鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)資料

1、摘要液壓鑿巖機(jī)是一種應(yīng)用于建筑、采礦和地質(zhì)工程的鑿巖設(shè)備， 因?yàn)樾矢?、鑿巖速度快、環(huán)境污染低和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化而逐漸取 代氣動(dòng)鑿巖機(jī)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步 提高液壓鑿巖機(jī)的鑿巖效率，完善自動(dòng)鑿巖技術(shù)，成為目前國(guó)內(nèi)外 相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。這些研究，將會(huì)促進(jìn)液壓鑿巖機(jī)的進(jìn)一 步發(fā)展和應(yīng)用。本文對(duì)液壓鑿巖機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。主要包括對(duì)沖擊機(jī)構(gòu)、 轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并對(duì)液壓鑿巖機(jī)普遍出現(xiàn) 的卡緊問(wèn)題予以提出了解決方案，及通過(guò)對(duì)沖擊錘開(kāi)均壓槽來(lái)實(shí)現(xiàn) 它的防卡緊作用。目前，我國(guó)液壓鑿巖機(jī)的推廣處于“瓶頸”階段， 液壓鑿巖機(jī)在礦山開(kāi)采的廣泛使用將會(huì)推動(dòng)礦山機(jī)械

2、高效、安全、 穩(wěn)定的發(fā)展。關(guān) 鍵詞 液 壓鑿巖機(jī) 沖擊 機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn) 釬機(jī) 構(gòu) 礦山 機(jī)械IAbstractThe hydraulic pressure rock drillis a kind of cutting rockequipment which apply to architecture, mining and geologic engineering. This equipment has replaced pneumatic rock drill gradually because it's apt to be roboticized and it' s highef

3、ficiency, high chisel rock speed, low environment pollution. With the development of computer science and Mechatronics technique, To improve the cutting rock efficiency, consummate the cutting rock technique has become new and important research content and which will accelerate the speed of The hyd

4、raulic pressure rock drill ' s development and applications.This paper designs The hydraulic pressurerock drill ' sconfiguration and changes part of its structure. Including impact mechanism, rotary mechanism, and hydraulicpressuresystem. Furthermore, this paper solves the problem of clip &#

5、39; and defending clip' and now, The hydraulic pressure rockdrill has not used in Mining machinery, its application abroadly will promote the development of Mining machinery efficiently, safely and steadily.Keywords hydraulic rock drill impact mechanism rotary mechanism Mining machinery目錄摘 要 IAB

6、STRACT I I第 1 章 緒 論 11.1 國(guó)內(nèi)外液壓鑿巖機(jī)發(fā)展概況 11.1.1 國(guó)外液壓鑿巖機(jī)發(fā)展概況 . 11.1.2 國(guó)內(nèi)液壓鑿巖機(jī)發(fā)展概況 . 21.2 液 壓 鑿 巖 機(jī) 的 基 本 功 能 與 組 成 31.3 液壓 鑿巖 機(jī)類型 41.3.1 液 壓 鑿 巖 機(jī) 分 類 41.4 研究 的意 義與研究?jī)?nèi)容 5第 2 章 液壓 鑿巖 機(jī)的 常規(guī) 設(shè)計(jì) . 62.1 總 體 方 案 設(shè) 計(jì) 62.2 活塞的設(shè) 計(jì) 62.3 缸 體 的 設(shè) 計(jì) 102.3.1 液壓缸 性能參數(shù)的計(jì) 算 . 102.3.2 液壓缸主要 幾何尺 寸的計(jì)算 112.4 鑿 巖 轉(zhuǎn) 釬 軸 的 設(shè) 計(jì)

