馬威,周志鴻,馬飛,耿曉光
(北京科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院,北京 100083)
在土石方工程、 隧道工程與礦山機(jī)械行業(yè)內(nèi),經(jīng)常出現(xiàn)“鉆機(jī)”、“鉆車”與“臺車”這些名稱,同一個產(chǎn)品,例如潛孔鉆孔設(shè)備,大多數(shù)人稱為“鉆機(jī)”[1,2,3,4],也有人稱“鉆車”[5,6,7];頂錘式鑿巖設(shè)備,有人稱為“鑿巖臺車”,也有人稱為“鉆車”,還有人稱“鉆機(jī)”,各行其是,很不統(tǒng)一。
產(chǎn)品名稱使用的混亂狀態(tài),不利于社會商品統(tǒng)計管理,也不利于技術(shù)交流與商業(yè)交流,不利于計算機(jī)名詞搜索,更不利于開展產(chǎn)品的電子商務(wù)。
孔子曰 “名不正則言不順, 言不順則事不利”《論語·子路》。 “正名”是社會交流的需要,也是社會發(fā)展的必然趨勢。 本文對“鉆機(jī)”、“鉆車”與“臺車”的含義與使用范圍進(jìn)行探討,供生產(chǎn)者、銷售者、使用者、行業(yè)管理者參考,不當(dāng)之處,歡迎讀者討論和指正, 以期逐步規(guī)范產(chǎn)品的名稱,使得每一類鉆孔機(jī)械產(chǎn)品只有一個正式的書面名稱。
沖擊式原理適用于中硬以上巖石中鉆孔,采用沖擊式方法鉆孔的設(shè)備有氣動鑿巖機(jī)、液壓鑿巖機(jī)、潛孔鉆機(jī)、鋼繩沖擊式鉆機(jī)等[8]。 沖擊式鉆孔又可以分為2 種方式:潛孔式鉆孔與頂錘式鉆孔。
2.1.1 潛孔式鉆孔原理
潛孔沖擊式鉆孔原理見圖1,潛孔式鉆孔是把產(chǎn)生沖擊作用的沖擊器安裝在鉆桿的底部,直接沖擊鉆頭,進(jìn)行鉆孔的方式。
圖1 潛孔沖擊式鉆孔原理
2.1.2 頂錘沖擊式鉆孔原理
頂錘沖擊式鉆孔原理見圖2,頂錘式鉆孔是把產(chǎn)生沖擊作用的鑿巖機(jī)安裝在鉆桿的頂部,直接沖擊鉆桿, 沖擊能量通過鉆桿傳遞到鉆頭,進(jìn)行鉆孔的方式。
圖2 頂錘沖擊式鉆孔原理
切削鉆孔原理見圖3,切削式原理適用在土壤或軟巖中鉆孔,采用切削式方法鉆孔的設(shè)備有切削鉆機(jī),旋挖鉆機(jī),煤電鉆,煤礦錨桿鉆機(jī)等。因為切削作用主要靠旋轉(zhuǎn)扭矩產(chǎn)生,故也稱為旋轉(zhuǎn)切削鉆孔。
圖3 旋轉(zhuǎn)切削式鉆孔原理
碾壓原理適用于中硬以下巖石鉆孔,牙輪鉆機(jī)是應(yīng)用碾壓原理鉆孔的,牙輪鉆頭鉆孔過程如圖4 所示。 鉆機(jī)通過鉆桿連接著牙輪鉆頭,并通過鉆桿加壓使鉆頭與巖石接觸。 同時,在鉆桿的旋轉(zhuǎn)動作下,使鉆頭上帶柱齒的牙輪滾動,通過與巖石接觸的柱齒,傳遞振動沖擊和壓入力,使巖石破碎。 此種鉆孔方式是把振動沖擊壓碎作用和剪切碾碎作用相結(jié)合,所以稱為碾壓鉆孔,因為牙輪在巖石上滾動, 也可以稱為滾壓鉆孔。 煤礦掘進(jìn)機(jī)、隧道掘進(jìn)機(jī)都應(yīng)用碾壓破碎巖石的原理。
圖4 牙輪碾壓式鉆孔原理
振動式鉆進(jìn)原理見圖5,振動式鉆進(jìn)適用在土壤或軟巖中鉆進(jìn),采用振動式方法鉆進(jìn)的設(shè)備有聲波鉆機(jī)、超聲波鑿巖機(jī)等。
圖5 聲波振動鉆進(jìn)原理
沖擊式、切削式、碾壓式與振動式方法是在巖石或土壤中鉆孔的4 種基本方式。實際鉆孔設(shè)備一般都是幾種原理的聯(lián)合作用。例如液壓鑿巖機(jī)鉆孔以沖擊作用為主,輔以切削作用。 聲波鉆機(jī)是以振動作用為主,振動、旋轉(zhuǎn)切削和碾壓原理的聯(lián)合作用鉆孔。
無論是土方石方工程,還是隧道和礦山開挖工程; 也無論是沖擊式還是切削式還是振動式,只要是打孔作業(yè),都可以稱為鉆孔。
在露天礦山和地下礦山的巖石開挖作業(yè)中,也可以將鉆孔稱為穿孔[9]。
沖擊式鉆孔和以沖擊作用為主的鉆孔作業(yè),可以稱為鑿巖。 采用其他鉆孔原理的設(shè)備,如切削式與振動式等鉆孔作業(yè),不能稱為鑿巖。
