液壓鑿巖機(jī)的原理和特點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間：
2022-03-15
液壓鑿巖機(jī)是液壓鑿巖鉆車的核心部件，其鉆進(jìn)效率直接影響液壓鑿巖機(jī)的工作效率、應(yīng)用成本和效益創(chuàng)造。從液壓鑿巖機(jī)的工作原理出發(fā)，分析了影響鑿巖效率的主要因素，為液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場應(yīng)用中優(yōu)化液壓鑿巖機(jī)性能參數(shù)匹配、提高液壓鑿巖車工作效率、提高經(jīng)濟(jì)效益提供參考。
液壓鑿巖機(jī)是液壓鑿巖鉆車的核心部件，其鉆進(jìn)效率直接影響液壓鑿巖機(jī)的工作效率、應(yīng)用成本和效益創(chuàng)造。從液壓鑿巖機(jī)的工作原理出發(fā)，分析了影響鑿巖效率的主要因素，為液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場應(yīng)用中優(yōu)化液壓鑿巖機(jī)性能參數(shù)匹配、提高液壓鑿巖車工作效率、提高經(jīng)濟(jì)效益提供參考。
液壓鑿巖機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由四大機(jī)構(gòu)組成，即沖擊機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、緩沖機(jī)構(gòu)和沖洗機(jī)構(gòu)以及潤滑防塵系統(tǒng)。為了完成沖擊鉆井，液壓鑿巖機(jī)須具有四種功能：沖擊、推進(jìn)、旋轉(zhuǎn)和沖洗。
(1)鑿巖機(jī)撞擊的主要作用是破碎巖石。高壓油驅(qū)動(dòng)液壓鑿巖機(jī)氣缸內(nèi)的沖擊活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞向右移動(dòng)并加速到一定速度時(shí)，活塞沖擊鉆具，將能量以應(yīng)力波的形式傳遞到巖石上，使巖石破碎。沖擊能量和沖擊頻率是液壓鑿巖機(jī)的兩個(gè)主要指標(biāo)。
(2)鑿巖機(jī)的推進(jìn)有兩個(gè)作用：一是將鑿巖機(jī)和鉆具推向巖石工作面，使鉆頭在鉆進(jìn)時(shí)始終與巖石接觸；第二，從巖石孔中取出鉆具，準(zhǔn)備鉆下一個(gè)孔。推進(jìn)力也是鑿巖的主要指標(biāo)之一。
(3)回轉(zhuǎn)的主要作用是使鉆頭每次沖擊時(shí)轉(zhuǎn)到一個(gè)新的位置，同時(shí)在回轉(zhuǎn)過程中剝離破碎的巖石表面。轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速是其主要指標(biāo)。
(4)鑿巖機(jī)沖洗的作用是將破碎的巖屑從孔中排出。如果沖洗不充分，鉆屑就不能完全從孔底沖走，鉆屑在鉆進(jìn)中會(huì)被反復(fù)鑿磨，不僅會(huì)減慢鉆進(jìn)速度，還會(huì)加速鉆頭的磨損，甚至造成卡鉆。沖洗介質(zhì)是加壓水或壓縮空氣。以壓力水為介質(zhì)時(shí)，根據(jù)通過鑿巖機(jī)的位置，可分為中心供水和側(cè)供水兩種方式。
液壓鑿巖機(jī)在沖擊鉆進(jìn)過程中的能量傳遞是以應(yīng)力波的形式進(jìn)行的。固體中的應(yīng)力波通常分為縱波和橫波。鉆桿中的應(yīng)力波屬于縱波，包括壓應(yīng)力波和拉應(yīng)力波。鉆桿端部受到?jīng)_擊后，以壓縮應(yīng)力波(稱為入射波)的形式向鉆頭方向傳播。當(dāng)壓縮應(yīng)力波到達(dá)鉆頭與孔底的接觸面時(shí)，不同的接觸狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果。
(1)當(dāng)鑿巖機(jī)的壓縮應(yīng)力波到達(dá)鉆頭時(shí)，鉆頭與巖孔底部沒有接觸，壓縮應(yīng)力波會(huì)全部從鉆頭端部反射回來，并以拉應(yīng)力波的形式迅速向鉆尾方向返回，到達(dá)鉆尾端面時(shí)，反射為第二入射壓縮應(yīng)力波。此時(shí)，如果鉆頭仍然不與孔底接觸，壓縮應(yīng)力波將再次被完全反射，這種情況將會(huì)重復(fù)，直到能量完全消耗在鉆桿的抗波性上，鉆孔無法有效進(jìn)行。
(2)當(dāng)鑿巖機(jī)的壓縮應(yīng)力波到達(dá)鉆頭時(shí)，鉆頭與巖孔底部接觸良好。當(dāng)應(yīng)力波到達(dá)鉆頭端面時(shí)，只有一小部分作為拉應(yīng)力波反射回來，大部分以壓應(yīng)力波的形式進(jìn)入巖石，使孔底巖石碎裂。
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