드릴 로드 실패의 주요 원인
중국의 광업 산업 발전과 교통 인프라 건설 규모의 증가, 그리고 정부 주도의 기계화, 자동화, 지능형 무인 건설 및 채굴에 대한 요구사항으로 인해 드릴링 도구 시장이 빠르게 발전했습니다. 수십 개의 제조업체가 있으며 시장 규모는 수십 억 위안에 이른다고 합니다. 그러나 국내 브랜드 제품의 성능 개선 여지는 여전히 많이 남아 있습니다.
오늘은 암석 드릴링 장비에서 드릴 로드의 실패에 대한 우리의 경험에 대해 이야기해 보겠습니다.
발굴 차량의 드릴 로드로서, 그것은 암석 드릴의 충격 에너지를 암석으로 전달하는 전도체입니다. 그 작업 형태는 위 그림에 나타나 있습니다. 사양에 관계없이 주로 몇 가지 고장 모드가 있으며, 즉 정상 마모입니다. 또한 하나는 드릴 로드의 파손이고, 다른 하나는 연결 나사의 마모에 따른 변형입니다. 나사 마모와 변형은 흔하지만, 파손은 상대적으로 드물지만 파손 지점은 거의 항상 나사 슬리브에서 약 50센티미터 떨어진 곳에 있습니다.
이 상황은 실제로 암석 드릴에서의 에너지 전이 변동 이론과 매우 일치합니다. 충격 피스톤이 드릴 꼬리를 타격할 때, 충격 피스톤의 운동 에너지는 스트레스 파동으로 변환되어 드릴 로드와 드릴 비트를 통해 구멍의 바닥으로 전달됩니다. 최적의 드릴링 경제성을 달성하기 위해서는 암석 드릴에서 드릴링 도구, 그리고 암석까지의 전체 시스템이 서로 조화롭게 작동해야 합니다. 스트레스 파동 이론에 따르면, 스트레스 파동은 직사각형 모양이며, 직사각형 파동의 길이는 피스톤 길이의 두 배입니다. 직사각형 파동의 높이는 충격 순간의 피스톤 속도와 충격 피스톤의 단면적과 드릴 로드의 단면적 간의 관계에 따라 달라집니다. 암석 드릴 피스톤의 충격에 의해 생성된 에너지는 드릴 로드의 꼬리를 통해 파동 형태로 전달되며, 드릴 로드는 암석을 부수게 됩니다. 큰 망치를 쳐본 적이 있거나 드릴 로드를 잡거나 못을 조각해 본 경험이 있다면, 손바닥이나 손가락으로 드릴 로드의 미세한 확장을 느낄 수 있으며, 감각적인 경험을 하게 됩니다. 이 이론에 따르면, 주어진 충격 압력에서 드릴 파이프 내의 스트레스 파동 진폭, 즉 스트레스 값은 드릴 파이프의 단면적 감소로 인해 더 높아집니다. 드릴 꼬리와 드릴 로드의 더 긴 수명을 보장하려면 작업 압력이 항상 드릴링 도구의 단면적 크기와 일치하도록 하는 것이 중요합니다. 아틀라스 코프코의 암석 드릴은 모두 슬렌더 피스톤 개념을 채택하고 있으며, 드릴 비트 꼬리와 드릴 로드의 직경이 일치하고 변함없이 균일하게 유지되기를 희망하여 에너지 파동의 피크 값이 균일해지도록 하고 있습니다. 이를 통해 높은 전송 효율을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 드릴링 도구의 수명도 향상시킬 수 있습니다. 이것이 아틀라스 암석 드릴이 다른 브랜드보다 더 효율적인 이유이기도 합니다.
그러나 실제로, 드릴 테일이든 드릴 로드이든, 기능적 및 가공 요구 사항 때문에 그 구조적 형태는 직경이 변하지 않는 조건을 완전히 충족하기 어렵습니다. 그림에서 볼 수 있듯이, 굴착 및 암석 천공 시, 통합 빠른 드릴 로드를 사용하든 연결 슬리브를 사용하든, 드릴 로드 테일과 드릴 로드 사이의 연결 나사는 충격파의 진폭 변화가 가장 큰 곳, 즉 충격파 피크가 발생하는 곳입니다. 나사 가공의 정확도, 상호 협력의 일치 정도, 심지어 드릴 파이프 작업 과정에서의 편향 변화가 이 부분에 가장 큰 영향을 미치며, 이로 인해 드릴 파이프 고장이 이 영역에서 더 자주 발생합니다. 따라서 드릴링 공구 제조업체가 이 분야에서 노력할 수 있다면, 할 일이 아직 많이 남아 있습니다.
하지만 실제로 저는 개선만이 가능하다고 믿습니다. 어떤 면에서는 이 문제는 수평 굴착과 암석 천공에 대해 해결할 수 없는 문제입니다.
개방식 채굴에서의 암석 관통 작업에서는 현재 다운 더 홀 해머가 더 일반적으로 사용되며, 드릴 파이프가 충격을 견딜 수 없기 때문에 그런 문제는 없습니다. 아틀라스는 탑 해머 드릴링을 위해 COPROD라는 종류의 드릴 도구를 능숙하게 사용했습니다. 그림에 표시된 대로, 외부 케이싱은 충격을 견디지 않으며, 내부 충격 로드는 나사 연결을 사용하지 않고 랩 조인트를 사용하므로 지름이 변하지 않고 파형에 피크 변화가 없습니다. 드릴링 속도와 드릴 도구의 수명은 모두 매우 길지만, 기본적으로 수직 드릴링에만 적합합니다.
