Development of the lithium battery-driven impact sampling drill and complete accessories
-
摘要: 冲击钻进取样是支撑生态地质调查中松散地层优质高效、原状无污染取样的有效手段，但目前常见的便携式冲击取样钻机采用汽油机驱动，不能较好地适应安全生产与绿色勘查的发展要求。鉴于此，本文研制了一种以锂电池作为动力源的便携式电动冲击取样钻机及配套工具，详细介绍了钻机的电动冲击器、控制器、锂电池动力源及配套的取样器、锂电池液压起拔器的设计选型过程，并开展了钻机取样试验。实践证明该钻机及配套工具轻便可靠，可以实现5 m以浅松散地层的安全、高效、零碳排取样，是践行绿色勘查理念、推动浅层钻探装备电动化升级的有益尝试。Abstract: Impact sampling is an effective means to get high-quality， efficient， undisturbed and pollution-free sample from unconsolidated formation in eco-geological survey. However， the common portable impact sampling drill is driven by gasoline engine， which cannot somehow meet the development requirements of safe production and green exploration. Therefore， a portable electric impact sampling drill driven by lithium battery and its complete accessories were developed. The design and selection process of the electric hammer， the controller， the lithium battery power source of the drill is introduced in detail together with the matching sampler and the hydraulic puller driven by the same lithium battery. The sampling test of the drill has been carried out. Field results proved that the portable electric impact sampling rig and its complete accessories are portable and reliable， and can get high quality samples from unconsolidated formation within 5m safely and efficiently without carbon emissions， demonstrating a beneficial attempt to implement green exploration and promote the electric upgrading of shallow drilling equipment.
-
Key words:
- lithium battery /
- impact sampling /
- portable drill /
- green exploration /
- eco-geological survey
-
-
[1] 何远信，夏柏如，赵尔信.环境科学钻探取样技术研究［J］.现代地质，2005，19（3）：471-474.
HE Yuanxin， XIA Bairu， ZHAO Erxin. Research on the sampling technology of environmental and scientific drilling［J］. Geoscience， 2005，19（3）：471-474.
[2] [2] 李炯，王瑜，周琴，等.环境取样钻机的关键技术及发展趋势研究［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2019，46（9）：81-87.
LI Jiong， WANG Yu， ZHOU Qin， et al. Research on key technology and development trend of environmental sampling rig ［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2019，46（9）：81-87.
[3] [3] 盛海星，高成，吕佩东，等.ESD-70型环保取样钻机的研制［J］.钻探工程，2021，48（12）：101-106.
SHENG Haixing， GAO Cheng， Peidong LÜ， et al. Development of ESD-70 environmental protection sampling drill［J］. Drilling Engineering， 2021，48（12）：101-106.
[4] [4] 冉灵杰.浅层土壤环境取样钻进技术研究［D］.北京：中国地质大学（北京），2019.RAN Lingjie. Research on drilling technology of soil environment sampling in shallow layer［D］. Beijing： China University of Geosciences， 2019.
[5] [5] 张志民，李国民，朱文鉴.轻便快速振动冲击取样机具的研制［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2007，34（10）：41-42，45.
ZHANG Zhimin， LIGuomin， ZHU Wenjian. Development of the portable fast vibrating and percussive sampling machine and their outfitting tools［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2007，34（10）：41-42，45.
[6] [6] 杨建立.农业用机动取土器的研制与失效分析［D］.郑州：河南农业大学，2013.YANG Jianli. Development and failure analysis on motorized soil for agriculture［D］. Zhengzhou： Henan Agricultural University， 2013.
[7] [7] 肖燕波，彭儒金，邱华.CBJ-10型冲击取样钻机的研制与应用［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2020，47（9）：39-45.
XIAO Yanbo， PENG Rujin， QIU Hua. Development and application of CBJ-10 percussion sampling drill rig［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2020，47（9）：39-45.
[8] [8] 卢倩，唐守宝，卢猛，等.轻便无水取样钻机研制与试验［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2017，44（7）：69-73.
LU Qian， TANG Shoubao， LU Meng， et al. Development and test of anhydrous drill［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2017，44（7）：69-73.
[9] [9] 谭春亮，渠洪杰，彭新明，等.基于锂离子电池储能技术的便携式钻机研制与应用［J］.钻探工程，2021，48（S1）：361-365.
TAN Chunliang， QU Hongjie， PENG Xinming， et al. Development and application of portable drilling rig based on lithium-ion battery energy storage technology［J］. Drilling Engineering， 2021，48（S1）：361-365.
[10] [10] 张志民.轻便快速振动冲击取样机具与钻进工艺的研究［D］.北京：中国地质大学（北京），2007.ZHANG Zhimin. The research of portable and quick vibration impact sampling equipment and drilling technology［D］. Beijing： China University of Geosciences， 2007.
[11] [11] 李蒙，张清，孙艳楠，等.田间取土器的取土过程及受力分析研究［J］.吉林师范大学学报（自然科学版），2013，34（1）：136-139.
LI Meng， ZHANG Qing， SUN Yannan， et al. Process of sampling soil by the geotome in the field and the analysis and research of the force［J］. Jilin Normal University Journal （Natural Science Edition）， 2013，34（1）：136-139.
[12] [12] 陈新奎，戴国亮，龚维明.开口钢管桩竖向承载力计算方法［J］.水运工程，2016（3）：137-144.
CHEN Xinkui， DAI Guoliang， GONG Weiming. Calculation method for vertical bearing capacity of open-ended steel pipe piles ［J］. Port & Waterway Engineering， 2016（3）：137-144.
[13] [13] 王长春.凿岩系统钎杆接头能量传递特性研究［D］.长沙：中南大学，2008.WANG Changchun. Study on energy transmission characteristics of drill rod joint in percussive drilling system［D］. Changsha： Central South University， 2008.
[14] [14] 汪学清，赵统武.冲击机具凿入过程的能量传递［J］.振动与冲击，2018，37（9）：202-207.
WANG Xueqing， ZHAO Tongwu. Energy transmission in penetration process of percussive machines［J］. Journal of Vibration and Shock， 2018，37（9）：202-207.
[15] [15] 闫世风，何予鹏，李明阳，等.机动取土器取土杆结构的设计［J］.农机化研究，2019，41（11）：80-85.
YAN Shifeng， HE Yupeng， LI Mingyang， et al. Design of earthing rod structure of maneuvering earth plough［J］. Journal of Agricultural Mechanization Research， 2019，41（11）：80-85.
[16] [16] 徐恩科.电驱冲击气锤的冲击性能建模和优化［D］.杭州：浙江大学，2017.XU Enke. Modeling and optimization for impact performance of an electrically driven impact pneumatic hammer［D］. Hangzhou： Zhejiang University， 2017.
[17] [17] 郭强，刘广治，卢猛.一种滚轮起拔器的研制［J］.地质装备，2021，22（3）：12-13.
GUO Qiang， LIU Guanghzhi， LU Meng. The development of a roller pulling-out device［J］. Equipment for Geotechnical Engineering， 2021，22（3）：12-13.
-
计量
- 文章访问数: 859
- PDF下载数: 85
- 施引文献: 0
下载: