Lý do chính cho sự thất bại của cần khoan.
Do sự phát triển của ngành công nghiệp khai thác mỏ ở Trung Quốc và quy mô ngày càng tăng của việc xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông, cũng như các yêu cầu do chính phủ dẫn dắt về cơ giới hóa, tự động hóa và xây dựng, khai thác không người lái thông minh, thị trường công cụ khoan đã phát triển nhanh chóng. Được cho là có hàng chục nhà sản xuất với quy mô thị trường lên tới hàng tỷ nhân dân tệ. Nhưng vẫn còn nhiều không gian để cải thiện hiệu suất của các sản phẩm thương hiệu nội địa.
Hôm nay, hãy cùng nói về trải nghiệm của chúng tôi với sự cố gãy thanh khoan trên các giàn khoan đá.
Là cần khoan của xe đào, nó là bộ dẫn truyền năng lượng tác động của máy khoan đá vào đá. Hình thức làm việc của nó được thể hiện trong hình trên. Không phân biệt kích thước, chủ yếu có một số chế độ hỏng, đó là hao mòn bình thường. Ngoài ra, một là sự gãy của cần khoan, và một cái khác là sự biến dạng của mối nối bị mài mòn. Hao mòn và biến dạng của mối nối là phổ biến, trong khi gãy nứt thì tương đối hiếm, nhưng các điểm gãy gần như luôn nằm cách khoảng 50 cm từ ống ren.
Tình huống này thực sự rất nhất quán với lý thuyết dao động truyền năng lượng trong các máy khoan đá. Khi pít-tông va chạm đánh vào đuôi khoan, động năng của pít-tông va chạm được chuyển đổi thành sóng áp lực, và được truyền đến đáy lỗ khoan qua que khoan và mũi khoan. Để đạt được hiệu quả kinh tế khoan tối ưu, toàn bộ hệ thống từ máy khoan đá đến công cụ khoan đến đá phải được phối hợp với nhau. Theo lý thuyết sóng áp lực, sóng áp lực có hình dạng hình chữ nhật, với chiều dài của sóng chữ nhật gấp đôi chiều dài của pít-tông. Chiều cao của sóng chữ nhật phụ thuộc vào vận tốc của pít-tông tại thời điểm va chạm, cũng như mối quan hệ giữa diện tích mặt cắt ngang của pít-tông va chạm và diện tích mặt cắt ngang của que khoan, như được thể hiện trong hình. Năng lượng sinh ra từ sự va chạm của pít-tông máy khoan đá được truyền dưới dạng sóng qua đuôi que khoan, và que khoan sẽ phá đá. Nếu bạn đã từng đánh một cái búa lớn, cầm một que khoan, hoặc đục một chiếc đinh, bạn có thể cảm nhận được sự mở rộng nhẹ của que khoan bằng lòng bàn tay hoặc ngón tay, và có một trải nghiệm giác quan. Theo lý thuyết này, tại bất kỳ áp suất va chạm nào, biên độ sóng áp lực trong ống khoan, tức là giá trị áp suất, sẽ trở nên cao hơn do diện tích mặt cắt ngang của ống khoan giảm. Để đạt được tuổi thọ lâu hơn cho đuôi khoan và que khoan, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng áp suất làm việc phù hợp với kích thước mặt cắt ngang của công cụ khoan trong mọi thời điểm. Các máy khoan đá của Atlas Copco đều áp dụng khái niệm pít-tông thon dài, và hy vọng rằng đường kính của đuôi mũi khoan và que khoan phù hợp với nó và đồng nhất không thay đổi, để giá trị đỉnh của sóng năng lượng đồng đều, điều này không chỉ đạt được hiệu suất truyền tải cao mà còn cải thiện tuổi thọ của công cụ khoan. Đây cũng là lý do tại sao máy khoan đá Atlas hiệu quả hơn so với các thương hiệu khác.
Tuy nhiên, trên thực tế, bất kể là đuôi khoan hay cần khoan, do yêu cầu về chức năng và chế biến, hình dáng cấu trúc của nó khó có thể hoàn toàn đáp ứng điều kiện không thay đổi đường kính. Từ hình ảnh, chúng ta có thể thấy rằng trong quá trình đào và khoan đá, bất kỳ việc sử dụng cần khoan nhanh tích hợp hay ống nối, thì chỉ cục nối giữa đuôi cần khoan và cần khoan là nơi mà biên độ của sóng xung thay đổi nhiều nhất, tức là nơi mà đỉnh sóng xung sẽ được hình thành; Độ chính xác của gia công ren, mức độ khớp nối tương hỗ và thậm chí sự biến đổi lệch trong quá trình làm việc của ống khoan có ảnh hưởng lớn nhất đến phần này, đó là lý do tại sao sự cố ống khoan thường xảy ra nhiều hơn trong khu vực này. Vì vậy, nếu các nhà sản xuất dụng cụ khoan có thể nỗ lực trong lĩnh vực này, vẫn còn rất nhiều việc phải làm.
Nhưng trên thực tế, tôi tin rằng chỉ có thể cải thiện. Theo một nghĩa nào đó, vấn đề này là không thể giải quyết đối với việc khai thác theo chiều ngang và khoan đá.
Trong việc khoan đá mỏ lộ thiên, búa khoan dưới lòng đất hiện nay được sử dụng phổ biến hơn, và vì ống khoan không chịu được sự va đập, nên không có vấn đề như vậy. Atlas đã khéo léo sử dụng một loại công cụ khoan gọi là COPROD cho khoan búa trên cùng. Như trong hình, lớp vỏ bên ngoài không chịu va đập, và thanh va đập bên trong không sử dụng mối nối có ren, mà sử dụng mối nối chồng lên nhau, vì vậy đường kính sẽ không thay đổi, và sóng hình sẽ không có sự thay đổi đỉnh. Tốc độ khoan và tuổi thọ của công cụ khoan đều rất dài, nhưng về cơ bản nó chỉ phù hợp cho việc khoan thẳng đứng.
