http0000s://www.littlebeaver.com/
wp-content/uploads/2019/09/
little-beaver-soil-sampling-static.png
حفاری یک فرآیند برش است که از یک مته حفاری برای بریدن سوراخ سطح مقطع دایره ای در مواد جامد استفاده می کند. بیت مته معمولاً یک ابزار برش چرخشی است که اغلب چند نقطه است. بیت بر روی قطعه کار فشرده می شود و با سرعت از صدها تا هزاران چرخش در دقیقه می چرخد. این لبه برش را در برابر قطعه کار مجبور می کند ، و تراش های (swarf) را از سوراخ حفر می کند.
حفاری تیتانیوم
در حفاری های سنگی ، سوراخ معمولاً از طریق یک برش دایره ای ساخته نمی شود ، اگرچه بیت معمولاً چرخانده می شود. در عوض ، این سوراخ معمولاً با چکش زدن مته به داخل سوراخ با حرکات کوتاه به سرعت تکرار می شود. عمل چکش زدن می تواند از خارج از سوراخ (دریل چکش) یا درون سوراخ (دریل سوراخ پایین ، DTH) انجام شود. مته های مورد استفاده برای حفاری افقی مته drifter نامیده می شوند.
در موارد نادر ، از بیت های مخصوص شکل برای برش سوراخ های سطح مقطع غیر دایره ای استفاده می شود. سطح مقطع مربعی امکان پذیر است.
روند
سوراخ های حفر شده با لبه تیز آنها در سمت ورودی و وجود منبر در قسمت خروجی مشخص می شود (مگر اینکه آنها برداشته شده باشند). همچنین ، داخل سوراخ معمولاً دارای علائم خوراک مارپیچ است.
حفاری ممکن است با ایجاد تنش های باقیمانده باقیمانده در اطراف دهانه سوراخ و یک لایه بسیار نازک از مواد بسیار استرس زا و آشفته بر روی سطح تازه شکل گرفته بر خواص مکانیکی قطعه کار تأثیر بگذارد. این امر باعث می شود قطعه کار نسبت به خوردگی و انتشار ترک در سطح تنش مستعد شود. برای جلوگیری از این شرایط مضر ممکن است یک عملیات پایان انجام شود.
برای بیت مته های فلوت ، هر تراشه از طریق فلوت ها برداشته می شود. بسته به نوع ماده و پارامترهای پردازش ، تراشه ها ممکن است مارپیچ های طولانی یا تکه های کوچک تشکیل دهند. نوع تراشه های تشکیل شده می تواند نشانه ای از ماشین کاری مواد باشد ، زیرا تراشه های طولانی قابلیت ماشین کاری مناسب را نشان می دهند.
در صورت امکان سوراخ های حفر شده عمود بر سطح قطعه کار قرار دارند. این تمایل تمیز بیت مته به "راه رفتن" را به حداقل می رساند ، یعنی از خط میانی سوراخ شده در نظر گرفته می شود ، باعث می شود سوراخ نامناسب شود. هرچه نسبت طول به قطر بیت مته بیشتر باشد ، تمایل به پیاده روی بیشتر می شود. تمایل به پیاده روی نیز از طرق مختلف دیگری مطرح شده است که شامل موارد زیر است:
ایجاد یک علامت محور یا ویژگی قبل از حفاری ، مانند:
رو به روی لکه ، که در حال پردازش قسمت خاصی در ریخته گری یا جعل برای ایجاد یک چهره با دقت واقع شده بر روی سطح غیرقابل استفاده است.
محدود کردن موقعیت بیت مته با استفاده از یک مربع مته با بوشهای مته
سطح تولید شده توسط حفاری ممکن است بین 32 تا 500 ریزنشت باشد. برش های نهایی باعث ایجاد سطوح نزدیک به 32 میکروچین می شود و تقریباً حدود 500 میکروینچ خواهد بود.
برش مایع معمولاً برای خنک کردن بیت مته ، افزایش عمر ابزار ، افزایش سرعت و تغذیه ، افزایش سطح سطح و کمک به بیرون کشیدن تراشه ها مورد استفاده قرار می گیرد. کاربرد این مایعات معمولاً با ریختن قطعه کار با خنک کننده و روان کننده یا با استفاده از مه پاش انجام می شود.
برای تصمیم گیری در مورد استفاده از مته (های) استفاده از آن ، مهم است که وظیفه مورد نظر را در نظر بگیرید و ارزیابی کنید که کدام مته بهترین کار را انجام می دهد. انواع مته های مته ای وجود دارد که هر یک هدف متفاوت را ارائه می دهند. مته زیرانداز قادر به حفاری بیش از یک قطر است. دریل اسپد برای سوراخ کردن اندازه های سوراخ بزرگتر استفاده می شود. دریل شاخص دار برای مدیریت تراشه مفید است.
حفاری نقطه ای
هدف از حفاری لکه ای حفاری سوراخ است که به عنوان راهنمایی برای سوراخ سوراخ نهایی عمل خواهد کرد. این سوراخ فقط به صورت جزئی به قطعه کار حفر می شود زیرا فقط برای هدایت آغاز فرآیند حفاری بعدی استفاده می شود.
مرکز حفاری
دریل مرکز ابزاری دوطرفه ای است که از یک مته پیچ و تاب و دارای یک ضد آب 60 درجه تشکیل شده است. مورد استفاده برای حفر سوراخ های مرکز پیشخوان در قطعه کار که قرار است بین مراکز برای چرخاندن یا سنگ زنی نصب شود.
حفاری سوراخ های عمیق
حفاری سوراخ های عمیق به عنوان حفاری سوراخ از عمق بزرگتر از ده برابر قطر سوراخ تعریف شده است. این نوع سوراخ ها برای حفظ صافی و تحمل به تجهیزات ویژه ای نیاز دارند. ملاحظات دیگر گرد بودن و اتمام سطح آن است.
