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浅析牙轮钻机作业效率影响因素摘要：牙轮钻机是大中型露天矿常用的打孔设备。
它是一种利用牙轮钻头破碎岩石，依靠压缩空气清除岩渣的自走式钻机。
与其他类型钻机相比，具有钻进效率高、成本低、安全可靠、适用范围广、劳动强度低等特点，广泛应用于冶金、煤炭、化工、国防等工业部门的大中型矿山。
穿孔是露天开采的第一道工序，为炸药装药提供爆破孔。
射孔质量直接影响后续生产过程的效率，如爆破、采矿、装载、运输等。
而且射孔爆破费用占采矿成本的比重很大，一般达到20%~30%。
选择合适的穿孔设备进行穿孔操作是非常重要的。
关键词：牙轮钻机；作业效率；牙轮钻机作业效率是多种因素综合影响的结果，为了提高穿孔作业效率，提升矿山技术经济效益，除了对这些影响因素进行合理的控制外，更应该在今后对矿山穿孔设备进行关键技术研究。
对牙轮钻机穿孔作业原理进行了简述，并理论推导出牙轮钻机作业效率公式，结合公式分析了轴压、转速、钻头直径、矿岩硬度以及时间利用系数等因素对牙轮钻机作业效率的影响，并对矿山凿岩设备发展提出建议。
一、牙轮钻机的作业效率1.牙轮钻机的基本原理。
牙轮钻机钻孔时，依靠加压、回转机构通过钻杆，对钻头提供足够大的轴压力和回转力矩，牙轮钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用。
牙轮在孔底滚动中连续的挤压，切削冲击破碎岩石，有一定压力和流量流速的压缩空气经钻杆内腔从钻头喷嘴喷出，将岩渣从孔底沿钻杆和孔壁的环形空间不断的吹至孔外，直至形成所需孔深的钻孔。
2.牙轮钻机作业能力理论公式推导。
牙轮钻机的台班作业能力Vb为：式中：Vb牙轮钻机台班生产能力，m/台•班；v牙轮钻机钻进速度，cm/min；Tb班工作时间，h；η工作时间利用系数。
牙轮钻机速度为：式中：n为钻头转速，r/min；p为轴压，kN；f为岩石的坚固系数；D为钻头直径，cm。
将公式代入可得，牙轮钻机台班生产能力Vb为：3.牙轮钻机作业效率影响因素分析。
从上公式可以看出，影响牙轮钻机钻进效率有以下几个因素：（1）轴压p。
牙轮钻机工作原理及结构特征双击自动滚屏一、牙轮钻机的工作原理牙轮钻机钻孔时，依靠加压、回转机构通过钻杆，对牙轮钻头提供足够大的轴压力和回转扭矩，牙轮钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用。
牙轮在孔底滚动中连续地挤压、切削冲击破碎岩石；有一定压力和流量流速的压缩空气，经钻杆内腔从钻头喷嘴喷出，将岩渣从孔底沿钻杆和孔壁的环形空间不断地吹至孔外，直至形成所需孔深的钻孔。
二、牙轮钻机的主要结构特征1、钻具牙轮钻机钻具主要有牙轮钻头、钻杆和稳杆器。
1）牙轮钻头。
牙轮钻具工作原理：钻机通过钻杆给钻头施加足够大的轴压力和回转扭矩，牙轮钻头转动时，各牙轮又绕自身轴滚动，滚动的方向与钻头转动方向相反。
