[工程科技]第三章钻眼机具课件.ppt

1、2022-8-922022-8-932022-8-942022-8-95一、冲击式凿岩机破岩原理一、冲击式凿岩机破岩原理凿岩机是利用压气推动机体内凿岩机是利用压气推动机体内的活塞前后移动打击钎子完成钻眼工的活塞前后移动打击钎子完成钻眼工作的。它的破岩原理作的。它的破岩原理(钻孔形成过程钻孔形成过程)如图如图3-1所示。所示。钎刃在冲击力钎刃在冲击力F的作用下凿入的作用下凿入岩石，凿出深度为岩石，凿出深度为A的沟槽的沟槽I-I，然后，然后将钎子转动一角度将钎子转动一角度，再次冲击，此，再次冲击，此时不但凿出沟槽时不但凿出沟槽-，而且两条沟，而且两条沟槽之间的岩石，也被冲击时产生的水槽之间的岩石，

2、也被冲击时产生的水平力平力H剪切掉。为使钎刃始终作用在剪切掉。为使钎刃始终作用在新的岩面上，必须及时排除岩石碎屑。新的岩面上，必须及时排除岩石碎屑。冲击冲击、转杆转杆、排粉排粉，往复循环，往复循环地持续进行，便可凿出圆形炮眼。地持续进行，便可凿出圆形炮眼。2022-8-96二、气动凿岩机二、气动凿岩机 气动凿岩机类型虽多，但其结构大同气动凿岩机类型虽多，但其结构大同小异。现以小异。现以YT23型凿岩机为例，说明其型凿岩机为例，说明其构造和动作原理。构造和动作原理。YT-23型凿岩机外形如图型凿岩机外形如图3-2所示。主所示。主机由柄体、缸体和机头三个部件组成，利机由柄体、缸体和机头三个部件组成

3、，利用两根螺杆固装在一起。用两根螺杆固装在一起。柄体又名后盖，它由柄体、把手、水柄体又名后盖，它由柄体、把手、水针、操纵阀、水阀、换向阀、调压阀等部针、操纵阀、水阀、换向阀、调压阀等部件组成。操纵阀控制机器运转；调压阀掌件组成。操纵阀控制机器运转；调压阀掌握气腿的推力；换向阀控制气腿的减压放握气腿的推力；换向阀控制气腿的减压放气。气。机身由缸体和缸体内的棘轮、螺旋棒机身由缸体和缸体内的棘轮、螺旋棒(来来复捧复捧)、阀柜、阀、阀套、活塞、导向套、阀柜、阀、阀套、活塞、导向套、消音罩等组成。依靠这些部件，实现消音罩等组成。依靠这些部件，实现配气、配气、冲击和转钎冲击和转钎动作。动作。机头部分由机头

4、、转动套、钎尾套和钎机头部分由机头、转动套、钎尾套和钎卡等组成，它起着传递扭矩和卡钎的作用。卡等组成，它起着传递扭矩和卡钎的作用。2022-8-97三、电动凿岩机和液压凿岩机三、电动凿岩机和液压凿岩机 气动凿岩机需要装备功率较大的空气压缩机和敷设较长的管路，气动凿岩机需要装备功率较大的空气压缩机和敷设较长的管路，能量利用率和传送效率较低。凿岩机工作时，机体振动大，噪声高能量利用率和传送效率较低。凿岩机工作时，机体振动大，噪声高(100130 dB)，油水雾造成能见度差。近，油水雾造成能见度差。近20年来，国内外都在研制、年来，国内外都在研制、生产和试用电动凿岩机和液压凿岩机。生产和试用电动凿岩

5、机和液压凿岩机。(一一)电动凿岩机电动凿岩机 电动凿岩机是以电为动力，为了把电动机的回转运动转换为往复电动凿岩机是以电为动力，为了把电动机的回转运动转换为往复冲击运动，常采用的结构形式有偏心块式与活塞压气式两种。电动冲击运动，常采用的结构形式有偏心块式与活塞压气式两种。电动机为矿用隔爆水冷式，可用于煤矿井下。电动凿岩机的技术特征见机为矿用隔爆水冷式，可用于煤矿井下。电动凿岩机的技术特征见表表3-2。(二二)液压凿岩机液压凿岩机液压凿岩机的钻速高，一般可比气动凿岩机钻速提高液压凿岩机的钻速高，一般可比气动凿岩机钻速提高2倍多；没有排气，倍多；没有排气，消除了排气噪声，消除了水雾油雾，工作环境得到

