浅谈如何提高牙轮钻头的使用寿命.docx

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1、浅谈如何提高牙轮钻头的使用寿命 摘 要 :钻头是德兴铜矿的易耗品,也是穿孔作业过程中成本消耗的主要组成部分,本文主要阐述:如何延长钻头的寿命。 关键词 : 牙轮钻机 钻头 轴承 寿命 浅谈如何提高牙轮钻头的使用寿命 一、引言 矿用牙轮钻机是露天矿开采的主要设备之一,它是以三牙轮钻头为穿孔钻具并用压气排渣的自行式穿孔设备。牙轮钻头消耗占整个钻机作业成本的三分之一左右,因此如何提高牙轮钻头的穿孔米数是有效降低穿孔成本的主要措施。德兴铜矿采矿场铜厂采区 1979 年开始使用牙轮钻机,发展到今天,由原来的 45-R 的牙轮钻机到现在的八台 YZ-35 牙轮钻机,我矿的牙轮钻机的钻头是三牙柱齿牙轮钻头,

2、柱齿钻头的凿岩刀具是镶嵌在牙轮上的硬质合金柱。牙轮钻机工作时,通过回转机构和加压机构给牙轮钻头上施加回转扭矩和轴压力,以破碎岩石。在轴压的静载荷 及牙轮滚动时的动载荷作用下,牙轮上的刀齿以凿碎、压入、剪切、刮削等形式破碎岩石。 上图为牙轮钻头的结构图,钻头的里面装配的是滚柱 -滚珠 -轴套组成的轴承组。滚柱和轴承承受径向载荷,牙轮的轴向载荷由轴颈端面与止推块轴承。固滚珠轴承主要起固定牙轮与牙掌轴颈的相对位置,使牙轮不脱落。 二、提高牙轮钻头的使用寿命的措施 要提高牙轮钻机钻头的使用寿命,钻头的保管、运输和使用都按常规操作外,还应采取以下措施,以提高钻头的使用寿命。 (一)合理选择牙轮钻头的齿形

3、 正确选择牙 轮钻头的齿形,不但可以延长钻头的使用寿命,而且可以提高穿孔速度,降低穿孔成本。选择钻头的齿形主要依据矿岩的物理力学性质,即岩石的抗压强度,硬度和可钻性。此外还应该考虑穿凿炮孔的直径大小和含水情况,以及牙轮钻机的技术性能等 1.在岩石较硬地层穿孔时,我们通常采用球齿钻头,由于球齿钻头的轮齿突出较短,但布齿较密,可以经受较大的轴压,适用于在极硬而又耐磨的矿岩中穿孔。 2.在岩石较软地层穿孔时,我们通常采用楔形钻头的轮齿突出较长,布齿较疏,适用于软岩和塑性岩石中穿孔。 倘若二者选用不 当,将球形钻头用在软岩中穿孔,起寿命虽然较长,但钻机进尺速度很低。考虑到钻机的穿孔费用后,总的穿孔成本

4、较高。反之,如将楔形齿钻头用在极硬而又耐磨的矿岩中穿孔,则合金齿很快就会磨损或折断。因此,合理选择钻头齿形,可以提高钻头的使用寿命。 (二)合理选择最佳穿孔工作制度 钻头的穿孔速度,与所穿凿岩石的物理力学性质,施加于钻头上的轴向压力、钻具的回转速度、钻头的扭矩、牙轮齿的形状和同时参加破碎岩石的齿数,以及吹洗炮孔的压缩空气量等许多因素有关。根据牙轮钻机穿孔的岩石破碎机理,其中决定穿孔工作制 度的最主要参数是轴压、回转速度和排渣风量。 1.轴压对钻头寿命的影响。 为了有效地破碎岩石,必须对钻头施加足够的轴向压力,以便由牙轮齿引起的应力足以克服岩石抗压强度,但施加给钻头的轴压里有一定的合理值,即不能

