气腿式凿岩机手柄结构的评估

  凿岩工长期操纵气腿式凿岩机易患手臂振颤症，从而降低工作效率和增加经济损失。因此，科学研究工作者正在设计和试验改进凿岩机手柄，以期尽量减小手臂振动。

    由加拿大采矿工业研究组织赞助的一项研究计划正在进行，以确定用包覆合成橡胶的手柄代替标准钢手柄的效果。在这项研究中，开发出了评估凿岩机手柄的标准振动测量技术。现在已能测定出气腿式凿岩机传递给手臂的振动强度，且新设计的手柄相对于标准设计所减少的振动强度也已测定出来。

    在这项研究中，用两种包覆合成橡胶的手柄以确定其取代标准钢手柄的效果。一是用刚度较大的合成橡胶制成的手柄(杜罗硬度计硬度为70)，称为塑料手柄；另一种是用柔性较大的合成橡胶制成的手柄(杜罗硬度计硬度为65)，称为橡胶手柄。

  试验结果表明，塑料手柄和橡胶手柄界面上的总加速度水平分别比钢手柄低60%和67%。这主要是在500Hz以上频率范围内测定的，随着频率的加大，性能还会有所提高。由凿岩工对这类减振手柄的定性评估表明，操作橡胶手柄比钢手柄要舒适得多。

    试验的橡胶手柄系采用HD Dampcd E—lastomer材料制成的，其杜罗计硬度为56，直径为41. 3mm，并配用摩拖车把手，可以控制风压，这种由扭动手柄进行风压控制的方式不同于钢手柄的装于手柄一端的小轮控制方式。

  试验的矿山是克林山镍矿、奥纳平矿、基德里克矿、斯特拉斯康纳矿和奥皮半斯卡矿。试验期为6个月。试验中对橡胶手柄和钢手柄的振动采用同一种测定技术测定，还记录了操作者感受和意见。

  试验的方法是用有若两种手柄的凿岩机在不同岩层中分别钻凿一系列长度不同(1. 2m～l. 4m)的钻孔。只用十字形钻头，所用压风压力及供水压力均为矿山的标准值，分别为620kPa和414kPa，还测定记录了孔的深度和气腿的角度以及操作者的手臂位置和把持状况。操作者一律不戴手套。

    直接记录时，由磁带记录器确定的测定系统的频率为50～8000Hz左右，而用信频器记录时则定为起点至900Hz。全部数据都由磁带录制下来供以后进行试验室分析。就每种试验条件而言，大约45秒记录一次加速度，因为在每次试验中只有两个频道用于数据记录和只用两个加速度计进行记录，因此必须经常重新配置测量设备和进行多次试验以获得所需的三个方位上的数据。在振动强度检测中，必须要完成6个方位数据的组合测定。

  振动测量记录仪记录的振动数据，按国际标准IS05349-1986(E)似分贝作为加速度单位和以赫芝作为频率单位。

  表1列出了钢手柄和橡胶手柄现场试验中所测总振动强度的平均结果。这些数据分别来自5个矿山、85次单独试验和从初始安装手柄到6个月后的试验结果。表2汇总了用橡胶手柄取代钢手柄时总振动强度的平均相对减少值。

    在频率为0～2000Hz和0～8000Hz范围内获得窄频带频谱。所有频谱均为400线分辩，并已用5个集合加以平均。

  就总振动强度而言，橡胶手柄介面上的总振动强度大为减低。在高频范围内，每个座标方位上总振动强度降低lOdB，这表明传递到手臂上的振动强度降低67%。在低频范围内，振动强度降低5dB，但在y座标方位上降低lOdB，这证明，橡胶手柄的效果好主要在于降低高频振动。

    6个月后的测量结果与初始测量结果在性能上无明显变化，如果说有变化的话，只是性能稍有提高，尽管这在统计上没有多大意义。

  对窄频道频率分析的评估表明，橡胶手柄总振动强度的降低主要是高频振动强度分量的降低所致。总的说来，加速度分量的大幅度降低主要是在500Hz以上范围内。 

凿岩工对橡胶手柄的定性评估认为，操作中比钢手柄要舒适许多，但试验并未表明橡胶手柄的绝对优势，在结构上还要作许多改进。

    用摩托车把手控制气腿风匝的作法已被采纳，而且要优于标准拇轮控制方式。各矿山都反应手柄很滑，为确保操作安全应当覆以防滑材料，且应当装一端盖以减少手的扭动。

    同时发现在手柄和风水管接头处存有间隙，手柄太长易挟住手指，空气口应向下排气，以免对着操作工排气。总的说来，手柄太大，其大端应削成锥形，以便在开眼时手与凿岩机轴线对齐。同时由于手柄直径太大，开眼很困难。橡胶手柄的尺寸和结构应与钢手柄相同。