6、改善；采用高压油为动力，消除了排气噪声，消除了水雾油雾，工作环境得到改善；采用高压油为动力，所有运动部件都浸在油液中工作，润滑条件好。它可以钻较深和直径较大的所有运动部件都浸在油液中工作，润滑条件好。它可以钻较深和直径较大的炮眼。炮眼。2022-8-98液压凿岩机与气动凿岩机一样，也由冲击机构、转钎机构及排液压凿岩机与气动凿岩机一样，也由冲击机构、转钎机构及排粉机构等组成。粉机构等组成。液压凿岩机可用压气、水或气水混合物进行排粉，为了提高凿液压凿岩机可用压气、水或气水混合物进行排粉，为了提高凿岩速度，多采用压力高、流量大的冲洗水排粉。供水方式有中心供岩速度，多采用压力高、流量大的冲洗水排粉。供

7、水方式有中心供水与旁侧供水两种。中心供水时，活塞中空；旁侧供水时，钎尾有水与旁侧供水两种。中心供水时，活塞中空；旁侧供水时，钎尾有径向水孔。径向水孔。液压凿岩机多为高频重型导轨式凿岩设备，一般要和凿岩台车液压凿岩机多为高频重型导轨式凿岩设备，一般要和凿岩台车配套使用，利用台车上的导轨和推进机构实现推进。配套使用，利用台车上的导轨和推进机构实现推进。2022-8-99四、提高凿岩效率的措施四、提高凿岩效率的措施提高凿岩效率是凿岩工作的中心问题。其主要措施如下：提高凿岩效率是凿岩工作的中心问题。其主要措施如下：(1)合理选择与正确使用凿岩机合理选择与正确使用凿岩机。司机操作要熟练，并要加强保养与维

8、修凿岩机，。司机操作要熟练，并要加强保养与维修凿岩机，保证凿岩机正常运转。保证凿岩机正常运转。(2)保证气压保证气压。工作面气压应不低于。工作面气压应不低于0.5MPa。实践表明，气压提高或降低。实践表明，气压提高或降低0.1MPa，相应的钻速就能提高或降低相应的钻速就能提高或降低30左右。因此，必须尽量减少管路损失，防止压气左右。因此，必须尽量减少管路损失，防止压气漏损，进气胶管不要过长，同时要合理确定凿岩机工作台数。气压过高不好，它漏损，进气胶管不要过长，同时要合理确定凿岩机工作台数。气压过高不好，它会引起凿岩机剧烈振动，使零部件磨损加快，耗气量增大。会引起凿岩机剧烈振动，使零部件磨损加快

9、，耗气量增大。(3)合适的轴向推力合适的轴向推力。轴推力不足，钎头不能有效地接触和破碎岩石，同时还会使。轴推力不足，钎头不能有效地接触和破碎岩石，同时还会使机体振动，容易损坏钎子和机件；轴推力过大，增加了钎子回转阻力，降低回转机体振动，容易损坏钎子和机件；轴推力过大，增加了钎子回转阻力，降低回转速度和冲击功，甚至引起停钻。在一定条件下，各类凿岩机均有相应的最优轴推速度和冲击功，甚至引起停钻。在一定条件下，各类凿岩机均有相应的最优轴推力，轴推力大小主要取决于凿岩机的气缸直径和使用气压。若气缸直径大、气压力，轴推力大小主要取决于凿岩机的气缸直径和使用气压。若气缸直径大、气压高，则所需施加的轴推力大

10、。高，则所需施加的轴推力大。(4)正确确定眼径和眼深正确确定眼径和眼深。炮眼直径和深度加大，钻速必然下降，气腿式凿岩机适。炮眼直径和深度加大，钻速必然下降，气腿式凿岩机适合的炮眼直径为合的炮眼直径为3846mm，眼深不宜超过，眼深不宜超过5m。(5)改善劳动组织改善劳动组织，提高凿岩的工时利用率，减小辅助作业时间。，提高凿岩的工时利用率，减小辅助作业时间。(6)快速排除故障快速排除故障。在凿岩过程中，不可避免地会出现故障，及时消除故障是保证。在凿岩过程中，不可避免地会出现故障，及时消除故障是保证钻眼工作顺利进行和提高凿岩工时利用率的重要措施，因而必须熟悉各种故障产钻眼工作顺利进行和提高凿岩工时