سوراخ انفجار چندین متر طول ، حفر شده در گرانیت
حفاری سوراخ های عمیق معمولاً با چند روش ابزار دستی ، معمولاً حفاری اسلحه یا حفاری BTA قابل دستیابی است. اینها به دلیل روش ورود مایع خنک کننده (داخلی یا خارجی) و روش حذف تراشه (داخلی یا خارجی) متفاوت هستند. استفاده از روش هایی مانند ابزار چرخش و قطعه کار چرخش ضد شیوه تکنیک های متداول برای دستیابی به تحمل های صاف مورد نیاز است. روش های ابزار ثانویه شامل لرزش ، اسکیت و سوزش ، کشش خسته کننده یا خسته کننده بطری است. سرانجام ، نوع جدیدی از فن آوری حفاری برای مواجهه با این مسئله در دسترس است: حفاری لرزش. این فناوری تراشه ها را با یک لرزش محوری کنترل شده مته خرد می کند. تراشه های کوچک به راحتی توسط فلوت های مته برداشته می شوند.
برای کنترل نیرو ، گشتاور ، لرزش و انتشار صوتی از سیستم مانیتورینگ پیشرفته استفاده می شود. لرزش یک نقص عمده در حفاری های سوراخ های عمیق محسوب می شود که اغلب می تواند باعث شکسته شدن مته شود. برای کمک به این نوع حفاری معمولاً از خنک کننده مخصوص استفاده می شود.
حفاری اسلحه
حفاری اسلحه در ابتدا برای حفر بشکه های اسلحه ساخته شده است و معمولاً برای حفاری سوراخ های عمیق با قطر کوچکتر مورد استفاده قرار می گیرد. نسبت عمق به قطر حتی می تواند از 300: 1 باشد. ویژگی اصلی حفاری اسلحه این است که بیت ها خود محور هستند. این همان چیزی است که چنین سوراخ های دقیق و عمیقی را امکان پذیر می کند. بیت ها از یک حرکت دوار شبیه به یک دریل پیچش استفاده می کنند. با این حال ، بیت ها با پدهای بلبرینگ طراحی شده اند که در امتداد سطح سوراخ می چرخند و بیت مته را در مرکز نگه می دارد. حفاری اسلحه معمولاً با سرعت زیاد و سرعت پایین خوراک انجام می شود.
پیش بینی
برنامه ریزی معمولاً برای ایجاد سوراخ های با قطر بزرگتر (حداکثر 915 میلی متر (36.0 اینچ)) استفاده می شود که در آن یک بیت مته استاندارد امکان پذیر یا اقتصادی نیست. پیش بینی با قطع کردن یک دیسک جامد شبیه به عملکرد یک قطب نمای پیش نویس ، قطر مورد نظر را حذف می کند. پیش بینی بر روی محصولات مسطح مانند ورق ، سنگ گرانیت (سنگ فرش) ، صفحات یا اعضای ساختاری مانند تیرهای I انجام می شود. پیش بینی می تواند همچنین برای ایجاد شیار برای قرار دادن مهرها ، مانند حلقه های O ، مفید باشد.
میکرودرینگ
ریزگرداندن به حفاری سوراخهای کمتر از 0.5 میلی متر (0.020 اینچ) اشاره دارد. سوراخ سوراخ ها در این قطر کوچک مشکلات بیشتری را ایجاد می کند زیرا از مته های تغذیه شده با مایع خنک کننده استفاده نمی شود و سرعت اسپیندل بالایی نیز لازم است. سرعت اسپیندل بالا که بیش از 10،000 دور در دقیقه است نیز نیاز به استفاده از نگهدارنده ابزار متعادل دارد.
حفاری لرزش
اولین مطالعات در مورد حفاری لرزش در دهه 1950 میلادی (Pr. V.N. Poduraev ، دانشگاه Bauman مسکو) آغاز شد. اصل اصلی شامل ایجاد ارتعاشات محوری یا نوسانات علاوه بر حرکت خوراک مته است به طوری که تراشه ها شکسته شده و سپس به راحتی از منطقه برش خارج می شوند.
تراشه های تیتانیوم - حفاری معمولی در مقابل حفاری لرزش
دو فن آوری اصلی حفاری لرزش وجود دارد: سیستم های ارتعاش خود نگهدارنده و سیستم های ارتعاش اجباری. اکثر فن آوری های حفاری لرزش هنوز در مرحله تحقیقاتی هستند. در مورد حفاری لرزش خود نگهدارنده ، از مقادیر خاص ابزار استفاده می شود تا به طور طبیعی در حین برش ارتعاش ایجاد شود. ارتعاشات توسط یک سیستم فنر انبوه موجود در نگهدارنده ابزار حفظ می شوند. سایر آثار برای تولید و کنترل ارتعاشات از یک سیستم پیزوالکتریک استفاده می کنند. این سیستم ها فرکانس ارتعاش بالا (حداکثر 2 کیلوهرتز) را برای بزرگی کوچک (حدود چند میکرومتر) امکان پذیر می سازند. آنها به ویژه برای حفاری سوراخ های کوچک مناسب هستند. سرانجام ، توسط سیستمهای مکانیکی می توان لرزش ایجاد کرد: فرکانس با ترکیب سرعت چرخش و تعداد نوسانات در هر چرخش (چند نوسان در هر چرخش) ، با بزرگی در حدود 0.1 میلی متر داده می شود.
حفاری لرزش یک پشته چند ماده آلومینیومی-CFRP با فناوری MITIS
این فناوری اخیر یک فناوری کاملاً صنعتی است (مثال: فناوری SineHoling of MITIS). حفاری لرزش در موقعیت هایی مانند حفاری سوراخ های عمیق ، حفاری پشته چند ماده (هوانوردی) و حفاری خشک (بدون روغن کاری) راه حل ارجح است. به طور کلی ، قابلیت اطمینان پیشرفته و کنترل بیشتر عملکرد حفاری را فراهم می کند.
درون یابی حلقه
درون یابی دایره ای که به عنوان حفاری مداری نیز شناخته می شود ، فرآیندی برای ایجاد سوراخ ها با استفاده از برش های دستگاه است.
