矿山机械 第五章.ppt

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1、第五章第五章 牙轮钻机牙轮钻机第一节第一节 牙轮钻机的发展概况牙轮钻机的发展概况 牙轮钻机是在旋转钻机的基础上发展起来的一种近代新型钻孔设备。1907年，美国石油工业部门开始使用牙轮钻机钻凿油井和天然气井。1939年，开始试用于露天矿。我国从1958年起研制牙轮钻机，自1976年定型并批量生产HYZ-250C牙轮钻机后，牙轮钻机的研制和应用迅速发展起来。下图是洛阳矿山机械工程设计院设计的KY系列牙轮钻机。KY系列牙轮钻机 三牙轮钻头第二节第二节 牙轮钻头的构造牙轮钻头的构造 牙轮钻孔方法开始到现在，经过了较长的发展过程，相继使用过各种类型的牙轮钻头。目前在金属矿山中，广泛使用的是三牙轮钻头。一

2、、三牙轮钻头的构造一、三牙轮钻头的构造 三牙轮钻头主要是由牙爪、牙轮、轴承组成。三个牙爪和并在一起，焊接成一个整体。三个牙轮分别套在三个牙爪下端的轴颈上。滚珠从牙爪背上的塞销孔送入滚珠轴承跑道内。当滚珠装满后，将塞销插入销孔内，并将塞销尾部堵焊载牙爪背上。滚珠则将牙轮限定在牙爪轴颈上。为了防止轴经过热和被异物堵塞，矿用牙轮钻头采用压气或气水混合物冷却并吹洗轴承。有中空钻杆通入钻头的压缩空气或气水混合物，大部分经中央喷管喷出。用于排碴；少部分经由轴承风道进入滚珠轴承跑道和小轴端部，用以冷却和吹洗轴承。为了防止突然停风时岩碴倒流入轴承风道，在钻头内腔安装有止逆阀。二、三牙轮钻头的类型二、三牙轮钻头

3、的类型 矿用三牙轮钻头，按照钻头上凿岩刃具-牙轮上牙齿的不同，可分为：铣齿钻头和柱齿钻头；按排碴时吹风方式的不同，分为：中心吹风排碴式和旁测吹风排碴式钻头。三牙轮钻头1三牙轮钻头2三牙轮钻头3三牙轮钻头4三、牙轮钻头的主要结构参数三、牙轮钻头的主要结构参数 牙轮钻头的主要结构参数有：钻头直径、轴倾角、孔底角。轴倾角、孔底角、牙轮主锥角有如下关系：式中 为孔底角，为轴倾角，为牙轮主锥角。第三节第三节 牙轮钻头运动学及其凿岩原理牙轮钻头运动学及其凿岩原理 工作时，加压机构通过钻杆给钻头施以很高的轴向压力，牙轮则被牙在孔底上。当回转工风机构使钻具以一定的转速回转时，钻头上的各个牙轮，既绕钻杆轴线公转

4、，又可以绕本身轴线自转。一、牙轮的运动分析及其转速的计算一、牙轮的运动分析及其转速的计算 1、不超顶不移轴布置 式中 为牙轮锥半顶角，为牙轮大端半径，为钻孔半径。2、移轴布置 3、超顶布置 二、牙轮的纵向运动二、牙轮的纵向运动 A齿着地后，齿圈中心逐渐升高，齿圈中心达到最高位置后，随着牙轮的继续转动又逐渐降低，直至与下一个齿同时着地。牙轮不停的滚动，齿圈中心则周而复始的运动在最高位置和最低位置之间。可见，由于牙齿的存在，是牙轮连同整个钻进部件作纵向振动。三、牙轮钻头的凿岩原理三、牙轮钻头的凿岩原理 牙轮钻机钻孔时，依靠加压机构和回转机构给钻头施加的轴压力和回转力矩，岩石在轴压静载荷和纵向振动动

