Qattiq toshlarni burg'ulash kodini buzish: o'yinni o'zgartiruvchi DTH texnologiyasi.
Qurilish maydonining geologik sharoitlariga ko'ra, 1-rasmda ko'rsatilganidek, burg'ulash qurilmalari tomonidan keng tarqalgan ishlatiladigan to'rtta asosiy burg'ulash usuli mavjud.
a. Pnevmatik yoki gidravlik boshqariladigan aylanma boshlar zarba uskunalari bilan birgalikda aylanish va zarba energiyasini yuqori qismi orqali uzatadi.burg'ulash trubkasi, burg'ulash trubkasidagi zarba to'lqinlari orqali matkap uchiga energiya etkazib berish. Ushbu usul kichik diametrlar va sayoz chuqurliklar bilan cheklangan va odatda karerlarda, qurilish maydonchalarida va er osti kon ishlarida qo'llaniladi.
b.Down-the-hole (DTH) bolg'achalari burg'ulash tizmasining pastki qismida joylashgan. Siqilgan havo DTH ga burg'ulash tizmasi orqali kiradi, pistonni o'zaro harakatda haydab, to'g'ridan-to'g'ri burg'ulash uchiga ta'sir qiladi, zarba energiyasini toshga o'tkazadi. Ushbu tizim minimal quvvat yo'qotadi va ayniqsa chuqur teshiklar, tekis teshiklar va o'rta qattiq jinslar uchun javob beradi.
c.Teskari aylanish (RC) burg'ulashmatkap uchining yuzidan tosh namunalarini yig'ish va tashish uchun DTH dan foydalanadi. Quruq va ifloslanmagan so'qmoqlar DTH ning markaziy trubkasi orqali namuna yig'ish moslamasiga o'tkaziladi, geologik tahlilga tayyorlanadi.
d. Shlangi yoki elektr motorlar tomonidan boshqariladigan vites qutisi burg'ulash qurilmasi va qalin devorli burg'ulash trubkasi bo'ylab yuqoriga va pastga harakatlanadigan besleme tizimi orqali uch konusli matkap uchiga etarli besleme kuchini qo'llab, aylanadigan quvvat boshini hosil qiladi. Bu usul yumshoq jinslar yoki kuchli qo'shilgan qattiq jinslar uchun qo'llaniladi.
- DTH tamoyillari va xususiyatlari
DTH bilan burg'ulangan tuzilmalar deyarli butunlay barcha magmatik jinslar, metamorfik jinslar va o'rtacha qattiq yoki qattiqroq cho'kindi jinslarni o'z ichiga olishi mumkin. DTH ayniqsa qattiq jinslar va qattiq qatlamlarni burg'ulash uchun foydalidir, chunki qattiq jinslar mo'rt bo'ladi. Ta'sir yuklari ostida yoriqlar nafaqat to'g'ridan-to'g'ri ta'sir joyida sodir bo'ladi, balki singan zonani ham yaratadi, natijada katta tosh bo'laklari paydo bo'ladi. Shunday qilib, burg'ulash tezligi sof aylanadigan burg'ulash bilan solishtirganda sezilarli darajada tezroq. 2-rasmdagi mexanik model zarbali aylanma burg'ulash paytida toshga ta'sir qiluvchi turli xil yuklarni ko'rsatadi.
Bundan tashqari, DTH (Down-the-Hole) burg'ulash quduqning og'ishiga moyil bo'lgan qatlamlarda, masalan, yaxshi rivojlangan to'shak va qatlamlarga ega qatlamlarda yoki notekis qattiqlik va ko'plab yoriqlarga ega bo'lgan tosh qatlamlarida yuqori samarali hisoblanadi. Bu quduqning og'ishini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin, shuningdek, shag'al qatlamlari va tosh qatlamlari orqali burg'ulashda qiyinchiliklarni bartaraf etishi mumkin.
