混凝土钻孔取芯机的结构设计.pdf

混 凝 土 钻 孔 取 忑- ! l - 机 的 结 构 设 计 口戴映红 口钟云会 1 台州职业技术学院 浙江 台州 3 1 8 0 0 0 2 浙江真空设备集团有限公司 浙江台州 3 1 8 0 0 0 摘要： 钻孔取芯机是钻芯法检测混凝土质量所用到的主要设备之一， 设备的性能好坏对混凝土的质量检测有着直 接的影响。 为此介绍了具有钻孔、 定位、 进给、 行走、 运输、 冷却功能的混凝土钻孔取芯机的结构设计， 该设备工作性能稳 定 ， 适应不 同工作环境， 操作简便 ， 取芯效率高， 可在 工程质量检测 中广泛应 用。 关键词： 钻孔取芯机钻芯法设计 中图分类号： T U 6 7 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 04 9 9 8 ( 2 0 1 0 ) 0 5 0 0 3 2 0 2 混 凝 土 是 我 国建 筑 工 程 中 最 主 要 的建 筑 材 料 之 一 ， 它 的 质 量 直 接 关 系 到 建 筑 结 构 的安 全 。 加 强 混 凝 土 质 量 的监控 和检测 ， 保证 和 提高混 凝 土质量 ， 特别 是混 凝 土 的强 度 问 题 ， 是 当今 建 筑 工 程 中 的重 要 课 题 。 钻 芯 法 是 当 前 混 凝 土 无 损 检 测 方 法 之 一 ， 是 一 种 利 用 钻 机 从 结 构 混 凝 土 中钻 取 芯 样 以 检 测 混 凝 土 强 度 或 观察 混 凝土 内部 质量 的方法 。 利 用 钻 芯法 检测 混 凝 土 质量 ， 无需 进行某 种 物理量 与强 度之 间 的换 算 ， 普遍 认 为它是 一种 直观 、 可靠 和准确 的方 法 。 钻芯法 在 国外 的应 用 已有几 十年 的历史 ， 在 我 国 ， 有使 用钻 芯法 检测 混凝 土 路 面 的厚 度 ， 也 有 利 用地 质 钻探 机 ， 对 水 利 工 程 、 大 型基 桩 或基 础 等结 构 钻 取混 凝 土 芯样 进行 抗 压 强度 、 抗折 强度及 内部 缺 陷的检 验 。 1 钻孔取芯机工作要求及存在问题 1 1 工 作 要 求 混凝 土钻 芯 的一 个 特点是 钻 孔深 度相 对 较浅 ，一 般为 1 05 0 c m， 因此 ， 钻 孔取 芯机 应具 备结 构轻 便 、 操 作简单 、 容 易 固定 等特 点 。 钻 孔取 芯机 必须 达到 以下 几 个 要 求 ： ( 1 )钻 头 必须 锐 利 ， 切 削 能 力 强 ， 耐 磨损 。 要 求使 用 金 刚石薄 壁钻头 ， 减 少钻头 与混 凝土 的作用 面积 。 ( 2 )传 动杆 转 动轴 中心 线与 钻头 回转 轴 中心 线必 须 在 同一 直 线 上 ， 以减 少 钻头 晃 动 。 另外 ， 钻芯 机 必须 固定 可靠 ， 钻进 过程 中不能有 过大 的晃 动 、 移 动 。 ( 3 ) 钻 头在 高 速 回转 过程 中与混 凝 土研 磨 产 生高 温 ， 必须 用冷 却液冷 却 ， 冲洗 冷却 液要有 足够 压力 和流 速 。 一般 用清水 进行 冷却 。 同时必须 及 时冲洗研 磨 产生 的 混 凝 土 粉 末 ， 以免 影 响钻 进 ， 加 快 钻 头 磨 损 。 