顧名思義,采用潛孔沖擊式原理進(jìn)行鉆孔的器具稱為潛孔沖擊器。 潛孔沖擊器簡稱為沖擊器,英文為“down the hole hammer”,因此也稱為潛孔錘。GB/T 6247 把潛孔沖擊器定義為“裝在鉆桿前端,潛入孔底進(jìn)行鑿巖的器具”,完全準(zhǔn)確。
采用頂錘沖擊式原理進(jìn)行鉆孔的機(jī)具稱為鑿巖機(jī)。 鑿巖機(jī)分為氣動鑿巖機(jī)和液壓鑿巖機(jī);又可以分為手持式鑿巖機(jī)、支腿式鑿巖機(jī)、導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)等。
GB/T 6247 把鑿巖機(jī)定義為 “具有沖擊和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于鉆鑿巖孔的機(jī)器”,大體正確,但是不夠準(zhǔn)確。 有以下三點可商榷:
(1)不應(yīng)稱為機(jī)器,應(yīng)稱為器具或機(jī)具,因為鑿巖機(jī)結(jié)構(gòu)組成相對簡單,沒有動力部分,需要從外界輸入液壓動力或氣壓動力。
(2)應(yīng)強(qiáng)調(diào)以沖擊作用為主,回轉(zhuǎn)切削作用為輔。 以回轉(zhuǎn)切削為主,沖擊作用為輔進(jìn)行鉆孔的機(jī)具一般都稱為動力頭,不能稱為鑿巖機(jī)。
(3)沒有指出,鑿巖機(jī)只能應(yīng)用于頂錘式鉆孔。 潛孔沖擊器雖然是沖擊鉆孔,但是不能稱為鑿巖機(jī)。
輸出扭矩與轉(zhuǎn)速的機(jī)具稱為動力頭,動力頭的體積、重量、輸出扭矩、功率都遠(yuǎn)大于鑿巖機(jī)。動力頭一般用于旋挖鉆機(jī)、管棚鉆機(jī)、錨桿鉆機(jī)的鉆孔作業(yè)。
鉆機(jī)的內(nèi)涵最為廣泛, 泛指所有鉆孔設(shè)備。凡能在土壤或巖石中鉆孔的設(shè)備都可以稱為鉆機(jī),不論是沖擊式、切削式、碾壓式、振動式或聯(lián)合式鉆孔,也不論是移動式鉆孔設(shè)備,還是固定式鉆孔設(shè)備,如石油鉆機(jī)、地質(zhì)取芯鉆機(jī)等等,都可以稱為鉆機(jī)。
GB/T 6247 把鉆機(jī)定義為 “主要靠回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行鉆巖孔的機(jī)器”,將鉆機(jī)的內(nèi)涵大大縮小了,這樣就將潛孔沖擊式與頂錘沖擊式鉆孔設(shè)備都排除在鉆機(jī)之外了。 這與我國實際情況不符。 我國大多數(shù)廠家與用戶,將潛孔沖擊式鉆孔設(shè)備稱為潛孔鉆機(jī)。我國著名的“鉆機(jī)之鄉(xiāng)”——張家口宣化區(qū)主要生產(chǎn)潛孔沖擊式鉆機(jī)。 建議在GB/T 6247 修訂時予以修改。
GB/T 6247 把鉆車定義為 “供鑿巖機(jī)鉆鑿巖孔的車”。按照此定義,只有采用頂錘沖擊式鑿巖鉆孔的車才可以稱為鉆車,潛孔鉆孔設(shè)備不能稱為潛孔鉆車。 這和 GB/T 1590 發(fā)生矛盾,GB/T 1590 在鉆車的類別中,含有露天潛孔鉆車、露天中壓潛孔鉆車、露天高壓潛孔鉆車與露天液壓潛孔鉆車等多個產(chǎn)品名稱[10]。
將“鉆車”定義為“車”,未必妥當(dāng)。 在 GB/T 6104-2005/ISO 5053:1987,機(jī)動工業(yè)車輛的分類中,包含搬運車、牽引車、推頂車、堆垛車和叉車等等,但不含鉆車這一類[11]。
英文有“drill rig”、“drill Jumbo”等詞匯表示鉆孔設(shè)備[12,13],并沒有“車輛” 的含義,表示車輛的英文詞匯有“vehicle”、“car”、“truck”等。 在國際上,也很少見到用“vehicle”來表述自行式鉆孔設(shè)備的相關(guān)報道。
“rig”有“鉆機(jī)、鉆架、鉆塔、臺”的含義,在英語中泛指一切鉆機(jī)。
“Jumbo”有“龐然大物”的含義,相對于手持式鑿巖機(jī)和支腿式鑿巖機(jī),單臂、雙臂和三臂鑿巖臺車當(dāng)然是龐然大物了,所以“Jumbo”可譯為鑿巖臺車。
“wagon”本意是“四輪馬車”,也指貨車或火車的車廂。 后來,Wagon 演變成一種轎車車型的代稱。 在目前的國外鉆機(jī)公司英語資料中,幾乎見不到用“wagon”表示鉆機(jī)。
