采矿钻车快接钎杆能量传递特性测试研究

朱从国

（鲁中矿业有限公司 机械厂，山东 莱芜 271113）

采矿钻车快接钎杆能量传递特性测试研究

朱从国

（鲁中矿业有限公司 机械厂，山东 莱芜 271113）

在能量传递实验台上对采矿钻车钎杆接头应力波传播特性进行了测试，得出了其单个接头的能量传递效率，推算出了应力波通过多个接头的能量传递效率，对设计和研发钎具产品有重要的指导意义。

钎杆；应力波；能量传递效率

1 前言

快接钎杆（钎杆带套筒）是一种新型钎具，它集接杆套筒和钎杆为一体，这种钎杆除了具有操作方便、装卸容易的特点外，最重要的优点是由于连接部分长度和质量的缩减及刚度的增加，使能量传递效率提高而导致钻孔速度提高，特别是对使用多个接头的深孔钻进效率更为明显。在能量传递试验台上分别对采矿钻车MF-T38快接钎杆连接和普通T38钎杆连接的应力波传播特性进行了测试。两种钎杆的接头结构简图如图1所示。

图1 接头结构简图

2 试验工作

试验在能量传递试验台上进行（图2）。

能量传递试验台上采用高速压气枪模拟实际凿岩机活塞的撞击特性，压气枪管长2500mm，冲击活塞直径D=42mm，长L=396mm,质量4.54kg，每次试验前将活塞置于枪管底部，工作时开启快速切换阀，进入枪管的压气推动活塞加速至出口端，撞击钎杆。在压气枪的出口段设置了激光测速装置，活塞的撞击速度可由它发出的脉冲信号进行精确的测定。

图2 测试系统

分别由两支l=1.2m的快速钎杆和两支l=1m的普通钎杆（加套筒连接）构成相应的测试钎杆组合，在接头前、后钎杆中部粘贴电阻应变片，检测其应力波传播，应力波信号输入动态波形记录分析仪放大后，输入波形存储器。

波型存储器采集得到钎杆接头前后各点应力波值，平方求积，即可得出应力波通过接头的能量传递效率

式中σtk——接头后透射应力波各点采样值

σik——接头前应力波各点采样值

系统标定。对接头前后两组应变计构成的测试系统，采用同一落锤 （自2m高度落下）进行系统标定，以修正两者的系统误差，标定结果见表1，MF-38和普通38钎杆的测试应力波形结果示意图见图3。

3 测试结果

对上述两种结果的接头应力波，按10μs相隔的采样值进行数据处理，得出其单个接头的能量传递效率，见表2。

根据实测得出的值，可以推算得出应力波通过多个接头传播时的能量传递效率，见图4。

4 结语

（1）试验结果表明：MF-T38快接钎杆的能量传递效率（76.21%）和普通T38钎杆的能量传递效率（51.27%）相比较，其能量传递效率具有明显的优势；单个接头前者比后者能量传递效率实测值高约20%以上，通过多个接头传播将更加显著，这将大大提高钻孔速度；

表1 标定结果

图3 测试应力波形

表2 两种形式接头的能量传递效率

表3 接头特征参数

接头数量类型1234567 MF-T38快接钎 76.21 67.32 61.61 57.45 54.18 51.49 49.22 T38普通钎 51.27 38.80 32.49 28.49 25.68 23.57 21.91

图4 应力波通过多个接头的传递效率

（2）快接钎杆刚性好，拆卸方便，将显著减少卡钎故障和换接钎杆的辅助工作时间，有助于凿岩作业综合功效的提高；

（3）分析表明：MF快接型钎杆接头效率的提高，主要是由于套筒连接的缩短，接头质量的降低，因此接杆连接的设计，应在保证连接紧固和刚度的情况下，尽量减少接头的几何尺寸和接头质量。

[1]赵统武.冲击钻进动力学［M］北京：冶金工业出版社，1996：160-161.

B

朱从国（1970-），男，工程师，主要从事矿山机械技术和生产管理工作。