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长螺旋钻孔机杆扭矩传递和加压原理
发布日期:[2011-11-16] 共阅读[2015]次
    长螺旋钻孔机在钻孔作业时,钻杆要将动力头的两个作用力传递给钻具,一个是圆周方向的旋挖扭矩M(圆周力F);另一个是轴向的加压力N。把这两个作用力从第1节钻杆传递给第2节钻杆;第2节钻杆传递给第3节钻杆…最末一节钻杆传递给钻具。这两个作用力的传递是靠外面一节杆下部的内键和其里面一节杆的外键相互作用完成的。摩擦杆和机锁杆加压力传递的作用原理不同:
  摩擦杆各节杆上的外键是焊在钢管上圆周120°均布的3条(或6条)通长钢条,无台阶(无加压点)。
  机锁杆各节杆上的外键是焊在各节杆钢管上圆周120°均布的3条(或6条)带有加压端面(有台阶)或齿面的钢条。
  下面均以第1、2节钻杆为例论述各节钻杆传递旋挖扭矩和加压力的原理。假设:
  (1)钻杆、钻具承受孔底土石料的负载反扭矩为:Mf=22tm;
  (2)1、2杆扭矩传递作用半径为:R=195㎜=0.195m;
  (3)钢-钢摩擦系数为:k=0.11(在有泥浆润滑条件时);
  则:F圆周力=M/R=22/0.195=112.82(t),
  F正压力=F圆周力=112.82(t);
  f摩擦力=k×F正压力=0.11×112.82=12.41(t);
  N=f摩擦力=12.41(t)
  以上是以SR220C旋挖钻机为例,并且假定负载反扭矩与其最大输出扭矩相等,即Mf=M=22tm计算的加压力。实际上负载反扭矩比机器的最大输出扭矩要小得多,因为较松软的泥砂地层不会对钻具形成多大的负载反扭矩;较硬实的风化岩层钻具截齿在上边打滑,不易进尺,也不能形成多大的负载反扭矩。负载反扭矩小→F圆周力小→F正压力小→f摩擦力小→N加压力小,所以摩擦式钻杆传递的加压力很小。摩擦式钻杆的进尺加压力主要来自于最末一节钻杆和钻具的自身重量(φ440-5×13m摩擦杆的第5节杆重量为:1.8t左右,一个φ1.5m的捞砂钻斗的重量为:2t左右,加起来共3.8t左右)。加压油缸提供给动力头的加压力虽然很大(20t),但经过动力头内键套键齿侧与1杆外键侧的摩擦传递和各杆内外键侧的摩擦传递提供给钻具的进尺加压力却很小,所以使用长螺旋钻孔机时摩擦杆不能在较硬地层施工作业。
  注:在使用机锁钻杆时,要警惕钻杆每节的锁点是否解开,建议在每次每斗上提前将根据钻进深度逆向旋转。也可按每节钻杆一圈逆旋,如第三节已抽出就三圈,即可有效的保证每节的锁点解开。
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