凿岩机理论载荷谱与钎杆抗疲劳性能的动力响应_宋守志
液压凿岩机部分结构参数的设计
温升， 0 ・ ） （ ） 代入式 （ ） 并整理得： 将式 （ # #式 % / $ % " 1 （ " $ 2 " 1 . )( ( ) ) ) #" )） &
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东北大学学报 （自然科学版）
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整体钎杆钎头端疲劳分析和程序载荷谱预估
应 力波传 递特 征进 行 了理论 分析 、 室 内模 拟试 验 、 疲 劳损 伤 计算 和程 序
载 荷谱 预估 。
关 键词 ： 整体钎 ； 锥 形连 接钎 杆 ； 应力波； 模 拟 实验 ； 疲 劳计算 ； 程 序
载 荷谱
中图分 类号 ： Ｔ Ｄ ４ ２ １ ． ２ ＋ ５ 文献标 志码 ： Ａ
应 力波 传播 特性 ，进 行 了室 内模 拟试 座水平支承 ， 钎头端作 用于钎钢 寿命试
试 验 钎 杆 如 图 ２所 示 。 锥 形 连 接 钎 杆 ：采 用 一 般 Ｈ２ ２成 品钎 和试 验 台用 模 拟 钎 头 。
（ 距端部 ７ ５ ｍ ｍ，断面与杆体 一致 的地 方） ， 分别粘贴 电阻应变 片构成桥路 ， 通
应 失 效 时 能 凿 速 比
力 间 比
比
Ｋ
波
ｏ 。 ． ＝
传 递
田 ＝
ｑ Ｒ ’ Ｏ ＂ ｔ
应力
Ｏ ＇ ｅ ｄ ｎ
ｔ ＋ ｒ ， ｒ ３ ． ３ ４ ８ ． ３ ４
量
Ｅ
Ｖ
＝
：
１ ／ Ｋ ０ ３
Ｅ｜ ２ ｓ
Ｏ ＂ ｉ － ［ ． － Ｏ ＂ ｊ ｌ ｒ ｐ － 。 （ ｏ － ￣ ｏ － ｉ ） 锥 形 连接
３ 室 内模 拟 试 验
表 １ 锥 形 连接 和整 体钎 的应 力 分析 和能 量传 递特 性 入射 波
— — — — — —
接 头
钎 头端
最 大 透射 能量 反射 波 最大ｊ Ｏ ＂ ｉ Ｏ ＇ ｊ ｒ ｎ
一
合 金整体 钎 的发展 是钎具 工 业现代 化 的重要标 志 ， 它的推广使 用有力促进 了
一种液压凿岩钻车智能防卡钎控制系统研究
一种液压凿岩钻车智能防卡钎控制系统研究杜超;夏静【摘要】When hydraulic rock dril rig operates at a high speed, its rod is jammed frequently. This paper takes the product Flexi-RocT35/T40 of Atlas Copco as research object to analyze the automatic control system of anti-jamming protection for the hydraulic rock dril rig. When the rotation pressure rises slowly, this system can be used to control the continuous change of the dril feed, so as to prevent the slow rod form being jammed. According to the signal of the rotation pressure( sudden up and down) , it can be used to control the backward running of the feed cylinder to prevent the rod from being jammed. Air flushing is used to discharge the dril ing cuttings, if the signal of the air flushing pressure is suddenly changed, it can be used to control the backward running of the feed cylinder to prevent the rod from being jammed. It also researches on the automatic control system of anti-jamming protection and its working principle to improve its design. It is of the actual reference meaning to the domestic hydraulic rock dril rig.%液压凿岩钻车在高速凿岩时，经常会出现卡钎现象。
《凿岩机械气动工具》2011年总目次
溜 板箱 体孔 系加 工双 面 卧式 ９轴组 合机 床设 计 … … … … … … … … … … … … … …
《 望》 岿 牌第 三代 Ｕ１０代钨 、 ７ 代钴 纯 钢截 齿 的工业 考核 … … … … … … … … … … …
新 型 中深孔 采矿 钻车研 究 … … …… …… …… …… …… ……… … ……… …… …… … （ （ ） ３ ５ Ｓ Ｄ型潜孔 锤跟 管钻 具 的研 制 … … …… … … …… … … …… … … … … … … …… … … ３ １ ） （ ０ 露 天潜孑 钻机 圆盘式 连杆换 位储 杆 器 的设 计 探讨 … …… …… … …… …… …… …… ４ Ｌ ｆ
钎 具
浅谈 矿用 截齿钎 焊工 艺 的改进 … …… … …… …… …… …… ……… …… …… ……… １ ３ ） （ ）（ １
潜孔 钻头柱 齿 和齿孔 过盈 配合 的弹 塑性有 限元 分析 … …… …… … ……… …… …… １ ３ ） （ ）（ ３
