新型巖芯切割機的研制

喬瑞麗

（秦皇島華勘鉆探機械有限公司，河北 秦皇島 066000）

地質(zhì)勘探是一項技術(shù)性非常強的工作，通過勘探能夠精確的鑒定和分析巖樣的各項參數(shù)，為工程進(jìn)行提供重要的參考依據(jù)。巖芯切割機是地質(zhì)勘探中的關(guān)鍵設(shè)備，通過對巖礦底層不同深度鉆孔獲得的巖芯或者巖屑進(jìn)行切分、分析，方便人們進(jìn)行礦產(chǎn)資源儲量的分配。市場中現(xiàn)有的巖芯切割機有手動的、油壓的以及半自動的。巖芯切割機都是在工作過程中利用外力的沖擊力把巖芯夾具中的巖芯按照所需方向劈開。傳統(tǒng)巖芯切割機基本以手動為主，現(xiàn)有市場上的巖芯切割機結(jié)構(gòu)基本上是電機、鋸片外置于機器上面，重心偏高，在切割巖芯時整個機器晃動比較大。而且大部分巖芯切割機采用敞開式切割巖芯，導(dǎo)致鋸片在切割巖芯時，將泥漿外拋，操作者工作環(huán)境十分惡劣。多年以來，地質(zhì)勘探人員迫切希望能夠開發(fā)新的巖芯切割機，克服傳統(tǒng)巖芯切割機的不足，更好的滿足野外勘探工作的需求。為此我公司通過廣泛征求一線資深地質(zhì)人員的意見和建議，并且在充分分析市場上現(xiàn)有巖芯切割機的基礎(chǔ)上對現(xiàn)有巖芯切割機進(jìn)行了改良優(yōu)化設(shè)計。

1 傳統(tǒng)巖芯切割機

如圖1所示是目前市場上應(yīng)用最多的一種巖芯切割機，其外觀非常漂亮。但是在使用過程中其能夠切割的最大巖芯長度為500mm，并且配有專門的夾具和給水裝置。工作過程中能夠快速進(jìn)行濕式切割，在一定程度上降低了切割過程中粉塵的飄灑現(xiàn)象，不過整體上效果并不是特別明顯。這種類型的切割機在使用過程中的噪聲很大，且專用夾具固定不穩(wěn)，切割過程中容易出現(xiàn)中心偏移現(xiàn)象，采集得到巖樣的利用率較低。

2 新型巖芯切割機的研制

我公司在研發(fā)巖芯切割機設(shè)計過程中，參與人員積極商討，經(jīng)過不斷的操作實驗，多次修改完善，以精益求精的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度完成了整個設(shè)計生產(chǎn)工作。最終推向市場的新型巖芯切割機一共經(jīng)歷了三次改進(jìn)設(shè)計，具體的改進(jìn)方面如下所示。

（1）第一次改進(jìn)

在進(jìn)行巖芯切割機的第一次改進(jìn)時，我們將切割機中的電機、鋸片放在了機體內(nèi)部，提高了其工作過程中運動的平穩(wěn)性。另外通過在巖芯切割機上采用巖芯導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)，有效避免了工作過程中碎屑、泥漿的外拋，且?guī)r芯切割機選用了上下分體的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高了操作者對切割機的拆裝、運輸和清理的方便性。

為了保證巖樣切割過程中具有足夠的巖芯切削力，我們將原有2kW電機更換成了3kW電機；通過采用三角皮帶，有效的緩解了切割機工作過程中的震動，降低了工作噪聲，且有效防止了皮帶打滑現(xiàn)象的發(fā)生；綜合考慮了影響鋸片的切割效率和壽命等因素，設(shè)計采用了φ350的金剛石鋸片規(guī)格。

（2）二次改進(jìn)

將第一次改進(jìn)得到的巖芯切割機進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)巖芯切割機的鋸片主軸較大，不利于鋸片的更換。為此在第二次改進(jìn)中我們將第一次設(shè)計得到的巖芯切割機的M50的主軸改為M36，方便了鋸片的更換。同時在保證原有切割強度的前提下，通過改良設(shè)計大大降低了切割機自身重量。

