拔钎器的设计与使用.pdf

第1 9 卷第1 期 2 0 0 2 年2 月 爆破 B I ．A S T I N G V ’l1 9N ol M d f2 0 0 2 文章编号1 0 0 14 8 7 x 2 0 0 2 】叭0 0 8 6 0 4 拔钎器的设计与使用 房泽法，徐海清 武汉理工大学．湖北武汉4 3 0 0 7 0 摘要用手持式轻型凿岩机在节理裂隙发育的岩石或泥岩中进行钻孔施工时．钎杆通常难以扭出，为此 设计了一种手动式拔许器，可拔出各种出露长度的孔内钎轩．很好的解击了这个问题。 关t 词爆硅；凿岩；竹杆；拔钎嚣 中围分类号T D 2 3 5 ．3 9文献标识码A R e s i g na n dA p p l yo fJ a c k r o dP u e r F A N G 压一知，X UH 矗i 一删”g w u h a nu n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，w u h a n4 3 0 0 7 0 ，C h i n a A b s t r a c t J a c k 州∞m m o n l yi sd i f f I c u l t yt od r a wi ns h a l l o wb o r ew h e nh a n d h e l dr o c kd r Ⅲsj s ∞r i n gl ns c c - t i ⋯n dc r a 叽yd e v e I 。p e dr o c ko rm u dr o c kT h i sp r o b I e mi sv e r ye a 画l ys e t t l e db yJ a c k r o dp u l l e r ，w h i c hc a nd r a w “l 【i n d so fo u t I e n g t hb o d n EJ a c k r o db yh a n d K e yw o r d s b I 曲t i l l g ；d 五l l l n g ；J a c k m d ；J a c k r o dp u l l c r 1 问题的提出 在浅孔爆破中，常用手持式轻型凿岩机打孔。 通常情况下．钻孔与拔钎工作均较顺利。但是，若遇 到节理裂隙发育的岩石或泥岩，将钎杆从钻好的炮 孔中拔出，却并非容易事。对于节理裂隙发育的岩 石，钻孔施工中，小石渣从f L 上部掉人钻孔下部钎杆 与钻头连接部位．或小石头从孔壁向外突出，使钎杆 难以从孔中拔出；对于潮湿的炮f L ，岩粉粘在孔壁 上，钻孔直径变小，钎杆难以从f L 中拔出；对于泥岩， 钻7 L 打好后，上部炮i L 变形，使钻孔直径变小，也难 以使钎杆从孔中拔出。 遇到这种情况，往往是一人扶钻机，使凿岩机处 于凿岩冲击工位，两人用木棒使劲上抬凿岩钻机往 外拉拔钎杆，即使这样有些钎杆也难以拔出。这样 使凿岩工作变得费时、费力，且对凿岩机的钎卡、棘 轮、棘爪等零部件损耗也特别大，还严重降低了凿岩 收稿日期2 0 0 1 1 10 8 作者简介房泽法 1 9 5 4 一 ，男；武汉武汉理工大学副 教授． 效率。如果钎杆不能从炮孔中拔出，不仅钎杆报废， 并且必须重新打孔，这使凿岩成本及爆破费用增加． 