DTH burg'ulash 19-asr oxirida ishlab chiqilgan va bir asrdan ortiq tarixga ega. DTH matkaplarining ko'p turlari mavjud bo'lsa-da, ular umumiy xususiyatga ega: zarba mexanizmi ham, burg'ulash uchi ham burg'ulash qudug'iga botiriladi, aylanish bilan toshni sindirish uchun zarba bilan birlashtiriladi. Ta'sir kuchini yaratish uchun ishlatiladigan uskunalar haydash usuli bo'yicha pnevmatik, gidravlik, yog 'bosimi, elektr va mexanik turlarga bo'linishi mumkin.
Ta'sir energiyasi uzatish paytida sezilarli darajada yo'qotilishi va ta'sirlangan qismlarga jiddiy zarar etkazishi mumkinligi sababli, odatda chuqurroq burg'ulash operatsiyalarida uskunaning burg'ulash asbobi bilan quduqqa kirishi talab qilinadi, shuning uchun chiqish zarba kuchi to'g'ridan-to'g'ri burg'ulash uchiga yoki yadro barreliga ta'sir qilishi mumkin. Bu uzatish paytida energiya yo'qotilishini minimallashtiradi, energiya samaradorligini oshiradi va quduq uskunasining ishdan chiqishi ehtimolini kamaytiradi.
Pnevmatik DTH, shuningdek, havo bilan boshqariladigan DTH sifatida ham tanilgan, ko'plab tizimli turlarda va tasniflash usullarida mavjud.
- Bosim darajasi bo'yicha: yuqori bosimli, o'rta bosimli va past bosimli turlar.
- Umumiy tuzilish bo'yicha: o'tkazilmaydigan va o'zaro turlar.
- Vana ishlash printsipi bo'yicha: nazorat valfi turi, erkin valf turi va gibrid valf turi.
- Piston tuzilishi bo'yicha: teng diametrli piston, teng bo'lmagan diametrli piston va tandem piston turlari.
- Havo tarqatish turi bo'yicha: klapanli DTH va klapansiz DTH. Valfli DTH plastinka klapan, diskli valf va silindrsimon valf turlariga bo'linishi mumkin, valfsiz DTH esa markaziy novda egzoz turiga, pistonli havo taqsimlash turiga va piston, silindr va markaziy novda bilan birlashtirilgan havo taqsimotiga bo'linishi mumkin.
- Teshiklarni yuvish va cürufni tushirish usuli bilan: markaziy teshiklarni yuvish, old teshiklarni yuvish va yon teshiklarni yuvish.
2. Ta'sir mexanizmining strukturaviy sxemalarini aniqlash
2.1 Pistonning o'z-o'zidan gaz bilan ta'minlanishi vana bo'lmagan ta'sir mexanizmi
Ushbu turdagi zarba mexanizmi, birinchi navbatda, gaz ta'minoti uchun pistonning o'zida gaz o'tish joylaridan foydalanadi, buning natijasida ko'plab gaz kanallari bo'lgan murakkab piston konstruktsiyasi paydo bo'ladi, bu esa pistonning mustahkamligi va ishlash muddatini qisqartiradi. Biroq, bu zarba mexanizmi ichki va tashqi tsilindrlarni birlashtiradi, pistonning samarali ish maydonini oshiradi va mexanizmning zarba energiyasini oshiradi.
2.2 Piston va tsilindrning kombinatsiyalangan gaz ta'minotining klapansiz ta'sir mexanizmi
Ushbu turdagi ishlab chiqarish oson bo'lgan oddiy tuzilishga ega, pistonning ishlash muddati uzoqroq va gaz teshiklari ham silindrda, ham pistonda joylashgan. Ushbu tuzilma chet elda keng qo'llaniladi.
2.3 Markaziy quvur gaz ta'minoti vana bo'lmagan ta'sir mexanizmi
Ushbu mexanizmda yuqori va pastki kameralar uchun havo olish yo'llari piston siljiydigan dumaloq trubaga o'rnatiladi. Bu yuqori ishlab chiqarish aniqligini talab qiladi va markaziy quvur uchun nisbatan qisqa umrga ega.