牙轮齿在加压滚动过程中，对岩石产生碾压作用；由于牙轮齿以单齿和双齿交替地接触岩石，当单齿着地时牙轮轴心高，而双齿着地时轴心低，如此反复进行，使岩石受到周期性冲击作用；又由于牙轮的超顶、退轴（3个牙轮的锥顶与钻头中心不重合）、移动（3个牙轮的轴线不交于钻头中心线）和牙轮的复锥形状、使牙轮在孔底工作时还产生一定的滑动，对岩石产生切削作用。
因此，牙轮钻头破碎岩石实际上是冲击、碾压和切削的复合作用。
（1）牙轮钻头的分类与基本结构。
牙轮钻头按牙轮的数目分，有单牙轮、双牙轮、三牙轮及多牙轮的钻头。
单牙轮及双牙轮钻头多用于直径小于150mm 的软岩钻进。
多牙轮钻头多用于炮孔直径180mm以上岩心钻进，矿山主要使用三牙轮钻头，三牙轮钻头又可分为压缩空气排渣风冷式及储油密封式两种。
压气排渣风冷式牙轮钻头（简称压气式钻头）是用压缩空气排除岩渣的。
此种钻头使用于露天矿的钻孔作业。
通常钻凿炮孔直径为150～445mm，孔深在20m 以下。
压气式钻头由3片牙爪及在其轴颈上通过轴承（滚柱、钢球、滑动衬套）装配3个互相配合的牙轮所组成。
牙爪尾部螺纹与钻杆相连接。
牙轮上镶嵌硬质合金柱齿，起着直接破碎岩石的作用。
牙爪借助滚柱、钢球和衬套绕爪轴口转，钻机钻压通过轴承传递给牙齿并作用于岩石。
牙轮钻机履带行走机构摘要：牙轮钻机是大型露天矿爆破的主要钻孔设备。
基于此，本文重点论述了牙轮钻机履带行走机构。
关键词：牙轮钻机；工作原理；履带行走牙轮钻机是当前常用的一种露天钻孔设备，主要用于露天矿、水利工程施工和建筑物基础施工等作业中爆破工程的前期穿孔。
牙轮钻机工作方式特点是用牙轮钻头破岩钻孔，并用压气法排渣，是一种自行式钻孔设备。
一、牙轮钻机起源和分类1933年，比塞洛斯进入钻机市场；1952年，比塞洛斯生产了第一台商业认可的电动型牙轮钻机；1945年，俄罗斯重型机械联合公司(即乌拉尔机械)开始制造重型牙轮钻机；此后，美国的加登纳-丹佛公司(简称G-D公司)和德雷赛工业公司马里恩机铲分公司也相继开发了牙轮钻机。
在20世纪90年代初期，P-H公司也开发了牙轮钻机；我国从20世纪60年代起开始研制牙轮钻机，到80年代研制成功并投入市场。
牙轮钻机是一种钻孔设备，根据钻孔孔径及轴压力，分为小型、中型、大型、特大型。
其中，小型牙轮钻机的钻孔直径≤150mm，轴压力≤200kN；中型牙轮钻机的钻孔直径≤280mm，轴压力≤400kN；大型牙轮钻机的钻孔直径≤380mm，轴压力≤550kN；特大型牙轮钻机的钻孔直径≤445mm，轴压力≤650kN。
二、牙轮钻机工作原理用牙轮钻机的钻头辗压作用来破碎矿岩，主要适用于在硬矿岩上钻直径150mm～440mm的孔，它具有效率高、劳动强度小的优点，1981年，一些企业研制生产出最新型，高性能，低消耗，露天的各种型号钻孔机械，随后，在新产品的开发上牙轮钻机具有了专业技术人员上的优势，再加上与科研院校常年合作，研制出了新型的液压潜孔钻机并投入使用。
在露天矿山开采设备中，牙轮钻机是采矿工程中最易被忽视的一种设备，因在操作中，牙轮钻机穿孔的费用在生产成本里占的比例较小，但牙轮钻机也是最易实现自动化的露天开采矿业的专业设备。
在实际操作中，牙轮钻机适用于大部分的硬度矿岩的钻孔作业，并且与之前使用的风动凿岩机比较，机器的易损件寿命提高，拆机维修的周期缩短、机器备件的消耗量也随之减少，工作人员也更加省时省力，维修费用也相应得到降低。
