在對錐體連接釬桿和整體釬桿2種典型小釬桿的應力傳播模型進行理論分析的基礎上,通過Hopkinson壓桿試驗系統對這2種釬桿桿體中部和釬頭端部進行了動態(tài)應力測試。測試結果表明:2種釬桿桿體中部應力幅值基本沒有差異,但錐體連接釬桿接頭處具有30%的應力波反射,而整體釬桿沒有;整體釬桿釬頭端部最大入射應力波幅值的平均值比錐體連接釬桿的相應均值高出23%,使得整體釬桿的鑿速比錐體連接釬桿的要高,但其損壞更快,預期壽命只有錐體連接釬桿壽命的18%,故整體釬桿更適用于軟巖鉆孔作業(yè),而錐體連接釬桿更適用于硬巖鉆孔作業(yè),該試驗研究為技術人員如何選用釬桿提供了理論指導。 

【文章來源】：現代制造工程. 2020,(05)北大核心CSCD

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

2種釬桿桿體中部動態(tài)應力波形

由圖3中可以看出,在沖擊載荷作用下,錐體連接釬桿和整體釬桿桿體中部的最大應力幅值基本沒有差異,但前者桿體中部的入射應力波頭部出現了反射波,加之錐體連接處端面為自由狀態(tài),導致反射波的幅值較高(見圖3a),而整體釬桿無此現象(見圖3b)。圖4中:σzdmax、σtdmax分別為錐體連接釬桿和整體釬桿釬頭端部最大入射應力波應力幅值(電壓幅值);Δσz、Δσt分別為錐體連接釬桿和整體釬桿釬頭端部入射波最大應力變程;σz1、σz2、σz3、σz4為錐體連接釬桿后續(xù)應力波應力幅值;σt1、σt2為整體釬桿后續(xù)應力波應力幅值。

對錐體連接釬桿和整體釬桿而言,前者通過錐體接頭連接鉆頭,在能量傳遞過程中,通過錐體接頭將能量傳遞給鉆頭;而后者本身就是一體結構,直接進行能量傳遞。錐體連接釬桿和整體釬桿的應力波傳播模型如圖1所示。從圖1中可以看出,錐體連接釬桿中的入射應力波σ由于受到錐體接頭的影響,會產生反射波σJr,使得實際進入釬頭的入射應力波能量降低,而整體釬桿卻沒有這種情況;因此錐體連接釬桿釬頭端部的透射波σz及其隨后在釬頭端部(巖石破碎面)產生的反射波σr均低于整體釬桿釬頭端部的透射波σt和反射波σr,造成錐體連接釬桿釬頭端部透射波和反射波的合成應力(σz+σr)與整體釬桿相應的透射波和反射波的合成應力(σt+σr)具有明顯差異,整體釬桿釬頭端部的應力比錐體連接釬桿釬頭端部的應力要大,這是整體釬桿釬頭端部在使用過程中早期損壞較快的主要原因。

【參考文獻】：
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本文編號：3588011