A principal razão para a falha da barra de perfuração
Devido ao desenvolvimento da indústria de mineração da China e ao aumento da escala da construção de infraestrutura de transporte, assim como às exigências lideradas pelo governo para mecanização, automação e construção e mineração inteligente não tripulada, o mercado de ferramentas de perfuração se desenvolveu rapidamente. Diz-se que existem dezenas de fabricantes com um tamanho de mercado de bilhões de yuans. Mas ainda há muito espaço para melhoria no desempenho dos produtos de marcas nacionais.
Hoje, vamos falar sobre nossa experiência com a falha de barras de perfuração em perfuratrizes de rocha.
Como a barra de perfuração do carro de escavação, ela é o condutor que transfere a energia de impacto da broca para a rocha. Sua forma de trabalho é mostrada na figura acima. Independentemente das especificações, existem principalmente vários modos de falha, nomeadamente desgaste normal. Além disso, uma é a ruptura da barra de perfuração, e a outra é a deformação do desgaste da rosca de conexão. O desgaste e a deformação da rosca são comuns, enquanto as fraturas são relativamente raras, mas os pontos de fratura estão quase sempre localizados a cerca de 50 centímetros de distância da manga da rosca.
Essa situação é, na verdade, muito consistente com a teoria das flutuações de transferência de energia em perfuratrizes de rocha. Quando o pistão de impacto atinge a cauda da broca, a energia cinética do pistão de impacto é convertida em ondas de estresse, que são transmitidas até o fundo do furo através da barra de perfuração e da broca. Para alcançar uma economia de perfuração ótima, todo o sistema, da perfuratriz de rocha à ferramenta de perfuração e à rocha, deve estar coordenado entre si. De acordo com a teoria das ondas de estresse, as ondas de estresse têm forma retangular, com o comprimento da onda retangular sendo o dobro do comprimento do pistão. A altura da onda retangular depende da velocidade do pistão no momento do impacto, bem como da relação entre a área de seção transversal do pistão de impacto e a área de seção transversal da barra de perfuração, conforme mostrado na figura. A energia gerada pelo impacto do pistão da perfuratriz de rocha é transmitida na forma de ondas através da cauda da barra de perfuração, e a barra de perfuração quebra a rocha. Se você já bateu com um grande martelo, segurou uma barra de perfuração ou fez um furo com um prego, pode sentir a leve expansão da barra de perfuração com a palma da mão ou os dedos, e ter uma experiência sensorial. De acordo com essa teoria, a qualquer pressão de impacto dada, a amplitude da onda de estresse no tubo de perfuração, ou seja, o valor de estresse, aumentará devido à redução na seção transversal do tubo de perfuração. Para alcançar uma vida útil mais longa para a cauda da broca e a barra de perfuração, é importante garantir que a pressão de trabalho corresponda sempre ao tamanho da seção transversal da ferramenta de perfuração. As perfuratrizes de rocha da Atlas Copco adotam todas o conceito de pistão esguio e esperam que o diâmetro da cauda da broca e da barra de perfuração combinem com isso e sejam uniformes, sem alterações, para que o valor de pico da onda de energia seja uniforme, o que não apenas pode alcançar alta eficiência de transmissão, mas também melhorar a vida útil da ferramenta de perfuração. É também por isso que a perfuratriz de rocha da Atlas é mais eficiente do que outras marcas.
No entanto, na realidade, seja um tail de broca ou uma barra de broca, devido a requisitos funcionais e de processamento, sua forma estrutural é difícil de atender plenamente à condição de não alteração no diâmetro. Pela figura, podemos ver que na escavação e perfuração de rochas, seja usando uma barra de broca rápida integrada ou um manguito conectante, a rosca de conexão entre o tail da barra de broca e a barra de broca é o lugar onde a amplitude da onda de choque muda mais, ou seja, onde o pico da onda de choque será gerado; A precisão do maquinamento da rosca, o grau de compatibilidade da cooperação mútua e até mesmo as mudanças de deflexão durante o processo de trabalho do tubo de perfuração têm o maior impacto nessa parte, o que é a razão pela qual as falhas do tubo de perfuração ocorrem com mais frequência nesta área. Portanto, se os fabricantes de ferramentas de perfuração puderem se esforçar nessa área, ainda há muito trabalho a ser feito.
Mas, na realidade, acredito que apenas melhorias podem ser feitas. De certa forma, esse problema é insolúvel para escavação horizontal e perfuração de rochas.
Na perfuração de rochas a céu aberto, os martelos de fundo de furo são agora mais comumente utilizados, e como a coluna de perfuração não suporta impactos, não há esse problema. A Atlas usou habilidosamente um tipo de ferramenta de perfuração chamada COPROD para perfuração com martelo de topo. Como mostrado na figura, o revestimento externo não suporta impacto, e a barra de impacto interna não usa conexão rosqueada, mas sim conexão sobreposta, portanto, o diâmetro não mudará, e a forma da onda não terá mudanças de pico. A velocidade de perfuração e a vida útil da ferramenta de perfuração são ambas muito longas, mas, basicamente, é adequada apenas para perfuração vertical.