11、利用率的重要措施，因而必须熟悉各种故障产生原因和掌握其处理方法。生原因和掌握其处理方法。2022-8-910应注意掌握故障的分类、现象、原因与处理方法。应注意掌握故障的分类、现象、原因与处理方法。2022-8-9112022-8-9122022-8-913冲击式钻眼工具，又称冲击式钻眼工具，又称钎子钎子。它由钎头、钎杆、钎。它由钎头、钎杆、钎尾和钎肩组成。钎子有整体钎子与活头钎子两种。前者尾和钎肩组成。钎子有整体钎子与活头钎子两种。前者由于钎刃强度低、不耐用、损耗大力口工及搬运工作量由于钎刃强度低、不耐用、损耗大力口工及搬运工作量繁重等缺点，已很少使用。广泛使用的是活头钎子繁重等缺点，已很少使

12、用。广泛使用的是活头钎子(图图3-3)。2022-8-914一、钎头一、钎头钎头是直接破碎岩石的部分。它的形状、结构、材质以及加工工艺等是否钎头是直接破碎岩石的部分。它的形状、结构、材质以及加工工艺等是否合理，都直接影响着凿岩效率和本身的磨损。钎头要求锋利、坚韧耐磨、排粉合理，都直接影响着凿岩效率和本身的磨损。钎头要求锋利、坚韧耐磨、排粉顺利、制造及修磨简便，而且成本要低。顺利、制造及修磨简便，而且成本要低。(一一)钎头的类型钎头的类型钎头的形状较多，现场常用的有一字形和十字形，近年来镶硬质合金齿钎头的形状较多，现场常用的有一字形和十字形，近年来镶硬质合金齿的球齿钎头已开始使用。的球齿钎头已开

13、始使用。一字形钎头冲击力集中，一次凿入岩石的深度大，凿速较快，制造和修磨一字形钎头冲击力集中，一次凿入岩石的深度大，凿速较快，制造和修磨工艺简单，应用广泛。缺点是在凿裂隙性的岩石时易夹钎，直径磨损较快。有工艺简单，应用广泛。缺点是在凿裂隙性的岩石时易夹钎，直径磨损较快。有时凿出的炮眼不圆。时凿出的炮眼不圆。十字形钎头克服了一字形钎头的缺点，但凿速较低，而且合金片的用量大，十字形钎头克服了一字形钎头的缺点，但凿速较低，而且合金片的用量大，制造与修磨工艺复杂。球齿钎头是在钎头体上镶嵌几颗球形或锥球形硬质合金制造与修磨工艺复杂。球齿钎头是在钎头体上镶嵌几颗球形或锥球形硬质合金齿而成，其优点是：合理布

14、置球齿，能使冲击能量在眼底均匀分布，凿岩速度齿而成，其优点是：合理布置球齿，能使冲击能量在眼底均匀分布，凿岩速度较快；开眼容易、不易夹钎、炮眼圆；重复破岩少，岩屑呈粗颗粒状，粉尘少；较快；开眼容易、不易夹钎、炮眼圆；重复破岩少，岩屑呈粗颗粒状，粉尘少；耐磨等。球齿钎头适用于磨蚀性较高的硬脆岩层中凿眼。耐磨等。球齿钎头适用于磨蚀性较高的硬脆岩层中凿眼。2022-8-915(二二)钎头结构与几何参数钎头结构与几何参数(1)刃角。即钎头两个刃面的夹角，一般为刃角。即钎头两个刃面的夹角，一般为110。刃角小，钻速快，但易磨钝。刃角小，钻速快，但易磨钝和碎裂；刃角大，不利于破碎岩石，钻速慢。通常用于坚硬