حفاری مداری بر مبنای چرخاندن یک ابزار برش در اطراف محور خود و همزمان در حدود یک محور وسط است که از محور ابزار برش خاموش است. ابزار برش می تواند به طور هم زمان در جهت محوری منتقل شود تا سوراخ شود.
با تنظیم افست ، می توان از یک ابزار برش با قطر خاص برای سوراخ سوراخ هایی با قطرهای مختلف استفاده کرد که در شکل نشان داده شده است. این بدان معنی است که موجودی ابزار برش قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.
اصل حفاری مداری
اصطلاح حفاری مداری از آنجا ناشی می شود که ابزار برش "در گردش" در اطراف مرکز سوراخ است. جبران مکانیکی اجباری و پویا در حفاری مداری دارای چندین مزیت در مقایسه با حفاری معمولی است که باعث افزایش چشمگیر دقت سوراخ می شود. نیروی رانش پایین در هنگام حفاری در فلزات باعث ایجاد سوراخ کمتری می شود. هنگام حفاری در مواد کامپوزیت ، مشکل لایه لایه شدن از بین می رود.
مواد
حفاری در فلز
تحت استفاده عادی ، swarf با نوسان بیت مته از نوک مته بالا و دور می شود. لبه های برش تراشه های بیشتری تولید می کنند که حرکت تراشه ها به بیرون از سوراخ ادامه می یابد. تا زمانی که تراشه ها خیلی محکم بسته نشوند ، موفقیت آمیز است ، به دلیل سوراخ های عمیق تر از نرمال یا پشتیبان کافی نیست (در حین حفاری سوراخ را کمی یا کاملاً از سوراخ خارج می کند). برش مایع گاهی اوقات برای کاهش این مشکل و طولانی شدن عمر ابزار با خنک کردن و روان کردن نوک و تراشه استفاده می شود. مایع خنک کننده ممکن است از طریق سوراخ ها از طریق شاخه مته وارد شود ، که معمولاً هنگام استفاده از مته اسلحه متداول است. هنگام برش آلومینیوم به طور خاص ، برش مایع به حفره صاف و دقیق کمک می کند در حالی که از جذب فلز مته در فرآیند سوراخ سوراخ جلوگیری می کند. هنگام برش برنج ، و سایر فلزات نرم که می توانند بیت مته را بکشند و باعث ایجاد "پچ پچ" شود ، صورت تقریبی است. 1-2 میلی متر می تواند در لبه برش قرار گیرد تا زاویه ای گشاد از 91 تا 93 درجه ایجاد شود. این مانع از "پچ پچ" می شود که در طی آن مته به جای اینکه فلز را برش دهد اشک می ریزد. با این حال ، با این شکل از لبه برش بیت ، مته به جای گرفتن فلز ، فلز را دور می کند. این باعث ایجاد اصطکاک بالا و swarf بسیار گرم می شود.
پیچ کمی پیچ و تاب فولاد با حفر روان کننده های متیله شده به آلومینیوم
برای خوراکهای سنگین و سوراخهای نسبتاً عمیق از سوراخهای سوراخکاری روغن در مته استفاده می شود که از روان کننده ای که از طریق یک سوراخ کوچک در بیت به سر مته پمپ شده است و در امتداد چاله جریان دارد. از یک روش متداول پرس مته می توان در حفاری های سوراخ روغن استفاده کرد ، اما بیشتر در ماشین های حفاری اتوماتیک مشاهده می شود که در آن قطعه کاری به جای چرخ حفاری می چرخد.
دستگاه حفاری مغناطیسی (تولید شده توسط BDS Maschinen GmbH ، آلمان)
در ابزارهای کنترل عددی رایانه ای (CNC) از فرآیندی به نام حفاری پک یا مته برش قطع شده استفاده می شود تا در هنگام حفاری سوراخ های عمیق از ساخت و سازهای مخرب جلوگیری شود (تقریباً وقتی عمق سوراخ سه برابر از قطر مته باشد). . حفاری پک شامل فرو بردن مته از طریق قطعه کار ، بیش از پنج برابر قطر مته و سپس جمع کردن آن به سطح است. این کار تا زمانی که سوراخ تمام شود تکرار می شود. یک شکل اصلاح شده از این فرایند ، به نام حفاری با سرعت بالا یا شکستن تراشه ، فقط مته را کمی عقب می کشد. این فرایند سریعتر است ، اما فقط در سوراخ های نسبتاً طولانی استفاده می شود ، در غیر این صورت بیت مته بیش از حد گرم می شود. همچنین هنگام حفر مواد رشته ای برای شکستن تراشه ها نیز استفاده می شود.
هنگامی که نمی توان مواد را به دستگاه СNС آورد ، ممکن است از ماشین حفاری پایه مغناطیسی استفاده شود. پایه اجازه می دهد تا حفاری در یک موقعیت افقی و حتی بر روی یک سقف انجام شود. معمولاً برای این ماشین ها بهتر است از برش استفاده شود زیرا با سرعت کمتری می توانند سوراخ کنند. اندازه های برش از 12mm تا 200 mm DIA و از 30 mm تا 200 mm DOC (عمق برش) متفاوت است. این ماشین ها بطور گسترده در صنایع ساخت و ساز ، ساخت ، دریایی و نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرند. در صنعت نفت و گاز از ماشینهای حفاری مغناطیسی پنوماتیک برای جلوگیری از جرقه استفاده می شود ، همچنین از ماشین های مخصوص حفاری مغناطیسی لوله ای استفاده می شود که می توان بر روی لوله هایی با اندازه های مختلف حتی در داخل نیز نصب کرد.
حفاری در چوب
چوب نرم تر از اکثر فلزات ، حفاری در چوب به طور قابل توجهی آسان تر و سریع تر از حفاری در فلز است. مایعات برش مورد استفاده قرار نمی گیرند و یا مورد نیاز هستند. مسئله اصلی حفاری چوب اطمینان از حفره های تمیز ورود و خروج و جلوگیری از سوختن است. جلوگیری از سوختن ، سؤال از استفاده از بیت های تیز و سرعت مناسب برش است. بیت مته می تواند تراشه های چوب را در قسمت بالا و پایین سوراخ پاره کند و این در برنامه های نجاری خوب چوبی مطلوب نیست.