因此，有必要设计一种拔钎器来解决这一问题。 2 拔钎器的设计思路 2 ．1 设计思路 拔钎器应该便于加工，加工成本低；结构简单， 小巧玲珑，使用方便，操作简单，而且能重复使用。 拔钎器不仅能拔出露出地面较长的钎杆，也应拔出 只露出钎肩的钎杆，即所设计的拔钎器应该拔出各 种出露长度的钎杆。 当钎扦露出地面较长发生夹钎时，拔出钎杆较 易实现。加工一个可沿钎杆滑动的锤体，为便于手 握操作，该锤体做成哑铃形，并沿锤的轴线铣切一条 宽2 4m m 的槽，不妨称其为哑铃锤。当发生夹钎 时。可将哑铃锤从锤的凹槽处插入钎杆中，手握哑铃 锤使之沿钎杆向上滑动，锤体冲击钎肩．使钎杆产生 向上的冲击力，将钎杆从钻孔中拔出。 当钎杆出露地面较短发生夹钎时，因哑铃锤放 人钎肩下部而滑动行程太短或根本无法放人钎肩下 万方数据 第1 9 卷第1 期虏浑法等拔钎器的设计与使用8 7 部，该法失效。为充分利用哑铃锤的冲击功，应在钎 肩上部设计一个联结器，让哑铃锤的冲击力通过联 接器传给钎杆并将其拔出。为此提出以下三种方案 来解决这一问题。 22 几种方案 方案～ 见图l a 设计上下两个钢夹板，两 个钢夹板用两根十2 0m n 、的钩彤钢筋连接，在钢夹 板中间放一根废旧钎杆，与孔中的钎杆在同一轴线 上．作为哑铃锤的滑道。废钎杆的钎肩到下部端点 的距离约为0 ．6 5m ，废钎杆与钎杆之间用一根直径 5I n n l 的短定位销插人两钎杆的空腔内将其定位。 使用前，先将旧钢钎放入两夹板内，用定位销将 7 L 内的两钎杆定位，扣上两根钢筋，再将哑铃锤放人 钎杆上，用哑铃锤冲击废钢钎的钎肩，由钎肩作用于 上钢夹板．通过钢筋将力传给下钢夹板，下钢夹板将 力传给钎肩，因此钎杆受到向上作用的力，产生向 外拉拔钎杆的冲击力，最终将钎杆拔出。 方案二 见图1 一b 用～块工型钢和一端有螺 母一端有杆肩的钢滑杆组成联接器。工型钢取代了 方案一中的两个钢板和两根钢筋，使结构变得紧凑。 工型钢上部有螺母，用以联接和固定滑杆，下部铣切 一个宽为2 4m m 的凹槽可阻放人钎肩下部，以传递 来自哑铃锤的冲击力。 使用时先将滑杆螺母端旋人工型钢，将工型钢 下端放人钎肩下部，而后旋紧钢滑杆使之与钎杆尾 端顶紧．用哑铃锤冲击钢滑杆，通过工型钢将滑杆的 冲击力传给钎肩，产生向外拉拔钎杆的冲击力，最终 将钎杆从钻孔中拔出。 方案三 见图1 一c 设计用两个钢夹板代替方 案二中的工型钢。在钎肩到地面的距离较小的时 候，将下钢夹板放在钎肩下，两钢夹板之问用螺栓连 接，两个钢夹板用螺栓上的钢管来定位，上钢夹板与 钢糟杆用梯形螺纹连接，滑杆上的螺纹直径比钎杆 直径大．且螺纹长度大于上钢夹板厚度，当旋转钢滑 杆使之与钎尾尾端顶紧时，可使整个联接装置固定 于钎杆上。 使用时用哑铃锤冲击钢滑杆，通过两钢夹板和 螺栓将力传给钎肩，因此钎杆受到向上作用的力， 产生向外拉拔钎杆的冲击力，最终将钎杆拔出。 该方案的优点结构简单紧凑，重量轻，一个人 可以独立完成拨钎工作；所用钢材尺寸不大，便于加 工，安装方便，小巧玲珑，加工成本低，传力效果好。 综七所述，方案三比方案一、方案二好，故采用 方案三。 