《反向擴孔氣動衝擊器的能量傳遞機理和設計理論研究》是依託中南大學，由趙宏強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：反向擴孔氣動衝擊器的能量傳遞機理和設計理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙宏強
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
項目針對非開挖反向擴孔氣動衝擊器進行研究，首先，對衝擊器的能量損失機理進行理論分析，研究工作過程中衝擊器的摩擦能量損失、碰撞能量損失、內泄壓能流失、氣體流動阻力損失與其系統參數、結構參數和氣路結構參數之間的理論關係，得到減少其能量損失的有效方法。其次，對衝擊器的鑿岩能耗機理進行分析，研究其岩石切削機理，及性能參數與擴孔孔徑之間的匹配關係；對衝擊器的排屑能耗機理進行分析，研究岩粉輸送量、輸送距離、間隙結構與尾氣能耗參數之間的理論關係。然後，建立衝擊器設計理論、工作過程的數學模型和仿真分析方法，研究衝擊器的性能參數與系統參數、結構參數和氣路結構參數之間的理論關係，以及尾氣能耗參數變化對性能參數的影響規律，在此基礎上，建立衝擊器最佳化設計方法。最後，通過衝擊器性能參數測試分析和工程試驗研究，對能量損失機理、工作能耗機理及設計理論進行校驗。通過上述研究，為反向擴孔氣動衝擊器的套用提供理論支撐。
結題摘要
本項目針對岩石、卵礫石等複雜地層中非開挖施工時，存在施工效率低，擴孔鑽頭容易磨損破壞等技術難題，研究一種新的擴孔設備─反向擴孔氣動衝擊器。項目主要進行了以下四個方面內容的研究： 1.反向擴孔氣動衝擊器能量傳遞損失機理研究。針對反向擴孔氣動衝擊器系統的能量傳遞、損失機理進行理論分析，研究得到衝擊器活塞運動機理，衝擊器衝擊性能、系統碰撞能量與系統參數、結構參數和氣路結構參數之間的影響關係。在此基礎上運用最佳化設計理論，對影響衝擊器衝擊性能的各結構參數進行最佳化設計。 2.反向擴孔衝擊器工作能耗機理研究。針對反向擴孔氣動衝擊器鑿岩能耗機理進行分析，研究得到鑽頭破岩的瞬態特性機理，鑽頭結構參數對鑽頭使用壽命、衝擊器衝擊能耗的影響關係。針對反向擴孔氣動衝擊器和集束式擴孔氣動衝擊器排屑能耗機理進行分析，研究得到岩粉輸送量、輸送距離、鑽進速度與尾氣能耗參數之間的影響關係。 3.反向擴孔氣動衝擊器設計理論和方法研究。研究得到一種與排屑性能相關的氣動衝擊器設計方法，並對該設計方法的步驟進行完善，利用該方法對反向擴孔氣動衝擊器和集束式擴孔氣動衝擊器進行了新的探索性研究，結果表明採用新的設計方法能夠有效改善氣動衝擊器的排屑性能。 4.反向擴孔氣動衝擊器衝擊性能和排屑性能試驗研究。針對反向擴孔氣動衝擊器衝擊性能進行實驗測試，驗證了衝擊器衝擊性能仿真的準確性。針對反向擴孔氣動衝擊器排屑流場顆粒濃度分布情況進行實驗測量，驗證了衝擊器排屑性能仿真和與排屑性能相關的衝擊器設計方法的正確性。