قطعات مته همه کاره در کار با فلز نیز در چوب خوب کار می کنند اما در ورودی و خروجی سوراخ تمایل دارند چوب را بیرون بکشند. در بعضی موارد ، مانند سوراخ هایی برای نجاری های ناهموار ، کیفیت سوراخ اهمیتی ندارد و تعدادی بیت برای برش سریع چوب از جمله بیت های لکه دار و بیت های خود تغذیه ای وجود دارد. انواع مختلفی از بیت های مته تخصصی برای خسته کننده سوراخ های تمیز در چوب ایجاد شده است ، از جمله بیت های نقطه ای brad ، بیت های Forstner و اره های سوراخ. با استفاده از یک تکه چوب به عنوان پشتی در پشت کار ، می توان به حداقل رساند و از همین تکنیک نیز برای صاف نگه داشتن سوراخ استفاده می شود.
شروع کار با چاله آسانتر است زیرا می توان با فشار دادن آن به داخل چوب و ایجاد یک نور کم ، مته حفاری را به طور دقیق در آن قرار داد. بنابراین ، گرایش تمایل کمی به سرگردان شدن نخواهد داشت.
دیگران
بعضی از مواد مانند پلاستیک و سایر فلزات غیر فلز و گرایش به گرمای کافی برای گرم شدن دارند و باعث می شوند سوراخ کوچکتر از حد مطلوب باشد.
فرآیندهای مرتبط
در زیر برخی از فرآیندهای مرتبط که اغلب با حفاری همراه هستند:
متضاد
این فرآیند سوراخ پله ای ایجاد می کند که در آن قطر بزرگتر قطر کوچکتر را تا حدی به داخل سوراخ دنبال می کند.
پیشخوان
این روند شبیه به خلاف است اما مرحله در سوراخ مخروطی شکل است.
حوصله سر بر
کسل کننده دقیقاً یک سوراخ موجود را با استفاده از یک برش تک نقطه بزرگ می کند.
حفاری اصطکاک
به جای برش ، سوراخ های سوراخکاری را با استفاده از تغییر شکل پلاستیک سوژه (تحت گرما و فشار) انجام دهید.
دوباره آموختن
Reaming برای بزرگتر کردن اندازه سوراخ طراحی شده است تا قسمتهای صاف را ترک کنند. ؛ لکه روبرو: این شبیه به فرز است ، از آن برای تهیه سطح ماشین صاف روی قطعه کار در یک منطقه محلی استفاده می شود
حفاری چاه فرایند حفاری سوراخ در زمین برای استخراج یک منبع طبیعی مانند آب زیرزمینی ، آب نمک ، گاز طبیعی یا نفت است ، برای تزریق مایعات از سطح به مخزن زیرسطحی یا برای ارزیابی سازندهای زیرسطحی یا نظارت بر. حفاری برای اکتشاف ماهیت مواد زیرزمینی (به عنوان مثال در جستجوی سنگ فلزی) بهترین روش حفاری گمانه است.
مته PDC (برش الماس پلی کریستالی)
اولین چاه ها چاه های آب بودند ، چاله های کم عمق با دستی در مناطقی که جدول آب به سطح آن نزدیک شده بود ، معمولاً با سنگ تراشی یا دیوارهای چوبی که در قسمت داخلی آن قرار داشت تا از ریزش آن جلوگیری شود. تکنیک های حفاری مدرن از شاخه های مته طولانی استفاده می کنند و سوراخ هایی را بسیار باریک تر و عمیق تر از آنچه می توان با حفاری تولید کرد ، تولید می کنند.
بیت راک Tricone
حفاری چاه می تواند به صورت دستی یا مکانیکی انجام شود و ماهیت تجهیزات مورد نیاز از بسیار ساده و ارزان تا بسیار پیشرفته متفاوت است.
Drilling Pressure Pressure فشار فشار حفاری(MPD) توسط انجمن بین المللی پیمانکاران حفاری (IADC) به عنوان "یک فرآیند حفاری تطبیقی که برای کنترل دقیق تر فشار فشار حلقوی در سراسر چاه مورد استفاده قرار می گیرد" تعریف شده است. "اهداف MPD عبارتند از: محدودیت ها را کنترل کنید و بر این اساس ، فشار فشار هیدرولیک حلقوی را کنترل کنید. "
دستگاه خسته کننده تونل (TBM) ، که به عنوان "خال" نیز شناخته می شود ، دستگاهی است که برای کاوشگر تونل ها با مقطع دایره ای از طریق انواع اقساط خاک و سنگ مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین ممکن است از آنها برای ریزگردها استفاده شود. آنها می توانند هر چیزی را از سنگ سخت تا شن و ماسه تحمل کنند. قطر تونل می تواند از یک متر (3.3 فوت) (با میکرو TBM ها انجام شود) تا 17.6 متر (58 فوت) تا به امروز باشد. تونل هایی با قطر کمتر از یک متر یا به طور معمول به طور معمول با استفاده از روش های ساخت و ساز بدون سنگر یا حفاری جهت افقی به جای TBM ها انجام می شوند.
دستگاه خسته کننده تونلی که برای حفاری تونل پایه Gotthard ، طولانی ترین تونل راه آهن جهان استفاده می شود
دستگاه های خسته کننده تونل به عنوان جایگزینی برای روش های حفاری و انفجار (D&B) در سنگ و "معدن دستی" معمولی در خاک استفاده می شوند. TBM ها از مزایای محدود کردن اختلال در زمین اطراف و تولید دیواره تونل صاف برخوردار هستند. این امر به میزان قابل توجهی هزینه روکش تونل را کاهش می دهد و آنها را برای استفاده در مناطق به شدت شهری می کند. ضرر اصلی هزینه های پیشرو است. TBM ها برای ساخت گران هستند و حمل و نقل آنها دشوار است. هرچه تونل طولانی تر باشد ، هزینه نسبی ماشینهای خسته کننده تونل در مقابل مته و روش های انفجار کمتر می شود. دلیل این امر این است که تونل سازی با TBM ها بسیار کارآمد تر بوده و در صورت اتمام کار با موفقیت ، کوتاه می شود. حفاری و انفجار با این حال روش کار ارجح هنگام کار با لایه های سنگین شکسته و بریده شده باقی مانده است.