牙轮钻机是一种钻孔设备，多用于大型露天矿山。
半个世纪以来，露天穿孔设备经历了“磕头钻”、喷火钻、冲击（潜孔）钻的发展，最终牙轮钻机以钻孔孔径大、穿孔效率高等优点成为大、中型露天矿目前普遍使用的穿孔设备。
一、牙轮钻机工作基本原理牙轮钻机钻孔时，依靠加压、回转机构通过钻杆，对钻头提供足够大的轴压力和回转扭矩，牙轮钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用。
牙轮在孔底滚动中连续地挤压、切削冲击破碎岩石，有一定压力和流量流速的压缩空气经钻杆内腔从钻头喷嘴喷出，将岩渣从孔底沿钻杆和孔壁的环形空间不断地吹至孔外，直至形成所需孔深的钻孔。
二、国内外牙轮钻机技术现状及趋势分析国外在硬岩和极硬矿岩中使用的牙轮钻机轴压多为30～40吨，最大为60吨，在软岩和中硬矿岩中为20～30吨。
钻头直径为310-380毫米，最大达444毫米。
国外矿山使用60-RⅢ塑牙轮钻机每台年穿爆量可达600-1000万吨，每月可穿孔7000-100米。
为了适应露天矿大型装运设备的发展，并能在极硬岩石中穿孔取得较好的技术经济指标，国外牙轮钻机的发展趋势是：加大轴压和孔径；增加回转功率和扭矩，采用了高钻架，钻孔过程中不需要接钻杆。
另外，在提高钻头使用寿命和钻机自动化方面，做了许多研究和改进。
我国使用牙轮钻机的时间较短，在穿孔机台班效率、作业率，部件的可靠性及备品、备件、钻头寿命等方面有待进一步改进。
我国从20世纪60年代起开始研制牙轮钻机，经过多次改良和淘汰，现在还在生产和使用的只有KY和YZ两大系列的12种型号。
主要研制单位有：洛阳矿山机械工程设计研究院、江西采矿机械厂和衡阳有色冶金机械厂等。
KY系列牙轮钻机，全部配套件均立足于国内，制作成本相对低廉。
总体看来，我国牙轮钻机差不多相当于美国20世纪80年代的水平，在某些方面还具有创新，但总的来看，我国的技术水平与世界先进水平还有较大差距。
三、国内牙轮钻机市场应用情况20世纪70年代至今，我国牙轮钻机的应用迅速推广。
牙轮钻机在露天矿山开采施工中的应用探讨分析摘要：随着开采的进行，采场不断向下延伸和向外扩展，直至达到设计的最终边界。
目前，牙轮钻机作为我国目前主要的采矿设备之一，在露天矿山开采施工中发挥着重要的作用，牙轮钻机性能适应性强，可以适用在不同硬度的岩石和各种地形地貌，同时它的机械化程度高，钻孔作业效率高，安全系数高，经长期对比综合分析，施工成本较低，且维修保养便捷。
本文根据作者多年工作经验，以伊春鹿鸣钼矿为例，从钻孔成本、进尺效率、废孔率、爆破效率、与混装炸药车配合机械化程度等方面对牙轮钻机在露天矿山开采施工中的应用进行了探讨分析，并提出了一些作者自己的观点和看法，共大家参考和学习。
关键词：牙轮钻机；露天矿山；施工；应用1工程概况伊春鹿鸣钼矿是由中铁资源集团有限公司投资建设的大型露天矿业项目，总投资51亿元。
矿区位于黑龙江省伊春市铁力林业局鹿鸣林场，采区面积4.6平方公里，主矿产钼矿矿石量8.14亿吨，钼金属量75.18万吨。
平均品位0.092%，设计规模为日处理矿石5万吨，年处理矿石1500万吨，年度采剥总量1000万m3，设计服务年限51年。
