采礦鉆車快接釬桿能量傳遞特性測試研究

朱從國

（魯中礦業(yè)有限公司 機(jī)械廠，山東 萊蕪 271113）

采礦鉆車快接釬桿能量傳遞特性測試研究

朱從國

（魯中礦業(yè)有限公司 機(jī)械廠，山東 萊蕪 271113）

在能量傳遞實(shí)驗(yàn)臺上對采礦鉆車釬桿接頭應(yīng)力波傳播特性進(jìn)行了測試，得出了其單個接頭的能量傳遞效率，推算出了應(yīng)力波通過多個接頭的能量傳遞效率，對設(shè)計(jì)和研發(fā)釬具產(chǎn)品有重要的指導(dǎo)意義。

釬桿；應(yīng)力波；能量傳遞效率

1 前言

快接釬桿（釬桿帶套筒）是一種新型釬具，它集接桿套筒和釬桿為一體，這種釬桿除了具有操作方便、裝卸容易的特點(diǎn)外，最重要的優(yōu)點(diǎn)是由于連接部分長度和質(zhì)量的縮減及剛度的增加，使能量傳遞效率提高而導(dǎo)致鉆孔速度提高，特別是對使用多個接頭的深孔鉆進(jìn)效率更為明顯。在能量傳遞試驗(yàn)臺上分別對采礦鉆車MF-T38快接釬桿連接和普通T38釬桿連接的應(yīng)力波傳播特性進(jìn)行了測試。兩種釬桿的接頭結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

圖1 接頭結(jié)構(gòu)簡圖

2 試驗(yàn)工作

試驗(yàn)在能量傳遞試驗(yàn)臺上進(jìn)行（圖2）。

能量傳遞試驗(yàn)臺上采用高速壓氣槍模擬實(shí)際鑿巖機(jī)活塞的撞擊特性，壓氣槍管長2500mm，沖擊活塞直徑D=42mm，長L=396mm,質(zhì)量4.54kg，每次試驗(yàn)前將活塞置于槍管底部，工作時開啟快速切換閥，進(jìn)入槍管的壓氣推動活塞加速至出口端，撞擊釬桿。在壓氣槍的出口段設(shè)置了激光測速裝置，活塞的撞擊速度可由它發(fā)出的脈沖信號進(jìn)行精確的測定。

圖2 測試系統(tǒng)

分別由兩支l=1.2m的快速釬桿和兩支l=1m的普通釬桿（加套筒連接）構(gòu)成相應(yīng)的測試釬桿組合，在接頭前、后釬桿中部粘貼電阻應(yīng)變片，檢測其應(yīng)力波傳播，應(yīng)力波信號輸入動態(tài)波形記錄分析儀放大后，輸入波形存儲器。

波型存儲器采集得到釬桿接頭前后各點(diǎn)應(yīng)力波值，平方求積，即可得出應(yīng)力波通過接頭的能量傳遞效率

式中σtk——接頭后透射應(yīng)力波各點(diǎn)采樣值

σik——接頭前應(yīng)力波各點(diǎn)采樣值

系統(tǒng)標(biāo)定。對接頭前后兩組應(yīng)變計(jì)構(gòu)成的測試系統(tǒng)，采用同一落錘 （自2m高度落下）進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定，以修正兩者的系統(tǒng)誤差，標(biāo)定結(jié)果見表1，MF-38和普通38釬桿的測試應(yīng)力波形結(jié)果示意圖見圖3。

3 測試結(jié)果

對上述兩種結(jié)果的接頭應(yīng)力波，按10μs相隔的采樣值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出其單個接頭的能量傳遞效率，見表2。

根據(jù)實(shí)測得出的值，可以推算得出應(yīng)力波通過多個接頭傳播時的能量傳遞效率，見圖4。

4 結(jié)語

（1）試驗(yàn)結(jié)果表明：MF-T38快接釬桿的能量傳遞效率（76.21%）和普通T38釬桿的能量傳遞效率（51.27%）相比較，其能量傳遞效率具有明顯的優(yōu)勢；單個接頭前者比后者能量傳遞效率實(shí)測值高約20%以上，通過多個接頭傳播將更加顯著，這將大大提高鉆孔速度；

表1 標(biāo)定結(jié)果

圖3 測試應(yīng)力波形

表2 兩種形式接頭的能量傳遞效率

表3 接頭特征參數(shù)

接頭數(shù)量類型1234567 MF-T38快接釬 76.21 67.32 61.61 57.45 54.18 51.49 49.22 T38普通釬 51.27 38.80 32.49 28.49 25.68 23.57 21.91

圖4 應(yīng)力波通過多個接頭的傳遞效率

（2）快接釬桿剛性好，拆卸方便，將顯著減少卡釬故障和換接釬桿的輔助工作時間，有助于鑿巖作業(yè)綜合功效的提高；

（3）分析表明：MF快接型釬桿接頭效率的提高，主要是由于套筒連接的縮短，接頭質(zhì)量的降低，因此接桿連接的設(shè)計(jì)，應(yīng)在保證連接緊固和剛度的情況下，盡量減少接頭的幾何尺寸和接頭質(zhì)量。

[1]趙統(tǒng)武.沖擊鉆進(jìn)動力學(xué)［M］北京：冶金工業(yè)出版社，1996：160-161.

B

朱從國（1970-），男，工程師，主要從事礦山機(jī)械技術(shù)和生產(chǎn)管理工作。