高炉 开 口钎 的力学分 析 和材质 工艺研 究 … …… …… …… …… …… …… …… ……… １ ３ ） （ ）（７ 我 国钎钢钎 具 产 品现 状及 发展 思路 … …… …… … …… …… ……… …… …… ……… ２ ２ ） （ ）（ ７ 我 国钎钢 钎具 行业应 用先 进制 造技 术 的探讨 … …… …… …… …… …… …… ……… ２ ４ ） （ ）（ ２
《 凿岩机械ｔ题 名 产 品 ・ 结 构 期数 页码
液压 凿岩 机技 术参 数分 析 与归纳 …… …… … …… …… …… …… …… …… ……… … 钻孔 立杆 机 … …… …… … …… …… …… …… … ……… … ……… …… …… ……… … 导轨 式气 动钻 机 …… … …… …… … …… …… … ……… …… …… …… …… ……… … 阿特 拉斯 ・ 科普 柯公 司液 压凿 岩 机 的型号与 技术 特点 … …… … … … … … … … … … 八 英 寸无 阀冲击 器结 构 原理及 主要 参数 的特性分 析 … …… …… …… …… ……… … 新 型 高强度 铁路 路基 捣 固镐 头 的研 发应 用 … …… …… …… …… …… …… ……… …
凿岩机防卡钎液压控制系统[发明专利]
![凿岩机防卡钎液压控制系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/dbb8542a0c22590103029da7.png)
专利名称：凿岩机防卡钎液压控制系统
专利类型：发明专利
发明人：杨志强,甘立恒,钱鸣,王艳桢,王红列,张文军,王建文,李萍奎,孙敦振
申请号：CN201410071094.1
申请日：20140228
公开号：CN103821451A
公开日：
20140528
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种凿岩机防卡钎液压控制系统，包括LS控制的变量泵、凿岩冲击阀块、推进控制阀组、推进调压阀块、防卡钎阀块和先导手柄控制阀组；本发明在凿岩机旋转压力上升时，具备凿岩机推进油缸压力自动降低、停止推进、凿岩机自动返回外，还具备凿岩机返回时自动停止冲击的功能，和现有技术比较，控制功能最为齐全。
并且这一控制系统全部采用变量泵LS控制功能，具有自动控制性能好、液压元件通用性强、节能高效的特点。
申请人：金川集团股份有限公司,金川集团机械制造有限公司
地址：737103 甘肃省金昌市金川路98号
国籍：CN
代理机构：甘肃省知识产权事务中心
代理人：田玉兰
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《凿岩机械气动工具》2007年总目次
试
验 ・ 研
究
环形 微 间隙压力水 流动 特性及计 算公 式 的研究 … …… …… ……… …… …… ……… （ ） （１ １ ６） 压力 容器无 损检 测技术 … ……… ……… …… …… …… …… ………… …… …… …… （ ） （６ ２ ４） 环形微 间隙压力水 流动 特性及计 算公 式 的研 究 （ ）…… ……… …… ……… …・…・（ ） （０ 续 ・ ２ ５）
产 品 ・ 结
道 反循环 主轴 改装 实践 …… … …… …… …… …… …… … （ ）（Ｏ 一 １ １） 应用 离子注 入爆 炸喷涂 技术 提高 液动锤 射流元 件 寿命 … …… …… ……… …… …… （ ）（３ １ １） 冲击锤 的工 作应力 和能 量传递 分析 … … ……… … ……… …… …… ……… …… …… （ ）（８ １ １）
凿 岩 机 械 气动 工 具 ，￣７ ４ ２ （）
维普资讯
凿岩钻 臂 的一种静 态速 比控制 方式 …… …… ……… …… …… ……… …… …… …… （ ） （０ ２ ３） 浇注 系统 可靠 性分 析及改 善措施 … …… …… ……… … ……… ……… …… …… …… （ ） （３ ３ ５） Ｔ Ｇ ８ 气动破碎 机 缸体 的结构改 进 … … … … … … … … … … … … … … … … … … （ ） （９ Ｂ３型 ３ ５） 紧凑结构 Ｎ Ｗ 型行 星减速器 的设计 …… …… … …… … …… …… … …… …… …… （ ） （Ｏ Ｇ ４ １） 双通 道反 循环水 龙头 的设 计 与应用 … …… ……… …… …… ……… …… ……… …… （ ） （５ ４ １）
制订硬 质合 金整体 钎杆 国家标 准 的建议 … …… … … …… …… … …… …… …… … （ ） （ ） ２ １ 凿 岩用 锥形钎 杆发 展动态 … …… … … …… …… … …… …… …… …… …… …… … （ ）（ １ ２ １） 钎 钢材料 的合 金化设 计及 其材 料选择 …… …… … … …… …… … …… …… …… … （ ）（６ ２ １） 三 牙轮钻 头 的失效分 析 …… … …… … …… …… …… …… …… … ……… … …… … （ ） （１ ２ ２） 我 国钻车 凿岩钎 具 的辉煌 明天 … …… … …… …… … ……… … …… …… …… … … （ ） （ ） ３ １ 凿 岩钎具材 料 的研究 与应 用现状 …… …… … …… … …… …… …… …… … …… … （ ） （０ ３ １）
液压凿岩的动力特征分析研究
国 内的 推 广 应 用 。 为 了研 制 国产 液 压 钻 车（ 配用液压凿岩机） ， 本 文 对 液 压 凿 岩 的 动 力 特 性进 行 分析 研 究 。
机械 钻 孔 的方 法 可分 为 冲 击一 转
式中 Ｄ ＿ 一 气缸直径 ， ｍ