15、岩石时，刃角可和碎裂；刃角大，不利于破碎岩石，钻速慢。通常用于坚硬岩石时，刃角可大些，防止崩刃及减轻磨损。为避免冲击时钎刃两端承受弯曲应力而掉角，大些，防止崩刃及减轻磨损。为避免冲击时钎刃两端承受弯曲应力而掉角，一字形的钎刃不做成平直的，而做成曲率半径约为一字形的钎刃不做成平直的，而做成曲率半径约为180mm的弧形。同理，球的弧形。同理，球齿钎头的周边齿一般向外倾斜齿钎头的周边齿一般向外倾斜3050。(2)隙角。即钎头体两侧面的倾角。它可以减少钎头与孔壁的磨擦，能避免卡隙角。即钎头体两侧面的倾角。它可以减少钎头与孔壁的磨擦，能避免卡钎。隙角过小，容易卡住钎头；隙角过大，钎头会产生崩角，且直径易

16、磨小。钎。隙角过小，容易卡住钎头；隙角过大，钎头会产生崩角，且直径易磨小。一般隙角为一般隙角为3，球齿钎头隙角在，球齿钎头隙角在7左右。左右。(3)钎头直径。为保证药卷顺利装入炮眼，钎头直径一般为钎头直径。为保证药卷顺利装入炮眼，钎头直径一般为3843mm。(4)排粉沟和吹洗孔。排粉沟一般布置在钎头的顶部和侧面。吹洗孔可布置在排粉沟和吹洗孔。排粉沟一般布置在钎头的顶部和侧面。吹洗孔可布置在钎头巾心或两侧，以便吹洗岩粉。钎头巾心或两侧，以便吹洗岩粉。(三三)硬质合金片的选择硬质合金片的选择钎头体上镶焊的是钨钻类硬质合金，是将碳化钨粉末与钻粉按一定比例配合，钎头体上镶焊的是钨钻类硬质合金，是将碳化

17、钨粉末与钻粉按一定比例配合，压制成形后经高温烧结而成的。这种钨钻合金具有碳化钨的高硬度、高抗压压制成形后经高温烧结而成的。这种钨钻合金具有碳化钨的高硬度、高抗压强度，又具有钴的良好韧性。常用硬质合金片的主要特征见表强度，又具有钴的良好韧性。常用硬质合金片的主要特征见表34。2022-8-916 冲击式凿岩机常用的牌号为冲击式凿岩机常用的牌号为YG8C、YG11C、YG11、YG15。Y表表示示“硬硬”质合金拼音子头，质合金拼音子头，G表示钴：后面的数字为合金中含钴的百分数。表示钴：后面的数字为合金中含钴的百分数。C表示表示“粗粗“晶粒合金。合金硬度和耐磨性随钻的含量而改变，含钻越少则晶粒合金。

18、合金硬度和耐磨性随钻的含量而改变，含钻越少则越硬越耐磨，韧性降低；含钻量大，则韧性好，硬度及耐磨性降低；含钴量越硬越耐磨，韧性降低；含钻量大，则韧性好，硬度及耐磨性降低；含钴量相同时，粉末颗粒越细越耐磨，但也越脆；晶粒粗则韧性好。相同时，粉末颗粒越细越耐磨，但也越脆；晶粒粗则韧性好。2022-8-917(四四)钎头与钎杆的连接钎头与钎杆的连接 钎头与钎杆的连接方法有两种：钎头与钎杆的连接方法有两种：螺纹连接和锥形连接。前者加工较螺纹连接和锥形连接。前者加工较复杂、安装、拆卸不便，已很少使复杂、安装、拆卸不便，已很少使用。采用较多的是锥形接头用。采用较多的是锥形接头(图图3-4)，它依靠锥体间的

19、摩擦力楔紧，一般它依靠锥体间的摩擦力楔紧，一般锥体角为锥体角为130330，锥形顶角，锥形顶角为为37。前端应留有。前端应留有68mm的的间隙，以免损坏钎头。间隙，以免损坏钎头。2022-8-918二、钎杆二、钎杆(一一)钎杆的作用与受力分析钎杆的作用与受力分析 钎杆是传递冲击功与间转力矩的细长杆体。冲击时又由于横向振动产钎杆是传递冲击功与间转力矩的细长杆体。冲击时又由于横向振动产生弯曲应力。在每分钟高达生弯曲应力。在每分钟高达2000多次的重复冲击力的作用下，钎杆承受多次的重复冲击力的作用下，钎杆承受着冲击疲劳应力、弯曲应力、扭转应力等，因此很容易产生疲劳破坏。着冲击疲劳应力、弯曲应力、扭转