دستگاه خسته کننده تونل که در مخزن زباله های هسته ای کوه یوکا مورد استفاده قرار می گرفت
تاریخ
اولین محافظ تونل زنی موفقیت آمیز توسط سر مار مارك ایزامارد برونل برای گودبرداری از تونل تیمز در سال 1825 ساخته شده است. با استفاده از روشهای استاندارد حفاری سپس انجام شد.
سپر برش مورد استفاده برای تونل New Elbe
اولین دستگاه خسته کننده که گزارش شده ساخته شده است. ماس که به سفارش پادشاه ساردینیا در سال 1845 برای حفر تونل راه آهن فروجوس بین فرانسه و ایتالیا از طریق کوه های آلپ ، ماس را در سال 1846 در یک کارخانه اسلحه در نزدیکی تورین ساخته بود. این برنامه شامل بیش از 100 دریل کوبه ای بود که در قسمت جلوی یک ماشین اندازه لوکوموتیو ، مکانیکی از ورودی تونل نصب شده بودند. انقلاب های سال 1848 بودجه را تحت تأثیر قرار داد و تا 10 سال بعد با استفاده از روش های ابتکاری و ارزان تر مانند دریل های پنوماتیک تونل تکمیل نشد.
نمای برتر مدل TBM استفاده شده در تونل پایه Gotthard
در ایالات متحده اولین ماشین خسته کننده ای که ساخته شده است در سال 1853 در هنگام ساخت تونل هواساک در شمال غربی ماساچوست مورد استفاده قرار گرفت. ساخته شده از چدن ، پس از مخترع چارلز ویلسون ، به عنوان ماشین برش سنگ تراشیده شده ویلسون شناخته شد. قبل از فروپاشی 10 پا داخل سنگ حفر کرد. (سرانجام تونل بیش از 20 سال بعد به اتمام رسید و مانند تونل راه آهن Fréjus ، با استفاده از روشهای کمتر جاه طلب.) دستگاه ویلسون TBM های مدرن را پیش بینی کرد به این معنا که دیسک های برش را مانند آنهایی که یک دیسک هذلو هستند ، پیش بینی می کردند. متصل به چرخان دستگاه. برخلاف سنسورهای سنتی یا حفاری و انفجار ، این روش ابتکاری از بین بردن سنگ با تکیه بر چرخ های فلزی ساده برای اعمال فشار زیاد گذرا که سنگ را شکسته می کند.
به دنبال سپر برش در جکهای هیدرولیکی هستید
همچنین در سال 1853 ، Ebenezer Talbot آمریکایی همچنین یک TBM را اختراع کرد که دیسک های برش ویلسون را به کار می گرفت ، اگرچه آنها بر روی بازوهای چرخان سوار شده بودند ، که به نوبه خود روی یک صفحه چرخان سوار شده بودند. در دهه 1870 ، جان دی. برونتون از انگلیس ماشینی را ساخت كه از دیسك های برش كه بطور غیر عادی در صفحات چرخان نصب شده بودند ، ساخته شد كه به نوبه خود به صورت غیر عادی بر روی صفحه چرخان سوار می شدند ، به گونه ای كه دیسک های برش تقریباً در تمام قسمت های سنگی صورت می گرفتند. قرار بود برداشته شود
اولین TBM که مسافت قابل توجهی را تونل می کند ، در سال 1863 اختراع شد و در سال 1875 توسط سرگرد فردریک ادوارد بلکت بومنت ، افسر ارتش انگلیس (1833-1833) بهبود یافت. ماشین بومونت در سال 1880 توسط سرگرد توماس انگلیسی (1935- 1843) توسط ارتش انگلیس بهبود یافت. در سال 1875 ، مجلس ملی فرانسه ساخت تونل را در زیر کانال انگلیسی تصویب کرد و پارلمان بریتانیا اجازه داد یک آزمایش آزمایشی انجام شود. TBM عمده انگلیسی برای این پروژه انتخاب شد. سر برش TBM انگلیسی شامل یک مته مخروطی بود که پشت آن یک جفت سلاح مخالف قرار داشت که روی آن دیسک های برش نصب شده بود. از ژوئن 1882 تا مارس 1883 ، این دستگاه از طریق گچ ، در مجموع 6،036 پا (1.84 کیلومتر) تونل زد. یک مهندس فرانسوی ، الکساندر لاواللی ، که همچنین پیمانکار کانال سوئز بود ، از یک ماشین مشابه برای حفاری 1،669 متر (5،476 فوت) از سانگات در سمت فرانسه استفاده کرد. با وجود این ، با وجود این موفقیت ، پروژه تونل كانال كانال در سال 1883 پس از آنكه ارتش انگلیس ترس از اینكه این تونل به عنوان یك مسیر تهاجم استفاده شود ، متوقف شد ، رها شد. با این وجود ، در سال 1883 ، این TBM برای ایجاد یک تونل تهویه راه‌آهن - 7 فوت (2.1 متر) قطر و 6،750 فوت (2 کیلومتر) طول - بین بیرکنهده و لیورپول ، انگلیس ، از طریق ماسه سنگی در زیر رودخانه مریس به کار رفت.
در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم ، مخترعین در پاسخ به نیاز به تونل برای راه‌آهن ، مترو ، فاضلاب ، تأمین آب و غیره ، طراحان ، ساختن و آزمایش TBM را ادامه دادند ، به ثبت اختراع رسید. TBM هایی که شبیه اره های غول پیکر غول پیکر بودند پیشنهاد شدند. TBM های دیگر شامل یک طبل چرخشی با رنگ های فلزی در سطح بیرونی آن ، یا یک صفحه دایره ای چرخان که با دندان ها پوشانده شده بود ، یا کمربندهای گردان را که با دندانهای فلزی پوشیده شده بودند ، تشکیل می دادند. با این حال ، همه این TBM ها گران ، دست و پا گیر و قادر به کاوش سنگ های سخت نبودند. بنابراین علاقه به TBM کاهش یافته است. با این وجود ، توسعه TBM در معادن پتاس و ذغال سنگ ، جایی که سنگ نرمتر بود ، ادامه داشت.