机 型
＼
气 动 Ｙ Ｇ ８ ０ Ｙ Ｇ Ｚ ９ Ｏ
利用缸径计算公式 ． 计算所需气缸
内径 ， 经 过 圆整 ， 选用标准缸径值 。 再 根 据 实 际需 要 ， 确 定 气 缸 的行 程 及 安 装 方
式， 从而选取气缸 的型号及规格 。
４ 结 论
气 动 凿 岩 机 试 验 台改 进 后 ， 对 本 厂
『 ２ １ 徐灏 等． 机械 设计手 册 （ 第 ５卷 ） ｆ Ｍ ］ ． 北京 ：
— —
生 产 的 气 动 凿 岩 机 进 行 了 性 能 测 试 试 验， 测 试 效 率 和 测试 精 度 都 得 到 大 幅度 提高 ， 可 以 全 面 准确 的得 到气 动 凿 岩 机
系数 。 ｋ取 １ ． Ｏ １ ～ １ ． ０ ９
气动凿岩机所需压力 ． Ｎ 气 缸 的工 作 压 力 ， Ｐ ａ 叼 ——载荷率 ， 取 ０ ． ７ — ０ ． ８ ５
原理 上 ， 除冲击 破碎外 ． 还 施 加 了强 力 剪切破碎岩石 ， 充 分 利 用 了岩 石 的 剪 切 强 度 远 小 于抗 压 强 度 这 一 岩 石 特 性 。 其 能 量 利 用 率 和 凿 岩 速 度 大 大 高 于 一 般 冲击一 转 动式凿 岩机 。同时 ， 由于 采 用 了大 推 力 ， 钻 具 在 大 多 数 时 间 内处 于 压 缩 状 态 ，减 少 或 消 除 了 钎 具 中 的 拉 应
危岩体崩塌灾害监测预警试验研究
. . , f e a t u r e T h e early w a r n i n g o f c o l l a p s e disaster c a n b e real i z e d b y i d e n t i f y i n g this oscillation f e a t u r e F u r t h e r m o r e th e
**(Comprehensive Institute of Geotechnical Investigation and Surveying, Ministry of Construction, Beijing 100007, China)
A b stract , R o c k c o l l a p s e h a s b e e n a h o t is s u e in t he s t u d y o f g e o l o g i c a l h a z a r d s f or m a n y y e a r s a n d it is difficult to , . p r e v e n t b e c a u s e o f its s u d d e n d i s i n t e g r a t i o n w h i c h is a se r i o u s t h r e a t e n to h u m a n life a n d p r o p e r t y s a fety T h e r o c k , c o l l a p s e is c a u s e d b y t h e d y n a m i c failure o f t h e s y s t e m instability s o it c a n b e m o r e effective to a p p l y th e d y n a m i c . , m o n i t o r i n g i n d e x in ea r l y w a r n i n g B y i n t r o d u c i n g t i m e - d o m a i n d y n a m i c m o n i t o r i n g i n d i c a t o r s t he w h o l e p r o c e s s o f r o c k . , , c o l l a p s e is m o n i t o r e d in real t i m e T h r o u g h vi b r a t i o n a m p l i t u d e kurt o s i s i n d e x a n d o t h e r i n d e x e s t he failure p r e c u r s o r . in th e d e t a c h m e n t p h a s e is a n a l y z e d A s t he ea r l y w a r n i n g m e t h o d b a s e d o n d e t a c h m e n t p r e c u r s o r r e c o g n i t i o n h a s better t i m e l i n e s s in t he early w a r n i n g o f r o c k c o l l a p s e ,it c a n realize t he e a r l y w a r n i n g o f r o c k b l o c k c o l l a p s e 55 s in a d v a n c e .*12
岩石、岩体的动力强度与动力破坏准则
岩石、岩体的动力强度与动力破坏准则
钱七虎;戚承志
【期刊名称】《同济大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(036)012
【摘要】就岩石与岩体变形与破坏的时间特性进行了理论研究.研究了岩石及岩体的强度对于应变率的依赖关系及其机理,给出了考虑强度对于应变率依赖关系的莫尔库仑准则,确定了岩体的破坏尺寸与应变率之间的关系.讨论了若干时间性破坏准则,揭示了它们之间的内在联系.最后讨论了动力强度理论的应用.
