高炉开铁口机的轴压扭矩分析

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2001.06.017 第23卷第6期 北京科技大学学报 VoL.23 No.6 2001年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2001 高炉开铁口机的轴压扭矩分析 刘建平》廖永峰) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)上海宝钢集团公司，上海201900 情要通过对开铁口机轴压扭矩的分析和研究，得出了在旋转钻进过程中增加冲打是提高 钻进速度的有效手段.当激振力为10kN,送进力取1.5~4.5kN时，冲打作用能够使钻进速度比 不冲打时提高约1.5-2.5倍，平均扭矩约为不冲打时的14-12. 关铺调开铁口机；高炉炉前设备：炼铁机械 分类号 TF321 高炉开铁口机是用于在轴压扭矩的联合作 切入炮泥的条件来确定如下： 用下破碎炮泥打开铁口的，轴压扭矩的大小直 R=Ha.S=Hah-tga.b=Hshb.tga, 接影响到开铁口机的钻进速度，因此，本文将 则 N =R.sina=Hh.sina-tga. 针对轴压扭矩进行理论分析和试验研究，寻求 其中：H为炮泥的压人硬度；b为单个切削刃的 增加钻进速度的措施，以提高钻进效率. 长度；a为钻头切削刃的刃角；h为在轴压力F, 作用下切削刃压人炮泥的深度， 1理论分析 切削刃后刀面上的摩擦力F,,其值为： 1.1轴压、扭矩大小的确定 F=uN=uHhbsina.tga, 轴压、扭矩是开铁口机在钻进过程中，由钻 其中，“为切削刃面与炮泥之间的摩擦因数 头切人和切削炮泥而产生的，它们的大小体现 垂直于切削刃前刀面的阻力N,它阻止切 了钻削炮泥的难易程度. 削刃水平移动.为了确定N的大小，如果近似考 当钻头切削刃在轴压力F,和水平切削力 虑炮泥沿45°方向剪切，取剪切下来的炮泥为研 F,同时作用下切入炮泥的深度为h时，其受力 究对象，其受力分析如图2所示.图中？为剪切 状态如图1所示. 面上的剪切力，Q为剪切面上的法向力，F2=W 钻头切削刃上受到的主动力有F,和F;阻 为切削刃前刀面上的摩擦力.根据力平衡条件 力有炮泥的抗破碎反力R,它阻止切削刃垂直向 有： ∑X=0 [O.sin45+0cos450-N,=0 下移动.将R分别分解为垂直和平行于切削刃 即 Σy=0 l2.cos45°-2sin45°-F2=0 后刀面的N和T2个力.R的大小可根据切削刃 y F, 解得 N=2 R 5=汽sns-2R=M-的 1-4 其中，τ为炮泥的抗剪切强度：S为炮泥的剪切 N 45 图1钻头切削刃切入炮泥时的受力分析 0./0 Fig.1 Force analysis on the cutting mud 图2切出炮泥的受力分析 收稿日期2001-06-04刘建平男，48岁，教授 Fig.2 Force analysis on the cutting off the mud

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 成勺 魂 二 盯 呵加 倪 高炉开铁 口机的轴压扭矩分析 刘 建平 ” 北京科技大学机械工程学院 ， 北京 廖永峰 ” 上海宝钢集团公司 ， 上海 摘 要 通过对开铁 口 机轴压扭矩的分析和研 究 ， 得 出 了在旋转钻进过程 中增加 冲打是提高 钻进速度的有效手段 当激振力为 ， 送进力取 娜 时 ， 冲打作用 能够使钻进速度 比 不 冲打时提高约 一 倍 ， 平均扭矩约 为不 冲打时的 一 您 关抽询 开铁 口 机 高炉 炉前设备 炼铁机械 分类号 高炉开铁 口 机是用 于在轴压扭矩 的联合作 用下破碎炮 泥打开铁 口 的 ， 轴压扭矩 的大小直 