20、应力等，因此很容易产生疲劳破坏。钎子的破坏，常从某一薄弱的横断面上钎子的破坏，常从某一薄弱的横断面上(如淬火时产生的微小裂纹，中心如淬火时产生的微小裂纹，中心孔不圆正，钢材中偶有粗大晶粒等孔不圆正，钢材中偶有粗大晶粒等)形成疲劳核心开始，工作中又不断扩形成疲劳核心开始，工作中又不断扩大，这是导致断钎的根源。因此，必须注意严格选择材料。大，这是导致断钎的根源。因此，必须注意严格选择材料。(二二)钎杆的选择钎杆的选择 钎杆横断面形状常有中空六角形与空圆形两种，以中空六角形钎杆横断面形状常有中空六角形与空圆形两种，以中空六角形B22、B25使用最多，中空圆形使用最多，中空圆形D32、D38多用于重型

21、导轨式凿岩机上。多用于重型导轨式凿岩机上。我国过去使用的钎钢是中空碳我国过去使用的钎钢是中空碳7(ZKT7)和中空碳和中空碳8(ZKI8)等碳素工具等碳素工具钢，疲劳强度低，易产生裂缝、折断，寿命短。近十多年来，开始钢，疲劳强度低，易产生裂缝、折断，寿命短。近十多年来，开始推广使用中空合金钢，钢种有：中空推广使用中空合金钢，钢种有：中空8铬铬(ZK8Cr)、中空、中空55硅锰钢硅锰钢(ZK55SiMnMo)等。这些合金钢具有强度高、抗疲劳性能好、耐磨蚀等。这些合金钢具有强度高、抗疲劳性能好、耐磨蚀等优点。其价格较贵，但使用寿命要比碳素工具钢腐等优点。其价格较贵，但使用寿命要比碳素工具钢腐35倍

22、、因此使倍、因此使用很多。钎杆的材料选择见表用很多。钎杆的材料选择见表3-5。2022-8-9192022-8-920三、钎尾和钎肩三、钎尾和钎肩 钎尾是直接承受活塞冲击和扭转的部分。钎钎尾是直接承受活塞冲击和扭转的部分。钎肩则用来限制钎尾插入机体的长度，并使钎卡肩则用来限制钎尾插入机体的长度，并使钎卡能卡住钎杆不致从钎尾套中脱落。能卡住钎杆不致从钎尾套中脱落。钎尾和钎肩的形式、规格如图钎尾和钎肩的形式、规格如图35所示。六所示。六角形钎杆用环形钎肩，圆形钎杆用耳形钎肩，角形钎杆用环形钎肩，圆形钎杆用耳形钎肩，向上式凿岩机用的钎子没有钎肩，机头内有限向上式凿岩机用的钎子没有钎肩，机头内有限定钎

23、尾长度的砧柱。定钎尾长度的砧柱。钎尾的长度必须准确。过长会缩短活塞冲程，钎尾的长度必须准确。过长会缩短活塞冲程，降低冲击功；过短使活塞冲击功无力，降低凿降低冲击功；过短使活塞冲击功无力，降低凿岩速度。气腿式凿岩机使用的钎尾长度为岩速度。气腿式凿岩机使用的钎尾长度为108mm，其偏差规定为，其偏差规定为0.1mm，钎尾端面应，钎尾端面应垂直钎杆轴线并要平整。钎尾横断面尺寸应与垂直钎杆轴线并要平整。钎尾横断面尺寸应与钎尾正好配合，过紧卸装不便；过松容易磨损钎尾正好配合，过紧卸装不便；过松容易磨损转动全，并只转动全，并只易使钎杆产生横向振动与弯曲易使钎杆产生横向振动与弯曲应力而折断。应力而折断。钎尾