3 技术设计 3l 哑铃锤 3ll 哑铃锤的作用 哑铃锤的作用是将锤放人钎杆或滑杆t ，使哑 铃锤沿滑杆或钎杆迅速滑动撞击钎肩或杆肩，产生 向外拉拔钎杆的冲击力。 312 哑铃锤的重量 哑铃锤的尺寸应在外形美观的前提下，要求重 量合适。重量太小，冲击功太小，无力将钎杆从炮孔 中拔出，如能拔出，冲击次数太多；冲击锤的重量太 大，拿起来笨重，操作不灵活，在有限的滑动距离里， 糈动速度太小，也不利于增加冲击功，并且工件重， 材料费及加工费提高。根据经验，锤重在7 ～1 0k 之间较合适。哑铃锤的两端在与钎肩或杆肩碰撞过 程中易受冲击变形．因此应进行热处理．处理硬度应 小于钎肩或杆肩的硬度，以免伤害钎肩或杆肩。 3 ．1 ．3 哑铃锤的形状与尺寸 哑铃锤形状似哑铃；中间手握部分的外直径为 5 0m m 、长为9 0m m 时手感较好；锤头有足够的厚 度，在满足重量要求前提下，直径尽量小些，以减少 切削量；锤头与手握部分之间的过渡段应平滑美观， 且不会在冲击施工时因应力集中而产生断裂。哑铃 锤的形状和尺寸见图2 。 32 铜夹板 3 ．2l 钢夹板的作用 钢夹板分为上下两个。下钢夹板与上钢夹板联 接钎杆与精杆并起传力的作用；上钢夹板与钢滑杆 用梯形螺纹相连，当钢滑杆受到哑铃锤的冲击时，通 过上钢夹板、螺栓、下钢夹板将力传给钎肩，钎杆受 到向上作用的力，即向外拉拔钎杆。 3 ．22 钢夹板的形状与尺寸 两钢夹板均为中心带孔的圆板，厚度为2 5 m m ，直径为1 2 0m m 。上钢夹板边缘两孔为光孔， 直径为2 0m m ，与圆心对称，孔距8 0m m ，中间孔直 径为3 2m m ，带梯形螺纹，用以固定钢滑杆并传力。 下钢夹板在与两小孔所在大圆直径垂直的地方用铣 床切削成一个宽为2 4m m 的半通槽，并且与中心直 径为2 6m m 的圆孔相交，其作用是为了将钢板放 人钎肩下．工作时承受来自滑动哑铃锤的冲击力，所 以该处也应适当热处理，处理硬度应小于钎肩或杆 肩的硬度。圆孔两侧为M 2 0 的公制螺纹。钢夹板 的形状与尺寸见图3 。 33 钢滑杆 万方数据 爆破 功 图1 拨钎器方案示意图 l 芏】3 钢夹板图 3 ．31 钢滑杆的作用 钢滑杆的作用是作为哑铃锤的滑道，承受哑铃 锤的冲击力，并将该力通过螺纹传给上钢夹板；紧固 联接装置，使夹板、精杆、钎杆成为一体，便于冲击作 业。 3 32 钢滑杆的形状与尺寸 钢滑杆的长度主要为哑铃锤的长度加上哑铃锤 运动所需最佳的距离，还有螺纹的长度和受力的杆 肩的长度。通过实践，确定长度为7 9 0m m ，杆的直 径为2 47 1 1 f 7 l 。 钢滑杆在承受上向冲击力的同时．还要承受水 平力，因此，滑杆的螺纹是易损处。为此，决定采用 梯形螺纹，加大螺纹直径以提高其受力面积。 钢滑杆的形状与尺寸见图4 。 图4 钢滑杆 4 拔钎器总图 拔钎器的总图见图5 。拔钎器的重量见表l 。 襄1 拔钎器的重量表 零件名称哑铃锤钢滑杆上钢夹板下钢夹板螺栓铜管总重 重量 k 8 22 91 ．91704O21 5 2 5 应用 2 0 0 1 年1 0 月我单位承接了一个基坑开挖石方控 制爆破任务。基坑长4 2m ，宽2 1m ，爆破总方量约为 26 0 0m 3 ，岩石为强风化石英砂岩和泥砂岩夹层，裂隙 极为发育。