軸套手持沖擊鉆鉆頭的設(shè)計(jì)與工作原理

朱冰心，董一琦，張俊歌

（1.中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院，寧夏 銀川 750011；2.蘭州交通大學(xué)，甘肅 蘭州 730070）

當(dāng)下，市場上手持沖擊鉆、電錘種類繁多，但總的來說原理和性能是一樣的，沖擊鉆的沖擊非常輕微，但是每分鐘40000多次的沖擊頻率可發(fā)生連續(xù)的力。電錘單個(gè)捶打力非常高，并且具有每分鐘1000～3000次的捶打頻率，可發(fā)生顯著的力。電錘與沖擊鉆相比，電錘需要最小的壓力來鉆入硬材料，且電錘對周圍材料的損害較大。基于兩者的優(yōu)勢和不足，將它們用軸套結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，并對驅(qū)動方式進(jìn)行稍加調(diào)整，使其具有足夠的錘打力，也降低其對周圍材料的損害。

1 軸套手持沖擊鉆鉆頭設(shè)計(jì)原理

軸套手持沖擊鉆鉆頭由外形為六棱形的合金鋼鎬頭和內(nèi)部為六棱空心的沖擊鉆鉆頭兩部分構(gòu)成，兩者以軸套結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，如圖1所示，六棱形鎬頭能夠在六棱空心沖擊鉆頭內(nèi)小幅度地快速滑動，使鎬頭的頭部快速地錘打要鉆入的硬材料，外部六棱空心沖擊鉆頭在內(nèi)部鎬頭的引領(lǐng)下高速旋轉(zhuǎn)打孔。

2 軸套手持沖擊鉆驅(qū)動方式

軸套手持沖擊鉆鉆頭的夾持裝置由兩部分，一個(gè)是用于夾持六棱形鎬頭的夾持裝置，一個(gè)是用于夾持六棱空心沖擊鉆頭的夾持裝置，兩個(gè)夾持裝置前后分布，夾持六棱空心沖擊鉆頭的夾持裝置與鉆內(nèi)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連接，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的齒輪傳動夾持裝置的旋轉(zhuǎn)，從而使鉆頭旋轉(zhuǎn)，而夾持六棱形鎬頭的夾持裝置與鉆內(nèi)氣動錘擊機(jī)構(gòu)相連，通過電動機(jī)帶動有曲軸連桿的活塞，在汽缸內(nèi)往復(fù)壓縮空氣，使汽缸內(nèi)空氣壓力呈周期變化，變化的空氣壓力帶動汽缸中的擊錘往復(fù)打擊鎬頭的頂部，從而使鎬頭快速作往復(fù)運(yùn)動，達(dá)到錘擊的效果，并且夾持六棱形鎬頭的夾持裝置能夠在六棱空心沖擊鉆頭的帶動下進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)。

3 軸套手持沖擊鉆工作方式

軸套沖擊鉆可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)作為電鎬工作，此時(shí)鉆內(nèi)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與夾持六棱空心沖擊鉆頭的夾持裝置分離，六棱形空心鉆頭停止工作，僅剩下內(nèi)部的六棱形鎬頭工作；當(dāng)軸套沖擊鉆單獨(dú)作為電鉆工作時(shí)，六棱形鎬頭夾持裝置回到初始位置，使六棱形鎬頭剛好與六棱空心鉆頭結(jié)合成一個(gè)與一般鉆頭外形無異的鉆頭，鉆內(nèi)氣動錘擊機(jī)構(gòu)停止工作，電動機(jī)與帶有活塞的曲軸連桿分離，僅剩下鉆內(nèi)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作，通過齒輪傳動帶動整個(gè)鉆頭的旋轉(zhuǎn)；當(dāng)軸套沖擊鉆作為沖擊鉆工作時(shí)，軸套沖擊鉆頭的六棱形鎬頭錘擊頻率可以通過控制鉆內(nèi)電錘機(jī)構(gòu)的連接方式來控制一段時(shí)間內(nèi)壓入氣缸空氣的次數(shù)，從而使沖擊鉆的錘擊速度達(dá)到可調(diào)的目的。