钎头的接头形式及其对能量传递效率的影响.pdf

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1、钎头的接头形式及其对能量传递效率的影响钟勇!邢军!宋守志"东北大学资源与土木工程学院!辽宁沈阳!!"""#’摘要!在钎头的破岩规律研究的基础上!运用波动力学理论分析了不同接头形式钎头的结构特点&能量传递机制及其凿岩能量分布规律!创新提出了螺旋副连接钎头%螺旋副连接钎头可有效匹配钎头单位刃长所获得的凿岩能量分布与所需要的破岩能量分布!能量传递效率高%工业考核证实(与传统接头形式的钎头相比!螺旋副连接钎头凿岩速度可提高$%&’()#$&#(%关键词!钎头$连接形式$能量分布$能量传递中图分类号!*+#$!&$,’文献标

2、识码!-在冲击凿入系统中!钎头的一端通过究!并得出一些有益结论!但就钎头形式对接头与钎杆连接!获得凿岩机冲击能$另一能量传递效率的影响的研究很少进行!未端在炮孔中与岩石相碰撞!冲击凿入岩石%见相关报道%本文运用波动力学理论!分析在凿岩过程中!一部分冲击能以应力波的了不同接头形式钎头的凿岩能量分布!以形式向岩石传递!用于岩石的破碎$另一部期能探索出单位刃长所获得的凿岩能量分分冲击能以应力波的形式向钎尾端反射!布与所需要的破岩能量分布相匹配的钎头消耗于钎具中!导致钎具疲劳破坏%有研究接头形式!促进我国高效凿岩钎具的研制

3、%表明!冲击凿入系统的能量传递效率不仅!钎头破岩特点及其破岩能量取决于凿岩机具本身的性能&钎杆对冲击分布能的传递特性及被凿岩石破碎特性!还与钎头对冲击能的传递特性有很大关系%因以一字型片状硬质合金钎头为例!在此!研究钎头的结构特点&能量传递机制及钎头凿入岩石的过程中!经过凿岩机的每其凿岩能量分布规律!对提高冲击凿入系一次打击!钎头在岩石上或深或浅钻凿出统的能量传递效率具有重要意义%一个印痕!在相邻两次冲击中间!钎头借助目前!在高效凿岩钎具研究领域!不少凿岩机的转钎机构转动一个转角!%这样!学者就入射波形&接头能量传

4、递特性和岩在两次冲击所形成的印痕之间!钎头在岩石动力破碎特性等问题进行了深入细致研石上钻凿出一个扇形块%扇形块各对应点基金项目!国家科技部)十五*科技攻关课题"$""!.-/"0-1!"’作者简介!钟勇"!02#1’!男!四川内江人!博士研究生!主要从事凿岩钎具方面的研究%#$凿岩机械气动工具!!""!""#的周向距离!沿炮孔的径向方向!在圆心点需要的破岩能量分布表现为中间小周边处近似重合!随离开圆心点距离的增加其大!如图/所示%距离逐渐加大!在周边上最大!如!"!!$%((钎头半径#"#!$$"$!!如图%所示%

5、破-!-破((凿岩能量!%!##5$#!!#$%!!5图!钎头破岩能量分布%/钎头结构特点及其凿岩能量!5!分布#5#!"#应力波的边界效应$4$凿岩机冲击能是以应力波的形式传递到钎头的%由波动力学理论&/’!当入射*纵#图#钎头破岩特点波&入射到钎头与岩石接触点时!根据入这就意味着!钎头单位刃长所担负的射点位置不同分别产生垂直入射效应或倾破岩面积!沿钎头的径向方向!在圆心点处斜入射效应%最小!随离开圆心点距离的增加逐渐加大!当入射*纵#波&垂直入射时!将产生在周边上最大%因此!钎头单位刃长所担负两个新波&反射纵波

6、’和透射纵波!!如图的破岩面积表现为中间小周边大%.所示%反射纵波’与入射*纵#波&传递由岩石破碎理论&%’可知!在凿岩过程方向相反!将携带约%01的能量向凿岩机中!钎头单位刃长所需要的破岩能量!由单端反射!造成钎具破损+透射纵波!与入射位刃长所担负的破岩体积和凿碎比功的乘*纵#波&传播方向相同!将携带约201的积决定%即&能量向钎头端透射!用于破碎岩石%!!破("#!""%’&,((入射*纵#波式中!!破((钎头单位刃长所需要的+’((反射纵波破岩能量!)*)+,-+-((透射纵波"((扇形块各对应点离开圆心点距

7、离!-+!((每次冲击后转角!"$((单次冲击凿深!-+!".((凿碎比功!)*)+,-+图$垂直入射效应%((钎头半径由式*%#可得!钎头单位刃长所需要的当入射*纵#波&倾斜入射时!将产生破岩能量!沿钎头的径方向!在圆心点处最四个新波&反射纵波’!反射横波(!透射小!随离开圆心点距离的增加逐渐加大!在纵波!!透射横波)!如图3所示%反射纵钎头的周边上最大%因此!钎头单位刃长所波’和反射横波*与入射*纵#波&传播凿岩机械气动工具!!""!""##$##))入射%纵#波!!"%$$))反射纵波%))反射横波!))透射

8、纵波"))透射横波$%#$#钎头"!悬空面图#倾斜入射效应承载面锥体方向相反!将携带约!"#$%"#的能量向凿钎杆岩机端反射!造成钎具破损$透射纵波!和透射横波"与入射%纵&波#传播方向相同!将携带约%"#$&"#的能量向钎头端透图’锥体连接钎头的结构特点射!用于破碎岩石’从能量传递效率来看!应使反射回钎!!"杆中的能量越小越好’研究表明!钎头反射波的能量除