7、 122.5 液 壓 鑿 巖 機(jī) 回 油 蓄 能 器 的 設(shè) 計(jì) 152.6 轉(zhuǎn) 釬 齒 輪 的 設(shè) 計(jì) 及 強(qiáng) 度 校 核 192.6.1 選擇齒輪類 型、精 度等級(jí)、材料 及齒數(shù) 192.6.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 202.6.3 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算 222.7 液壓鑿巖機(jī)卡緊的改進(jìn)設(shè)計(jì) 242.7.1 改 進(jìn) 的 目 的 和 意 義 242.7.2 液壓卡緊危害 252.7.3 改進(jìn)措施 25第 3 章液壓鑿巖機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì). 263.1 典 型 系 統(tǒng) 介 紹 、 分 析 與 比 較 263.2 液壓 系統(tǒng) 的合理性分析 323.3 液壓系統(tǒng) 設(shè)計(jì)要 點(diǎn) 323.4.1 液壓鑿巖機(jī)用油

8、 34結(jié) 論 38致 謝 39參考 文獻(xiàn) 40附錄 1 42附錄 2 454第 1 章 緒 論液壓鑿巖機(jī)是七十年代生產(chǎn)并得到應(yīng)用的一種新型鑿巖機(jī)械 這種鑿巖機(jī)一出現(xiàn)就受到各國(guó)采礦界的重視，是鑿巖技術(shù)史上的 項(xiàng)重大突破。1.1 國(guó)內(nèi) 外液 壓 鑿巖 機(jī)發(fā) 展 概況1.1.1 國(guó) 外液壓 鑿 巖機(jī)發(fā) 展 概況自 1861 年氣動(dòng)鑿巖機(jī)開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，經(jīng) 過(guò)不斷改進(jìn)、完善，各 類氣動(dòng)鑿巖機(jī)在礦山、鐵路、公路、水電、煤炭和建筑工程施工中 發(fā)揮了巨大的作用。進(jìn)入 20世紀(jì)以來(lái)，隨著各類工程在巖石斷面上 掘進(jìn)的工作量日益增加，生產(chǎn)效率要求越來(lái)越高，氣動(dòng)鑿巖機(jī)的鉆 鑿能力與生產(chǎn)發(fā)展需要之間的矛盾日益加劇.生產(chǎn)

9、的發(fā)展迫切要求 使用效率高、生產(chǎn)能力大的新型鑿巖機(jī)來(lái)取代氣動(dòng)鑿巖機(jī)。20世 紀(jì) 20 年 代 ，英 國(guó) 人 多 爾 曼 在 斯 塔 福 德 制 造 出 第 一 臺(tái) 液 壓 鑿巖機(jī)。大約 40年之后，另一位英國(guó)人薩特立夫也制成了一臺(tái)液壓鑿 巖機(jī) 。不 久 ，美國(guó) Gardner-Denver 公司 根據(jù) 尤布科斯 專利 制 成了 MP- III 型液壓 鑿巖 機(jī)。以上幾 種液壓鑿 巖機(jī) 都 因一些關(guān) 鍵的技術(shù) 問(wèn)題沒(méi) 能很好地解決，所以未能在生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。1970 年，法國(guó)蒙塔貝特（Mo ntabert） 公司首先研制成功第一代可 用于 生產(chǎn)的 H50 型液壓鑿 巖機(jī)， 開(kāi) 始在 世 界范

10、圍內(nèi) 應(yīng)用液壓 鑿巖 設(shè) 備。由于液壓鑿巖機(jī)和氣動(dòng)鑿巖機(jī)相比具有明顯的優(yōu)越性 （ 表 1.1）, 瑞典、英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、芬蘭、奧地利、瑞士和日本等國(guó)陸續(xù)研 制出各種型號(hào)的液壓鑿巖機(jī)，使液壓鑿巖機(jī)技術(shù)和生產(chǎn)在 30多年間 有了很大發(fā)展 （ 表 1.2） 。目前在國(guó)外， 液壓鑿巖機(jī)已經(jīng)成為導(dǎo)軌式 鑿巖機(jī)產(chǎn)品的主流。90 年代先進(jìn)國(guó)家的巖石開(kāi)挖工程采用的液壓鑿 巖設(shè)備占鑿巖設(shè)備總量的80%以上。其瑞典 Atlas Copco、芬蘭 Tamrock 、 法國(guó) Secoma 等公司的液壓鑿巖機(jī)及配套產(chǎn)品在世界上具 有代表性.前兩者的液壓鑿巖設(shè)備銷售量占世界銷售總量的一半以 上。目前國(guó)外的液壓鑿巖機(jī)正向

