气动潜孔锤开凿大斜度煤矿井在硬煤层钻进时,钻具在高频冲击载荷作用下振动剧烈,难以精确控制方向,进而容易导致钻杆损坏。针对钻具振动与潜孔钻进控向难的问题,设计了一种减振提速装置和有线导向系统。介绍了减振器和单壁导电钻杆的构成及工作原理,建模分析了减振器的强度。利用设计的减振装置和导向系统组合钻具,在硬煤层钻进时,与传统的回转钻进相比可提速3~5倍。

为提高硬质地层气动潜孔锤的破岩效率和进尺能力,基于非线性接触动力学理论,运用ABAQUS软件建立了活塞-气动潜孔锤钎头-岩石(花岗岩)仿真模型,采用无反射边界条件,分析了冲击速度和回转速度对钎头冲击反力、侵入深度和破岩比功的影响,进而对工艺参数进行优选。分析结果表明冲击反力峰值与冲击速度近似呈线性增加,回转速度对钎头冲击反力和钻头侵入岩石深度影响较小;钎头在冲击破岩过程中存在多次反弹,活塞第二次撞击钎头后,钎头侵入岩石深度达到最大;相同条件下,冲击回转钻进破岩速度比仅在钻压作用下回转剪切钻进速度提高3~5倍;破岩比功受冲击速度和回转速度影响较大,随着冲击速度的增加,破岩比功存在一个最优值,当钻压为25 kN时,最优工艺参数组合为冲击速度8 m/s,回转速度20 r/min。研究结果可为现场工程施工提供参考。

为实现液压型风力发电机在低风速下的恒转速控制,以大功率的低速大扭矩径向柱塞泵代替传统的定量泵,分析风力发电机在低风速下的性能。基于液压型风力发电机组的工作原理,建立定量泵-变量马达主传动系统数学模型,采用PID算法闭环调速控制的方法实现变量马达恒转速输出。仿真实验结果表明,在低转速下定量泵的负载和输入转速变化,对变量马达恒定输出转速的影响不明显。在定量泵转速输入出现波动和负载发生变化的情况下,采用PID算法闭环调速控制的方法,能够实现变量马达在低风速下的恒转速输出。

以液压型风力发电机组为对象,针对低速定量泵-高速变量马达增速传动闭式回路系统,阐释液压型风力发电机组工作原理,建立定量泵-变量马达主传动系统数学模型,搭建了37 kW液压风力发电试验平台,在系统恒流源控制基础上,应用PID控制器补偿斜盘摆角方法,分析了液压增速传动变速恒频系统的马达转速特性以及控制方法的抗干扰性能。研究表明,定量泵-变量马达液压增速传动控制系统能实现电励磁同步发电机转速稳定控制。