KCM-130Ⅱ型可控冲击矛矛头控向机构的设计研究

论文摘要

KCM-130Ⅰ型可控冲击矛矛头不能自锁、拨转轴容易断裂,从而使矛头控向机构失效。另外,该冲击矛尚未安装探头,因而无法在地面监控其地下位置和工作姿态。针对这些问题和缺陷,作者从以下几个方面进行了研究:（1）分析了矛头不能自锁的原因,设计了矛头自锁机构;（2）为了改善拨转轴的承载状况,设计了拨转轴辅助承载机构,并对拨转轴的结构进行了改进和优化;（3）运用ANSYS软件对结构改进前后的拨转轴进行了有限元分析和比较,在此基础上对其断裂破坏机理进行了初步分析;（4）为防止拨转轴辅助承载机构失效,作者设计了弹卡限位机构来限制芯管的振动幅度;（5）初步设计了信号发射机构,选择了88B型小尺寸数据探头和Subsite750导航系统,并对如何由导航仪钟面显示来判断矛头的偏转方向进行了研究;（6）利用Solidworks三维建模仿真分析软件对KCM-130Ⅱ型可控冲击矛的矛头控向机构进行了模拟仿真。上述研究表明:利用偏心套两侧的卡块来阻止拨转轴的自转是实现矛头自锁的有效手段;拨转轴在高频动载下容易发生疲劳破坏,设计拨转轴辅助承载机构、优化拨转轴的结构均可降低拨转轴的应力水平,因而可以提高拨转轴的失效抗力;导航仪钟面显示的是芯管的转动角,它和矛头的转动角和偏转角之间不是一一对应的简单关系,但后两者可以由前者换算得知。本论文的研究为解决限制KCM-130Ⅰ型可控冲击矛推广应用的主要问题提供了有效途径。KCM-130Ⅱ型可控冲击矛的结构更加可靠,功能更加完善。

论文目录

• 第一章 绪论
• 第一节非开挖技术简介
• 第二节课题的提出
• 第三节可控冲击矛的关键技术
• 第四节本文的研究内容
• 第五节可控冲击矛技术的研究意义
• 第二章 冲击矛技术综述
• 第一节冲击矛的结构和工作原理
• 第二节冲击矛法施工工艺
• 第三节国内外非开挖气动冲击锤的发展现状
• 第四节非开挖可控气动冲击矛的技术现状
• 第三章 KCM-130Ⅰ型可控冲击矛的结构和工作原理
• 第一节KCM-130Ⅰ型可控冲击矛的结构和工作原理
• 第二节KCM-130Ⅰ型可控冲击矛的特点和存在的问题
• 第四章 KCM-130Ⅱ型可控冲击矛
• 第一节矛头自锁机构的设计
• 第三节拨转轴辅助承载机构的设计
• 第三节弹卡限位机构的设计
• 第四节KCM-130Ⅱ型可控冲击矛的结构和工作原理
• 第五章 拨转轴的有限元分析和优化设计
• 第一节拨转轴和矛头的受力和约束状况分析
• 第二节拨转轴的有限元分析
• 第三节拨转轴断裂失效机理分析
• 第四节提高拨转轴疲劳抗力的结构优化设计
• 第六章 导航系统在KCM-130Ⅱ型
• 第一节定向钻进导航系统简介
• 第二节信号发射机构的初步设计
• 第三节如何由导航仪钟面显示判断矛头的偏转方向
• 第七章 结论与展望
• 攻博期间发表的学术论文
• 攻博期间参与的科研与试验项目
• 参考文献
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 致谢