建議將行駛速度較快的自行式鉆孔設(shè)備定義為鉆車, 比如行駛速度大于30 km/h 鉆孔設(shè)備稱為鉆車,例如汽車改裝的鉆機(jī),可以稱為鉆車。
地下頂錘沖擊式鑿巖鉆孔設(shè)備稱為鑿巖臺車,地下施工設(shè)備還有錨桿臺車、混凝土噴射臺車與撬毛臺車等等,簡稱為臺車。
鑿巖臺車的內(nèi)涵最為狹窄,僅有地下頂錘沖擊式鑿巖設(shè)備。地下頂錘沖擊式鑿巖設(shè)備又可以細(xì)分為隧道掘進(jìn)臺車、巷道掘進(jìn)臺車、采礦臺車等,“臺車”雖然也含有“車”字,但是強(qiáng)調(diào)了一個“臺”字,在這個平臺上,可以安裝一個鉆臂或兩個鉆臂或三個及以上鉆臂進(jìn)行鉆孔作業(yè)。
GB/T 6247 的術(shù)語中不含“鑿巖臺車”,實際上“鑿巖臺車”這一名詞使用十分廣泛。 在鐵路隧道開挖、地下礦山采掘工程中尤為普遍,已經(jīng)約定俗成。 建議今后標(biāo)準(zhǔn)修訂時將鑿巖臺車進(jìn)行定義。
露天頂錘沖擊式鉆孔設(shè)備一般稱為鉆機(jī),不宜稱為鑿巖臺車,這也是約定俗成。
常用鉆孔設(shè)備的名稱整理如下:
(1)固定式鉆孔設(shè)備只能稱為鉆機(jī);
(2)采用牙輪鉆頭的鉆孔設(shè)備只能稱為牙輪鉆機(jī);
(3)旋轉(zhuǎn)切削式鉆孔設(shè)備應(yīng)稱為鉆機(jī),如切削鉆機(jī),旋挖鉆機(jī)等;
(4) 采用動力頭進(jìn)行鉆孔的設(shè)備應(yīng)稱為鉆機(jī),如管棚鉆機(jī)等;
(5)潛孔沖擊式鉆孔設(shè)備宜稱為潛孔鉆機(jī);
(6)露天頂錘沖擊式鉆孔設(shè)備宜稱為露天頂錘式鉆機(jī);
(7)隧道和地下頂錘沖擊式鉆孔設(shè)備宜稱為鑿巖臺車;
(8)汽車改裝的鉆孔設(shè)備宜稱為鉆車;
(9)行駛速度很慢,如小于10 km/h,宜稱為鉆機(jī)。
[1]趙宏強(qiáng),林宏武,何清華.山河智能一體化液壓潛孔鉆機(jī)[J].鑿巖機(jī)械氣動工具,2006(1):1-7.
[2]趙宏強(qiáng),林宏武,陳欠根,何清華. 國內(nèi)外液壓潛孔鉆機(jī)發(fā)展概況[J].工程機(jī)械與維修,2006(4):72-73.
[3]趙宏強(qiáng),李美香,高斌,何清華. 潛孔鉆機(jī)鑿巖過程自動防卡鉆理論與方案研究[J]. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2008(6):739-743.
[4]陳舉師,蔣仲安,姜蘭,王明. 露天礦潛孔鉆機(jī)泡沫發(fā)生器及其流量特性的實驗研究 [J]. 煤炭學(xué)報,2015,S1:132-138.
[5]崔丕英.CLQG15 型履帶式高壓潛孔鉆車[J].鑿巖機(jī)械氣動工具,2004(1):36-37.
[6]何軍.TC308 型高氣壓露天履帶式潛孔鉆車[J].工程機(jī)械,2004(6):7-8.
[7]藍(lán)梅.ROC460PC 型潛孔鉆車履帶行走裝置制造中的問題處理[J].機(jī)械制造與自動化,2013(4):95-97.
[8]周志鴻,馬飛等.地下鑿巖設(shè)備[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.
[9]中國水利水電工程總公司.工程機(jī)械使用手冊[K].中國水利水電出版社,1998,8.
[10]JB/T 8550-2011,履帶式露天鉆車[S].
[11]GB/T 6104-2005,機(jī)動工業(yè)車輛術(shù)語[S].
[12]Li Lianggang,Zhang Bing,Luo Qiang. Study on Vibration Frequency and Rock Fragmentation Effect of Sonic Drill Rig[J].Procedia Engineering,2014,73.
[13]Anonymous. Drill Jumbo Graphic Display Aids Operator Accuracy[J].Engineering and Mining Journal,2009,2104.