作者简介和英文摘要关键词全部保留岩样切割机革新研究|汐岩切割机
时间：2019-05-06 03:22:39 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：对工程岩体钻取芯样进行试验是获得其物理力学性质的必要手段，而其中切割岩样又是一个必不可少的关键环节。传统的岩样切割机在耗能、效率、安全以及切割质量等方面仍然存在一些弊端需要改革，创新研究更具技术进步的新型岩样切割机尤为必要。研究内容主要针对传统机型刀架设置为悬臂，其支座处于运动状态，来回一趟仅能切出一个试样，空耗能源太大，而且悬臂端的微小位移给切出的试样带来较大误差。几年来，对切割机各主要部件的工作原理、运行协调、节能高效、安全环保等因素进行了一系列的革新研究，得出新型岩样切割机成果，其刀架主轴为简支梁，两端为固定铰支座，在主轴上可以等距离安装4-7个刀片，岩样在机外另有各种规格的送料板进行装卸，并由传输螺杆运送。与传统机型相比具有能源省、效率高、保安全、保质量、性能稳等许多优点，在岩土工程试验设备中值得推广应用。
中图分类号：TU63+9 文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)04(A)-0000-00
0引言
传统使用的岩样切割机都是采用刀架运动的方式进行工作，开机后刀架空行一段约50厘米行程才接近岩样而开始切割，切完一个岩样之后刀架又得空行退回到原来的位置而停机。即使是当前在用的全自动双刀片岩样切割机，其工作原理仍然如此，只是“全自动”意味着在刀架到达切割终点和返回到原始位置这两个时间点上，是由接触转换开关控制电流——自动返回与自动停机而已，以下统称为“传统切岩机”。
传统切岩机的工作原理是：刀架为悬臂，其支座设置为运动式；只安装2个切割刀片，每次开机、前行、切割、退回、停机，来回一趟只能切出一个试样，空耗能源太大；操作人员只有等待停机后，才能打开倉门，卸去紧固换上岩芯并夹紧在待割刀片连续工作需要岩芯的不断投入，两者如何协
切位置，然后再关上倉门，重新开机进行下一个岩样的切割工作，空歇时间过长；人工操作的环境总是停留在切割倉内、挨在停机位置的刀片口旁边进行，始终存在着安全隐患，一旦出现漏电将很容易发生刀片伤人的安全事故；对于本身强度不高的岩样，或有裂隙、节理脆弱、褶皱断缝等原因，常常被振松紧固由自重滚落到底座板碎裂而报废。
为此对传统的岩样切割机进行技术改造，革新岩土工程勘察试验设备技术性能，研制新型岩样切割机，实现高效、节能、安全、质保的生产技术尤为必要。
在安全生产、技术改造方面，国家鼓励和支持安全生产科学技术研究和安全生产先进技术的推广应用，提高安全生产水平[1]。引导用能单位和个人使用先进的节能技术、技能产品。国家推动和引导社会有关方面加大对节能的资金投入，加快节能技术改造。
1 工程岩体试验
凡土木工程建筑基础设计，其首要条件之一就是岩土工程勘察资料，如桥梁工程的基础桩，水利水电工程的坝基等，都必须将持力层设在基岩上，而基岩能否满足承受工程设计荷载的要求，确保工程结构在寿命期内安全运营，其勘察研究的手段就是对基岩进行钻探取芯样，根据岩体试验方法标准、岩石试验规程的操作方法，进行岩样物理力学性质试验数据的测试。
根据岩体试验方法标准的要求，对岩体钻探所取的芯样应切割成N组符合岩石试验规程的标准试样，具体的试样尺寸依据房建、交通、水电等行业的不同，岩样切割机根据各种试验指标的要求所需要的试样尺寸进行切割加工。传统的切岩机由于刀架设置为悬臂，其支座处于运动状态，悬臂端的微小位移将给试样带来切割误差，加上夹紧的岩样段较短造成的安装误差，以致悬臂刀架切出的试样，端面与轴线不相垂直的误差就会更大；坚硬的岩石人工打磨就很是费时间，即使用打磨机加工也需进行多次的磨削，且必须格外小心，否则越磨越短，误差反而增大。
研究新型岩样切割机，目的是革除传统机的弊端。首先，针对刀架“空行回程”改成固定式，将节省下来的能源投入连续工作；其次，将停机换装芯样的停留时间剥离，由机外装卸芯样；第三，切调；然后就是整个岩样切割机的机构设计、工作部件、人机工作匹配进行构思，最后将能源、效率、安全、环保等纳入新型岩样切割机研究必须考虑的因素。
2 新型岩样切割机研究设计
2.1 研究设计基本思路