巖芯導(dǎo)管由原來的680mm變成了455mm，其螺栓孔由8個縮減為4個，大大方便了巖芯導(dǎo)管的安裝和使用。軸承座的高度由原來的87mm更改為76mm，有效提升了鋸片高度，使鋸片切割巖芯的效率得到提高，并且擴大了切割巖芯的范圍，通過配作巖芯導(dǎo)管可以成功完成切割Φ100的巖芯。固定面板由螺栓改為采用吊環(huán)，不僅方便安裝、拆卸，而且方便了巖芯切割機的吊運。

（3）第三次改進(jìn)

第三次改進(jìn)時我們將原來巖芯導(dǎo)管進(jìn)水管的塑料管換為金屬的耐高溫高壓進(jìn)水管，不僅水管的外觀得到改善，而且使用效果和使用壽命也有一定的提高。在水箱中加了70mm隔水板，在不影響水循環(huán)的前提下有效減少巖芯顆粒進(jìn)入水泵，減少巖芯中的有價值礦產(chǎn)元素流失，提高回收率，進(jìn)而保護(hù)水泵正常工作。并通過在水箱外增加液位計以指示操作者檢測水箱內(nèi)液面高度。

圖1 傳統(tǒng)的巖芯切割機

圖2 新型巖芯切割機外觀

固定鋸片罩使用的內(nèi)六角螺栓改為半圓頭螺釘，減少裝卸使用的工具種類，方便操作者的使用。在外觀上，我們選擇了新的噴漆顏色，來實現(xiàn)性能、安全、外觀、環(huán)保四位一體的設(shè)計要求。最終得到的巖芯切割機形狀如圖2所示，其CAD圖紙如圖3所示。

3 新型巖芯切割機的優(yōu)勢

圖3 新型巖芯切割機的CAD圖紙

新型巖芯切割機在設(shè)計過程中充分考慮了力學(xué)原理的應(yīng)用，改進(jìn)了傳統(tǒng)夾具的設(shè)計，具有裝夾方便，快捷高效，環(huán)保節(jié)能的特點。跟傳統(tǒng)的巖芯切割機相比，新型巖芯切割機具有如下幾個方面的優(yōu)勢。

（1）切割過程半自動化，大大減輕了工人勞動強度；

（2）切削力保持恒定，便于操作，保證了巖芯切割質(zhì)量的穩(wěn)定性；

（3）結(jié)構(gòu)緊湊，便于野外攜帶，重心適中，操作平穩(wěn)，保證了巖芯均分切、切面平整和貴金屬巖芯破碎成分回收，減少資源浪費；

（4）采用大功率電機，功率大，切削力強、性能穩(wěn)定可靠、切割效率高，通過把電機安裝在箱體內(nèi)，美觀且降低了噪音；

（5）選用巖芯導(dǎo)管方式，促使切割碎屑不外拋，操作簡單、安全，周邊密封防塵，實現(xiàn)無粉塵操作；

（6）采用水箱-水泵循環(huán)冷卻系統(tǒng)，不僅防止溫度過高、確保安全，而且還衛(wèi)生、節(jié)約水資源。

結(jié)語

巖芯切割機是地質(zhì)工程勘探中的重要設(shè)備，本文主要對傳統(tǒng)巖芯切割機的改進(jìn)進(jìn)行了闡述。新型巖芯切割機設(shè)計中將電機、鋸片放置于切割機內(nèi)部，增加了其工作過程的安全性。同時在結(jié)構(gòu)上通過增設(shè)巖芯導(dǎo)管，避免了切割過程中碎屑和泥漿的拋灑，很好的改善了切割機的工作環(huán)境。目前，我公司該設(shè)備現(xiàn)已在國內(nèi)多個地質(zhì)項目中得到廣泛使用，且成功銷往香港、塞拉利昂、老撾等國內(nèi)外多個地區(qū)，并獲得客戶的一致好評。隨著時代的發(fā)展，我公司還會進(jìn)一步優(yōu)化巖芯切割機的結(jié)構(gòu)，力爭保持行業(yè)領(lǐng)先水平。

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