2.4 Yon egzoz ta'sir mexanizmi
Yon egzoz deb ataladigan narsa, chiqindi gaz yo'li burg'ulash uchining markazidan teshikning pastki qismiga o'tishdan ko'ra, silindr tanasidan chiqib ketishini anglatadi. Ushbu turdagi ta'sir mexanizmi odatda silindr tanasida ko'plab qabul qilish va chiqarish yo'llariga ega bo'lib, zaif strukturaviy quvvatga, uzunlamasına charchoq yoriqlari ehtimoliga va havo bosimining sezilarli darajada yo'qolishiga olib keladi, natijada matkap uchi uchun suboptimal qoldiqlarni olib tashlash va sovutish ta'siri.
2.5 Markazning egzoz ta'sir mexanizmi
Ushbu turdagi zarba mexanizmi axlat va gazni to'g'ridan-to'g'ri matkap uchining markazidan teshikning pastki qismiga chiqaradi. To'g'ridan-to'g'ri havo oqimi nafaqat qoldiqlarni olib tashlash samaradorligini oshiradi, balki burg'ulash samaradorligini va sovutishni yaxshilaydi, matkap uchining ishlash muddatini uzaytiradi. Ushbu struktura turi yon egzoz ta'sir mexanizmlarining ichki tsilindridagi ko'plab uzunlamasına yivlarni halqali truba bilan almashtiradi, bu ichki silindrdagi kuchlanish kontsentratsiyasini sezilarli darajada kamaytiradi. So'nggi yillarda keng tarqalgan tuzilmaga aylandi.
2.6 seriyali piston ta'sir mexanizmi
Ikki pistonli (bosh) zarba beruvchi sifatida ham tanilgan seriyali pistonli zarba mexanizmi silindrni izolyatsiya halqasi yordamida ikkita kameraga ajratadi. Ushbu dizayn ikkala piston yuzining bir vaqtning o'zida bir xil teshik diametrida ishlashiga imkon beradi, bu esa katta zarba kuchi va yuqori zarba chastotasiga olib keladi. Shunga mos ravishda, teshikning pastki qismidan tosh kukunini samarali ravishda olib tashlaydigan ikki tomonlama egzoz tizimi mavjud. Biroq, uning asosiy kamchiligi uning murakkab tuzilishi va ishlov berish qismlarida yuqori aniqlik zarurati; masalan, pistonning qo'llanilishi va targ'ib qilinishini cheklab qo'yadigan bog'liq komponentlar bilan beshtagacha birlashtiruvchi sirt mavjud. Shu sababli, ushbu dizayn ikkinchi variantni qabul qiladi, bu piston va silindrli kombinatsiyalangan gaz ta'minoti bilan vana bo'lmagan zarba mexanizmi. Uning tuzilishi 3-rasmda ko'rsatilgan.
3.DTH uchun nazariy tahlil va tegishli hisoblar
3.1 Ishlash parametrlarini tanlash**
3.1.1 Bolg'aning uzunligi va og'irligi: Dastlabki dizayn uzunligi 4500 mm dan kam va og'irligi 2500 kg dan kam bo'lgan uzunlikni belgilaydi.
3.1.2 Bolg'a diametri: Tegishli bolg'a diametri 540 mm ga o'rnatilgan burg'ulash diametri asosida aniqlanadi.
3.1.3 Burg'ulash diametri: Bu qoziq teshigining diametriga ishora qiladi, odatda 550 mm dan 600 mm gacha.
3.1.4 Burg'ulash chuqurligi: qoziq dizayni talablariga ko'ra, bu odatda bir necha o'nlab metrdan yuz metrgacha.
3.1.5 Matkap tezligi: DTH burg'ulash odatda past aylanish tezligida ishlaydi, odatda 7 dan 25 r/s gacha.
3.1.6 Aylanish momenti: Ushbu dizayn uchun maksimal moment 150 kN·m ga o'rnatiladi.
3.2 Dizayn parametrlarini hisoblash
DTH uchun dizayn parametrlari, xususan DTH zarba uskunasining ishlash parametrlari mashina dizayni uchun asos bo'lib xizmat qiladi va ishlab chiqarilgan uskunaning ishlashini belgilaydi.