24、应在油中淬火，其硬度以稍低于活塞硬钎尾应在油中淬火，其硬度以稍低于活塞硬度为宜，过软容易被打堆；过硬则会损坏活度为宜，过软容易被打堆；过硬则会损坏活塞。一般钎尾端面硬度应控制在塞。一般钎尾端面硬度应控制在HRC4955。钎尾中心孔应子扩大并达到规定深度，以便水钎尾中心孔应子扩大并达到规定深度，以便水针顺利插入钎尾。针顺利插入钎尾。2022-8-921一、破岩原理一、破岩原理旋转式钻眼破岩原理如图旋转式钻眼破岩原理如图3-6所示。钎刃在轴向压力所示。钎刃在轴向压力p的的作用下侵入岩石，同时钎刃作用下侵入岩石，同时钎刃不停地旋转，旋转力矩不停地旋转，旋转力矩M推推动钎刃向前切削岩石。在动钎刃向前切

25、削岩石。在p和和M的共同作用下，孔底岩的共同作用下，孔底岩石连续沿螺旋线破坏，切削石连续沿螺旋线破坏，切削下来的岩石碎屑，沿着钎杆下来的岩石碎屑，沿着钎杆的螺旋沟排出或用压力水排的螺旋沟排出或用压力水排除。除。2022-8-922二、钻眼机械二、钻眼机械旋转式钻眼机械有电动、气功、液压驱动三种。液压钻机尚处于试验研究旋转式钻眼机械有电动、气功、液压驱动三种。液压钻机尚处于试验研究阶段。大量使用的是电钻。阶段。大量使用的是电钻。电钻技使用条件和推进方式，分为手持式煤电钻和支架式岩石电钻两种。电钻技使用条件和推进方式，分为手持式煤电钻和支架式岩石电钻两种。(一一)煤电钻煤电钻煤电钻由电动机、减速器

26、、手柄、散热风扇和外壳组成。电动机为三相交煤电钻由电动机、减速器、手柄、散热风扇和外壳组成。电动机为三相交流异步笼型全封闭感应电动机，电压力流异步笼型全封闭感应电动机，电压力127v，功率一般为，功率一般为1.2kW。减速器。减速器一般由二级外啮合圆柱齿轮构成。散热风扇装在机轴后端，与电动机同步一般由二级外啮合圆柱齿轮构成。散热风扇装在机轴后端，与电动机同步运转。运转。煤电钻的外壳用铸铝合金制成，要求严密隔爆，壳外设有轴向散热片，由煤电钻的外壳用铸铝合金制成，要求严密隔爆，壳外设有轴向散热片，由风扇冷却。手柄上设有开关扳手，手柄包有绝缘橡胶，以防触电。风扇冷却。手柄上设有开关扳手，手柄包有绝缘

27、橡胶，以防触电。为了降尘，制成中孔供水湿式煤电钻。为了降尘，制成中孔供水湿式煤电钻。MZ12S型煤电钻是型煤电钻是MZ12型型煤电钻的派生系列产品，该产品属矿用隔爆型。钻眼时，由供水开关控煤电钻的派生系列产品，该产品属矿用隔爆型。钻眼时，由供水开关控制，通入适量清水，经字心麻花钻杆，在钻杆端部的空心钻头处喷水，制，通入适量清水，经字心麻花钻杆，在钻杆端部的空心钻头处喷水，喷水后其平均粉尘浓度仅为干式钻眼时粉尘浓度的喷水后其平均粉尘浓度仅为干式钻眼时粉尘浓度的5。煤电钻适用于煤层和煤电钻适用于煤层和f4的软岩中钻眼。国产煤电钻的技术特征见表的软岩中钻眼。国产煤电钻的技术特征见表36。2022-8

28、-9232022-8-924（二（二)岩石电钻岩石电钻 岩石电钻由于电机容量大，质量大，钻进时需要很大的轴推力，故必须岩石电钻由于电机容量大，质量大，钻进时需要很大的轴推力，故必须有自动推进与支撑设备。有自动推进与支撑设备。岩石电钻安装在特制的导轨上，由电动机、减速箱、牵引装置、机壳和岩石电钻安装在特制的导轨上，由电动机、减速箱、牵引装置、机壳和供水装置组成供水装置组成(图图37)。电动机经减速后带动蜗轮蜗杆，通过摩擦离合器，。电动机经减速后带动蜗轮蜗杆，通过摩擦离合器，带动链轮在链条上正反转动，从而带动岩石电钻沿导轨前后移动。带动链轮在链条上正反转动，从而带动岩石电钻沿导轨前后移动。2022