接影 响到开铁 口 机的钻进速度 ‘ 川 ， 因此 ， 本文将 针 对轴压扭矩进 行理论分析和试验研究 ， 寻求 增加 钻进速度 的措施 ， 以提高钻进效率 理论分析 轴压 、 扭矩大小的确定 轴压 、 扭矩是开铁 口 机在钻进过程 中 ， 由钻 头切 人 和切 削炮泥而 产生 的 ， 它们 的大小体现 了钻削炮泥 的难易程度 当钻头 切 削刃 在轴压 力 凡 和 水平切 削力 凡 同时 作用下 切 人炮泥的深 度 为 时 ， 其受力 状态如 图 所示 钻头切 削刃 上受到的 主 动力有 凡 和 凡 阻 力有炮泥 的抗破碎反力 ， 它阻止切削刃垂直向 下 移动 将 分别分解 为垂直和平行 于切 削刃 后刀 面 的凡 和 个力 的大小可根据切 削刃 切人炮泥 的条件来确定如下 二 坑 · 二 从 · · · · ， 则 凡 一 · 从 · · 其中 从 为炮泥 的压人硬度 为单个切削刃 的 长度 为钻头切 削刃 的刃 角 为在轴压力 凡 作用 下 切削刃 压人炮泥 的深度 切 削刃 后 刀 面上 的摩擦力 只 ， 其值为 名 尸 · 户刀七 · ， 其中 ， 产 为切 削刃 面 与炮泥之间 的摩擦 因数 ， 垂 直于 切 削刃 前刀 面 的阻力从 ， 它 阻止 切 削刃水平移动 为了确定从 的大小 ， 如果近似考 虑炮 泥沿 。 方 向剪切 ， 取剪切下来 的炮泥 为研 究对象 ， 其受 力分析 如图 所示 图 中 为剪切 面 上 的剪切 力 ， 为剪切 面上 的法 向力 ， 凡 刀茂 为切 削刃 前刀 面 上 的摩擦力 根据力平衡条件 有 舒 一 “ 孙 解得 其中 、 一 典且 一户 赫 。 一 缈 ， 凡 一 成 一 毕丝些 一户 ’ 一产 ， 为炮泥 的抗剪切强度 为炮泥 的剪切 圈 钻头切削刃 切入炮泥 时的受力分析 哈 概 二扭 七 住 川 二 收稿 日期 “ 场刁 刘建平 男 ， 岁 ， 教授 圈 切 出饱泥 的受 力分析 魄 代二 血 川 血 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2001．06．017

544 北京科技大学学报 2001年第6期 面积.假设钻头的切削刃刃数为m,由图1可得 进.其螺旋面前进的速度即为钻头的钻进速度 轴压力为： V.其理论值为： F,=m(R-Fcosa+F2)= D s nnmh (6) m(H.hbtga+uH.hbsinatgacosa+2uhb -o号g9-2m号各m驾n7m 1-4 其中，V为钻头的钻进速度：ω为钻杆的角速度； mH.hb(tgatusina+2 n为钻杆的转速；D为钻头的直径；m为钻头切削 1-4 (1) 水平切削力为： 刃刃数；h为压入深度.于是将(4)式代人(6)式中 F.=N-F,sina=2thb 可得钻进速度的理论表达式为： 1-μ +uH hbsinatgacosa= V.=a F, hhb(T女iwwtgc)) (2) 2 mHab(tgatusina+2uv(1-u inF, 其中，1=H为炮泥的抗剪切强度与压人硬度 2Hab(tga+usin'a+2u/(1-u)) (7) 的比值.由于水平切削力F是作用在整个切削 由(7)式可知：①当钻头，钻杆转速n及炮泥材料 刃上，要得到扭矩M,首先必须求得水平切削力 一定时，钻进速度V,与轴压力F成正比.②当钻 F的平均作用半径p.如图3所示，取切削刃上 头、轴压力F,以及炮泥材料一定时，钻进速度”， 微段z为研究对象，运用上面的分析方法，同样 与钻杆转速n成正比；而当扭矩M增加时，钻杆 可得出在微段止上的水平切削力为： 转速n会下降，则钻进速度y,也就随之减小，反 dR=hM2 yirap)d=号d, 之，当扭矩M,减小时，钻杆转速n会增加，则钻 进速度V,也就增加. 