【总页数】7页(P1599-1605)
【作者】钱七虎;戚承志
【作者单位】解放军理工大学,工程兵工程学院,南京,210007;北京建筑工程学院,土木交通学院,北京,100044
【正文语种】中文
【中图分类】TU451
【相关文献】
1.基于黏弹性模型下的岩石动力强度研究 [J], 熊齐欢;刁虎;李如忠
2.皖中管店岩体的SHRIMP锆石U-Pb年代学与地球化学:岩石成因和动力学意义[J], 资锋;王强;唐功建;宋彪;谢烈文;杨岳衡;梁细荣;涂湘林;刘颖
3.青藏高原东北缘岩石圈密度与磁化强度及动力学含义 [J], 赵俊猛;唐伟;黎益仕;姚长利;张进;王伟;黄英
4.西准噶尔南部庙尔沟岩体晚石炭世花岗闪长斑岩岩石成因及其动力学背景 [J],
段丰浩;支倩;李永军;肖鸿;王盼龙;高吉鹏
5.考虑强度-应变率依赖性的岩石弹塑性动力模型 [J], 戚承志;苗启松;钱七虎因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
采动力学与岩层控制关键理论及工程应用
采动力学与岩层控制关键理论及工程应用宋振骐;文志杰;蒋宇静;蒋金泉;石永奎【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2024(49)1【摘要】研究岩体采动力学响应和岩层控制技术对促进煤炭安全高效开采、保障能源稳定供给具有重要意义,是实现煤炭资源科学开采的理论基础。
矿山岩体灾害(围岩变形、冲击地压等)频发,其形成-演化-发生全过程与采动力演化分布、岩层运动、开采扰动和能量演化密切相关。
基于实用矿山压力控制理论,提出并阐述了采场岩层控制进展与控制准则,建立了定量分析的力学模型和设计方法,发展了针对性的岩体灾害控制技术,并创新研制了配套试验研究装备。
采动力学与岩层控制理论将岩层控制分为采场岩层控制和巷道围岩控制;提出控制或利用采动岩层运动改变致灾条件,给出“给定变形”和“限定变形”准则;调控“3S”因素准则(围岩应力环境、围岩结构属性、围岩支护结构)改变围岩自稳能力。
以岩体灾害控制为目标,提出了以“应力主控”为核心的释能主控技术;建立了岩体灾害控制大小原理和弱面判据(安全系数K、冲击危险性系数U);研发了采场矿压机械模拟试验系统、采动力试验系统和蠕变及动力扰动冲击加载试验系统,实现了实验室尺度还原采动力作用下岩体变形-破裂-运动过程,为研究采动力作用下岩体力学响应提供了试验装备;分别从采场岩层控制、地质软岩巷道控制、工程软岩巷道控制及冲击地压控制4个方向进行了工程案例研究,相关研究成果在工程应用中得到了验证。
【总页数】20页(P16-35)【作者】宋振骐;文志杰;蒋宇静;蒋金泉;石永奎【作者单位】山东科技大学能源与矿业工程学院;贵州大学矿业学院;长崎大学工学研究科-8521【正文语种】中文【中图分类】TD325【相关文献】1.巨厚砾岩层下采场支承压力分布的理论及试验研究2.采场上覆岩层结构理论及其新进展3.松软岩层中穿层瓦斯抽采钻孔\"封-护\"工艺研究及工程应用4.工作面初采放顶关键岩层分段水力压裂控制方法5.松软煤层瓦斯抽采钻孔煤岩层位识别关键技术研究与应用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
R32凿岩钎杆的失效分析及防止措施
机 活塞 打击 的不 均匀 性 ， 冲洗水 的影 响 ， 钎杆 中弯 曲波 和上 次 打击 残 留波 的叠加 ，波 的衰 减 和耗 散 一 系列 因 素 的影 响 和 交互 作 用 ［， １ １
钎 杆 的服 役条 件相 当 复杂 、 恶劣 ， 接影 响其 直
幅 的相对 振 动 。 生振 动磨损 。 产 当钎杆 螺纹精
理 、 面强化及防腐处理等 ， 表 以充 分 发 挥 钢 材 的潜 能 。
