长寿命螺纹钎杆的制作方法

1.本实用新型涉及一种凿岩钎具，尤其涉及一种长寿命螺纹钎杆。


背景技术：

2.冲击式凿岩钎具通常由钎杆通过螺纹与钎头裤体连接而成。在凿岩过程中，钎杆、钎头裤体受力情况比较复杂、恶劣，容易造成钎具失效，影响钎具寿命。其中，钎杆外螺纹段发生断裂是钎杆失效的主要形式。经过试验、分析，造成钎杆断裂的主要原因如下：
3.当受到弯矩作用时钎杆会绕弯曲支点发生弯曲，而最大弯曲应力的作用点通常位于距离该弯曲支点右端8～20
㎜
处的钎杆上。当钎杆外螺纹段的长度大于钎头裤体螺纹盲孔深度时，弯曲支点发生在与内螺纹起始端对应配合的外螺纹处；当钎杆外螺纹段的长度小于钎头裤体螺纹盲孔深度时，弯曲支点则发生在外螺纹尾端。由于传统钎杆的螺纹段长度均远远大于钎头裤体的螺纹盲孔深度，因此最大弯曲应力会作用在钎杆的外螺纹段上，与螺纹沟槽处的热应力形成叠加，最终导致钎杆易在距离弯曲支点8～20
㎜
处的外螺纹段发生断裂。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型旨在提供一种结构简单、不易断裂的长寿命螺纹钎杆。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：它包括前段部位具有外螺纹段的钎杆本体；在外螺纹段与杆体之间有退刀槽，该退刀槽与外螺纹段之间通过圆弧面光滑过渡连接；外螺纹段前端面至外螺纹尾端的距离l小于钎头裤体的螺纹盲孔深度h。
6.外螺纹段的前端有导向段，导向段端面至外螺纹尾端的距离l1小于钎头裤体的螺纹盲孔深度h；螺纹盲孔深度h与外螺纹段前端面至外螺纹尾端的距离l的差值，或者螺纹盲孔深度h与导向段端面至外螺纹尾端的距离l1的差值a均为2～6
㎜
。
7.与现有技术比较，本实用新型由于采用了上述技术方案，因此具有以下优点：
8.1）由于在钎杆外螺纹段的尾端设置退刀槽，并且将螺纹盲孔深度h与外螺纹段前端面至外螺纹尾端的距离l的差值a控制在2～6
㎜
，因此能够使最大弯曲应力作用于退刀槽区域，从而可避免最大弯曲应力与外螺纹沟槽处的热应力形成叠加，进而改善了钎杆在弯曲支点附近的受力状况，减轻了钎杆的弯曲程度、降低了钎杆在弯曲支点附近断裂的几率。
9.2）在距离弯曲支点附近用退刀槽替代外螺纹（或外螺纹缓慢收刀段），不仅避免最大弯曲应力与螺纹沟槽处热应力形成叠加，而且还可减少螺纹的车削长度、改善螺纹加工条件和加工质量、提高钎杆加工效率、降低加工成本。
附图说明
10.图1是本实用新型实施例的结构示意图；
11.图2是本实用新型另一个实施例的结构示意图；
12.图3是具有内螺纹退刀槽的钎头裤体结构示意图；
13.图4是不具有内螺纹退刀槽的钎头裤体结构示意图；
14.图5是本实用新型其中一个实施例与钎头裤体配合的结构示意图；
15.图6是本实用新型另外一个实施例与钎头裤体配合的结构示意图；
16.图7是具有退刀槽的传统钎杆与钎头裤体配合的结构示意图；
17.图8是不具有退刀槽的传统钎杆与钎头裤体配合的结构示意图；
18.图9是将本实用新型与钎头裤体配合，并进行弯曲应力模拟试验所得到的应力分布图；
19.图10是将传统钎杆与钎头裤体配合，并进行弯曲应力模拟试验所得到的应力分布图。
20.图中：钎杆本体1、外螺纹段前端面1
‑
1、外螺纹段1
‑
2、圆弧面1
‑
3、退刀槽1
‑
4、过渡段1
‑
5、杆体1
‑
6、外螺纹尾端1
‑
7、导向段端面1
‑
8、导向段1
‑
9、最大弯曲应力作用区域1
‑
10、外螺纹缓慢收刀区域1
‑
11，
21.钎头裤体2、孔底2
‑
1、螺纹盲孔2
‑
2、螺纹盲孔端口2
‑
3。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步说明。
23.实施例1
24.如图1所示：钎杆本体1的前段部位具有外螺纹段1
‑
2、后段部位具有杆体1
‑
6，在外螺纹段1
‑
2与杆体1
‑
6之间有退刀槽1
‑
4，该退刀槽与外螺纹段1
‑
2之间通过圆弧面1
‑
3光滑过渡连接。外螺纹段前端面1
‑
1至外螺纹尾端1
‑
7的距离l小于与之配合的钎头裤体2的螺纹盲孔深度h。
25.使用时，将本实施例的钎杆本体1与图3中的钎头裤体2配合拧紧（参见图5），外螺纹段前端面1
‑
1与螺纹盲孔2
‑
2（带有内螺纹退刀槽）的孔底2
