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功能分解过程优化方法

时间:2023-07-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:而在钻机的基本功能“切削岩层”方面,依靠钻机钻头的旋转切削作用,对地层坚硬的岩层进行切割,而切割下来的岩屑需要被移除到钻孔外面,否则会由于其存在,导致阻力增大,影响钻头的正常作业。通过分析,切削岩层方面又分解为分离岩层和清除岩屑两个部分,这两个部分缺少任意一者都会使钻机的工作无法正常进行。图2-6 钻机的功能分解树

功能分解过程优化方法

前面确定了钻机的总功能,但由于水平钻机的结构功能比较复杂,因此在总功能的基础上对水平钻机进行进一步的功能分解。

首先,进行第一层次的分解。该阶段分为三个方面:为钻机提供的能量、切削岩层和钻机的使用操作。分解完第一层次的三个方面后,只是对钻机进行了一个初步的分解,无法得到相应的设计方案。

其次,进行第二层次的分解。该阶段对第一层次的三个方面依次进行分解。在对钻机“提供能量”方面,结合黑箱图,又分解为多个不同的部分,分别为:供应人力、供应液压、形成压力和形成转矩。而在钻机的基本功能“切削岩层”方面,依靠钻机钻头的旋转切削作用,对地层坚硬的岩层进行切割,而切割下来的岩屑需要被移除到钻孔外面,否则会由于其存在,导致阻力增大,影响钻头的正常作业。通过分析,切削岩层方面又分解为分离岩层和清除岩屑两个部分,这两个部分缺少任意一者都会使钻机的工作无法正常进行。第三方面是钻机的使用操作方面,该方面看似没有前者重要,但是在水平钻机日常施工过程中,该方面设计的好坏会极大地影响到钻机的工作效率,因此该方面也是非常重要的一部分。在钻机施工时,由于作业时间长,施工人员长时间的操作会比较疲劳,为了更大程度上减轻施工人员的劳动强度,设计的结构要易于施工人员的操作,钻具需固定在钻机上进行钻进,因此结构要易于固定钻具。通过第二层次的分解,在第一层次的基础上对钻机的功能结构有了更进一步的认识,但是还无法获得具体的解决方案

最后,进行第三层次的分解。通过第二层次的分解之后,得到了八个部分的子功能,由于无法获得详细具体的解决方案,还需要对其继续进行分解。第一部分供应人力,可以分解为输入人力功能。第二部分供应液压,可分解为输入液压。第三、四部分形成压力和形成转矩,在水平钻机作业时,由于液压缸中液压油的挤压作用,一部分液压转换为压力,推动钻机的钻头实现进给运动;还有一部分形成转矩,驱动马达带动钻头做旋转运动,来切削岩层。对形成压力部分继续进行分解,把液压缸中的液压油转换为压力,并将产生的压力传递出去,即转换液压为压力和传递压力;而形成转矩则分解为两个部分,将液压缸中的液压油转换为转矩,并将产生的转矩传递到钻具上,即转换液压为转矩和传递转矩。第五部分分离岩层已经属于支持功能,无须再进行分解,可直接进行求解。第六部分清除岩屑分为两步来实现,第一步是为了方便岩屑的清除,需要用水进行冲击,使岩屑形成泥浆;第二步是运输岩屑,通过用水不断地冲击,使岩屑从钻管内部流出。第七部分是易于施工人员的操作,只需要工作人员操作开关来调节转矩。最后一部分是钻具的固定,此部分需要施工人员将钻具固定在钻机的旋转轴上,即固定钻具。通过该层次的分解,使得水平钻机各部分的分功能都变得比较明确、具体,使得钻机每一部分的分功能都能够比较简单地获得具体的解决方案,达到功能分解的效果。钻机的功能分解树如图2-6所示。(www.xing528.com)

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图2-6 钻机的功能分解树

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