潜孔钻机的基本组成与工作原理

一、地下潜孔钻机的基本组成

图1-1为地下潜孔钻机组成的示意图，它由钻头1、冲击机构（冲击器)2、钻杆3、回转机构4、气接头与操纵机构5、调压机构6、支承调幅与升降机构7组成。其中1、2、3合称凿岩钻具。

二、地下潜孔钻机的工作原理与特点

潜孔钻机凿岩原理和重型凿岩机一样，是间歇冲击岩(矿)石，连续回转，不同的是潜孔钻机的冲击机构一潜孔冲击器装于钻杆的前端，潜人孔底，活塞直接冲击钻头，且随钻孔的延伸，不断推进。潜孔钻机即因冲击器潜人孔底而得名。钻机由冲击机构2中的活塞完成冲击钻头1的冲击动作，并由冶金设备回转机构4实现回转动作。由调压机构6完成推进力大小的调节，以高效完成钻孔工作，钻机的升降与调幅由机构7完成。各种动作由操纵机构5来控制。支承机构可以是支架或钻车。钻孔过程中形成的岩厭粉），则由流经钻杆与孔壁之间的气体或水排至孔外。

潜孔钻机不像凿岩机接杆钻进那样，能量损失随钎杆接头增多而增加，因它的钻杆不传递冲击能，故冲击能量损失小，因此可打更深的孔。由于冲击器深人孔内作业，工作

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计算它的工作参数。

1.轴推力

61洽理的轴推力潜孔凿岩也主要是靠钻头的冲击能量来破碎岩(矿)石，钻头回转只是用来更换位置，避免重复破碎。因此，潜孔凿岩不需要很大的轴推力。轴推力过大，不仅易产生剧烈振动，还会加速硬质合金的磨损，使钻头过早损坏;轴推力过小，则钻头不能与岩(矿)石很好地接触，影响冲击能量的传递效率，甚至导致冲击器不能正常工作。低气压型潜孔钻机的合理轴推力可用以下经验公式计算S

P#$(30~35)"/                                                  (1-1)

式中P#——合理的轴推力，N;

"钻孔直径，cm；

f—岩石普氏硬度系数。

根据国内经验，低气压型潜孔钻机的轴推力又可按表1-1选取。

表1-1潜孔钻机合理的轴推力

PT$P#-gMsin!+gfjMcos!+&                                           (1-2)

式中PT—施于钻具上的调节推(压)*，N;

P#——计算的合理轴推力，N;

M——钻进部件的质量，kg;

!——孔向与水平面所成夹角，（°)；

"——摩擦系数，一般取"=0.25;

R—冲击器钻头的反弹力，其值为活塞在每一工作循环中使气缸返回到初始位置所需的最小轴推力，N;g 重力加速度，m/s2。

如向上钻孔时，则（1-2)式等号右边第二项为“$”号。

当P%为负值时，表明钻进部件自重施于孔底的轴推力大于P&，必须通过调压机构进行减压钻进;反之，则需加压，进行加压钻进。当P%为零时，表明只靠钻进部件的自重力即可合理钻进，无需调压。

2.钻具的回转速度

钻头每冲击一次，只能破碎一定范围的岩石。当钻具转速过高时，在两次凿痕之间，势必留下一部分未被冲击破碎的岩瘤，使回转阻力矩增大，钻具振动加剧，钻头磨损加快，不仅降低了钻进速度，甚至造成夹钻事故;当转速过低时，则可能产生重复破碎现象，因没有充分利用钻头的冲击能量，钻速降低。钻具的最优转数应当根据钻头两次冲击之间既不留岩瘤，又不产生重复破碎来确定。然而，这个合理的转角与钻头直径、岩石性质、冲击能量、冲击频率、轴推力、钻头结构以及硬质合金片（柱）的磨损程度等诸多因素有关，很难做出准确的计算，通常只能根据生产经验和实验方法确定。

根据国内潜孔钻机的使用经验和参考国外资料，钻具的合理转速可按表1-2选取，或用下列经验公式计算：

n「（6500/#)78/0.95                                             (1-3)

式中n1钻具的合理转数,r/min;

D-------------------- 钻孔直径，mm。

表1-2回转转数与钻头直径的关系