因爆破点北距交通要道1 8m ，东距离平房 仅5m ，西距离七层宿舍楼1 5m ，环境复杂，只能采用 小7 L 径浅i L 爆破方案，且每次最大爆深为25t 1 1 。 钻孔施工时，遇到石英砂岩，经常夹钎，拔钎困难； 遇到泥沙岩，成孔后孔壁变形收缩．也难以将钎杆从钻 孔中拔出。为此也试用了钎杆上绑铅丝，用撬棍撬或 将铅丝挂到挖掘机斗齿上将钎杆外拔，但效果均不理 想。开工两天内有5 根钎杆拔不出来，虽爆破后取出， 但钎杆己严重变形而报废。 采用了设计的拔钎器后，较顺利地拔出1 2 根钻孔 内夹制的钎杆。其中直接用哑铃锤外拔钎扦5 根．出 露地表较短的7 根钎扦用到了钢滑杆和夹板。拔钎器 的拉拔力大，有时会将钎杆拔出，钎头留在} L 内。 6 结语 拔钎器的使用要注意以下几点 讳i照∽ 讳种韭 万方数据 第1 9 卷第1 期房泽法等拔钎器的设计与使用 罔5 拔针器总罔 1 一钢滑扦；2 ～哑铃夹板；3 一上钢爽板； 4 一下钢史扳；5 一钎f } ；6 一螺栓；7 一钢竹 I 当钎肩出露地面的距离较小的时候，用钢夹板 和钢滑秆组合装冕将钎杆拔H { ；反之，呵以直接用哑铃 锤冲击钎肩将钎杆拨出。 2 当哑铃锤沿钢滑杆向上运动时，应尽量紧贴钢 滑杆．而又币使钢滑杆受到较大的水平推力，以防将钢 滑杆螺母损坏。 3 安装连接器时，除要拧紧联接钢夹板的两根螺 栓外，还应将钢滑杆螺纹端顶紧钎杆端部．使联接器与 孔内钎杆成为一体。 设计的拔钎器，结构紧凑，重量轻；便于加工，便于 携带，便于使用．价格便宜。但也存在冲击部位易变形 等问题，需不断积累经验，加以改进。 参考文献 [ I ] 张国榉、刘荣湘等凿岩钎其的设计、制造和选用[ M ] K 沙湖南科学技术出版社．】9 8 6 ． [ 2 ] 杨振声，吴予骏等T 程爆破丈集l 、J ．深圳晦天出版利， l ㈣7 [ 3 ] 同济大学、上海交通大学等院校机械制刚编耳维．机啦 制陶[ M ] 北京高等教育出舨} 上．1 9 8 8 【4 ] 黄华粱，彭文生等机械设} r 基础【M ] ．北京高等教育出 版社，l 螂， 欢迎订阅2 0 0 2 年爆破杂志 爆破杂志是1 9 8 4 年创刊的全国性科技期刊，国内外公开发行，主要刊登国内外爆破领域的理 论研究、科技动态、工程设计、施工技术、安全防护与管理、产品开发及其相关新成果、新技术和新工 艺。主要内容有拆除爆破、采掘爆破、硐室爆破、特种爆破、爆炸与加工、爆破器材、爆破安全、凿岩机 械、爆破仪器、爆破测试技术等，并报导相关会议消息、书导和发布广告等。可供从事爆破科研、教 学、设计、施工和安全管理等单位的广大工程技术人员、管理干部和大专院校师生阐读参考。 爆破是全国中文核心期刊，列为中国科学引支数据库、中国科技论文统计源期刊，并进入中 国期刊网，为中国 术期刊 光盘版 理工类c 辑全文收录。 期刊的一批优秀论文已被美国E I 、 A 等检索刊物收录。爆破为季刊，每年4 期，每季末月2 5 日出版，每期约1 6 万字，定价8 元，全年3 2 元 含邮费 。 如需订阅，请填好订单寄回，并通过邮局汇款到编辑部。 欢迎您为爆破撰稿，欢迎您订阅本刊 奇唧磐 万方数据