关键 词 ： 杆 ； 劳 强 度 ； 期 失 效 ； 处 理 钎 疲 早 热 中 图分 类号 ：Ｄ ２ ． ５ Ｔ ４ １ ＋ ２ 文 献标 识码 ： Ｂ
０ 引 言
在凿 岩过 程 中 ， 由于岩 石 的不均 匀性 ， 孔 底 的不 规则 度 ， 杆 的弯 曲 ， 钎 打击 的偏 心 ， 系
１ 钎 杆 连 接 螺纹 的磨损
在凿 岩 工 作 时 ． 尾 、 杆。 头 组 成凿 钎 钎 钎
岩钎 具组 ，钎 具组 各 部件 之 间的螺 纹连 接上
钎 杆 的疲劳 破 断是 由于疲 劳 源引起 的 ，
个人简历： 陈东 梅 ， ０ ３年 毕 业 于 鞍 山科 技 大 学 ， 属 材 料 工 程 学 院 ， 属 材 料 专 业 ， 科 ， 士 学 位 ， 中 ２０ 金 金 本 学 在 国 五矿 鲁 中 矿业 有 限公 司机 械 厂 工 作 ， 事金 属 材 料 的物 理 和金 相 检 测 与 分 析 工作 。 从
裹 ２ 尺 寸 外 形 及 允 许 偏 差 规 格 代 号 基 本 尺 寸 Ｂ Ｄ） （
Ｂ２ ３ ３ ２
－
ｍｍ ｒ ≈ 截 面积 一 重 量 一ｋ ／ ｇ ｍ
６４ ．８
允许 偏 差
＋ ． ０６
冲击式套阀型液压凿岩机活塞结构设计
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万方数据
续表 筛孔 % = = ’ $ ) ( ! $ + # % $ % * " $ # " % 图? 辊压组合破碎机示意图 !颚式 " $ + " " $ % ( " $ " ) ( 通过百分率 % P ) ( + * # # " ! ( # % ) ’ " # + " % " # ( ! " # + % ( # % " ! #
万方数据
上半月刊" ! " " # $ " !!
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冲击式套阀型液压凿岩机活塞结构设计
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 蔡黎明， 母洪都， 倪琳， 罗芬， CAI Li-ming， MU Hong-du， NIE Lin， LUO Fen 四川师范大学,四川,成都,610072 建筑机械（上半月） CONSTRUCTION MACHINERY 2006(2)
液压 凿 岩 机 可 分 为 三 种 结 构 型 式) 旋 转 式( 冲击式和旋转 - 冲击式# 而每一种又可分为柱阀 型和套阀型$ 套阀型液压凿岩机的特点是活塞和 阀安装在同一轴线上# 结构紧凑简单# 便于生产 制造$ 本文对冲击式套阀型液压凿岩机的活塞形状( 密封形式( 防后撞及防空打等相关结构的设计进 行探讨$
回程时活塞的缓冲为防止活塞在行程终了碰撞液压凿岩机的零件造成机件损坏9国外各种液压凿岩机均设计有缓冲装置以日本不二越公司生产的的s4s套阀型液压凿岩机为例9如图4所示见第81页图4中活塞前腔始终与高压油接通9当活塞回程运行到预定位置时9后腔与高压油接通9而低压区与低压油接通9使活塞受到阻力而降低速度9起到缓冲作用一般可在后部设油垫即可防止活塞打击缸体后部9也可以在活塞后部冲氮气起到缓冲和助推的作用下转第85页2006
矿岩料层动态粉碎过程的试验装置
矿岩料层动态粉碎过程的试验装置
宋守志;刑军;唐春安;徐小荷
【期刊名称】《中国有色金属学报》
【年(卷),期】1994(000)002
【总页数】3页(P4-6)
【作者】宋守志;刑军;唐春安;徐小荷
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TD315.5
【相关文献】
1.矿岩斜层动态粉碎应力—应变曲线的应变率效应分析 [J], 孟宪红;邢军