于是有： rpd,-号=Fb0-b, 1.3冲打对轴压、扭矩的影响分析 b 2 由前面的分析可知，要提高钻进速度可以 得平均作用半径为p=D,b 通过增加轴压力和降低扭矩的方法来实现.由 2 D (3)式可知要降低扭矩可以采取以下措施：①减 小钻头切削刃刃数m.但现场所用钻头切削刃 刃数m一般最少为2，无法再减小了.②降低炮 泥压入硬度H.但炮泥材料是由高炉生产决定 的，不能随意改变.③减小乐人深度h.这样虽然 可以降低扭矩，但由(6)式可知钻进速度也随着 压入深度的减小而降低.④减小钻头的直径D. 但这又受到出铁口尺寸的要求.⑤减小切削刃 刃角α.这样虽然可以降低扭矩，但钻头磨损更 图3水平切削力的作用半径 快，不经济. Fig.3 Radius for the cutting force(Z direction) 由此可知以上5种降低扭矩的方法都不可 则作用在切削刃上的扭矩为： 取.从增加轴压力来考虑，但由(5)式可知，当增 M.mF-m sinatga) 21 (3) 加轴压力时又会增大扭矩，也就很难提高钻进 速度，如何才能做到既能增加轴压力又能降低 此即为扭矩的理论表达式，为了得到扭矩 扭矩，本文认为在钻进过程中增加冲打可以实 与轴压力的关系，可根据(1)式解得压人深度h 现这一目的.因为在钻进过程中增加冲打时，轴 与轴压力的关系式为： 压力实际上是一种冲击力，这种冲击力比不冲 F h-mH.6(tga+usina+2u(1-M)) (4) 打的轴压力要大得多，它能够使接触应力瞬时 将(4)式代人(3)式可得： 达到极高值.这样，局部应力比较集中，还来不 M器3%RO2 (5) 及重新分配就达到了炮泥材料的强度极限值而 式(5)为扭矩理论表达式的另一种形式. 发生体积破碎，体积破碎时的摩擦因数低于表 1,2轴压、扭矩与钻进速度的关系 面破碎时的摩擦因数，这样，既能降低扭矩，提 由于钻头是在轴压力F,和扭矩M,的联合作 高钻进速度，又能降低钻头切削刃的磨损，提高 用下破碎炮泥的，因此孔底切削面呈螺旋面前 钻头的耐用度：另一方面，由于冲打钻进下的轴

北 京 科 技 面 积 假设钻头 的切 削刃 刃 数为 ， 由图 可 得 轴压力 为 凡 一 凡 ” ” 、 · 、 拭‘ ” ·， · · 愕 ， ” ” “ · ” “ 水平切 削力 为 嚼 凡 一 、 名 一 鄂 从 。 从” ” ‘枷 ·‘ ， 大 学 学 报 年 第 期 进 其螺旋 面前进 的速度 即 为钻头 的钻进 速 度 其理论值为 ， 兀 代 ， · 斧 · 步 二 斧 · 一 “ 。 一 ’ 带视’ ‘ ’ 苦 黑兴 、 一 夕 其 中 ， 为钻头 的钻进速度 。 为钻杆 的角速度 为钻杆 的转速 为钻头 的直径 为钻头 切 削 刃 刃 数 为压人深度 于 是将 式代人 式 中 可 得钻进 速度 的理 论表达 式 为 一 粤 从 切 ， 知刀 一户 冗” 只 其 中 ， 又 刁坑 为炮泥 的抗剪切 强 度 与压 入硬度 的 比值 由于 水 平切 削力只 是作用 在整 个切削 刃 上 ， 要得 到扭矩从 ， 首先必须求得水平切 削力 尺 的平均作 用 半径 如 图 所示 ， 取切 削 刃 上 微段 为研究对象 ， 运 用 上 面 的分析方法 ， 同样 可 得 出在 微 段 上 的水平 切 削 力 为 拭 切 ， 知刀 一户 」 。 ， ， ， ， 又 二 ， 、 ， 。 只 厂 月 气万二下寸声 一 ’ 一万一 ’ ， 尸 “ 于 是 有 · 一 嵘产 一令嵘户 一 令 一 得平均作用 半径 为 一 圈 水 平切 削力 的作 用 半径 。 则作用 在切 削刃 上的扭矩 为 ， ， ， ， 又 二 ， 、 一 二 · 户 二 · 用月‘ 了二万 才 一 以 ’ 一万一 气 一尸 ‘ 此 即 为扭矩 的理 论表达式 ， 为 了得 到扭矩 与轴压 力 的关 系 ， 可 根 据 式解得压人深度 与轴压 力 的关系式 为 用从 切 ， 十 户又 一户 将 式代人 式 可 得 一川 从 双 。 