11、重型、大功率和自動(dòng)化方向發(fā)展，超 重型大功率液壓鑿巖機(jī)己能鉆鑿直徑 180-275 毫米的炮孔， 鑿巖速 度是牙輪或潛孔鉆機(jī)的2-4倍，而能耗僅為潛孔鉆機(jī)的1/4。它可以 完成自動(dòng)移位和定位、自動(dòng)開(kāi)孔、自動(dòng)防卡釬、自動(dòng)鑿巖、自動(dòng)退 釬等鑿巖循環(huán)，并可遙控的全自動(dòng)液壓鑿巖機(jī)械己較多應(yīng)用于隧道 開(kāi)挖。液壓鑿巖機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)品也在20世紀(jì)80年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)。日本東洋公司的AD系列、法國(guó)Montabert 公司的Robofore 系列、 瑞典 Atlas Copco 公司的系列 以及芬蘭Tamrock公司的Datamatic 系列鑿巖機(jī)器人都已問(wèn)世。表1.1、液壓和氣動(dòng)鑿巖機(jī)的比較比較性能氣動(dòng)鑿巖機(jī)液壓

12、鑿巖機(jī)能量利用率10%30-40%噪聲液壓鑿巖機(jī)比氣動(dòng)鑿巖機(jī)降低10-15Db（ A）排氣油污有無(wú)鑿巖效率液壓鑿巖機(jī)比氣動(dòng)鑿巖機(jī)提高1倍以上主要零部件壽命短長(zhǎng)釬具消耗多少工作介質(zhì)壓縮空氣液壓油、乳化液介質(zhì)壓力，Mpa0.4-0.514-20每米炮孔成本1: 0.77實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的難易程度困難容易使用維護(hù)方便較困難表1.2 液壓鑿巖機(jī)的發(fā)展進(jìn)步20世紀(jì)70年代20世紀(jì)80年代20世紀(jì)90年代鑿巖機(jī)型號(hào)近40個(gè)近100個(gè)超過(guò)100個(gè)年產(chǎn)量接近2000臺(tái)10000臺(tái)以上20000臺(tái)以上沖擊功率，KW1020401.1.2 國(guó)內(nèi)液壓鑿巖機(jī)發(fā)展概況我國(guó)從上世紀(jì)70年代開(kāi)始研制液壓鑿巖機(jī)。1973年11月制

13、造 出第一臺(tái)YYG- 80型液壓鑿巖機(jī)樣機(jī)，后幾經(jīng)改進(jìn)，于1980年9月 在湘東鎢礦通過(guò)了部級(jí)鑒定。目前我國(guó)己有北京科技大學(xué)、中南工 業(yè)大學(xué)、長(zhǎng)沙礦冶研究院、煤炭科學(xué)研究院北京建井研究所、沈陽(yáng) 風(fēng)動(dòng)工具廠、天水風(fēng)動(dòng)工具廠和衢州煤礦機(jī)械廠等十多個(gè)單位研制 的二十多種型號(hào)的液壓鑿巖機(jī)通過(guò)了省部級(jí)鑒定。為發(fā)展我國(guó)的液壓鑿巖機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品，近十多年來(lái)，蓮花山冶 金機(jī)械廠、沈陽(yáng)風(fēng)動(dòng)工具廠、天水風(fēng)動(dòng)工具廠、宣化風(fēng)動(dòng)工具廠、 南京工程機(jī)械廠先后耗資 1000 萬(wàn)美元從 Atlas Copco 和 Secoma 公 司引 進(jìn) 4 種 重型 導(dǎo)軌式液 壓鑿巖機(jī) 制造 技 術(shù)。但由 于各方面 原因， 除蓮花山冶金機(jī)