2.矿岩构造结构特性对料层动态粉碎细观损伤的影响 [J], 王介强;宋守志
3.矿岩料层辊压粉碎机理的分析 [J], 董平川
4.矿岩粉碎全过程能耗-粒度关系的连续损伤理论研究 [J], 朱毅;徐小荷
5.矿岩粉碎颗粒分形结构与粉碎能耗的关系 [J], 李功伯;徐小荷
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液压凿岩台车与上向中深孔凿岩爆破工艺的适应性
液压凿岩台车与上向中深孔凿岩爆破工艺的适应性
刘鸣;邢军;宋守志
【期刊名称】《露天采矿技术》
【年(卷),期】2004(000)002
【摘要】针对凡口铅锌矿的技术改造,总结了采矿新工艺的凿岩爆破设计优选方案,阐明了推广新工艺的机械化装备的配套管理,试验研究了凿岩钎具的适应性问题.【总页数】3页(P5-6,16)
【作者】刘鸣;邢军;宋守志
【作者单位】七台河精煤集团向阳煤矿,黑龙江,七台河,154600;东北大学,辽宁,沈阳,110004;东北大学,辽宁,沈阳,110004
【正文语种】中文
【中图分类】TD231
【相关文献】
1.智能中深孔全液压凿岩台车感知系统设计 [J], 谌浩渺
2.中深孔全液压凿岩台车智能控制技术的探析∗ [J], 许可;李东明
3.中深孔凿岩爆破落矿工艺及结构参数优化 [J], 刘敏生;范作鹏
4.上向扇形中深孔爆破工艺优化 [J], 孟航; 刘文清
5.Q345E焊接工艺研究及其在超低温液压缸上的应用 [J], 韦金钰;曹星星;武珊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
整体钎子性能试验效果
整体钎子性能试验效果
罗松明
【期刊名称】《探矿工程》
【年(卷),期】1990(000)005
【摘要】我队和中国地质大学掘进教研室钎具研究组在承建的井冈山公路隧道工程中，对B_(22)整体钎子的使用性能进行了一次可行性论证试验。
现将试验情况简介如下。
【总页数】3页(P54-56)
【作者】罗松明
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】P634.4
【相关文献】
1.整体钎子的制作和应用 [J], 王建;龙跃聪
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3.硬质合金整体钎子的试验研究及应用前景 [J], 张国榉;刘银
4.《华夏》牌硬质合金整体钎子及使用说明 [J], 张国榉
5.硬质合金整体钎子的实验研究及应用前景 [J], 张国榉;刘银
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东 北 大 学 学 报
( 自 然 科 学 版 ) Jo urnal of No rthea st ern Univ ersi ty ( Na tural Science )
Dec. 1 9 9 6 V ol. 17, No . 6
凿岩机理论载荷谱与钎杆 抗疲劳性能的动力响应
2 一般钎杆的长度为 0. 4 ～ 4. 0 m , 其波谱的高频频率在 6. 4 × 10 ～ 6. 4 × 103 Hz范围内 . 对
C1 T 1 2L
于每一种规格的钎杆而言 , 频率的分布范围很窄 . 它是一个窄带随机过程 .
1995-11-17收到 . ① 男 , 56,教授 ,博士生导师 ; ② 男 , 38,教授 ,博士生导师 ; ③ 男 , 63,教授 ,博士生导师 . 国家自然科学基金资助项目 .
各种技术方案的腐蚀疲劳 S N 曲线如图 4所示 .
图 4 各技术方案的腐蚀疲劳 S-N 曲线
由图 4得到的各技术方案的材料特性及曲线相关系数 ,如表 2所示 .