该项目具有储量大、资源分布集中、剥采比小、易采易选等优势。
2011年6月1日开始投产，首签合同终止日期为2017年12月31日，合同期内开累完成产量3887万立方米。
续签合同终止日期2022年12月31日，截止目前，合同期内开累完成产量1778万m3，剩余产量3219万m3。
2019年伊春采矿厂计划完成采剥总量940万m3，截止10月份，已实际完成采剥总量894万m3，完成产值2.47亿元，完成年度计划的95%。
2设备资产状态分析现有250mm孔径牙轮钻机3台，1#和2#牙轮钻机引进时间为2013年，3#牙轮钻机2019年9月19日进行验收，现已投入使用，其中1#和2#牙轮钻机的设备原值726.50万元，净值309.51万元，近2年的平均完好率为85.42%，牙轮钻机大修年限为5年，目前已达到设备大修年限，1号牙轮已累计穿孔37.9万米，2#牙轮累计穿孔34.6万米，设备主传动机构和行走机构磨损严重，2019年计划对2台牙轮钻机进行大修，现正在对大修工作进行推进。
牙轮钻机破岩作用机理及受力分析内蒙古包头市014080摘要：牙轮钻机合理的工作制度取决于被射孔岩石的物理力学特性和射孔参数的选择。
大量实际统计数据表明，钻具的损坏、磨损和过早报废与钻具质量和操作人员有关。
各矿山都将钻具列为“大宗消耗件”，除了价格昂贵外，还会造成废孔，效率低下，成本上升。
钻具主要由钻杆、扶正器和牙轮钻头组成。
每一次过早损坏都会改变其他物品的载荷和作用，增加钻井设备的振动和载荷，导致过早损坏。
因此，研究矿用牙轮钻头的力学性能非常重要。
与传统的弹塑性强度理论和解析方法相比，基于有限元方法的仿真分析和研究是矿用牙轮钻头研究领域的重要发展趋势之一。
关键词：牙轮钻机；破岩机理；有限元；受力；牙轮钻头是牙轮钻机工作时进行破碎岩石的工具，它的性能优劣将直接影响钻孔质量、钻孔速度和钻孔成本。
牙轮钻头在孔底的运动是非常复杂的，特别是牙轮钻头与岩石的相互作用机理尚。
矿用牙轮钻机是露天矿山开采的主要穿孔设备之一。
广泛用于冶金、煤炭、化工、建材等工业部门的大中型露天矿山钻凿炮孔。
牙轮钻机穿孔原理，主要是通过其回转、加压机构使钻具回转，并给钻头施加轴向压力，由这种动压和静压产生的应力，使岩石破碎（剪碎和压碎），同时用压缩空气将岩渣排出，形成炮孔。
通过对矿用牙轮钻头牙爪进行瞬态动力学研究，以新的钻头运动学和动力学模型为基础对矿用牙轮钻头牙爪进行有限元力学数值模拟。
一、矿用牙轮钻头结构由于牙轮钻头结构的特殊性及在孔底运动的复杂性，使得人们对它的研究还不是很深入，尤其对移轴牙轮钻头的研究时间比较短，在移轴牙轮啮合图的绘制、运动学的研究方面的文献还很少，而在动力学方面的研究大都基于钻头为刚性体、岩石为弹性体的假设，这并不能够真实合理的反映牙轮钻头与岩石之间的相互作用。
1.牙掌。
牙掌是一个形状复杂的锻造零件。
其主要部位是各部轴承的轴颈、掌背、以及牙掌体上部与钻杆相联接的螺纹部分。
通常爪尖是整个牙掌的薄弱部分，为了减小掌背的磨损，在掌背与孔壁之间有一30～5的夹角，并在爪尖外表面处堆焊一层硬质合金粉，且镶嵌一些平头的硬质合金柱。