一 ， 厂 。 一石一 砚〕 ， ‘ 式 为扭矩理论表达式 的另一 种形 式 轴压 、 扭矩与钻进速度的关 系 由于钻 头 是 在轴压力 和扭矩从 的联合作 用 下 破 碎炮 泥 的 ， 因此孔 底 切 削 面 呈 螺 旋面 前 由 式可 知 ① 当钻头 、 钻杆转 速 及炮泥 材料 一定 时 ， 钻进 速度 与轴压力凡成正 比 ② 当钻 头 、 轴压 力凡 以 及 炮泥材 料 一 定 时 ， 钻进速度 与钻杆转速 成正 比 而 当扭 矩 从 增加 时 ， 钻杆 转速 会下 降 ， 则钻进 速度 也 就 随之减 小 ， 反 之 ， 当扭矩从 减小时 ， 钻杆转速 会增加 ， 则钻 进速度 也 就增加 冲打对轴压 、 扭矩的影响分析 由前面 的分析 可 知 ， 要 提高钻进 速度 可 以 通 过增 加轴压力 和 降低扭 矩 的方法 来实现 由 式可 知要 降低扭 矩 可 以 采取 以 下 措施 ① 减 小钻 头 切 削 刃 刃 数 但 现场 所用 钻头 切 削 刃 刃 数 一 般最少 为 ， 无法 再减 小 了 ② 降低 炮 泥压 入硬度坑 但炮 泥 材 料是 由高炉 生 产决定 的 ， 不能随意改变 ③减小压人深度 这样虽 然 可 以 降低扭矩 ， 但 由 式 可 知钻进速 度也 随着 压人深度 的减小而 降低 ④ 减小钻头 的直径 但这 又 受到 出铁 口 尺 寸的要求 ⑤ 减小切 削刃 刃 角 这样 虽 然 可 以 降低扭矩 ， 但钻头 磨损 更 快 ， 不 经 济 由此可 知 以 上 种 降低扭矩 的 方 法 都不 可 取 从增加 轴压力 来考虑 ， 但 由 式 可 知 ， 当增 加轴压 力 时又 会增 大扭矩 ， 也 就很 难提高钻进 速度 ， 如何才能做到既 能增加 轴压 力 又 能降低 扭矩 ， 本文认为在钻进过程 中增加 冲打可 以 实 现这一 目的 因为在钻进过程 中增加 冲打时 ， 轴 压力 实 际 上 是 一 种 冲击力 ， 这种 冲击力 比不 冲 打的轴压力要 大得多 ， 它能够使接触应力瞬时 达到极 高值 这样 ， 局 部应 力 比较集 中 ， 还 来不 及 重新分配就达到 了炮泥材 料 的强度极 限值而 发生 体积 破碎 ， 体积 破碎时 的摩 擦 因数低 于 表 面破碎 时 的摩擦 因数 ， 这 样 ， 既 能 降低 扭矩 ， 提 高钻进速度 ， 又 能 降低钻头 切 削刃 的磨损 ， 提 高 钻头的耐用度 另 一方面 ， 由于 冲打钻进下 的轴

Vol23 刘建平等，炉开铁1机的轴压扭知分析 ·545 压力是一种冲击力，它使钻头间断地与炮泥相 进力与相应的轴压力（或冲击力）、扭矩及钻进 接触，即是一种间断切削，存在着净切削时间 速度的实测值，运用回归分析的方法，冲打时可 △1.也就是说，钻头在一个冲打周期T内只有△ 得到如下关系式： 的时间在切削泡泥，一般地，净切削时间△只有 冲击力：F=79.21F9?N (8) 冲打周期T的几分之一，在冲打钻进时的扭矩只 扭矩： M=3.30F9Nm (9) 是在△r时间内较大，而在(T-△r)内，由于钻头抬 钻进速度：Va=3.1×10F3mms1(10) 离孔底，扭矩几乎为零，所以它的平均扭矩就大 由于冲打钻进时，不是连续切削，而是间断 大地降低了，其值为及=二M,从而也就提高 切削，其净切削时间△t小于冲打周期T0.04s), 了钻进速度 △与F,的解析式为： △r=2.45×104F4s (11) 2试验研究 不冲打时，送进力F与轴压力、扭矩及钻进 2.1试险结果 速度的解析式分别为： 利用北京科技大学研制的新型双功能开铁 轴压力：F,=300.67F92N (12) 口机进行试验，它的旋转动作是由1台主电机 扭矩：M,=3.56FN-m (13) 实现，而它的冲打动作是由2台振动电机实现， 钻进速度：V,=2.6×10-F9mms1 (14) 振动电机的频率为25Hz,冲打周期为0.04s,总 以上.