表 2 各技术方案的材料特性 技术方案编号 1 2 3 4 5 6 热处理 工艺 淬火 + 淬火 + 淬火 + 淬火 + 正火 正火 + 回火 回火 + 强化 回火 回火 回火 曲线的相关系数 r 0 0. 0. 0. 0. 0. 0. 98 99 99 97 91 99 材料特性 常数 c 1. 65× 1010 2. 93 × 109 2. 42× 1011 3. 56× 1010 3. 13× 1010 9. 63× 1010 m 3. 1. 3. 3. 3. 3. 07 88 65 27 41 46
2. 3 不同类型凿岩机对钎杆抗疲劳能力的动力响应 热处理工艺对钎杆的机械性能 , 表面硬度及心部的韧性均有显著的影响 , 从而形成了特定 条件下该钎杆的固有抗疲劳特性 . 材料的这种特有性能 , 随着承受凿岩机载荷谱不同 ,所表现
第 6期
宋守志等: 凿岩机理论载荷谱与钎杆抗疲劳性能的动力响应
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表 1 各技术方案的材料机械性能 编号 1 2 3 4 5 6 材 料 27SiM nNi2 Cr M o 27SiM nNi2 Cr M o 27SiM nNi2 Cr M o 55SiM nM o 55SiM nM o 55SiM nM o 热处理工 艺 淬火 + 淬火 + 淬火 + 淬火 + 正火 正火 + 回火 回火 + 强化 回火 回火 回火 e b /M Pa 1630 1620 1490 1513 1488 1174 e s /M Pa 1390 1280 1273 1047 902 933 W/% 7. 8. 7. 9. 7. 10. 32 42 61 3 2 9 j/% 53. 50. 49. 43. 29. 29. 04 02 3 5 9 1 HRC 47 45 44 51 46 38
宋守志 吕 荣 唐春安 徐小荷
(东北大学资源与土木工程学院 ,沈阳 110006)
① ② ③
摘 要 运用应力 波理论和强度设计原 理 ,在几种 常用凿岩机的理论 载荷谱作用 下 ,对 国内 钎钢钢种典型工艺 下的抗疲劳性能进行 了动力响应分析 . 研究结果表 明 ,钎 杆的制造工 艺对 其使用寿命有重要影响 ; 凿岩机机型应与钎杆的抗 疲劳性能匹配 . 关键词 载荷谱 ,钎杆疲劳强度 , 动力响应 . 分类号 T D 421. 25
2 动力响应分析
2. 1 几种凿岩机的理论载荷谱 为再现撞击凿入过程的理论波谱 , 解决了冲击端和凿入端的边界条件 ,编写了计算凿岩过 程中钎杆承载的理论波形源程序 [4 ] . 7655 凿岩机的冲击功为 59 J, 频率为 35 Hz, 钎头长 1. 8 m, 直径为 O 40 m m 的一字形钎 头 , 电算获得的理论波形如图 1 所示 , 其入射波峰值为 2. 5 × 10 M Pa.
式中 , c , r 为材料常数 ; e i 为与 N i 相对应的交变应力幅值 . 当凿入反射后 , 波形的平均值 ,可用积分平均法求得 : e 2 =
r
∫
0
T
e 1 20 r -cZ rt rT (e 20 ) e 1 dt = ( 1 - e- c 1Z ) T c1Z rT
r
( 8)
式中 , T 为第二种变应力幅的应力峰值 , 由初值衰减到 e th经历的时间 ; c1 为纵波波速 . 令 e 20 ( P′ z )m = ( P 1 )m = U e 1 式中 ,e 1 为入射应力波的峰值 ; ( P′ z )m 和 ( P 1 )m 由式 ( 3)和式 ( 2)求算 . 于是钎杆折断的冲击次数:
Dynamic Res ponse of Fatigue St reng th of Drill Rod to Theoretical Load Spect rum of Rock Drill
3 结 论
( 1) 钎杆的疲劳寿命主要取决于撞击凿入系统传播的应力波对于钎杆材料的抗疲劳性能 的损伤效应 . ( 2) 凿岩机与其配套的钎杆钢种存在着匹配关系 , 开发新型钎具时 , 应密切注意两者性能 的协调 . ( 3) 钎杆的制造工艺及热处理制度对疲劳寿命的影响相当显著 , 应当研究钎杆制造技术 的优化方案 .
K
( 4)
∑
i= 1
N′ i = a Ni
( 5)
式中 , N′ i 为变幅载荷谱中第 i 阶应力幅的循环数 ; N i 为第 i 阶应力幅在 S N 曲线上的破坏循 环次数 ; a 为修正系数 ,取 a= 2. 3. 活塞每次冲击钎杆所产生的载荷波形 ,基本上是相同的 . 设钎杆经历 F 次冲击发生折断 , 每次冲击出现的各阶应力幅的次数为 ni , 于是 a F= K ( 6) ni ∑ i= 1 N i Ni = c r e i ( 7)
凿岩实践表明 , 钎杆主要的失效形式是疲劳破坏 . 通过对撞击凿入系统的受力分析 , 可研 究由冲击引起的钎杆中的纵波 . 在正常工作状态下 ,钎杆承受的理论应力峰值 , 因凿岩机类 型不同 , 差别显著 , 如 7655 凿岩机为 2. 5 × 102 M Pa , YYG 80-1 型凿岩机为 2. 52 × 102 M Pa , CO P1238 型液压凿岩机为 2. 77 × 102 M Pa. 从撞击凿入的过程研究其失效问题 ,钎杆经常处于 高频变幅载荷工作状态下 , 必然产生应力疲劳 . 采用波谱的分析方法 , 从理论上分析和预估钎杆的使用寿命 , 是一种行之有效的途径 .
的抗疲劳性能也有很大差别 , 其动力响应关系如表 3所示 .
