遼寧撫順巖石分裂機(jī)

液壓劈裂機(jī)是利用普通物理尖劈原理和液壓傳動(dòng)原理，將軸向液壓推力變?yōu)闄M向劈裂力的一種裝置。我國(guó)是一個(gè)石材資源豐富的國(guó)家，開(kāi)采石材往往遇上大塊荒料需要二次解體問(wèn)題?，F(xiàn)行的二次解體方法主要有：手工錘擊破碎法，鉆孔加膨脹水泥脹裂法，炸藥二次法，挖掘機(jī)加液壓錘的沖擊破碎法等。這些方法都存在著一定的缺點(diǎn)，前兩種方法效率非常低，第四種方法雖然效率較高，但是由于設(shè)備費(fèi)用昂貴，中小企業(yè)難于接受。目前，比較普遍的還是采用炸藥進(jìn)行二次解體。對(duì)于大塊巖石的二次，危險(xiǎn)性較大，一是經(jīng)常出現(xiàn)人身傷亡事故；二是由于每年有大量的炸藥、導(dǎo)火索、雷管在民間流通和使用，管理難度非常大，一旦流失，就會(huì)給人民生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)安全帶來(lái)隱患；同時(shí)還存在環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等問(wèn)題。因此，有些礦山根本不允許采用炸藥進(jìn)行二次。探尋一種安全高效、操作簡(jiǎn)便、成本低廉的二次解體方法一直是業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注的熱點(diǎn)課題。液壓劈裂機(jī)的出現(xiàn)解決了這一難題。利用液壓劈裂機(jī)進(jìn)行大塊的二次解體，具有傳統(tǒng)方法無(wú)法比擬的效率高、成本低、操作簡(jiǎn)單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，且使用效果良好，是一種理想的二次解體設(shè)備。本文簡(jiǎn)要介紹液壓劈裂機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、操作方法。

1石材的破裂特性

了解石材的破裂特性是掌握液壓劈裂機(jī)的劈裂原理和進(jìn)行正確設(shè)計(jì)和使用設(shè)備的基礎(chǔ)。大多數(shù)巖石的應(yīng)力——應(yīng)變曲線，近似直線，見(jiàn)圖l—a，并可用F表示。式中：ε—為巖石的應(yīng)力；δ—為巖石的應(yīng)變；E一為巖石的楊氏模量。該直線因巖石突然斷裂破壞，而在F點(diǎn)終止，表現(xiàn)為典型的脆性破壞特征。

用作建筑材料的巖石，其全應(yīng)力一應(yīng)變曲線，見(jiàn)圖1-b，雖有所不同，大致可分成OA，AB，BC和CD四段。在OA和AB段，應(yīng)力、應(yīng)變近于彈性，并伴有輕微滯變，當(dāng)加載或卸載時(shí)，巖石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)無(wú)不可逆變化；在BC段，應(yīng)力一應(yīng)變曲線的斜率，隨應(yīng)力增大而逐漸減小到零，當(dāng)加載或卸載時(shí)，巖石雖將產(chǎn)生不可逆變化，即出現(xiàn)永久變形，但亦不失去抵抗外加載荷的能力，故巖石在該段處于延性狀態(tài)：在CD段，巖石抵抗載荷的能力隨變形的增加而減小，應(yīng)力由C點(diǎn)的最大值逐漸下降，表現(xiàn)出負(fù)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線斜率，但最終在D點(diǎn)因突然斷裂破壞而終止，仍表現(xiàn)為脆性破壞的特性。

巖石單軸受壓條件下，產(chǎn)生不規(guī)則的縱向裂縫。其破裂處，一部分為剪切破裂狀態(tài)，而另一部分則是拉伸破裂。即當(dāng)壓頭侵入巖石時(shí)，在接觸處產(chǎn)生剪切破裂，而在其邊緣處則引起徑向拉應(yīng)力，結(jié)果使脆性巖石發(fā)生縱向劈裂。