主要关系式的关系曲线分别见图4的 的激振力为10kN. (a),(b),(c(d).其中，送进力F的单位为N 为了从钻杆上获得轴乐、扭矩信号，采用了 2.2试验结果分析 自制的轴乐扭矩传感器，并通过动态应变仪进 由图4(a)可知，冲打作用明显地提高了钻 行测试. 进速度，通过计算可知，当送进力F取1.54.5 根据轴压，扭矩的记录信号，可以得到不同 kN时，冲打条件下的钻进速度约是不冲打下钻 送进力下轴压、扭矩的数值.其中，在冲打条件 进速度的1.5-2.5倍. 下轴压、扭矩是取信号波形的有效值，有效值的 由图4(b)可知，在冲打条件下的冲击力比 宽度所对应的时间就是净切削时间的值.将送 不冲打时的轴压力要大得多，通过计算可知，当 送进力F取1.54.5kN时，冲打条件下的冲击力 6(a)W,-F的关系图 18 b)E,一F的关系图 14 V.=3.1x10I F.=79.21F9m 10 2 F,=300.67Fn 1 6V.=2.6×10Fn 0 、t 180「 (©)M,一F的关系图 18 (d)A一F,的关系图 150 15 120 Mn=3.30F9 12 1=2.45×10Fm 90 0 9 ● 6 30 M,=3.56F5 O Y 1 0 5 10 152025 30 0 5 101520 25 30 F,/x10N F./x10N 图4V,-F,F-一F.,M.一F,△-F关系图 Fig.4 The relationship between V,-F F,-F,M,-F,and At-F

铂 刘建 平等 炉 开铁 仁 机的轴仄 扭知 分析 压力是一种 冲击力 ， 它使钻头间断地 与炮泥相 接触 ， 即是一种 间断切 削 ， 存在着净切 削时间 八 也就是说 钻头在一 个 冲打周期 内只有△ 的时间在切削泡泥 ， 一般地 ， 净切 削时间△ 只有 冲打周期了的几分之一 ， 在冲打钻进时的扭矩 只 是在△ 时间内较大 ， 而在 △ 内 ， 由于钻头抬 离孔底 ， 扭矩几乎为零 ， 所 以它的平均扭矩就大 大地降低了 ， 其值为风 一 粤 从 ， 从 而也就提高 了 、 一 ’刚 ’ 月 ‘ ’ ” ‘ ’ 勺 ’ 刀 、 ’川 ‘ 托 ’， 了钻进速度 试验研究 试脸结果 利用北京科技大学研制的新 型 双功能开铁 口 机进行试验 ， 它的旋转动作是 由 台 主电机 实现 ， 而它的冲打动作是 由 台振 动 电机实现 ， 振动电机的频率为 生 ， 冲打周期 为 ， 总 的激振力 为 为了从钻杆 七获得轴压 、 扭矩信 号 ， 采用 了 自制的轴压扭矩传感器 并通 过动态应变仪进 行测 试 根 据轴压 、 扭矩 的记 录信号 ， 可以得 到不 同 送进力下 轴压 、 扭矩 的数值 其中 在冲打条件 下轴压 、 扭矩是取信号波形的有效值 ， 有效值的 宽度所对应 的 时 间就是净切 削时 间 的值 将送 进力 与相应 的轴压力 或 冲击力 、 扭矩及 钻进 速度 的实测值 ， 运用 回归 分析的方法 ， 冲打时可 得到 如 下关系式 冲击力 凡 二 尸 ，， 扭矩 尺 ， ‘ ， · 钻进速度 蛛 一 尺， · 一 ， 由于 冲打钻进时 ， 不 是连续切 削 ， 而是间断 切 削 ， 其净切削时间△ 小于 冲打周期双 ， 夕 与 的解析式为 △ ‘ 一 钾 ‘ ， 不 冲打时 ， 送进 力， 与轴压力 、 扭矩及钻进 速度 的解析式 分别 为 轴压力 尺 ，， 扭矩 从 月 ‘ ， · 钻进速度 二 一 ，尸 ‘ ，， · 一 ， 以 卜主要关系式 的关 系曲线分别见图 的 ， ， ， 其中 ， 送进 力凡的单位为 试验结果分析 由图 可知 ， 冲打作用 明 显地提高了钻 进速度 ， 通 过计算 可知 ， 当送进 力 取 礴 时 ， 冲打条件下 的钻进速度 约 是 不 冲打下钻 进速度 的 一 倍 由图 可知 ， 在 冲打条件下 的 冲 击力 比 不 冲打时的轴压力要大得多 ， 通过计算可 知 ， 当 送进力，取 礴 切时 ， 冲打条件下的冲击力 乙一、盯 △卜一 的关 系图 山 一 、 户、一之 切 一丫一 ， ， 月 电， 才卢 八，山︸ 公 ，﹄，‘甘咤 ‘几 ︶︵吕、日， ︵‘ · 弓落、 只 凡 二 圈 ， 只一只 ， 从一只 ， △卜一只关系圈 鲍 血 碑肠咖 七亩 白即 六 只 ，从子屯 仓

·546· 北京科技大学学报 2001年第6期 约是不冲打时轴压力的3.5~5倍. 式，(13)式可得出冲打时的平均扭矩M与不冲打 由图4（©）可知，送进力越大，扭矩越大，且 时的扭矩M之比值为： 冲打时的扭矩比不冲打时的扭矩要大，看起来 K6=Mn/M=5.67×10-F2 (16) 是不利的，但由测得的冲击信号可知，冲打时扭 根据式(15)和(16)关系式可得出在不同送进 矩只是在净切削时间△内较大，而在时间(T-△) 力下M,,M,△/T,K的值见表1所示 内，由于钻头抬离孔底，扭矩几乎为零.所以由 由表1可知，冲打钻进时的平均扭矩明显 式(9)、式(11)及冲打周期T(0.04s)可得出它的平 地降低了.当送进力取1.5~4.5kN时，冲打下的 均扭矩M.与送进力F的关系式为： 平均扭矩是不冲打下扭矩的0.2540.450倍，约 及.=兰M=2.02x10F"N-m (15) 为1/41/2，此时的净切削时间是冲打周期T的 式(15)才真正地反映了冲打时的扭矩.再由(15) 倍，约为1/5~1/3. 表1不同送进力下的M,及，△/T,Kw Table 1 M,及n,△r/T and K under the push---forces 送进力F,/N 项目 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 不冲打的扭矩M,/(Nm) 95.54 108.87 120.37 130.66 140.05 148.72 156.82 冲打的扭矩及/Nm 24.33 32.16 39.93 47.66 55.35 63.00 70.63 冲打时At/T的值 0.205 0.235 0.262 0.286 0.308 0.328 0.347 扭矩的比值K 0.254 0.295 0.331 0.364 0.395 0.423 0.450 结论 时扭矩的1/41/2. (3)冲打钻进时为间断切削，当激振力为10 (1)在旋转钻进过程中增加冲打是提高开铁 kN,送进力取1.5~4.5kN时，其净切削时间△t约 口机钻进速度的有效手段，当激振力为10kN, 为冲打周期T的1/5~1/3. 送进力取1.5~4.5kN时，冲打作用能够使钻进速 度比不冲打时约提高1.5-2.5倍. 参考文献 (2)冲打作用能够提高钻进速度的主要原因 1朱允言，汪建新.高炉开铁口机船进速度的实验研究 冶金设备，1993(2)：13 有两点：一是大大地增加了轴向的冲击力，当激 2刘建平.我国引进高炉开铁口机概述.冶金设备，1992 振力为10kN,送进力取1.5~4.5kN时，冲打下 (5):22 的冲击力约是不冲打下轴压力的3.5-5倍.增加 3李德葆，张元润.振动测量与试验分析.北京：机械工 了单位冲击功，有利于破碎炮泥，提高钻进效率； 业出版社，1992 二是降低了平均扭矩.当激振力为10kN,送进 4冶金工业部重钢设计研究院.炼铁机械设备设计.