یک TBM با قطر 14.4 متر (47 فوت 3 اینچ) توسط شرکت رابینز برای پروژه تونل نیاگارا در کانادا ساخته شد. از این دستگاه برای ایجاد یک تونل آبی در زیر آبشارهای نیاگارا استفاده شده است. این دستگاه با اشاره به سدهای برق آبی آدام بک که برای تهیه تونل آبی اضافی در آن تونل شده است ، "Big Bky" نامگذاری شده است.
تعادل فشار زمین TBM با نام Bertha با قطر 1745/45 متر (57 فوت 3 اینچ) توسط شرکت هیتاچی زوزن در سال 2013 تولید شد. این شرکت برای پروژه تونل بزرگراه 99 به سیاتل ، واشنگتن تحویل داده شد. این دستگاه از ژوئیه 2013 شروع به کار کرد ، اما در دسامبر 2013 متوقف شد و به تعمیرات اساسی نیاز داشت که دستگاه را تا ژانویه 2016 متوقف کرد. Bertha خسته کننده تونل را در 4 آوریل 2017 به پایان رساند.
بزرگترین سنگ سخت TBM در جهان ، معروف به مارتینا ، (قطر گودبرداری 15.62 متر (51 فوت 3 اینچ) ، طول کلی 130 متر (430 فوت)) ؛ منطقه حفاری 192 متر مربع (2،070 متر مربع) ، ارزش رانش 39485 تن ، کل وزن 4500 تن ، کل ظرفیت نصب شده 18 مگاوات ساعت ، مصرف انرژی سالانه حدود 62،000،000 کیلو وات ساعت) توسط شرکت هرنکنخت AG ساخته شده است. این شرکت توسط شرکت ساختمانی ایتالیایی Toto S.p.A. Costruzioni Generali (Toto Group) برای گالری اسپاروو از گذرگاه بزرگراه ایتالیایی A1 ("Variante di Valico A1") ، در نزدیکی فلورانس متعلق و اداره می شود. همین شرکت TBM دو قطر بزرگترین قطر جهان ، قطر گودبرداری 17.6 متر (57 فوت 9 اینچ) را ساخت و توسط شرکت ساختمانی فرانسوی Dragages Hong Kong (زیر مجموعه Bouygues) برای پیوند Tuen Mun Chek Lap Kok در هنگ کنگ متعلق و اداره شد. .
شرح
TBM های مدرن معمولاً از چرخ برش چرخان تشکیل می شوند که به آن سر برش گفته می شود و بدنبال آن یاتاقان اصلی ، سیستم رانش و مکانیسم های پشتیبانی دنباله دار است. نوع دستگاه مورد استفاده بستگی به زمین شناسی خاص پروژه ، میزان آب زیرزمینی موجود و عوامل دیگر دارد.
TBM های سخت سنگین
در سنگ سخت ، از TBM های محافظ یا باز استفاده می شود. TBM های سنگی سخت با برش های دیسک نصب شده در سر برش ، سنگ حفاری می کنند. برش های دیسک شکستگی های فشار فشاری در سنگ ایجاد می کنند و باعث می شوند تا از صورت تونل جدا نشود. سنگ خاکبرداری شده (مك) از طریق دهانه های موجود در سر برش به نوار نقاله كمربند منتقل می شود ، از آنجا كه از طریق دستگاه به سیستم نقاله ها یا اتومبیل های مك برای انتقال از تونل منتقل می شود.
ساختارهای پشتیبانی در قسمت پشتی TBM. این دستگاه برای حفاری تونل اصلی مخزن زباله های هسته ای کوه یوکا در نوادا مورد استفاده قرار گرفت.
TBM های از نوع باز هیچ محافظی ندارند ، و منطقه را برای پشتیبانی از سنگ باز می گذارند. برای پیشرفت ، دستگاه از سیستم گیربکس استفاده می کند که در برابر دیواره های تونل فشار می یابد. همه ماشین ها را نمی توان به طور مداوم هدایت کرد در حالی که کفش های گیربکس روی دیوارها فشار می آورند ، مانند یک ماشین Wirth ، که تنها در حالی که غیرقابل کنترل است ، هدایت می شود. سپس دستگاه به جلو رانده می شود. در پایان سکته مغزی ، پاهای عقب دستگاه کاهش می یابد ، گیره ها و سیلندرهای پروانه جمع می شوند. جمع شدن سیلندرهای پروانه ، مونتاژ گیرپیچ را برای چرخه کسل کننده بعدی مجدداً جابجا می کند. دستگیره ها کشیده می شوند ، پاهای عقب برداشته می شوند و رزومه های کسل کننده می شوند. TBM از نوع باز یا Main Beam ، قسمتهای بتونی را در پشت دستگاههای دیگر نصب نمی کند. در عوض ، این سنگ با استفاده از روشهای پشتیبانی زمینی مانند تیرهای حلقه ای ، پیچ های سنگی ، شلیک گلوله ، تسمه های فلزی ، فولاد حلقه و مش سیم نگه داشته می شود.
جکهای هیدرولیکی که TBM را در محل خود نگه دارند
در سنگ شكسته شده می توان از TBM های محافظ سنگی محافظ استفاده كرد كه برای حمایت از دیوارهای تونل ناپایدار در پشت دستگاه ، قطعات بتونی را بنا می كنند. Double Shield TBM دارای دو حالت است. آنها در زمین پایدار دیوارهای تونل را می گیرند تا پیشرفت کنند. در زمین ناپایدار و شکستگی ، محور رانش به سیلندرهای رانده شده منتهی به بخشهای تونلی در پشت دستگاه منتقل می شود. این باعث می شود نیروهای محرکه از تأثیرگذاری بر دیواره های شکننده تونل جلوگیری کنند. TBM های Single Shield به همان روش کار می کنند ، اما فقط در زمین خرد شده مورد استفاده قرار می گیرند ، زیرا تنها می توانند به قسمتهای بتونی فشار وارد کنند.