1 2存 在 问题 ( 1 ) 常用 的混凝 土钻孔 取 芯机钻 头虽 然可 以更 换 ， 但 更 换 的 直 径 范 围 小 ， 产 品适 应 性 差 ； ( 2) 一 般 用 小 轮 收稿 日期 ： 2 0 0 9 年1 2 月 01 0$ 子 或 支 脚 支 撑 ， 影 响 机 器 稳 定 工 作 ； ( 3 ) 工 作 时 需 人 工 搬 运 和 另外 配 置运 输 及用 水设 备 ， 劳动 强度 高 ； ( 4) 在 缺少冷 却液 的条 件下 ， 无法 正 常工作 ， 综合 取芯 速度受 到 一 定 影 响 。 2 钻孔取芯机 的结构设计 21 变 速 器 钻 孔 取 芯 机 主 要 由变 速 器 、 进 给 装 置 、 液 压 提 升 系 统 和行走 装 置 、 冷 却 系统和 贮液设 备 、 电气控 制设 备组 成 。 变 速 器 ( 见 图 1 ) 是 钻 芯机 设 备 中 的主要 结 构 ， 用 于 改 变传 动 比 ， 实现 传递 不 同的转 速和扭 矩 ， 适 应 钻机不 同 的工作 环 境 和工 作 要求 ， 保 证 发 动机 在 最有 利 的工 况 范 围 内工 作 。 选 用 功 率 为 8 k W ， 转 速 为 3 0 0 0 r rai n 的汽油 机 为 动力 。 汽油 机 经过 变 速器 中的皮 带 轮 1 、 一 对 滑移 齿 轮 5 、 6 和 锥齿 轮 9 、 1 0 减 速 并改 变 动力 传 递方 向，实 现 钻头 旋 转 和 变 速 。 通 过 变 速箱 上 的 拨叉 1 4 实 现 两 挡 变 速 。 机械制造4 8 卷 第5 4 9 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2进 给 装 置 操作 者通过 进给装 置 ( 见 图2) 中的手 轮 1 3 转 动 ， 经 过 锥齿 轮4、 6 改变 动 力传 递 方 向并 经 过螺 旋 副 的升 降 作 用 ， 实 现 钻 头 的 进 给 。 设 计 时 考 虑 了 两 种 方 案 ， 第 一 种 方案 为 通过 齿轮 齿 条换 向和 丝杠 传 动 ， 实 现对 钻 头 的进 给 操作 。 这 种 方案 成 本较 低 ， 但 装 配较 复 杂 。 第 二 种 方案 为 通过 锥齿 轮 换 向和 丝杠 传 动 ， 实 现对 钻 头 的 进 给操 作 。 这种 方 案结 构 简单 ， 装配 简单 。 根 据公 司 的 实 际情 况 采用第 二种 方案 实现 了钻头 的进 给操作 。 由于 钻芯 机 工作 环 境 复杂 ， 对 称 设计 了另一 个 -T - 轮 1 4 和锥 齿轮 1 5 4 #动 ， 手 轮 1 3、 1 4 对 称 安 装 ， 便 于操 作 者在 复杂 的工作 环境 下操作 钻机 。 2 3液压提 升 系统和 行走装 置 钻 孔 取 芯 机 在 进 行 钻孔 取 芯 时 ， 振 动 较 大 ， 工作 时 ， 必须 固定 设 备 ； 若在 工 作 时产 生 振 动 ， 产生 微 小位 移 ， 就有 可 能使 所取 的芯 发生 倾斜 ， 若严 重 位移 ， 就可 能使 钻筒 与钻 孔 壁 之 间摩 擦 阻力 加 大 ， 增 大钻 芯 机 的 负荷 。 因此 ， 工作 时 必须 固定钻 芯 机 ， 确保 钻 芯 机 的正 常工 作 。 另外 ， 由于 钻芯 机 的 工作 环境 复 杂 ， 设 计 时还 必 须考虑 钻 芯机 的搬 运 。 应用 液压 系统 ， 并在 机架 上安 装 一对 汽车轮 子 ， 来 实现 上述 两个要 求 。 当钻 芯机 工作 时 ， 利 用 液压 系 统把 整 台设 备 ( 包 括 汽车 轮子 ) 提离 地 面 ， 然 后 由支 脚 支撑 ， 确 保 机器 稳定 工 作 。 