29、-8-925 岩石电钻采用六角中空钢钎，湿式钻眼，其破岩方式仍为旋转式。在坚硬的岩石电钻采用六角中空钢钎，湿式钻眼，其破岩方式仍为旋转式。在坚硬的岩石中使用时，要求有很大的轴推力和旋转力矩，而且钻头极易磨损，故效率岩石中使用时，要求有很大的轴推力和旋转力矩，而且钻头极易磨损，故效率难以提高。在难以提高。在f46的岩石中钻眼比较适宜。岩石电钻的技术特征见表的岩石中钻眼比较适宜。岩石电钻的技术特征见表37。2022-8-926三、钻眼工具三、钻眼工具（一）钻头（一）钻头 钻头是直接破岩的部分，钻头是直接破岩的部分，工作时要承受很大的轴推力工作时要承受很大的轴推力和扭力矩，故要求它坚固、和扭力矩，故

30、要求它坚固、耐磨，具有适当的几何形状耐磨，具有适当的几何形状尺寸；最常用的是两翼钻头，尺寸；最常用的是两翼钻头，它由刃、钻头体部和连接部它由刃、钻头体部和连接部组成，构造钻刃部分镶有硬组成，构造钻刃部分镶有硬质合金片，通常采用质合金片，通常采用YG6型型和和YG8型。型。钻头直径钻头直径D取决于药卷直径，取决于药卷直径，一般为一般为3845mm。钻头与钻杆用螺纹联接。钻头与钻杆用螺纹联接。2022-8-927(二二)钻杆钻杆 钻杆的作用是向钻头传递轴推力和旋转扭矩。钻杆的作用是向钻头传递轴推力和旋转扭矩。煤电钻钻杆由菱形或矩形断面的碳素工具钢煤电钻钻杆由菱形或矩形断面的碳素工具钢(T7、T8)

31、扭制而成，扭制而成，俗称麻花钻杆俗称麻花钻杆(图图38)。钻眼时，岩粉能自动沿钻杆上的螺旋沟槽。钻眼时，岩粉能自动沿钻杆上的螺旋沟槽排出。矩形断面的钻杆，强度较小，但排粉能力大，适用于煤层中排出。矩形断面的钻杆，强度较小，但排粉能力大，适用于煤层中钻眼。菱形断面的钻杆，虽然排粉能力低一些，但强度较大，放应钻眼。菱形断面的钻杆，虽然排粉能力低一些，但强度较大，放应用较多：钻杆前部的方槽与尾孔必须与钻头的尺寸相符合，钻头插用较多：钻杆前部的方槽与尾孔必须与钻头的尺寸相符合，钻头插入后用销钉固定。钻杆尾部的直径与长度应与电钻的钎套筒尺寸相入后用销钉固定。钻杆尾部的直径与长度应与电钻的钎套筒尺寸相吻合

32、。吻合。当采用当采用MZ12S型中心孔供水湿式煤电钻时，要选用中空麻花钻型中心孔供水湿式煤电钻时，要选用中空麻花钻杆和空心钻头。杆和空心钻头。岩石电钻钻杆，要求强度高，能承受较大的轴推力和扭矩。湿式岩石电钻钻杆，要求强度高，能承受较大的轴推力和扭矩。湿式排粉一般都采用六角中空钢或中空圆钢制作。排粉一般都采用六角中空钢或中空圆钢制作。2022-8-928四、影响旋转式钻眼速度的因素四、影响旋转式钻眼速度的因素(一一)轴推力与钻速的关系轴推力与钻速的关系 钻头在轴推力逐渐增大时，压入岩石的深度呈跳钻头在轴推力逐渐增大时，压入岩石的深度呈跳跃式增加，当压力小于某一临界值时，岩石只作弹性跃式增加，当压