TBM های زمین نرم
در زمین نرم ، سه نوع اصلی TBM وجود دارد: ماشین آلات تعادل فشار زمین (EPB) ، دوغاب محافظ (SS) و نوع باز صورت. هر دو نوع ماشینهای بسته مانند TBM های Single Shield عمل می کنند و با استفاده از سیلندرهای محرکه ، با فشار دادن قسمتهای بتونی به جلو حرکت می کنند. ماشین آلات تعادل فشار زمین در زمین نرم و با فشار کمتر از 7 بار استفاده می شود. سر برش دهنده فقط از برش های دیسک استفاده نمی کند ، بلکه در عوض ترکیبی از بیت های برش کاربید تنگستن ، برش دیسک کاربید ، کشیدن دیسک و / یا برش دیسک سخت است. EPB نام خود را می گیرد زیرا از مواد حفاری شده برای تعادل فشار در صورت تونل استفاده می کند. فشار با کنترل میزان استخراج غلاف از طریق پیچ ارشمیدس و میزان پیشروی در برش حفظ می شود. مواد افزودنی مانند بنتونیت ، پلیمرها و فوم را می توان در جلو صورت تزریق کرد تا پایداری زمین افزایش یابد. مواد افزودنی را می توان در پیچ برش / استخراج نیز تزریق کرد تا اطمینان حاصل شود که این غلاف به اندازه کافی چسبنده باقی مانده است تا یک پلاگین در پیچ Archimedes ایجاد کند تا فشار در برش را حفظ کرده و آب جاری را محدود کند.
دستگاه خسته کننده تونل در محل تونل وینبرگ Altstetten-Zürich-Oerlikon در نزدیکی ایستگاه راه آهن Zürich Oerlikon
در زمین نرم و فشار آب بسیار بالا یا در شرایطی که شرایط زمین گرانول باشد (ماسه و شن) به حدی باشد که امکان ایجاد پلاگین در پیچ Archimedes وجود ندارد ، TBM های Slurry Shield لازم است. برش سر از دوغاب تحت فشار پر شده است که فشار هیدرواستاتیک را در قسمت گودبرداری اعمال می کند. دوغاب همچنین به عنوان یک وسیله حمل و نقل با مخلوط کردن با مواد خاکبرداری قبل از پمپ کردن از برش به کارخانه جداسازی دوغاب ، معمولاً در خارج از تونل عمل می کند. کارخانه های جداسازی دوغاب سیستم های فیلتراسیون چند مرحله ای هستند که ذرات غلاف را از دوغاب خارج می کنند تا در فرآیند ساخت مجدد مورد استفاده مجدد قرار گیرد. حد تمیز کردن دوغاب بستگی به اندازه ذرات خاکبرداری دارد. به همین دلیل ، TBM های دوغاب برای سیلت ها و خشت ها مناسب نیستند زیرا اندازه ذرات غنایم کمتر از گل رس بنتونیتی است که دوغاب از آن ساخته شده است. در این حالت ، دوغاب به آب جدا می شود که قابل بازیافت است و یک کیک خشت ، که ممکن است آلوده شود ، از آب فشرده می شود.
نصب و راه اندازی شهری برای فاضلاب 84 اینچی در شیکاگو ، IL ، ایالات متحده
TBM های صورت باز در زمین نرم به این واقعیت تکیه دارند که چهره خاکبرداری شده در زمین برای مدت کوتاهی بدون پشتیبانی خواهد ایستاد. این امر باعث می شود آنها برای استفاده در انواع سنگ با مقاومت حداکثر 10MPa یا بیشتر ، و با ورود آب کم مناسب باشند. اندازه های صورت بیش از 10 متر را می توان با این روش کاوش کرد. صورت با استفاده از بازوی پشتی یا سر برش تا 150 میلی متر لبه سپر حفاری می شود. سپر به جلو جک می شود و برش های جلوی سپر ، سطح باقی مانده را به همان شکل دایره ای برش می دهند. پشتیبانی زمینی با استفاده از بتن پیش ساخته یا گاهی اوقات SGI (آهن گرافیتی Spheroidal) ، بخش هایی که تا زمانی که یک حلقه کامل از تکیه گاه نصب شود ، پیچ خورده یا پشتیبانی می شوند ، تهیه می شود. یک قطعه نهایی که کلید نامیده می شود ، به شکل گوه است و حلقه را تا زمانی که در برابر برش مدور زمین باقی مانده توسط برشهای روی سپر TBM محکم بسته شود ، گسترش می دهد. تغییرات زیادی در این نوع TBM وجود دارد.
در حالی که استفاده از TBM ها نیاز به تعداد زیادی از کارگران در فشار زیاد را کاهش می دهد ، یک سیستم سایسون گاهی اوقات در سر برش برای TBM های سپر دوغاب ایجاد می شود. کارگرانی که برای بازرسی ، نگهداری و تعمیر به این فضا می آیند ، باید از نظر پزشکی به عنوان "مناسب برای شیرجه زدن" پاکسازی شوند و در عملکرد قفل ها آموزش ببینند.
Herrenknecht AG یک TBM زمین نرم 19.25 متر (63 فوت 2 اینچ) برای تونل Orlovski طراحی کرد ، یک پروژه در سن پترزبورگ ، اما هرگز ساخته نشد.
روش سپر میکرو تونل
روش سپر میکرو تونلی یک روش حفر است که برای ساخت تونل های کوچک استفاده می شود و از نظر اندازه سپر تونل عمومی کاهش می یابد. دستگاه خسته کننده میکرو تونل کاملاً شبیه به سپر Tunneling عمومی اما در مقیاس کوچکتر است. این دستگاه خسته کننده تونل به طور کلی از 1 تا 1.5 متر (3.3 تا 4.9 فوت) متغیر است ، بسیار کوچک است که اپراتورها بتوانند از آن استفاده کنند.