当机 器工 作 a 机 械 制 造4 8 卷 第5 4 9 期 结 束 ， 利 用 液压 系 统放 下 设备 ， 汽车 轮 子接 触 地 面 ， 支 脚 收起 。 由于 机器 自身 不具有 行走 能力 ， 在设 备上 设置 拖 挂装置 ， 由机 动车 牵 引行 走 。 2 4冷 却 系统 和 贮 液 设 备 钻 芯 机工 作 时 ， 钻 头 在高 速 回转 过 程 中与 混凝 土 研磨 产生 高 温 ， 必须 有冷 却液 冷却 。 同时研磨 产生 的混 凝 土粉 末 必须 及 时 被 冲洗 掉 ， 否则 粉 末 堵在 钻 头 切削 面 上 ， 影 响 钻进 ，加快 钻头 磨 损 。 设 计 具有 一定 压 力 的 冷 却液 对 钻头 进 行 冷却 和 排 除混 凝 土料 屑 ， 以保证 钻 头 的正 常工作 和使用 寿命 。 机 架上 安装 冷却水 箱 ， 通过 水管 与钻 套连 接 ， 用 于冷 却钻 头 ， 保 证机 器2 1 2 作时 不会 因 缺少 冷 却液 而 停止 工 作 ， 并 能在 供 水 不便 的场合 下 也 能够 正常 工作 。 2 5 电 气 控 制 设 备 钻 孔取 芯 机设 置 了-T - 动 和 自动 操 作 功能 ， 便 于 在 不 同工 况下 选择 使用 。 为保 障设 备使 用安 全 ， 设 置过 载 保 护 功 能 。 3 结束语 该 混凝 土钻孔 取 芯机具 有行 走 、 运 输 、 升降 、 定位 、 钻 孔 、 冷 却 的功能 。 经试 验 ， 该 取 芯机工 作性 能稳 定 ， 取 芯 质 量好 ， 效 率 高 ， 操作 方 便 ， 为 混 凝 土 的质量 检 测技 术 提供 了更好 的保 障 。 参 考文 献 【 1 】 G B J 1 0 71 9 8 7 混凝土强度检验评定标准 S 】 1 9 8 8 【 2 C E C S 0 3 ： 2 0 0 7 钻芯法检测混凝土强度技术规程 S 】 2 0 0 7 3 黄陶 混凝土芯样尺寸效应的研究 D】 重庆： 重庆大学， 2 0 04 4 】 陈建伟 钻芯法检测混凝土强度影响因素试验分析 J 河 北理工学 院学报， 2 0 0 5 ( 3 ) ：1 4 1 1 4 4 ( 编 辑 禾 禾 ) 我 国核 电规 划 装 机 将 提 高近 一倍 国家能源局 日前 表示 ， 目前我 国正在对2 0 2 0 年核 电中长期发 展 规划进行调整 。 根据 目前的工作部署 ， 到2 0 2 0 年我 国核 电装 机 目标保守 可达7 0 0 08 0 0 0 万 k W。 我 国当前投入运行的核电装 机 不 足1 0 0 0 万 k W。 根 据此前 的规划 ， 到2 0 2 0 年全 国核电运行装 机 容量将 达到4 0 0 0 万 k W， 占全部发 电装机 的4 。 目前我 国推动核 电国产 化的力度非常大 ， 核电主设备 已经形成 能力 ， 还有一些关 键部件正在与国外合作 ， 或 引进技术进行合作生产。 国家能源局有关负责人同时表示 ， 针对全球气候变 暖的形势 以及节能减排和环境保护的要求 ， 中国应对气候 变化应优先选择 考虑水 电。 据悉 ， 根据正在制订的规划 ， 2 0 2 0 年我国水 电规划装机 将 达到2 7 亿 k W。 目前 国家正在考 虑将2 0 2 0 年 水电装机 调整为 3 5 亿 k W， 以满足非化石能源占一次能源消费比重1 5 这个目 标 。 ( 蔡嘉励 ) 7 , 0 1 0 $ 圆 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m