14、械廠的HYD200和HYD300型液壓鑿巖機(jī)產(chǎn)品產(chǎn)量和 質(zhì)量比較穩(wěn)定外，其余的產(chǎn)品均未形成批量能力，質(zhì)量也有很大差 距。這 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)工程部門(mén)需求。近 10 年來(lái)，我 國(guó)大型礦山 及大型工程均采用了引進(jìn)的大型液壓鉆車。共從 5 個(gè)國(guó)家 7 個(gè)公司 購(gòu)進(jìn)全液壓鑿巖設(shè)備近 30 個(gè)型號(hào) 500 多臺(tái)套，重型液壓鑿巖機(jī) 1200 余臺(tái)，耗資幾十億人民幣。我國(guó)一些單位也看到具體國(guó)情對(duì)輕型液壓鑿巖機(jī)的大量需求。 長(zhǎng)沙礦冶研究院等十多家科研單位和企業(yè)曾經(jīng)研制過(guò)多個(gè)型號(hào)的支 腿式液壓鑿巖機(jī)，但 大都沒(méi)有成功。其 主要原因是:1) 這些產(chǎn)品大多 不合理地采用了內(nèi)回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上就不滿足液壓鑿巖機(jī)高

15、 頻率、大扭矩的需要:2) 在材料選擇和制造工藝方面仍受氣動(dòng)鑿巖機(jī) 的影響，達(dá)不到液壓鑿巖機(jī)的性能要求。1.2 液 壓 鑿巖機(jī) 的基 本功 能與 組 成沖擊鑿巖作業(yè)由沖擊、推進(jìn)、回轉(zhuǎn)、沖洗四種功能組成。 沖擊的主要功能是使巖石破碎。供給鑿巖機(jī)的能量，推動(dòng)缸體內(nèi) 活寒作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞向右運(yùn)動(dòng)，加速到一定速度時(shí)，沖擊釬具 將能量以應(yīng)力波的形式通過(guò)釬具傳遞給巖石，使巖石破碎。鑿巖機(jī) 完成沖擊功能的部分稱為沖擊機(jī)構(gòu)(通稱沖擊器)。沖擊能和沖擊頻 率是其主要指標(biāo)。推進(jìn)有兩個(gè)功能，一是推動(dòng)鑿巖機(jī)和釬具壓向巖石工作面，并 使釬頭在鉆鑿炮孔時(shí)始終與巖石接觸; 二是從炮孔中退出釬具，準(zhǔn) 備 鉆鑿下一個(gè)炮孔。借

16、助鏈條或油缸等給鑿巖機(jī)施加推進(jìn)力。推進(jìn)力 也是鑿巖作業(yè)的主要工作指標(biāo)之一?；剞D(zhuǎn)的主要功能是使釬頭每沖 擊一次回轉(zhuǎn)到一個(gè)新的 位置， 進(jìn)行新的 巖石破碎 ，同時(shí)在 回轉(zhuǎn)過(guò)程 中也可將已發(fā)生裂紋的 巖石表面部分剝落下來(lái)。這一功能由鑿巖機(jī) 的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)完成。轉(zhuǎn)釬轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)釬速度為其主要指標(biāo)。沖洗作用是從鉆孔內(nèi)清除被破碎下來(lái)的巖屑。如果沖洗不足， 鉆孔中將發(fā)生重復(fù)鑿磨，不 但使鉆孔速度減慢，且 使釬頭加速磨損，甚至在個(gè)別情況下卡鉆。沖洗介質(zhì)多用壓力水或壓縮空氣。用壓縮 空氣時(shí)，為防止產(chǎn)生粉塵，必須有巖粉收集器等除塵裝置，或氣水 合用。用壓力水作沖洗介質(zhì)時(shí)，因通過(guò)鑿巖機(jī)的部位不同，可分為 中心給水和旁側(cè)給水