5、载荷以及滑动剪切力的联合作用下，被牙轮上的牙齿压碎、凿碎、剪碎，于是形成钻孔。牙轮钻孔时，着地齿在轴压力作用下，牙齿会吃入岩石某一个深度，减小了牙轮纵向振动的振幅。第四节第四节 KY-250AKY-250A型牙轮钻机型牙轮钻机 KY-250A型牙轮钻机是在KY-250型牙轮钻机的基础上改进完善后的新型牙轮钻机。他能在f=620的岩石中钻垂直孔，孔径为220250mm，孔深为17m。适用于大中型露天矿山。一、钻具一、钻具 钻具由上钻杆、下钻杆、压轮钻头组成。钻干是由无缝钢管和两端的街头焊接而成的中空杆件。二、钻架和机架二、钻架和机架 钻架为型钢焊接的空间绗架，是断面为“”字形的开口架。机架式钻机

6、各种机构和装置的安装基础。它是以工字钢为主梁的焊接结构。三、回转供风机构三、回转供风机构 回转供风机构是由回转减振装置、减速器、直流电动机、进风管等组成。回转供风机构的作用是驱动钻具回转，并将压气输送给中空钻杆。四、加压提升机构四、加压提升机构 KY-250A型牙轮钻机的主传动机构是把原KY-250型牙轮钻机的850型和500型两个减速器合为一个立式主减速器，用7.5KW滑差电机和55KW鼠笼式交流电机分别经减速器和两个不同速比的链条带动两个气胎离合器来实现两种提升、加压力和两种提升加速度。并由两个气胎离合器，经三级连传动来实现机器的行走。当钻机行走时，操纵气阀使快、慢速加压提升气胎离合器脱开

7、，主制动器自动抱住制动轮，回转小车便可停止在任意高度上。五、行走机构五、行走机构 KY-250A型牙轮钻机采用履带自行式行走机构，由底盘和行走传动机构组成。行走机构与加压提升机构共用主传动机构。六、节卸及存放钻杆机构六、节卸及存放钻杆机构 在使钻架落下或检修回转小车放下来。因此，要把钻杆拆开，并将上下钻杆分别存放起来。节卸及存放钻杆机构，主要是由液压卡头和钻杆架组成。七、液压千斤顶七、液压千斤顶 液压千斤顶是用来抬起并调平钻机，使钻机钻孔作业时支承在稳固的基础上。此外，利用液压千斤顶抬起机身，便于检修钻机底部。第五节第五节 牙轮钻机工作参数的确定牙轮钻机工作参数的确定 牙轮钻机的工作参数主要有

8、轴压力、钻具转速、回转功率及排碴风量。一、一、轴压力的确定轴压力的确定 一般情况的经验公式 式中 -合理的轴压力，KN；-使用的钻头直径，mm；-试验用钻头直径，=214mm。前苏联使用的经验公式 （N）-钻头直径，mm。二、钻具转速的确定二、钻具转速的确定 （r/min）式中 -牙轮大端直径；-钻头直径；-牙轮大端齿圈上的齿间弧长。三、回转功率三、回转功率 计算回转功率的经验公式 式中 -回转功率；-钻头直径；-轴压力；-钻头转速；-表征岩石特征的常数。四、钻孔速度四、钻孔速度 估算钻进速度的经验公式 式中 -钻进速度；-轴压力；-钻具转速；-钻头直径；-普氏硬度系数。第六节第六节 牙轮钻机的发展趋势牙轮钻机的发展趋势 牙轮钻机的发展趋势主要有以下几个方面：一、静态交流变频传动将成为回转传动的主要方式 二、加压和提升完全共用遗传动系统 三、整个小车式回转加压提升系统可能取代封闭链条齿条式回转加压提升系统 四、底部回转顶部加压方式还有发展前途 五、加大钻孔直径 六、采用高钻架ky-310A型牙轮钻机KY-250D牙轮钻机牙轮钻机