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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(lái)源：www.nn95511.cn 發(fā)布時(shí)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(dòng)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(shí)，其加載能量完全不參與裂紋擴(kuò)展，全部為無(wú)用耗散能量；當(dāng)加載能量達(dá)到動(dòng)態(tài)斷裂準(zhǔn)則時(shí)，巖石動(dòng)態(tài)破壞，無(wú)功耗散能量大約為15％?！币赃@一理論為出發(fā)點(diǎn)，入巖旋挖鉆機(jī)必須具備大的加壓能力和大的動(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)。其次，大扭矩和高轉(zhuǎn)速的液壓動(dòng)力頭是實(shí)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(dòng)力頭被減速，當(dāng)截齒越過(guò)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(dòng)力頭才能增大高速與低速間速度差，對(duì)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(guò)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(shí)現(xiàn)沖擊過(guò)程。從入巖工況看，必須提高設(shè)備自身抗振動(dòng)能力。入巖作業(yè)中的振動(dòng)來(lái)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(dòng)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(gè)或幾個(gè)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(dòng)有時(shí)頻率很高，而且振動(dòng)的激勵(lì)、疊加和衰竭規(guī)律性也很差。從以上振動(dòng)來(lái)源看，無(wú)法通過(guò)主動(dòng)振動(dòng)來(lái)抵消被迫振動(dòng)造成的對(duì)設(shè)備的損壞，必須提高設(shè)備自身抗振動(dòng)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(shí)現(xiàn)鉆機(jī)大加壓能力?？傊?，大加壓力、動(dòng)力頭大功率和鉆機(jī)必須有足夠的自重，是入巖對(duì)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(dòng)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(shí)，其加載能量完全不參與裂紋擴(kuò)展，全部為無(wú)用耗散能量；當(dāng)加載能量達(dá)到動(dòng)態(tài)斷裂準(zhǔn)則時(shí)，巖石動(dòng)態(tài)破壞，無(wú)功耗散能量大約為15％?！币赃@一理論為出發(fā)點(diǎn)，入巖旋挖鉆機(jī)必須具備大的加壓能力和大的動(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)。其次，大扭矩和高轉(zhuǎn)速的液壓動(dòng)力頭是實(shí)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(dòng)力頭被減速，當(dāng)截齒越過(guò)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(dòng)力頭才能增大高速與低速間速度差，對(duì)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(guò)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(shí)現(xiàn)沖擊過(guò)程。從入巖工況看，必須提高設(shè)備自身抗振動(dòng)能力。入巖作業(yè)中的振動(dòng)來(lái)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(dòng)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(gè)或幾個(gè)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(dòng)有時(shí)頻率很高，而且振動(dòng)的激勵(lì)、疊加和衰竭規(guī)律性也很差。從以上振動(dòng)來(lái)源看，無(wú)法通過(guò)主動(dòng)振動(dòng)來(lái)抵消被迫振動(dòng)造成的對(duì)設(shè)備的損壞，必須提高設(shè)備自身抗振動(dòng)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(shí)現(xiàn)鉆機(jī)大加壓能力?？傊?，大加壓力、動(dòng)力頭大功率和鉆機(jī)必須有足夠的自重，是入巖對(duì)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(shí)現(xiàn)
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巖芯鉆探生產(chǎn)過(guò)程
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