入巖旋挖鉆機(jī)主機(jī)如何處理巖石中能量耗散規(guī)律
來源：m.aimyy.cn 發(fā)布時間：2024年07月27日
入巖旋挖鉆機(jī)主機(jī)應(yīng)具備的基本條件
巖石中能量耗散規(guī)律和動態(tài)斷裂準(zhǔn)則明確指出：“當(dāng)加載能量小于某一門檻值時，其加載能量完全不參與裂紋擴(kuò)展，全部為無用耗散能量；當(dāng)加載能量達(dá)到動態(tài)斷裂準(zhǔn)則時，巖石動態(tài)破壞，無功耗散能量大約為15％。”以這一理論為出發(fā)點，入巖旋挖鉆機(jī)必須具備大的加壓能力和大的動力頭功率（大扭矩和高轉(zhuǎn)速）。首先，巖石巖石在大加壓力作用下，可實現(xiàn)巖石節(jié)理的貫通和裂紋形成，內(nèi)聚力消失從而只克服摩擦力就能從巖體上分離；可實現(xiàn)小巖體在壓力作用下被擠壓向自由面，裂紋擴(kuò)展到自由面，小巖體被剪斷從巖體上分離；也可實現(xiàn)RQD大于75的完整巖石在碾壓作用下形成巖屑。只有完整的巖石被變?yōu)樗閴K和碎屑，才能實現(xiàn)鉆進(jìn)。其次，大扭矩和高轉(zhuǎn)速的液壓動力頭是實現(xiàn)沖擊作業(yè)的必要條件。在鉆頭截齒切削軌道上，截齒撞擊凸起的巖體，動力頭被減速，當(dāng)截齒越過凸起的巖體轉(zhuǎn)速加快沖向新的凸出巖體，在高速、低速的轉(zhuǎn)化中巖體不斷被撞擊，高速與低速間速度差越大，凸出巖體得到的沖擊越大，只有大扭矩和高轉(zhuǎn)速的液壓動力頭才能增大高速與低速間速度差，對于旋挖鉆機(jī)（功率較小的破巖機(jī)械）入巖而言，沖擊能有效的制造出一些大的載荷從而越過巖石脆性斷裂或塑性屈服的“門檻值”，旋挖鉆機(jī)要入巖必須實現(xiàn)沖擊過程。從入巖工況看，必須提高設(shè)備自身抗振動能力。入巖作業(yè)中的振動來源是鉆頭與巖石間的相互作用、鉆桿彎曲變形、鉆頭偏心、鉆具質(zhì)量分布不均等。鉆壓在增壓、減壓、浮動模式下連續(xù)循環(huán)，這一循環(huán)是操作者控制的，其頻率大約為0.10～0.3Hz，這也是入巖鉆進(jìn)的振源之一。其次，入巖作業(yè)中某一個或幾個鉆齒不斷撞擊凸起的巖石形成不規(guī)律的“剎車”現(xiàn)象，鉆具轉(zhuǎn)速越高、巖石凹凸不平越多“剎車”頻次越高，這一振動有時頻率很高，而且振動的激勵、疊加和衰竭規(guī)律性也很差。從以上振動來源看，無法通過主動振動來抵消被迫振動造成的對設(shè)備的損壞，必須提高設(shè)備自身抗振動能力。
從巖石破碎的脆性斷裂或塑性屈服的“門檻值”看，要求必須給巖石施加足夠的力。這就要求入巖旋挖鉆機(jī)必須有足夠的重量，以實現(xiàn)鉆機(jī)大加壓能力?？傊?，大加壓力、動力頭大功率和鉆機(jī)必須有足夠的自重，是入巖對旋挖鉆機(jī)設(shè)備本身最基本的要求。
巖石中能量耗散規(guī)律和動態(tài)斷裂準(zhǔn)則明確指出：“當(dāng)加載能量小于某一門檻值時，其加載能量完全不參與裂紋擴(kuò)展，全部為無用耗散能量；當(dāng)加載能量達(dá)到動態(tài)斷裂準(zhǔn)則時，巖石動態(tài)破壞，無功耗散能量大約為15％。”以這一理論為出發(fā)點，入巖旋挖鉆機(jī)必須具備大的加壓能力和大的動力頭功率（大扭矩和高轉(zhuǎn)速）。首先，巖石巖石在大加壓力作用下，可實現(xiàn)巖石節(jié)理的貫通和裂紋形成，內(nèi)聚力消失從而只克服摩擦力就能從巖體上分離；可實現(xiàn)小巖體在壓力作用下被擠壓向自由面，裂紋擴(kuò)展到自由面，小巖體被剪斷從巖體上分離；也可實現(xiàn)RQD大于75的完整巖石在碾壓作用下形成巖屑。只有完整的巖石被變?yōu)樗閴K和碎屑，才能實現(xiàn)鉆進(jìn)。其次，大扭矩和高轉(zhuǎn)速的液壓動力頭是實現(xiàn)沖擊作業(yè)的必要條件。在鉆頭截齒切削軌道上，截齒撞擊凸起的巖體，動力頭被減速，當(dāng)截齒越過凸起的巖體轉(zhuǎn)速加快沖向新的凸出巖體，在高速、低速的轉(zhuǎn)化中巖體不斷被撞擊，高速與低速間速度差越大，凸出巖體得到的沖擊越大，只有大扭矩和高轉(zhuǎn)速的液壓動力頭才能增大高速與低速間速度差，對于旋挖鉆機(jī)（功率較小的破巖機(jī)械）入巖而言，沖擊能有效的制造出一些大的載荷從而越過巖石脆性斷裂或塑性屈服的“門檻值”，旋挖鉆機(jī)要入巖必須實現(xiàn)沖擊過程。從入巖工況看，必須提高設(shè)備自身抗振動能力。入巖作業(yè)中的振動來源是鉆頭與巖石間的相互作用、鉆桿彎曲變形、鉆頭偏心、鉆具質(zhì)量分布不均等。鉆壓在增壓、減壓、浮動模式下連續(xù)循環(huán)，這一循環(huán)是操作者控制的，其頻率大約為0.10～0.3Hz，這也是入巖鉆進(jìn)的振源之一。其次，入巖作業(yè)中某一個或幾個鉆齒不斷撞擊凸起的巖石形成不規(guī)律的“剎車”現(xiàn)象，鉆具轉(zhuǎn)速越高、巖石凹凸不平越多“剎車”頻次越高，這一振動有時頻率很高，而且振動的激勵、疊加和衰竭規(guī)律性也很差。從以上振動來源看，無法通過主動振動來抵消被迫振動造成的對設(shè)備的損壞，必須提高設(shè)備自身抗振動能力。
從巖石破碎的脆性斷裂或塑性屈服的“門檻值”看，要求必須給巖石施加足夠的力。這就要求入巖旋挖鉆機(jī)必須有足夠的重量，以實現(xiàn)鉆機(jī)大加壓能力?？傊?，大加壓力、動力頭大功率和鉆機(jī)必須有足夠的自重，是入巖對旋挖鉆機(jī)設(shè)備本身最基本的要求。
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旋挖能入巖是依靠沖擊作用實現(xiàn)
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巖芯鉆探生產(chǎn)過程
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