‑
1保持接触、利于钎杆均匀传递打击力。从图5可以看出，外螺纹尾端1
‑
7位于钎头裤体2的螺纹盲孔2
‑
2内。当受到弯矩作用时，钎杆本体1会在外螺纹尾端1
‑
7处发生弯曲，而最大弯曲应力作用区域1
‑
10位于退刀槽1
‑
4内。为了保证钎杆本体1与钎头裤体2稳固连接，同时也为了避免钎杆本体1弯曲时压迫钎头裤体2而导致螺纹盲孔端口2
‑
3胀裂，应保证外螺纹尾端1
‑
7至螺纹盲孔端口2
‑
3的距离a等于螺纹盲孔深度h与外螺纹段前端面1
‑
1至外螺纹尾端1
‑
7的距离l的差值为2～6
㎜
；即a=h
‑
l=2～6
㎜
。
26.实施例2
27.在基本结构与实施例1相同的基础上，本实用新型还可以采用如图2所示的结构：外螺纹段1
‑
2的前端有与之连为一体的导向段1
‑
9，导向段端面1
‑
8至外螺纹尾端1
‑
7的距离l1小于螺纹盲孔深度h。
28.使用时，将本实施例的钎杆本体1与图4中的钎头裤体2配合拧紧（参见图6），外螺纹段前端面1
‑
1与螺纹盲孔2
‑
2（带有内螺纹退刀槽）的孔底2
‑
1保持接触、利于钎杆均匀传递打击力。从图6可以看出，外螺纹尾端1
‑
7位于钎头裤体2的螺纹盲孔2
‑
2内。当受到弯矩作用时，钎杆本体1会在外螺纹尾端1
‑
7处发生弯曲，而最大弯曲应力作用区域1
‑
10位于退刀槽1
‑
4内。为了保证钎杆本体1与钎头裤体2稳固连接，同时也为了避免钎杆本体1弯曲时压
迫钎头裤体2而导致螺纹盲孔端口2
‑
3胀裂，应保证外螺纹尾端1
‑
7至螺纹盲孔端口2
‑
3的距离a等于螺纹盲孔深度h与导向段端面1
‑
8至外螺纹尾端1
‑
7的距离l1的差值为2～6
㎜
；即a=h
‑
l1=2～6
㎜
。
29.在上述两实施例中，为了便于加工，杆体1
‑
6与退刀槽1
‑
4之间还可以通过过渡段1
‑
5连接。
30.对照例1
31.将具有退刀槽的传统钎杆本体1与图3中的钎头裤体2配合拧紧时（参见图7），外螺纹段1
‑
2从螺纹盲孔2
‑
2的右端向外延伸出一段距离b=l
‑
h＞20
㎜
。当受到弯矩作用时，钎杆本体1会在螺纹盲孔端口2
‑
3处发生弯曲，而最大弯曲应力作用区域1
‑
10位于外螺纹段1
‑
2的延伸段区域内，最大弯曲应力会与螺纹沟槽处的热应力发生叠加，从而增大了钎杆弯曲程度，导致钎杆易在应力叠加处发生断裂。
32.对照例2
33.将不具有退刀槽的传统钎杆本体1与图4中的钎头裤体2配合拧紧时（参见图8），外螺纹段1
‑
2从螺纹盲孔2
‑
2的右端向外延伸一段距离b=l1‑
h＞20
㎜
。当受到弯矩作用时，钎杆本体1会在螺纹盲孔端口2
‑
3处发生弯曲，而最大弯曲应力作用区域1
‑
10位于外螺纹缓慢收刀区域1
‑
11内，最大弯曲应力会与螺纹沟槽处的热应力发生叠加，从而增大了钎杆弯曲程度，导致钎杆易在应力叠加处发生断裂。
34.以下是将实施例1或实施例2中的本实用新型钎杆，对照例1或对照例2中的传统钎杆置于固定圆筒内（模拟钎头裤体与外螺纹连接后在一个固定的圆筒内受力，圆筒最大直径不超过钎杆外径10
㎜
）所进行的受力弯曲模拟对比实验：其中，所述裤体螺纹盲孔的深度h为76
㎜
，本实用新型钎杆外螺纹长度l为72
㎜
，a=h
‑
l=4
㎜
，实验结果见图9；所述裤体螺纹盲孔的深度h为76
㎜
，传统钎杆外螺纹长度l1＞h，b=l1‑
h＞20
㎜
，实验结果见图10。
35.从图9中可以看出，最大弯曲应力分布于距离钎杆前端面80
㎜
附近（距离弯曲支点8
㎜
），最大弯曲应力为59.233mpa，落在退刀槽1
‑
4区域内。从图10中可以看出，最大弯曲应力分布于距离钎杆前端面100
㎜
附近，距离弯曲支点24
㎜
；最大弯曲应力为36.297mpa，落在外螺纹的延伸段区域。
36.从上述模拟实验可以看出，本实用新型钎杆的抗弯强度相对于传统钎杆而言可提高58%左右。
37.以下是分别采用实施例1或实施例2中的本实用新型钎杆，相同规格的对照例1或对照例2中的传统钎杆针对同一岩石所进行的矿山凿岩对比试验，测试数据见表1。
38.表1：使用寿命对比
[0039] 本实用新型钎杆传统钎杆提高比钻凿寿命（米）3261.52286.942.6%
[0040]
试验结果表明，本实用新型钎杆在内外螺纹弯曲支点附近的断裂现象明显减少；使用寿命可提高42.6%，与模拟实验结论一致。