سیستم های پشتیبان گیری
در پشت انواع ماشینهای خسته کننده تونل ، در قسمت انتهایی تونل ، عرشه های پشتیبان پشتی وجود دارد که به سیستم پشتیبان معروف است. مکانیسم های پشتیبانی واقع در پشتیبان گیری می تواند شامل موارد زیر باشد: نوار نقاله یا سیستم های دیگر برای از بین بردن لک ، خطوط لوله دوغاب در صورت کاربرد ، اتاق کنترل ، سیستم های برقی ، دفع گرد و غبار ، تهویه و مکانیسم های حمل و نقل بخش های قبل از ریخته گری.
تونل زنی شهری و نزدیک تونل زنی سطح
تونل سازی شهری نیاز خاصی دارد که سطح زمین دچار اختلال نشود. این بدان معنی است که باید از فرونشست زمین جلوگیری شود. روش عادی انجام این کار در زمین نرم ، حفظ فشار خاک در حین و بعد از ساخت تونل است. در انجام این کار ، به ویژه در اقشار مختلف (به عنوان مثال ، خسته کننده در ناحیه ای که قسمت بالای صورت تونل ماسه مرطوب و قسمت پایین آن سنگ سخت است) مشکل وجود دارد.
TBM هایی که دارای کنترل صورت مثبت هستند ، مانند EPB و SS در چنین شرایطی استفاده می شوند. اگر هر دو نوع (EPB و SS) قادر به کاهش خطر فرونشست سطح و حفره ها هستند اگر به درستی کار کنند و اگر شرایط زمین به خوبی ثبت شده باشد. هنگام تونل زنی در محیط های شهری ، سایر مراحل تونل ها ، خطوط ابزار موجود و پایه های عمیق باید در مراحل اولیه برنامه ریزی مورد بررسی قرار گیرند. این پروژه باید اقدامات لازم را برای کاهش اثرات مضر برای سایر زیرساخت ها در نظر بگیرد.
دستگاه حفاری افقی
دستگاه حفاری افقی کوچک
حفاری افقی
دستگاه حفاری عمودی
فروش دستگاه حفاری افقی موش کور
قیمت دستگاه حفاری افقی کوچک
دستگاه حفاری کوچک دستی
دستگاه حفاری افقی کوچک چینی
دستگاه حفاری دست ساز
لوازم حفاری دستی
دستگاه حفاری دست دوم
دستگاه حفاری کوچک
خرید دستگاه حفاری کوچک
دستگاه حفاری تونل کوچک
دستگاه حفاری دستی
ساخت دستگاه حفاری کوچک
فروش دستگاه حفاری برقی
لوازم حفاری
دستگاه حفاری
قیمت دستگاه حفاری کوچک
فروش دستگاههای صنعتی کوچک
ساخت دستگاه حفاری ضربه ای
دستگاه حفاری برقی
فروش دستگاه حفاری
ساخت دستگاه حفاری
قطعات دستگاه حفاری
دستگاه حفار
خرید دستگاه حفاری
دستگاه حلاجی دستی
دستگاه حفاری هیدرولیک
فروش مته حفاری دست دوم
دستگاه حلاجی دست دوم
دستگاه حفاری معدن سنگ
دستگاه بورینگ افقی
فروش مته حفاری دستی
دستگاه حفاری فروشی
دستگاه حفاری بادی
قیمت دستگاه حفر چاه خانگی
ماشین حفاری زمین
تجهیزات حفاری
دستگاه حفاری ضربه ای کوچک
دستگاه حفاری افقی چاه آب
دستگاه چاه کنی فاضلاب
فروش دستگاه حفاری کوچک
دستگاه چاه کن برقی
ساخت دستگاه حفاری دستی
انواع دستگاه حفاری
مته دستی حفر چاه
راسول
دستگاه حفاری زمین
قیمت دستگاه حفاری
پایپ جکینگ
ساخت مته حفاری دستی
دستگاه حفاری تونل جامبو
دستگاه حفاری بدون صدا
قیمت دستگاه حفاری ژئوتکنیک
دستگاه حفر چاه
حفاری افقی جهت دار
قیمت دستگاه حفاری معدن
دستگاه چاه کن دستی
پرس افقی
مته حفاری دست دوم
دستگاه حفاری بنزینی
قیمت انواع دستگاه حفاری
ماشین حفاری
چاله کن دست دوم
دستگاه حلاجی
دستگاه حفاری موش کور
دستگاه حفاری چاه
تونل کن
مته حفاری چاه
vrtacia suprava na studnu
قیمت دستگاه چاه کن کوچک
ماشین حفر چاه
دستگاه حفاری چاه آب
انواع دستگاه حفاری چاه
میکروتونلینگ
اوگر حفاری
حفر چاه با نیسان
دستگاه حفاری سبک
دستگاه حفاری کوچک بنزینی
دستگاه حفاری روتاری برقی
پتک برقی نمازیان
دستگاه روتاری چاه عمیق
وسیله ای برای کندن زمین
دستگاه حفر تونل کوچک
مته حفاری دستی
موش کور
چکش هیدرولیکی دستی
دستگاه حفاری روتاری کوچک
کرگیری معدن
قیمت دستگاه حفاری دستی
قیمت دستگاه حفاری d750
خرید دستگاه حفاری معدن
سینه کار معدن
راسول حفاری
مته حفاری سنگ
دستگاه حفاری چاه آب برقی
دستگاه حفاری راسول
حفر تونل دستی
دستگاه حفر کانال
انواع دستگاه حفاری معدن
دریل دستی بزرگ
دستگاه حفاری روتاری
الکتروموتور عمودی دست دوم
دستگاه چاه کن
انواع دستگاه حلاجی
راسول اصفهان
راسول چیست
اتو لوله کشی دست دوم
دستگاه حلاجی پنبه
ایران دستگاه
قیمت دستگاه چاه کن دستی
دستگاه حفاری تونل
درحال پردازش ...