3.2.1 Ta'sirli uskunalar uchun dizayn bosimi P
Xitoyda pnevmatik zarba uskunalari uchun dizayn standarti sifatida 0,49 MPa (taxminan 5 × 10 ^ 5 Pa) bosim keng tanlanadi. Ushbu dizayn uchun DTH katta burg'ulash diametri va og'ir pistonga ega bo'lmagan valfli zarba qurilmasi ekanligini hisobga olsak, yuqori havo bosimi ish faoliyatini yanada oshiradi. Bundan tashqari, yuqori bosimli havo kompressorlari tobora keng tarqalgan va ISO 5941-1979 xalqaro standartiga muvofiq, 1,6 MPa dizayn bosimi tanlanadi.
3.2.2 Ta'sir kuchi
Katta diametrli teshiklarni burg'ulash uchun ishlatiladigan DTH uchun dizayn zarba energiyasi sezilarli darajada o'zgarishi mumkin. Ushbu dizayn uchun zarba energiyasi quyidagicha hisoblanadi:
3.2.3 Ta'sir chastotasi
Odatda, doimiy zarba energiyasi ostida zarba chastotasi zarba beruvchining chiqish quvvatiga mutanosibdir. Biroq, silindr diametri o'rnatilganda, zarba chastotasini oshirish piston zarbasini kamaytirishni talab qiladi, bu esa o'z navbatida bitta zarba kuchini kamaytiradi. Yagona zarba kuchi ma'lum bir chegaradan pastga tushganda, chastotani oshirish qoniqarli tosh sindirish natijalarini bermaydi. Shunday qilib, zarba chastotasini tanlash zarba kuchi bilan cheklanadi.
0,5 MPa dizayn bosimida ishlaydigan pnevmatik DTH uchun chastota 16,8 Gts dan oshmasligi kerak. DTH 0,5 dan 2,5 MPa gacha bo'lgan dizayn bosimida ishlaganligi sababli, zarba chastotasi sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Zarba chastotasining dastlabki tanlovini quyidagicha hisoblash mumkin:
f = 10,4 + 7,6P
(2) bu erda P - tizim ta'minoti bosimi. Ushbu dizayn uchun P = 1,6 MPa, shuning uchun:
f = 10,4 + 7,6 × 1,6 = 22,5 Gts.
3.3 Strukturaviy parametrlarni loyihalash
DTH ning asosiy konstruktiv parametrlari silindrli teshik diametri, piston zarbasi va piston o'lchamlarini o'z ichiga oladi. Tsilindrning diametrini oshirish zarba kuchini ham, chastotani ham oshirishi mumkin, shuning uchun diametrni strukturaviy o'lcham chegaralarida maksimal darajada oshirish kerak. Odatda, DTH ning tashqi diametri va teshik diametri o'rtasidagi farq 15 dan 20 mm dan kam bo'lmasligi kerak va DTH ning tashqi qobig'i juda nozik bo'lmasligi kerak. Shuning uchun DTH silindr diametrining burg'ulash diametriga nisbati odatda 0,5 dan yuqori.
3.3.1 Tsilindrning ish diametri va strukturaviy zarba
Tsilindrning D ish diametrini quyidagicha hisoblash mumkin:
D = K × D (teshik) = (0,57 - 0,68) × D (teshik) (3)
Ushbu dizayn uchun D (teshik) = 600 mm, shuning uchun D 360 mm sifatida olinadi. Strukturaviy zarba S empirik ravishda S = 500 mm sifatida olinadi.
