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《凿岩机钎头防卡钎原理及防治原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、谢洛阳理工学院液压凿岩钻车钎头以及卡钎的原理与防治班级：B090604学号：B09060425姓名：张鹏液压凿岩钻车是用于钻凿炮孔的一种设备，它的核心部件是具有冲击和转钎两大功能的液压凿岩机。钻车液压系统提供的压力油驱动凿岩机转钎机构的液压马达旋转，带动钎杆和钎头旋转；同时在压力油作用下，活塞做高频往复运动，这种高频往复冲击运动作用于转钎机构的钎尾末端，通过钎杆把冲击能传递到钎头。推进油缸也在液压系统作用下，把整个液压凿岩机沿着导轨向前推进，冲击能被传递到岩石上，岩石破碎。钎头岩石钎头是直接接触破碎矿
2、岩部分，要求形状结构合理，凿速高,耐磨，强度高，寿命长，排粉性好，修磨方便，成本低，钎头一般由钎头体和合金片组成。一般可分为整体钎子和活动钎子。整体钎子：传递冲击能量损失小，凿岩效率高；但修磨时搬运工作量大。活动钎子：可以更换钎头，提高钎杆的利用率，钎头修磨时可减少钎杆的搬运量。钎头形状（根据合金片排列和形状分）：（1）片状：一字钎头（制造修理简单，易卡钎）；I•字钎头（不易卡钎，多用于中深孔）；X形（炮孔呈圆形，用于中深孔），及其它形状：二字形，Y形，T形等。（2）球齿钎头:炮孔圆，岩屑颗粒粗，凿速
3、高，减少合金片消耗,广泛推广使用。钎头构造（1）刃角a，刃角大小与钻速、耐磨有关，刃角小，转速高，但不耐磨，用于软岩；对于硬岩，a取大值，但a必须小于岩石的自然破碎角（110°）,一般a=100°〜110。o（2）隙角卩（图1）,钎头体两侧面的倾角，0过大，易于磨损，过小,易于卡钎，对合金片钎头p=3-5°o（3）钎刃的曲率半径R,R保证合金片两端不产生应力集中和弯曲,R=120-180mm（图1）（4）排粉槽和吹洗孔：一般布置于钎头的顶部（图2）和侧部（图1）钎头材料（1）钎头体要求耐冲击，抗疲劳破
4、坏，改用40Cr钢或27〜30Si,Mn,Mo,V钢制造，可减少断裂，涨裤现象。（2）质合金片材质采用铝r钻合金制作，此合金性能具有高硬度，高耐磨性、高抗压强度，乂有一定的韧性（钻），抗弯，抗拉强度高。多用YG系列（还有YJ系列），钻含量高，韧性高，抗冲击和抗弯强度高，硬度和耐磨性低，故必须根据岩性选用牌号，见表2-2（P26）o此外，碳化磚的晶粒对合金片性能也有影响。合金片形状有长片状（用于一字形钎头，用于硬岩）；短片状（用于多刃钎头，适用于裂隙发育岩石）；柱状（用于柱齿钎头，中硬以下的岩石）。在凿
5、岩作业时，当转钎阻力矩M2大于凿岩机液压系统所能提供的最大扭转力矩吋，出现卡钎。尽管目前各种凿岩控制系统中都设置有自动防卡钎功能，但由于岩石结构的复杂性，易卡钎地矿段的存在（如裂缝、空洞或者岩石性质差异太大的过渡区），卡钎现象仍无法杜绝。卡钎事故一旦发生，就需要费时处理被卡的钎头和钎杆，大大影响了凿岩效率，而在许多情况下，卡钎后是无法排除的，即钻头和钎杆卡在孔壁中，向下无法继续钻进，向上无法提钻，因此只能放弃已经钻进孔内的钎杆和钻头，重新另外开孔，增加了凿岩的直接成本。设计一种合理有效的防卡钎系统，对
6、提高液压凿岩设备工作可靠性具有非常重要的意义。1卡钎机理和防卡思路液压凿岩机钻进过程中，钻具所承受的阻力矩M主要有：1）两次冲击岩瘤的剪切阻力矩Ml；2）球柱齿端部与孔底岩石摩擦所形成的摩擦阻力矩M2；3）钻具外缘与钻孔壁间岩粉摩擦力所形成的分布阻力矩M3o总阻力矩为
7、M2=m1+m2+m3(1)由上式可知，增大钻机推进油压P,会直接导致Ml和M2的增大，使总扭转阻力矩Mz急剧增大。因此，调节推进力的大小，可直接调控钻机所需输出的扭转力矩，有效地预防卡钎。监控扭转阻力矩的大小，实时地由扭转阻力矩控制推
8、进力矩的大小是自动防卡钎的基本思路。从式(1)还可看出，当采用重冲击时，会使钻头弧形齿破碎的岩坑增大,直接使Ml和M3增大，总阻力矩M：增大。因此采用轻冲击也是减少卡钎发生的一种有效方法。凿岩钻机捉供的转钎力矩为T,T由回转阻力矩决定，即T=Mz(2)另一方面，转钎力矩可表述为T=咿5_Pb)V(3)式中：轴为机械效率；P为进油腔压力；Pb为马达回油腔压力;为马达排量。rh式⑶可知凿岩钻机输出扭矩t与系统压力差p—p呈正比关系，随系统油压压力差的增大而增大。由式(2)可知扭转系统油压的变化又实时地反映
9、出扭转阻力矩的变化，因此可用扭转系统油压p的变化判断转钎力和扭转阻力矩的大小。同理，可用钻机推进油压p判断钻机推进力的大小。Pa和Pb的压力大小是否超过某一临界值是进行卡钎判断的根本依据，本文研究的问题就是针对不同卡钎的种类来确定这一临界值。凿岩钻孔时，扭转阻力矩可表述为Mx=GWn需上(4)式中：M2为第一次冲击接触时间内钎杆受阻变形的扭矩，G为扭切弹性模量，w为抗扭截面模量，R为钎杆半径，，z为马达转速,z为钎杆长度，t为第一次应力波的接触时间。由式