研究岩样切割机性能创新的目的在于提供一种节能、高效、安全的新型工程勘察岩土试验设备，解决现有切岩机来回一趟只能切出一个试样的问题，同时要满足确保安全、提高工效，并能够保证试样质量的要求。
新型岩样切割机的基本思路是这样来实现的，它包括支架、传输螺杆、送料板、紧固扣、切割刀片、刀架、切割电机、小电机、水龙头, 其特征是支架的底盘上两侧分别设有传输螺杆，两根传输螺杆携带着若干块送料板，送料板上连有若干个间距相等的紧固扣，由多个紧固扣共同扣紧较长芯样，紧固扣与紧固扣之间分别设有切割刀片通过的缝隙，若干个切割刀片根据岩样的规格要求等距离安装在刀架轴上，刀架通过三角皮带轮连接电机，传输螺杆的端部通过减速齿轮连接小电机，靠近切割刀片斜上方设有固定水管，多个水龙头的位置可根据刀片间距需要调整设置。
新型机的技术效果是：人机分离，安全可靠；一副送料板可一次性切割3到6个试样，切割之后的多个试样仍被固紧扣着在送料板上送出。连续的岩芯料板投入，将快速的完成多组试样的切割工作；由于切割机刀架是简支在两端固定位置的铰支座上，刀片即作等速切割运动，切出的试样端面平整且能确保垂直于轴线，而不需要二次加工磨削，确保切割质量。最大特点是：开机后一直处于连续工作状态，大大的节省能源。
革新研究尽可能将新型岩样切割机设计成重量轻、体积小。机身长度由送料板在进出口是否方便装卸和满足安全距离来控制，宽度由送料板能否满足多种规格的试样尺寸和刀架主轴两端支座的要求以及机体稳定需要来设计，高度主要由刀片直径加上支架底座要求的工作空间来确定。为了能满足大土木工程所有行业工程地质勘察基岩测试需要切割岩石标准试样的规格要求，研究设计的新型机外围轮廓，参考尺寸为：长×宽×高≈1480mm×580mm×980mm。
2.2主要的结构视图
新型切岩机打开围板从正面看去由上下两部分组成，上部刀架所占空间位置可以做到最小，刀片只是在固定轴上作等速运动，左边小室设置有切割电机和小电机及减速齿轮，下部就是由传输螺杆运送扣紧芯样的送料板。根据刀片切割坚硬岩石时所要克服的阻力，产生对刀架主轴之矩来确定切割电机功率。并推算切割岩样的速度，从而设计好螺杆运送岩芯的推进速度进行协调工作。以切割长度为70mm试样为例，刀片直径为600mm，如图1所示。
揭开围护顶板俯视看去，当需要切割的试样尺寸为70mm长度时，喷水龙头也可调整到相应的合适位置，紧跟着配合刀片的需要而喷水，相应规格的送料板事先设计好了配合刀片切割时通过的缝隙，如图2、图4所示。
由正视图上取切机A-A、B-B两个截面从左向右看去，A-A的上部就是切割电机、小电机及减速齿轮；B-B的上部是刀架，下部是传输螺杆携带着扣紧岩芯的送料板，如图3、图4所示。
2.3 环保处理
切割的岩浆泥水由传输杆底下的支架底座板四周集水槽疏导，用软管接驳支架后面出水口，向集水池排放。
切割机工作时的噪声消纳，在料板进出口上方的支架边缘各设置可调换的柔性海绵质隔声、消纳挡门帘，既使扣紧料板很容易的进出，又可起到密闭消声的作用。
3 新型岩样切割机的主要优点
几年来，就岩样切割机各主要部件的工作原理、运行协调、节能高效、安全环保等方面进行了一系列的创新研究，得出新型岩样切割机的研究成果，其刀架主轴为简支梁，两端为固定铰支座，在主轴上可以等距离安装4-7个刀片，岩样在机外另有各种规格的送料板进行装卸，并由传输螺杆运送。与传统机型相比具有节能源省、提高效率、确保安全、试样优质、性能稳定等许多优点，在岩土工程试验设备中值得推广应用。
参考文献
[1]建设工程法律法规选编，中华人民共和国安全生产法[G].北京：中国建筑工业出版社，2011：（50-59）。
[2]建设工程法律法规选编，中华人民共和国节约能源法（节选）[G].北京：中国建筑工业出版社，2011：（210-214）。
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[4]中华人民共和国行业标准，水利水电工程岩石试验规程（SL264-2001）[S],北京：中国水利水电出版社，2001.
[5]中华人民共和国国家标准，工程岩体试验方法标准（GB/T 50266-99）[S],北京：中国建筑工业出版社，1999.
[6]中华人民共和国行业标准，公路工程岩石试验规程（JTG E41-2005）[S],北京：人民交通出版社，2006.