2液壓劈裂機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1液壓劈裂機(jī)的劈裂原理

如圖2為YP系列液壓劈裂機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理。該機(jī)由動(dòng)力供給系統(tǒng)(泵站)、控制元件、液壓管路、液壓缸、楔塊組件等構(gòu)成。工作時(shí)，泵向系統(tǒng)提供高壓油，經(jīng)控制元件、液壓管路而進(jìn)入液壓缸的無(wú)桿腔，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)楔塊組件的放大將縱向的推力轉(zhuǎn)化為橫向的劈裂力，使礦巖分開(kāi)。

圖3為尖劈分裂器和尖劈及楔片受力圖。如圖3—a所示，與液壓劈裂機(jī)活塞相聯(lián)的尖劈并不直接劈裂巖石，而是在尖劈兩側(cè)還有一對(duì)楔形片，即兩楔片夾著尖劈組成一個(gè)40mm的圓柱體一分裂器。在預(yù)定的巖石分裂線上事先鉆若干ф40mm的孔，然后將分裂器分別插入這些孔內(nèi)，當(dāng)液壓劈裂機(jī)通人高壓油后即可在上述孔內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生劈裂力，致使巖石按預(yù)定的位置和方向裂開(kāi)。

當(dāng)楔形壓頭受壓而侵入巖石時(shí)，巖石局部發(fā)生粉碎或呈塑性變形而形成袋狀或球狀核，通常稱之為密實(shí)核。壓頭在壓入巖石過(guò)程中，侵入深度不會(huì)隨載荷增加而均衡增加，只是當(dāng)其達(dá)到某一臨界值時(shí)，便發(fā)生躍進(jìn)式破碎現(xiàn)象。這時(shí)，密實(shí)核旁側(cè)的巖石出現(xiàn)崩碎，載荷暫時(shí)下跌，壓頭繼續(xù)侵入到一個(gè)新的深度，載荷再度上升，侵入和載荷又恢復(fù)到某種比例關(guān)系。如此循環(huán)，直至巖石破裂。整個(gè)過(guò)程的載荷——侵深曲線呈波浪形。越是脆性巖石，躍進(jìn)式侵入特點(diǎn)越明顯，塑性材料則較緩和。載荷一侵深曲線各上升段的斜率大致相同，即增加單位載荷所增加的侵深近于常數(shù)。曲線下降部分的情況與巖石及加載機(jī)構(gòu)的剛性有關(guān)。

2.2尖劈斜面處摩擦系數(shù)及劈裂力的理論計(jì)算

如圖3-b所示，各力在軸向y的投影∑Y=O，即

P=Pn+P'f

式中，P——液壓缸總液壓力，kN；

Pn—斜面處正壓力，N在軸向的分力，即

Pn=2Nsina/2，kN；

P'f——斜面處摩擦力Pf可在軸向的分力，

即P'f=2Nfcosa/2，kN。

一般a=3°～5°，a/2角很小，可取cosa/2≈1。

又tga/2=h/2H，而tga/2=sincd2/cosod2≈sina/2，

即sinod2≈h/2H。

∴p=πd2p/4=2Nsina/2+2Nfcosa/2≈2N(h/2H+f)

∴f≈πd2p/8N-h/2H(1)

式中f——斜面處摩擦系數(shù)；

p——工作油壓力，MPa；

d——液壓缸直徑，cm。

液壓劈裂機(jī)是利用普通物理尖劈原理和液壓傳動(dòng)原理，將軸向液壓推力變?yōu)闄M向劈裂力的一種裝置。我國(guó)是一個(gè)石材資源豐富的國(guó)家，開(kāi)采石材往往遇上大塊荒料需要二次解體問(wèn)題?，F(xiàn)行的二次解體方法主要有：手工錘擊破碎法，鉆孔加膨脹水泥脹裂法，炸藥二次法，挖掘機(jī)加液壓錘的沖擊破碎法等。
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