5、过大,也不能过小。当轴压值超过最佳值到一定程度时,轴压再加大,穿孔速度也不增加,轴压太大还将引起硬质合金齿的折断或使钻头的轴承损坏。 2.回转速度对钻头的影响 在一定范围内,牙轮钻机的穿孔速度随钻具回转速度的增加而增加,但转速过大,不但使孔底排渣困难,产生岩石二次 破碎,而且会产生强烈震动,影响钻头寿命。钻头的转速必须保证牙轮的牙齿与岩石有足够的接触时间,以达到岩石的有效容积破碎,在硬岩中,随着转速的增加,冲击载荷增加,使牙轮牙齿及轴承磨损显著增加,因此,采用高转速是受到限制的。但岩石较软时,通常采用高转速,低轴压的工作状态。 3.排碴风量对钻头寿命的影响 排碴风量的大小,直接影响牙轮钻头的使

6、用寿命。增大风量,可以有效地吹洗孔底岩碴,改善牙轮齿破碎岩石的条件。同时减少牙爪爪背的磨损,并能更好地冷却牙轮轴承,延长牙轮寿命。此外,还可以减少孔底残碴,增 加有效孔深。但应指出的是,孔底、岩碴能否顺利排出,主要取决于排碴回风速度,而排碴回风速度又受风量和钻杆与孔壁之间的环形空间的影响。因此,考虑排碴效果时,不能单纯追求空压机能力。做到既能获得最好的排碴效果,而又尽可能减少不必要的风量消耗。 4.提高钻机司机的操作技术水平 在钻孔时,由于岩性的变化,回转速度与轴压也应随之变化,使回转速度与轴压相匹配,不至于造成钻头偏磨。此外要遵守以下操作注意事项: 钻孔时,应保持孔位干净,无金属落物; 开孔

7、时,应保持钻机平稳,开孔速度不易过快,避免打斜孔,影 响钻头的使用寿命; 在开始钻孔或使用新钻头时,应先施加较低轴压进行跑合性钻进一段时间,然后再加大到正常轴压; 钻头进入炮孔前,先打开风阀供给钻杆与钻头的排碴压风,在整个穿孔过程中,直至将钻头提出孔外,应始终保证供给足够的风量排碴; 在有水孔或采用风水混合除尘时,易使钻头寿命降低,此时应选择适当喷嘴的钻头,提高钻头处的风压,来保护钻头的轴承; 钻完炮孔提出钻头后,应对钻头进行检查,三个牙轮的温度应大致相近,发热最大、温度很高的牙轮,可能其轴承的压风冷却风道已被岩碴或污物堵塞,应加以检查处理; 不要使用弯曲的钻 杆钻进,因弯钻杆易使钻头承受不均

8、衡的载荷,引起钻头局部偏磨,损坏钻头; 防止误操作,以免钻头掉入孔中。突然的冲击载荷使钻头损坏或报废; 因某种原因停钻时,应用手转动牙轮,并用压风吹扫牙轮,以便重新使用时,保证牙轮转动灵活自如; 钻机在作业过程中出现夹杆现象不能继续作业,及时处理。 (三)采用稳杆器在钻头上部安置稳杆器,能使钻头保持良好的中心位置,防止炮孔偏斜,并减少震动和所需扭拒。钻进时震动的减少,钻头运转平稳,这将减少牙齿的磨损,延长牙轮以及整个钻头的使用寿命。带有合金柱的,这样加强了耐磨性,不 至于耐磨板磨损过快,而影响钻头的稳定性,大大提高了钻头的使用寿命。 三、结束语 多年来,通过以上几个方面的工作实践,提高了矿用牙轮钻头的使用寿命,同时使穿孔成本有了明显的下降。由原来的平均米数 800 米左右,至2010 年达到 1800 米。对于露天开采的矿山降低穿孔成本具有一定的参考价值和推广作用。

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