钎具在凿岩机设计中的地位

冲击凿岩的动力传递机构和传递形式与一般的机器不同，它既不靠齿轮、皮带，也不靠液压连杆，而是借助应力波在钎杆中传播，并通过钎头把活塞的功能传向岩石，以达到凿岩机破碎岩石的目的。

随着采矿工业的不断发展及近代科学的不断进步，凿岩机的性能参数在不断提高:冲击频率一般在2000~3000次╱分或更高，而冲击功有的高达40余公斤·米(国外∅150毫米的冲击器冲击功有的高达107.7公斤·米)。大家知道，冲击凿岩的动力传递机构和传递形式与一般的机器不同，它既不靠齿轮、皮带，也不靠液压连杆，而是借助应力波在钎杆中传播，并通过钎头把活塞的功能传向岩石，以达到凿岩机破碎岩石的目的。应力波在钢中的传播速度为5100米/秒，活塞撞击钎尾后，应力波在钎杆中便开始了传播。活塞撞击后在钎杆中所产生的初始应力峰值与活塞和钎尾的横断面积大小及二者间的接触状况有关，并且与活塞的撞击速度成正比，假如活塞和钎杆为等径，则活塞撞击后(全端面接触)在钎杆中会产生σ=206v(公斤/厘米²)(式中v的单位为米/秒)的初始应力;并且根据钎头与孔底的接触情况的不同，以及钎尾与活塞的接触情况和钎杆上的截面变化的不同情况，每次撞击后还会在活塞背面与钎刃、岩石接触面间产生多次非常复杂的应力波反射和再次入射，而这些应力波在钎杆中又常表现为拉压交应力;而冲击载荷的特点是撞击力在极短的时间内发生较大幅度的变化，例如凿岩机活塞撞击钎尾，在相互撞击部分的作用力于几十微秒内就由零骤增到几吨，再经几百微秒又重新下降到零，可见钎具在工作过程中承受何等繁重而复杂的负荷。

在实际凿岩时，钎杆还受到推进装置施加给凿岩机的轴向推力的作用，受到孔壁、钎卡的摩擦以及卡钎所产生的附加扭矩的作用;由于钎尾与钎套间，活塞与气缸、导向套间存有间隙，以及钎尾和活塞尾端面加工的与各自的轴心线不垂直等，均会导致二者的偏心撞击，产生附加的弯曲应力;它还受到压力水的严重冲刷和腐蚀作用等等，这就更不难看出，钎具的工作条件是何等的苛刻。因此没有一个良好的钎具设计，承担传递和工作的任务是很难完成的，也就是说凿岩机有再高的性能也是不起作用的。

由应力波的理论可知，岩石的破碎效果随应力波的波幅和作用时间的不同有很大差异，而应力波的波幅在活塞质量一定的情况下是和活塞的冲击末速度(撞击时的活塞速度)成正比，其应力波形和作用时间是取决于活塞的几何形状的;另外，不同的活塞重量和钎杆的组合，撞击面的规整和硬度情况，以及在相同的钎头直径下选取不同的钎头型式和刃长等，都对凿岩效率有影响;再者，不同的钎头材质选择，不同的冷热加工工艺和加工质量，以及不同的结构设计都将影响钎具的使用寿命;同时，钎具的制造质量也影响凿岩机的使用寿命;还有，不同结构的钎具适应于不同的岩石性质，而不同类型的凿岩机又要求配不同类型的钎具，目前，国外针对指定矿山进行凿岩机、钎具组合选型试验的报道屡见不鲜;等等。这都说明了钎具在凿岩机设计中占有极其重要的地位。不能把凿岩机和工作对象岩石联系起来，则凿岩机还不能算作一部完整的机器，在凿岩机设计和使用中不把凿岩机、钎杆、钎头以及工作对象岩石通盘来考虑，实现凿岩机——钎具——岩石整个系统的最优化设计和使用，而只追求某个局部的高指标，忘掉或忽略它们之间彼此的约束关系，则到头来往往是事与愿违的。从凿岩机设计一开始就把钎具这个重要因素加以考虑，实行科学的设计、优良的制造和合理的配套，以及用户实行正确的使用与维修，将对设计部门、制造部门和使用单位都会带来益处的;凿岩机这部机器才能充分发挥有效的效能。

文章来源于中国知网