北 力取1.5~4.5kN时，冲打的平均扭矩约为不冲打 京：冶金工业出版社，1985 Analysis on the Axial Force and Torque of Blast Furnace Taphole Drill LIU Jianping",LIAO Yongfang 1)Mechanicnl Engineering School,UST Beijing.Beijing 100083.China 2)Baoshan Iron Steel Group Corp,Shanghai 201941,China ABSTRACT The axial force and torque of taphole drill are analysed.It is found out that adding punch factor in the drilling process is an effective way to improve the drilling speed.The drilling speed under adding punch factor is 1.5-2.0 times on that under not adding punch. DEY WORDS taphole drill;equipment in the cast house;machinery for making iron

一 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 ‘ 期 约是不 冲打时轴压力 的 一 倍 由图 可 知 ， 送进力越大 ， 扭 矩越 大 ， 且 冲打时 的扭矩 比不 冲打时 的扭矩要 大 ， 看 起来 是不 利的 ， 但 由测得 的 冲击信号 可 知 ， 冲打时扭 矩只是在净切 削时间△ 内较大 ， 而在时 间 一 △ 内 ， 由于 钻头 抬离孔底 ， 扭矩 几 乎 为零 所 以 由 式 、 式 及 冲打周期 可 得 出它的平 均扭矩 风 与送进 力只 的关系式为 虱 一 粤从 一 、 。 一 洲 式 才真正 地 反 映了 冲打时的扭矩 再 由 式 ， 式可得 出冲打时的平均扭矩虱 与不 冲打 时 的扭矩材之 比值为 犬庙二 虱 从 一 ，衅 ，， 根据式 和 关系式可得 出在不 同送进 力 下 从 ， 风 ， 翻 ， 凡 ‘ 的值见表 所示 由表 可 知 ， 冲打钻进时 的平均扭矩 明显 地降低 了 当送进力取 礴 时 ， 冲打下 的 平均扭矩是不 冲打下扭矩 的 今 倍 ， 约 为 ， 此时 的净切削时间是 冲打周期 的 倍 ， 约为 一 裹 不 同送进 力下 的从 ，风 ， △ 冰认 介 从 么 ， △刀 肠 血 一 “ 项 目 送进力 不冲打的扭矩从 · 一 ‘ 冲打的扭矩 又 · 一 ’ 冲打时△ 劝勺值 扭矩 的比值犬沁 结论 在旋转钻进过程 中增加 冲打是提高开铁 口 机钻进速度 的有效 手段 ， 当激振力 为 ， 送进力取 一 时 ， 冲打作用 能够使钻进速 度 比不 冲打时约提高 一 倍 冲打作用 能够提高钻进 速度 的 主要 原 因 有两 点 一 是 大大地增加 了轴向的冲击力 当激 振 力 为 ， 送进 力取 一 时 ， 冲打下 的 冲击力 约 是不 冲打下 轴 压力 的 一 倍 ， 增 加 了单位冲击功 ， 有利 于破碎炮泥 ， 提高钻进效率 二是降低 了平 均扭矩 当激振 力 为 ， 送进 力 取 咖 时 ， 冲打 的平均扭矩 约 为不 冲打 时扭 矩 的 冲打钻进 时为间断切 削 ， 当激振力为 咖 ， 送进 力取 碑 时 ， 其净切 削时间△ 约 为冲打周期 的 一 考 文 献 朱允言 ， 汪 建新 高炉 开铁 口 机铅进速度的实验研究 冶金设备 ， 一 刘建平 我 国引进高炉开铁 口 机概述 冶金设备 ， 李德葆 ， 张元润 振 动 测 与 试验分析 北京 机械工 业 出版社 ， 冶金 工业部重钢设计研究 院 炼铁机械设备设计 北 京 冶金 工业 出版社 ， ’ ， 乙侧口 物” 白心 ， 口 ， ， 由 及 幻 ， 面 而 面 由 一 而