Zhang, Shujun;Norum, Lars E.;Nilssen, Robert;Lorenz, Robert D.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제1권4호
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pp.419-424
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2012
This paper presents a tubular reciprocating translational motion permanent magnet synchronous motor for percussive drilling applications for offshore oil & gas industry. The motor model and rock model are built up by doing force analysis of the motor and analyzing the physical procesof impact. The optimization of input voltage waveforms to maximize the rate of penetration is done by simulations. The simulation results show that the motor can be utilized in percussive drilling applications and achieve a very large impact force. Simulation results for optimization also show that second harmonic input voltage produces a higher rate of penetration than the sine wave and fourth harmonic input voltages.
다수의 대형 이동식 장비들이 운용되는 시추 작업장에는 장비 상호 간의 충돌을 방지하는 시스템이 필요하다. 장비들이 보내는 신호를 수신하여 상대적인 위치를 비교함으로써 충돌 가능성을 검사하고 필요할 때는 정지하도록 하여 사고를 방지하기 위함이다. 복수의 장비 사이에 일어나는 충돌을 검사하기 위해 장비의 형태를 단순화한 경계상자가 사용된다. 경계 상자들이 겹치는 공간을 점검하여 충돌을 파악하는 방식이다. 하지만, 시추 관련 핵심 장비 뿐 아니라, 충돌방지시스템도 소프트웨어를 수입하여 설치만 하였고, 이에 따라 기본 기술은 확보하지 못한 상태이다. 본 논문에서는 시추 작업에 사용되는 장비의 확장성과 연산속도를 고려한 충돌방지시스템의 프레임워크를 구성하여 장비와 충돌방지시스템 개발의 기반을 마련하였다. 각각의 시추 장비는 해당 소프트웨어에서 특정한 메시지 형식을 가진 오브젝트로 표현되고, 추가되는 장비나 데이터 형식에 유연하게 대처할 수 있도록 데이터를 직렬화/역직렬화 방식으로 구성하였다. 전체 시스템을 제어하는 네트워크로 부터 장비의 현 상태를 수신한 후 미리 규정된 약속에 따라 분류하고, 충돌을 검사하며, 바이패스 신호 등을 포함하여 움직임과 관련한 명령을 장비로 되돌려 보내는 데이터 처리 프로세스를 구현하였다. 상용가시화 소프트웨어를 사용하여 충돌 검사를 위한 경계 상자들이 장비와 함께 움직이며 충돌 발생 상황을 보이도록 하였다. 여러 대의 장비로 임의의 시추 작업장을 구성하고, 제시된 프레임워크가 정상적으로 작동하는 것을 확인하였다. 네트워크로부터 신호를 수신하여 처리한 후 관련 정보를 재송신 하는 데 걸리는 시간이 5ms 이하를 유지함으로써, 100ms의 장비 제어주기에 지장을 주지 않는 것을 확인하였다.
Flexible track drilling machines are credited with important applications in the area of aircraft manufacturing because of their portability, quick installation capabilities, and high efficiency. However, their structures are special and the constitution principles and motion characteristics are difficult to control, increasing the development costs and research cycle in the context of the technology blockade of foreign companies. The simulation analysis of flexible track drilling machines can be conducted by applying virtual prototypes, shortening the development cycle and reducing the cost. In this paper, a model of a machine is established by using the SolidWorks software and imported into ADAMS to conduct kinematic and dynamic simulation analysis. During the analysis, the feasibility of the configuration is checked, a reasonable driving motion is chosen, potential deficiencies are found, and improvement actions are raised.
This study is carried out to estimate the influence of cutting speed on the dynamic stability of a drilling machine. The theoretical stabilityu chart is constructed by using the measurd dynamic characteristics of the drilling machine. The critical cutting width and speed predicted from the stability chart show excellent agreements with those measured. Therefore it is confirmed that the analysis technique used in this study is useful for the prediction of the dynamic instability and improvement of the dynamic characteristics of drilling machines.
This paper aims to design and analyze the stationary fixture type automatic rotary drilling machine and estimate the safety of the machine through simulations. Working conditions of typical rock excavating machines are mostly affected by geographical conditions on the sea, such as by the ebb and flow of the tide or high waves. Due to the size of machines, it is difficult to move and install machines. So it is necessary to develop a machine that not only can be moved and installed more easily also be operated more quickly and automatically. To validate the safety of the designed structure of the machine, static analysis has been carried out. The results of stress and deformation analysises show that the designed machine is stable and safe in hard working condition.