表 3 凿岩机理论载荷谱 与钎钢抗疲劳性能的动力响应 凿岩机型号 7655 YY G80-1 CO P1238 相对寿命 №1 139 153 21 №2 941 1200 252 №3 250 253 29 №4 136 164 20. 5 №5 79 85 10. 5 № 6 212 195 25. 8
图 3 COP1238液压凿岩机理论波谱
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东北大学学报 (自然科学版 )
第 17卷
2. 2 国产钎钢在不同工艺条件下的抗疲劳性能 国内近年来研制的钎杆 , 选择的钢种可概括为两大类 [ 5] : 第一类是 Si -M n-M o 系中空合金 钢 . 第 二 类 为 模 仿 国 外 的 低 碳 Ni-Cr-M o 系 合 金 钢 , 化 学 成 分 与 瑞 典 的 钎 杆 专 用 钢 22Si MnNi2 CrM o A相仿 . 根据国内有代表性的钎具研制方案 , 制备的试件规格为 O 18 × 226 m m, 实验部位的轴径 为O 9. 48 mm ,模拟了各方案采取的相应处理工艺 , 其各种试验方案的材料机械性能见表 1.
致 谢 本文试验曾得到王连孝 、孟祥振 、杨晓明和吴智等同志的热情帮助 ,谨此致谢 .
参考文献
1 2 3 4 5 徐小荷 . 由撞击引起钎杆中纵波的研究 . 东北工学院学报 , 1979, ( 2): 1 ～ 14 N ew land D E . A n i nt rod ucti on to random vi brations and spect ral analysi s. Edi nbu rgh: Longman G roup Ltd, 1975. 42 ～ 155 宋守志 ,徐小荷 . 钎杆寿命的理论分析 .金属学报 , 1986, 22( 5): 234 ～ 236 宋守志 ,徐小荷 . YY G 80-1型液压凿岩机用 55 Si M nM o 钎杆寿命的预估 . 钢铁 , 1986, 23( 3): 34 ～ 37 张国榉 ,刘荣湘 , 陈泓编著 .凿岩钎具的设计 、制造和选用 . 长沙 : 湖南科学技术出版社 , 1988. 146 ～ 164
[1 ]
1 凿岩机的波谱分析原理
1. 1 钎杆载荷谱的组成 钎杆载荷谱的频率取决于凿岩机的冲击频率和钎杆的长度 , 观察凿岩机载荷谱的波形样 本 , 其大循环周期与凿岩机冲击周期相同 . 每个大循环内 , 密布着许多小循环 , 其数目是 : n= 通常情况下 , 钎杆波谱的高频成分是 : f n = nf ( 1) 式中 , C1 为钎杆中的纵波速度 ; L 为钎杆的长度 ; T1 为凿岩机的冲击周期 ; f 为凿岩机的冲击 频率 .
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东北大学学报 (自然科学版 )
[2 ]
第 17卷
在撞击凿入系统中 , 活塞每冲击一次钎尾 , 在钎杆中引起的入射波 2m V冲 - f P1 = e si n a f a f = h t , a= 2m 4m - 1 Mh
2
( 2)
式中 , m 为钎杆波阻 ; V冲 为活塞冲击末速度 ; h 为冲击面间的变形系数 ; M 为活塞的质量 ; t 为 冲击后经历的时间 . 初始的入射波沿钎杆传到钎头刃锋时 , 由于前一次冲击之后 , 钎头被弹起 ,同时孔底又不 平整 ,因此每次冲击后 , 在开始阶段钎头总是处于近似自由端状态 , 由此产生的自由端反射波 传到冲击面时 , 经反射而形成再次入射波 . 当再次入射波传播到钎头时 ,若此时刃锋已紧紧接 触孔底 , 钎头才凿入岩石 . 这时钎杆中产生凿入反射波 2 4( H + 1) mV冲 H 2 - a + 2H -f Pz = sin a f- cosa f + e- Hf e ( 3) 2 2 H + a 2 a ( H + 1) 2K 式中 , H= h - 1, K 为岩石的凿入系数 . 当钎头刃锋停止凿入岩石 , 钎杆两端处于自由状态 , 波在钎杆中往返传递产生了振荡 , 其 波幅按照指数规律衰减 , 即 Pb+ 1 = P 1 e- 2bLZ 式中 , b 为峰值间所相隔的周期数 ; L 为钎杆长度 ; Z 为波的衰减指数 . 1. 2 钎杆抗疲劳性能预估 钎杆承受变应力幅值的载荷 , 可引用修正的线性累积损伤理论估算其抗疲劳性能 [3 ]