江蘇泰州柴油型劈裂機

江蘇泰州柴油型劈裂機

液壓劈裂機是利用普通物理尖劈原理和液壓傳動原理，將軸向液壓推力變?yōu)闄M向劈裂力的一種裝置。我國是一個石材資源豐富的國家，開采石材往往遇上大塊荒料需要二次解體問題?，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，炸藥二次爆破法，挖掘機加液壓錘的沖擊破碎法等。這些方法都存在著一定的缺點，前兩種方法效率非常低，第四種方法雖然效率較高，但是由于設備費用昂貴，中小企業(yè)難于接受。目前，比較普遍的還是采用炸藥進行二次解體。對于大塊巖石的二次爆破，危險性較大，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，就會給人民生命財產(chǎn)安全和社會安全帶來隱患；同時還存在環(huán)境污染、資源浪費等問題。因此，有些礦山根本不允許采用炸藥進行二次爆破。探尋一種安全高效、操作簡便、成本低廉的二次解體方法一直是業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注的熱點課題。液壓劈裂機的出現(xiàn)解決了這一難題。利用液壓劈裂機進行大塊的二次解體，具有傳統(tǒng)方法無法比擬的效率高、成本低、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點，且使用效果良好，是一種理想的二次解體設備。本文簡要介紹液壓劈裂機的結(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的劈裂原理和進行正確設計和使用設備的基礎。大多數(shù)巖石的應力——應變曲線，近似直線，見圖l—a，并可用F表示。式中：ε—為巖石的應力；δ—為巖石的應變；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，其全應力一應變曲線，見圖1-b，雖有所不同，大致可分成OA，AB，BC和CD四段。在OA和AB段，應力、應變近于彈性，并伴有輕微滯變，當加載或卸載時，巖石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)無不可逆變化；在BC段，應力一應變曲線的斜率，隨應力增大而逐漸減小到零，當加載或卸載時，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，應力由C點的最大值逐漸下降，表現(xiàn)出負的應力一應變曲線斜率，但最終在D點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。即當壓頭侵入巖石時，在接觸處產(chǎn)生剪切破裂，而在其邊緣處則引起徑向拉應力，結(jié)果使脆性巖石發(fā)生縱向劈裂。

2液壓劈裂機的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1液壓劈裂機的劈裂原理

如圖2為YP系列液壓劈裂機的結(jié)構(gòu)組成及工作原理。該機由動力供給系統(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，泵向系統(tǒng)提供高壓油，經(jīng)控制元件、液壓管路而進入液壓缸的無桿腔，推動活塞向下運動，通過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。

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)還有一對楔形片，即兩楔片夾著尖劈組成一個40mm的圓柱體一分裂器。在預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)，當液壓劈裂機通人高壓油后即可在上述孔內(nèi)同時產(chǎn)生劈裂力，致使巖石按預定的位置和方向裂開。

當楔形壓頭受壓而侵入巖石時，巖石局部發(fā)生粉碎或呈塑性變形而形成袋狀或球狀核，通常稱之為密實核。壓頭在壓入巖石過程中，侵入深度不會隨載荷增加而均衡增加，只是當其達到某一臨界值時，便發(fā)生躍進式破碎現(xiàn)象。這時，密實核旁側(cè)的巖石出現(xiàn)崩碎，載荷暫時下跌，壓頭繼續(xù)侵入到一個新的深度，載荷再度上升，侵入和載荷又恢復到某種比例關(guān)系。如此循環(huán)，直至巖石破裂。整個過程的載荷——侵深曲線呈波浪形。越是脆性巖石，躍進式侵入特點越明顯，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。

用作建筑材料的巖石，其全應力一應變曲線，見圖1-b，雖有所不同，大致可分成OA，AB，BC和CD四段。在OA和AB段，應力、應變近于彈性，并伴有輕微滯變，當加載或卸載時，巖石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)無不可逆變化；在BC段，應力一應變曲線的斜率，隨應力增大而逐漸減小到零，當加載或卸載時，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，應力由C點的最大值逐漸下降，表現(xiàn)出負的應力一應變曲線斜率，但最終在D點因突然斷裂破壞而終止，仍表現(xiàn)為脆性破壞的特性。
江蘇泰州柴油型劈裂機