堆積礦石采樣裝置設(shè)計

朱東岳

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

目前，從堆積礦石中采樣，我們一般使用的采樣裝置其結(jié)構(gòu)都是采用一個圓柱形的筒套，套在一個螺旋鉆外面，之所以選擇螺旋鉆結(jié)構(gòu)是因為螺旋鉆形狀的原因，使得其阻力較小，但是在采樣過程中需要將圓柱筒插入礦石堆，這個過程阻力很大，要想深入礦石堆采樣比較費(fèi)力。而且這種采樣裝置，每插入一次只能實現(xiàn)一個部位的采樣，不能實現(xiàn)多位置同時采樣，如果測驗或者測試需要樣本豐富時，只能進(jìn)行多次操作，耗時較長。采樣完成后，由于礦石堆積擠壓，在拔出采樣裝置時，往往會受到阻礙難以拔出，此時需要操作鉆頭反轉(zhuǎn)，進(jìn)而拔出采樣裝置，反轉(zhuǎn)過程中可能造成采集的樣本丟失，如果樣本丟失需要再次采集，工作效率低下。為了解決以上問題，筆者專門研究了一種新的堆積礦石采樣裝置。

1 技術(shù)方案

新型堆積礦石采樣裝置，底座上固定一個支架，支架的首端和尾端分別固定連接板和支撐環(huán)，支撐環(huán)左側(cè)安裝有一個電機(jī)，支撐環(huán)內(nèi)部安裝有轉(zhuǎn)動的錐形鉆頭。電機(jī)輸出的旋轉(zhuǎn)通過齒輪組傳遞給錐形鉆頭，鉆頭的結(jié)構(gòu)也比較特殊，側(cè)面開了螺旋槽，鉆頭上有和母線方向一致的凹槽均勻分布，但是凹槽的長短是不一樣的，套管嵌在凹槽內(nèi)，套管內(nèi)轉(zhuǎn)動連接螺旋鉆，另一個起運(yùn)輸作用的電機(jī)安裝在螺旋鉆的后側(cè)的安裝架上，樣本盒位于底座前面，支撐環(huán)的下面。

進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計方案，增加了兩個液壓缸，A液壓缸安裝在支架頂端，另一端和連接板固定，B液壓缸與A液壓缸轉(zhuǎn)動連接，在支撐環(huán)的后面安裝防護(hù)用的罩殼，下面連接和樣本盒位置對應(yīng)的引流管，錐形鉆頭的靠前位置開有軸向的采樣槽。

2 堆積礦石采樣裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計

在技術(shù)方案基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計，得到堆積礦石采樣裝置結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2所示。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本新型堆積礦石采樣裝置中的動力電機(jī)6輸出旋轉(zhuǎn)通過齒輪驅(qū)動錐形鉆頭5，這里采用齒輪傳動是因為相比較摩擦或鏈條傳動，采樣裝置需要更高的穩(wěn)定性，并且要更大的力矩。螺旋鉆10由運(yùn)輸電機(jī)11直接驅(qū)動，少了中間環(huán)節(jié)，效率更高。

在采樣時，錐形鉆頭5阻力小，可以深入堆積礦石，同時利用側(cè)壁上的螺旋槽7把障礙排出。螺旋鉆10在套管9的配合下進(jìn)行采樣，凹槽8長度是不一樣的，所以采樣時可以同時采集多個不同深度的樣本，本裝置在設(shè)計時凹槽數(shù)量為3個，所以配合的套管和螺旋鉆也是3個，套管9的開口位置也有3個，實現(xiàn)多點采集。采樣時，首先錐形鉆頭5深入礦石堆，礦石樣本通過套管9的開口進(jìn)入套管，螺旋鉆10在運(yùn)輸電機(jī)驅(qū)動下把進(jìn)入套管的礦石樣本運(yùn)輸?shù)教坠芎蠖?，礦石樣本再經(jīng)過罩殼16收集后進(jìn)入引流管17落到樣本盒13里面。

在采樣過程中，錐形鉆頭5、套管9和螺旋鉆是由不同電機(jī)驅(qū)動，所以是相互獨(dú)立的，錐形鉆頭5旋轉(zhuǎn)并不影響套管9和螺旋鉆10的采樣工作，這樣更加有利于樣本采集。

采集樣本完成后，由于裝置深入到堆積礦石中，在礦石擠壓下，錐形鉆頭5并不容易拔出，有時候需要反轉(zhuǎn)鉆頭，當(dāng)鉆頭反轉(zhuǎn)時螺旋鉆也可以正常采集樣本。拔出錐形鉆頭后，采樣槽18中也采集了一定數(shù)量的礦石樣本，但是沒有安排運(yùn)輸裝置，我們可以采取敲擊等方法把樣本倒出，樣本在采樣槽中是按高低順序堆積的，有必要的話我們也可以了解礦石堆積的一些信息。

本新型堆積礦石采樣裝置中，A液壓缸14和B液壓缸15的工作與連接都是很成熟的應(yīng)用，其工作狀態(tài)與應(yīng)用于挖掘機(jī)上的液壓系統(tǒng)相似。通過A液壓缸14調(diào)節(jié)礦石采樣裝置的前后位置，B液壓缸15的作用是調(diào)節(jié)礦石采樣裝置角度。

3 結(jié)論

①本采樣裝置使用的錐形結(jié)構(gòu)，可以減小阻力，使得采樣裝置可以深入到礦石堆的內(nèi)部。在錐形鉆頭的內(nèi)部設(shè)置獨(dú)立驅(qū)動的采樣套管和運(yùn)輸?shù)穆菪@，采樣工作和錐形鉆頭工作狀態(tài)無關(guān)，提高了工作效率。利用凹槽的長短不一致，可以實現(xiàn)深度不同的多樣本采集，一次采集多個樣本，樣本更豐富，也是提高了采樣效率。運(yùn)輸電機(jī)驅(qū)動的螺旋鉆可以隨時把采集的樣本輸送到外面，實現(xiàn)了樣本的實時觀察，節(jié)省時間。②液壓缸提供動力技術(shù)成熟，操作簡單，承受力大，還不容易損壞，能夠?qū)崿F(xiàn)對裝置的支持作用，安全又可靠。③增加了保護(hù)的罩殼，主要是保護(hù)樣本，其次可以收集樣本，減少飛濺損失，把礦石樣本通過引流管送入樣本盒中，提高了采樣的效率。④采樣槽也能夠采集一定量的樣本，進(jìn)一步增加樣本數(shù)量，由于樣本在槽中是分層的，我們通過樣本的分層可以了解礦石堆積的結(jié)構(gòu)。