻具驱动装置冲击机构，建立了冲击过程动力学模型，获得双圆柱形激振块几何构型与产生应力波波形函数之间的关系;基于冲击能量传递效率最大的原则，优化冲击应力波波形，获得冲击凿岩过程中冲击能量最大传递效率及其影响因素;基于优化应力波波形，结合冲击机构动力学模型，优化激振块构型;应用显式动力学分析软件LS-DYNA开展冲击过程仿真分析，对比优化前后激振块的冲击效果，证明了优化分析的可行性;开展回转冲击破碎岩石过程数值模拟，获得特定输入参数下岩石的应力分布和钻头侵深曲线，为更深入的参数仿真优化研究打下基础。本文通过试验研究了冲击功、冲击频率和钻压力等宏观参数对钻进效果的影响;分别开展了恒力钻进和恒速钻进模式下，单一参数变化对进尺深度和回转转矩的影响规律，并进一步分析了多参数耦合时的影响规律，从而为月面采样钻具回转冲击参数优化提供了依据。通过理论分析、数值模拟以及试验验证，本文获得了冲击参数对岩石破碎效果的影响规律，为月面采样钻具设计与优化提供了理论支持，同时也为我国月面采样任务的顺利完成奠定了基础。

关键词：月面采样钻取回转冲击应力波

缓释浮式生产储油轮长吊臂吊机回转冲击的具体措施

同方学位论文库评论

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石油和化工设备 2020年第10期23卷 105-107页

作者：王文鑫罗如岗曹玉林中海石油(中国)有限公司秦皇岛32-6作业公司天津300450

浮式生产储油轮配置的长吊臂吊机在回转动作启动、停止和双联动时,因惯性力导致回转齿轮箱交变受力,易造成传动系疲劳、断裂事故。为减少此类事故发生,通过系统分析,确定了回转液压油路锁闭为产生冲击的主要因素,在此基础上制定整改措... 详细信息

浮式生产储油轮配置的长吊臂吊机在回转动作启动、停止和双联动时,因惯性力导致回转齿轮箱交变受力,易造成传动系疲劳、断裂事故。为减少此类事故发生,通过系统分析,确定了回转液压油路锁闭为产生冲击的主要因素,在此基础上制定整改措施优化液压系统,并在现场试验验证了措施的有效。该缓释措施可供处理同类型长吊臂吊机回转抖动故障参考,也可以为同类型吊机液压系统优化设计提供实践依据。

关键词：缓释长吊臂吊机回转冲击液压油路液压系统优化

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履带起重机回转系统冲击分析与解决

液压气动与密封 2012年第11期32卷 72-73页

作者：邵海燕萨澳行走液压(上海)有限公司上海200233

履带起重机回转时的冲击给施工精确度和操作舒适性带来极大的挑战,降低了施工的工作效率,同时也无形中增加的对操作人员的技能要求;该文着重从几个不同冲击工况进行分析和解除故障,尽可能降低系统冲击所带来的相关影响。

关键词：回转冲击阻尼孔

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回转式高速剪切下料工艺及试验

锻压技术 2017年第11期42卷 115-120页

作者：赵仁峰周憬钰李言杨明顺肖继明赵升吨张东亚西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049

针对棒材的精密剪切下料问题,提出了一种回转式高速精密剪切下料方法。完成了回转式精密剪切下料机和送料结构的结构设计,并完成了试验平台搭建。采用数值模拟的方法对下料刀具进行了优化分析,利用回转冲击和棒料表面缺口的应力集中效应... 详细信息

针对棒材的精密剪切下料问题,提出了一种回转式高速精密剪切下料方法。完成了回转式精密剪切下料机和送料结构的结构设计,并完成了试验平台搭建。采用数值模拟的方法对下料刀具进行了优化分析,利用回转冲击和棒料表面缺口的应力集中效应,通过变频器改变下料刀具旋转速度,控制棒料的下料效率,对直径为Φ8 mm的不锈钢棒料进行了下料试验,并和传统的冲击剪切下料结果进行了对比分析。试验结果表明,本文提出的下料方法切实可行,可满足工业中多种材料中小直径棒料的下料要求。

关键词：高速剪切回转式剪切应力集中回转冲击数值模拟

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磁力激振剖面钻的三质量体振动特性分析

磁力激振剖面钻的三质量体振动特性分析

作者：马天宇沈阳工业大学

学位级别：硕士

上世纪前苏联和美国通过无人和有人月球采样返回方式获得月壤样品。2020年我国通过嫦娥五号成功完成月球无人取样返回任务,成为第三个取得月壤的国家,通过研究月壤对了解月球的历史、演化过程、资源潜力等方面具有重大意义。月球极区的... 详细信息

上世纪前苏联和美国通过无人和有人月球采样返回方式获得月壤样品。2020年我国通过嫦娥五号成功完成月球无人取样返回任务,成为第三个取得月壤的国家,通过研究月壤对了解月球的历史、演化过程、资源潜力等方面具有重大意义。月球极区的特殊环境极有可能存在水,这将为未来探索月球和建立月球基地提供极大的便利。目前,我国正在实施探月工程四期,工程规划嫦娥七号将在月球南极着陆,对陨石坑底部的永久阴影区进行水冰探测及采样任务。针对极区月壤采样,设计一种能够在月球极端环境下稳定工作的剖面钻采样器具有重要意义。首先,对剖面钻的工作原理进行分析。根据月球极区采样任务的环境特性和水冰月壤力学特性,总结国内外星体土壤采样装置的技术特点及优势,确定了所设计剖面钻的工作模式为回转冲击复合钻进及螺旋排屑输送的组合。介绍了剖面钻的系统组成,叙述了剖面钻的工作原理,阐述了剖面钻的工作流程。其次,对剖面钻的结构进行设计与分析。依据剖面钻的任务要求,明确其性能指标。设计了两种剖面钻的冲击布局方案,对比其优缺点并确定最终方案。对组成剖面钻的主要单元结构进行详细设计,并利用有限元软件对关键零部件进行校核分析。利用电磁仿真软件对磁力激振单元进行仿真得到其电磁力输出曲线。再次,对剖面钻的三质量体系统振动特性进行理论及仿真分析。根据剖面钻的结构特点将其抽象为三质量体系统并建立数学模型,确定三质量体系统周期运动的存在性条件。利用多体动力学软件建立简化三质量体系统模型进行振动特性仿真,得到三质量体的振动响应曲线;建立冲击组件模型进行多体动力学仿真,得到冲击组件的冲击碰撞参数,利用显示动力学软件对冲击组件模型进行冲击碰撞性能分析,确定在安全条件下冲击组件冲击衔铁冲击末速度上限值。最后,试制剖面钻简化原理样机进行振动特性及模拟钻进试验。通过储能弹簧刚度测量试验确定储能弹簧的刚度值。通过振动特性试验,得到三质量体的振动响应曲线,确定电源类型、储能弹簧刚度、电流值、电流频率对振动特性的影响,对比试验数据与仿真数据,验证利用仿真模型研究振动特性的可行性。通过模拟月壤钻进试验,验证了冲击作用对剖面钻钻进的增益效果。

关键词：极区月壤回转冲击磁力激振剖面钻