3.3.2 Piston massasi
Pistonning radial o'lchamlari silindrning o'lchami va tuzilishi bilan chegaralanadi, bu esa teng yoki har xil diametrli pistonlarga imkon beradi. Chiziqli o'lchamlar pistonning og'irligiga bog'liq bo'lib, u matkap uchiga urilganda uning tezligiga ham tegishli. Shuning uchun pistonning strukturaviy o'lchamlarini aniqlash DTH dizaynining murakkab jihati hisoblanadi. DTH pistonining massasini quyidagicha baholash mumkin:
m = 0,0205D^2,84 (4)
bu erda m - kg dagi piston massasi; D - sm dagi silindrning ish diametri.
D = 36 ning o'rnini bosish hosil bo'ladi: m = 540 kg.
DTH asosan moment uzatish strukturasidan va pnevmatik zarba mexanizmidan iborat. Torkni uzatish strukturasi burg'ulash tayog'ini va DTHni bog'laydi, aylanma kesish va tortish kuchlarini uzatadi; pnevmatik zarba mexanizmi zarba hosil qiladi, zarba matkap uchiga eksenel quvvat beradi. Maxsus struktura tafsilotlari 3-rasmda ko'rsatilgan.
Tork uzatish strukturasi burg'ulash tayog'i va zarba beruvchini bog'laydi. Yuqori bo'g'in burg'ulash novdasi va zarba moslamasi bilan quvur iplari orqali bog'lanadi, bu birinchi navbatda gazning o'tkazuvchanligini ta'minlash va ayni paytda moment va tortish kuchini o'tkazish uchun. Tekshirish valfi buloq bilan boshqariladigan zarba va burg'ulash tayog'iga loy va suvning kirib kelishini oldini oladi. Gaz ta'minoti tarmog'i bo'lgan havo olish o'rindig'i siqilgan havoni silindrga kiritish vazifasini bajaradi, bu silindr va piston bilan birga gaz ta'minoti harakatini osonlashtiradi va shu bilan birga gaz ta'minotiga erishadi. Bahorli xavfsizlik halqasi matkap uchini almashtirishda pistonning silindrdan sirg'alib ketishiga yo'l qo'ymaydi.
3.4 DTH matkap uchining chekli elementlar tahlili
DTH matkap uchi pistondan ta'sir kuchlariga va qo'zg'aysan boshidan momentga ta'sir qiladi. Siqilgan havoning pistonga ta'sir qiladigan kuchi quyidagicha ifodalanadi:
F = P × S (5)
bu erda P - Pa tizimidagi bosim; S - pistonning m²dagi kuch maydoni.
Shunday qilib, F = 1,6 × 10^6 × 0,084 = 134400 N.
Shunday qilib, matkap uchiga ta'sir qilish kuchi:
F' = kF (6)
bu erda k - ta'sir koeffitsienti; F - N dagi siqilgan havo tomonidan matkap uchiga ta'sir qiladigan kuch. Shunday qilib, F' = 20 × 134400 = 2688 kN.
Drayv boshi tomonidan DTH matkap uchiga qo'llaniladigan moment N = 150 kN. Matkap uchining pastki uchini mahkamlashda F' = 2688 kN va N = 150 kN ni qo'llash va 320 MPa oquvchanlik kuchiga ega QT500-7 materialidan foydalanib, chekli elementlar tahlili amalga oshiriladi. Maxsus yuklash va cheklash shartlari va tarmoq bo'linishi 4 va 5-rasmlarda ko'rsatilgan.
Cheklangan elementlarni tahlil qilish natijalari 6-rasmda ko'rsatilgan bo'lib, maksimal kuchlanish 144,355 MPa ni tashkil etadi, bu QT500-7 (320 MPa) ning oqish kuchidan kamroq, shuning uchun talablarga javob beradi.