The most important things to the tube the of the heat exchanger are the precision of t hole position and the quality of the drill face. Nowadays, 6 and 12 spindle multi-drilling machine controlled by CNC or used to drill holes of the tube sheet. The drilling of 12 axes can offer high speover three times as fast as the drilling of axis. However, the drilling of 12 axes h difficulty in controlling many motors to d spindles and assigning a corresponded numbe accurately to each axis. In the past, conventional method to inspect the code the drilling was machining holes on a thin plate previously which resulted in the productivity because it required a h production cost by machining and weldin time. In this thesis, there are two drilling codes different from CNC code. M code is used to control many motors and S code is used to assign a correspondent number for each axis. For increasing the productivity by removing process, this paper is intended to take simulation of the drill machining c including 6 and 12 axis on the persona computer.
Glass fiber epoxy composite material is widely used in the structures of aircrafts, robots and other machines because of their high specific strength, high specific stiffness and high damping. In order for the composite materials to be used in the aircraft structures or machine elements, accurate surfaces for bearing mounting or joint must be provided, which require precise machining. In this paper, the machinability of the glass fiber epoxy composite material was experimentally investigated. The results can be summarized as follows : 1. The entrance of hole is very good manufacturing existing, but exit come to occur sever surface exfoliation. 2. The cutting force in drilling of the glass fiber epoxy composite material is decreased as the drilling speed increased. 3. If the glass fiber epoxy composite material is drilling by the standard twist drill, then the hole recommand cutting condition is spindle speed 400∼600rpm, feed 40∼50mm/min.
At the exit stage of drilling, the burr generates and deburring process is required to remove it. Since the additional process reduces productivity, a burr minimization technique is necessary in the servo system of drilling machines. In this research, cutting force is modelled with tool geometry and the optimal velocity profile with which the desired cutting force maintains is generated to minimize burr. Experiments show that the proposed velocity profile tracking effectively minimizes burr compared to the constant velocity feed.
Carbon fiber epoxy composite materials are widely used in the structures of aircrafts, robots and other machines because of their high specific strength, high specific stiffness and high damping. In order for the composite materials to be used in the aircraft structures or machine elements, accurate surfaces for bearing mounting or joints must be provided, which require precise machining. In this paper, the machinability characterisitcs of the drilling operation of the carbon fiber epoxy composite materials was experimentally investigated. The experimental results are as follows 1.The entrance of hole is very good manufacturing existing, but exit come to occur sever surface exfoliation. 2. The cutting force in drilling of the carbon fiber epoxy composite materials is decreased as the drilling speed increased. 3.The hole of the carbon fiber epoxy composite materials is not good manufacturing by use of the standard twist, therefore, the new drill designed in order to accurate hole.
터널 굴착시 굴진면 전방의 지반상태를 사전에 파악하는 것은 터널의 안정성을 증가시킴과 동시에 시공성을 향상시켜 경제적인 터널 시공을 할 수 있도록 한다. 이에 본 연구에서는 터널 천공시 획득되는 천공데이터를 이용하여 굴진면 전방의 암반강도를 예측하고자 하였다. 이는 암반강도가 현장에서 암반분류 및 지보패턴 설계 등의 핵심인자로 가장 보편적으로 활용될 뿐만 아니라, 암반강도의 변화를 통해 굴진면 전방의 지반상태 변화를 예측하는데도 활용할 수 있기 때문이다. 이를 위해 본 연구에서는 다양한 강도 특성을 보이는 균질한 암석시험편을 대상으로 착암기 종류를 변화시켜가며 천공실험을 수행하였다. 실험결과 천공속도는 다른 천공데이터들과 착암기의 종류 및 암석의 강도에 따라 고유한 값을 보이는 것으로 나타났다. 또한, 동일한 암석에 대해 천공시 타격압이 증가하면 천공속도는 선형적으로 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 본 연구에서는 터널 시공 현장에서 착암기의 제원, 현장 계측 데이터 및 천공속도와 암반강도의 상관관계를 이용하여 터널 굴진면 전방의 암반강도를 예측할 수 있는 방안을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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