1选型原则（1）牙轮钻机是露天矿技术先进的钻孔设备，是用于各种硬度矿岩的钻孔作业，设计大中型矿山钻孔设备首先要考虑选用牙轮钻机。
（2）中硬以上硬度的矿岩采用牙轮钻机优于其他钻孔设备。
（3）在满足矿山年钻孔量的同时，牙轮钻机选型还要保证设计生产要求的钻孔直径、孔深、倾角及其他参数。
（4）根据矿区自然地理条件选择设备及配套部件。
如高海拔、高寒、炎热气候地区对主要设备配套部件、空压机、变压器、除尘、液压及电控系统等都有特殊的要求。
（5）动力条件。
动力源往往决定选用钻孔的类型，大中型矿山一般选用电动。
（6）工作可靠，寿命长，价格适宜，零部件供货周期长，应进行综合分析对比。
2 主要参数计算2.1 钻具转速钻具的转速对钻孔速度有直接影响，在一定范围内，钻速越高钻孔速度越快，但钻速太高将造成回转机构强烈震动，不仅降低钻头的使用寿命，也降低钻孔速度。
目前，国内外牙轮钻机的钻具速度多为0～150r/min，低转速用于接卸钻杆、大孔径和硬的钻孔，高转速则用于小孔径和软岩钻孔。
2.2 轴压力根据经验公式①确定：P=(0.06∼0.07)fD ------------①2.3 钻孔速度钻孔速度是反映牙轮钻机先进性和工作制度合理的主要指标，其大小与孔径参数、排渣介质、排渣风量、钻头形式及其新旧程度、岩石的可钻性等有关。
牙轮钻机的钻进速度v(cm/min)可按公式②估算：pnv=3.75------------②fD式中 v—牙轮钻机钻进速度，cm/min；n—钻具转速，r/min。
2.4钻机效率V=0.6vTηb b式中v—钻机钻进速度，cm/min；T—钻机班时间，min；bη—钻机台班时间利用系数，η=0.82.5 露天矿所需牙轮钻机数量的确定露天矿所需牙轮钻机数量N（台）可按式③确定：1QN =Q q(1-e)------------③式中 Q —设计的矿山年采剥总量，t ； 1Q —每台牙轮钻机的年钻孔效率。
m/a ； q —每米炮孔的爆破量，t/m ； e —废孔率，﹪。
⽛轮钻具的特点以及组成部分
⽛轮钻具的特点以及组成部分
实践明，如能合理地确定钻机的钻孔⼯作制度，就能提⾼钻孔速度，延长钻头寿命和降低钻孔成本。
⽛轮钻机的分类⽛轮钻机的种类很多，按⼯作场地的不同，可分为露天矿⽤⽛轮钻机和地下矿⽤⽛轮钻机。
按回转和加压⽅式的不同，⽛轮钻机可分为：底部回转间断加压式（也称卡盘式）、底部回转连续加压式（也称转盘式）和顶部回转连续加压式（也称滑架式）3种基本类型。
⽛轮钻具的特点⽛轮钻机的钻具，主要包括钻杆、⽛轮钻头两部分。
它们是⽛轮钻机实施钻孔的⼯具。
⽛轮钻机在⼯作时，为了扩⼤其钻孔孔径，陶粒砂旋窑或者为了减少来⾃钻具的冲击振动负荷，钻凿出⽐较规整的爆破孔，在⽛轮钻具上还常安装扩孔器、减振器、稳定器等辅助机具，这些都归为钻具部分。
钻杆的上端拧在回转机构的钻杆连接器上，下端和⽛轮钻头连接在⼀起。
由减速器主轴来的压⽓，经空⼼钻杆从钻头喷出吹洗孔底并排出岩碴钻孔时，⽛轮钻机利⽤回转机构带动钻具旋转，并利⽤回转⼩车使其沿钻架上下运动。
通过钻杆，⽔泥机械将加压和回转机构的动⼒传给⽛轮钻头。
在钻孔过程中，随着炮孔的延伸，⽛轮钻头在钻机加压机构带动下不断推进，在孔底实施破岩。