33、力小于某一临界值时，岩石只作弹性或塑性变形，并不破碎。因此，轴推力和钻速的关系或塑性变形，并不破碎。因此，轴推力和钻速的关系也是跳跃式的。图也是跳跃式的。图3-9所不的曲线表不当钻速为所不的曲线表不当钻速为650 rmin时，在无烟煤中钻眼的轴推力与钻速的关系。时，在无烟煤中钻眼的轴推力与钻速的关系。在在vF曲线中，当曲线中，当F280N时，由于刃尖下的岩石只时，由于刃尖下的岩石只作弹性和塑性变形，钻头仅能将岩石表面破碎，故作弹性和塑性变形，钻头仅能将岩石表面破碎，故2J很小；当很小；当F280N时，岩石开始破碎，时，岩石开始破碎，F虽然增大不虽然增大不多，刃尖切入岩石的深度却大大增加，因而多

34、，刃尖切入岩石的深度却大大增加，因而2J急剧上急剧上升；当升；当F达达530N时，出现第一个时，出现第一个v的最大值；的最大值；F超过超过530N后，由于刃尖浸人岩石的深度并没有继续增加，后，由于刃尖浸人岩石的深度并没有继续增加，而回转阻力却因而回转阻力却因F的增加而加大了，故的增加而加大了，故p反而下降；反而下降；直至直至F增加到增加到900N以后，以后，v才又随才又随F的增加而上升，这的增加而上升，这是由于刃尖浸入岩石的深度又开始跃增的缘故；继续是由于刃尖浸入岩石的深度又开始跃增的缘故；继续增加增加F值，将再次出现值，将再次出现v的最大值，所以的最大值，所以v-F、曲线是、曲线是呈波浪式变

35、化的。当然轴推力也不对任意增大，否则呈波浪式变化的。当然轴推力也不对任意增大，否则会使电钻过负荷。会使电钻过负荷。2022-8-929(二二转数对钻速的影响转数对钻速的影响 当轴推力一定时，在煤层中钻眼，当轴推力一定时，在煤层中钻眼，钻头转数钻头转数n和钻速和钻速v的关系如图的关系如图310所示。所示。从曲线中可见，对某一种岩石有从曲线中可见，对某一种岩石有一个最优转数、此时的钻速最大。一个最优转数、此时的钻速最大。超过最优转数，由于刃尖切割岩石超过最优转数，由于刃尖切割岩石时，岩石变形没有充裕的时间向前时，岩石变形没有充裕的时间向前传递，而且切削下来的岩石碎屑也传递，而且切削下来的岩石碎屑也

36、来不及排除，造成岩屑积滞重复破来不及排除，造成岩屑积滞重复破碎，故钻速反而下降。碎，故钻速反而下降。最优钻速的数值取决于岩石的坚固最优钻速的数值取决于岩石的坚固程度，岩石越坚硬最优转数值越小。程度，岩石越坚硬最优转数值越小。2022-8-930(三三)在不同轴推力和转速条件下，在不同轴推力和转速条件下，所消耗的功率和钻速的关系所消耗的功率和钻速的关系 在煤层中钻眼，当轴推力在煤层中钻眼，当轴推力F不变不变时，电钻功率时，电钻功率P和钻速和钻速v的关系如的关系如图图3-11中实线所示；各条虚线表中实线所示；各条虚线表示转速不变时，示转速不变时，P和和v的关系。从的关系。从图中可以看出，当图中可以

37、看出，当n小于最优值小于最优值时，增加时，增加F能使能使v增加很快而增加很快而P增增加不多；当加不多；当n为最优值时，增加为最优值时，增加F则则v增加甚微；当增加甚微；当n大于最优值时，大于最优值时，增加增加F将使将使v减小而减小而P反而增大。反而增大。所以在实际工作中，应选择最优所以在实际工作中，应选择最优的电钻转数，不要过分加大转数，的电钻转数，不要过分加大转数，轴推力也要适当地加大，否则既轴推力也要适当地加大，否则既费力又耗能，钻速反而下降。费力又耗能，钻速反而下降。2022-8-931 思思 考考 题题 1冲击式凿岩的原理是什么冲击式凿岩的原理是什么?2提高凿岩效率的措施有哪些提高凿岩效率的措施有哪些?3旋转式钻眼破岩原理是什么旋转式钻眼破岩原理是什么?4影响旋转式钻眼速度的因素影响旋转式钻眼速度的因素有哪些有哪些?并进行分析。并进行分析。