17、兩種形式。由上可知，整個(gè)鑿巖系統(tǒng)是由液壓鑿巖機(jī)和釬具組成的（穿鑿對(duì) 象一巖石除外），統(tǒng)稱鑿巖機(jī)具。液壓鑿巖機(jī)由沖擊和回轉(zhuǎn)兩大機(jī)構(gòu) 組成，并配有供水、防塵、潤(rùn)滑系統(tǒng)。釬具由釬尾、接釬套、釬桿 和釬頭組成。1.3液壓鑿巖機(jī)類型目前，國(guó)企市場(chǎng)上銷售的液壓鑿巖機(jī)種類很多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 已有十多個(gè)國(guó)家的幾十家公司生產(chǎn)50多種不同類型的液壓鑿巖機(jī)。 不少公司已從單機(jī)發(fā)展成為系列產(chǎn)品，并有相應(yīng)得液壓鉆車配套， 廣泛應(yīng)用于冶金、煤炭、交通等工業(yè)部門(mén)。1.3.1液壓鑿巖機(jī)分類由于目前采用的鉆眼方法有旋轉(zhuǎn)式、沖擊式和旋轉(zhuǎn)-沖擊式等三 種，因此，適于這些方法所用的液壓鑿巖機(jī)也相應(yīng)的分為三種結(jié)構(gòu) 形式，即旋轉(zhuǎn)式、沖

18、擊式和旋轉(zhuǎn)-沖擊式液壓鑿巖機(jī)。其中，旋轉(zhuǎn)式 和沖擊式的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而旋轉(zhuǎn)-沖擊式液壓鑿巖機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 類型較多，應(yīng)用也最普遍。旋轉(zhuǎn)式?jīng)_擊式（有閥型）r交變閥型士、鈿 柱閥型 止動(dòng)閥型 有閥型 <丨*rm鈿液壓鑿巖機(jī)'旋轉(zhuǎn)-沖擊式（包括半液壓式i差動(dòng)閥型）'套閥型無(wú)閥型壓力脈沖型 自激震蕩型1.4 研究 的意義與 研究 內(nèi)容鑿巖機(jī)械是采掘、建 筑、工 程建設(shè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的工程機(jī)械。 盡管世界鑿巖機(jī)，尤其是液壓鑿巖機(jī)技術(shù)有很大發(fā)展，但在我國(guó)其 主導(dǎo)產(chǎn)品幾十年來(lái)沒(méi)有大的變化。我國(guó)大量的中小礦山及一般工程 施工中仍普遍使用能耗高、破巖效率低、易損零件多、壽命低、噪 聲高、環(huán)

19、境污染嚴(yán)重的支腿式氣動(dòng)鑿巖機(jī)。研制開(kāi)發(fā)輕型獨(dú)立回轉(zhuǎn) 液壓鑿巖機(jī)就是在這樣的背景下提出的。用輕型獨(dú)立回轉(zhuǎn)液壓鑿巖 機(jī)替代傳統(tǒng)的氣動(dòng)鑿巖機(jī)能明顯提高鑿巖作業(yè)效率、顯 著降低能耗、 減少噪聲污染和空氣污染，迅速提高我國(guó)鑿巖和工程施工的裝備技 術(shù)水平。國(guó)產(chǎn)采礦用液壓鑿巖機(jī)與氣動(dòng)鑿巖機(jī)比較, 純鑿巖速度要快一 倍以上,但鑿巖作業(yè)的穩(wěn)定性比不上氣動(dòng)鑿巖機(jī),這是液壓鑿巖機(jī)未 能象氣動(dòng)鑿巖機(jī)那樣普遍應(yīng)用的原因之一。而影響液壓鑿巖機(jī)穩(wěn)定 作業(yè)的一個(gè)重要因素就是液壓卡緊。防止產(chǎn)生液壓卡緊是提高采礦 用液壓鑿巖機(jī)鑿巖作業(yè)穩(wěn)定性的有效措施。5第 2 章 液壓鑿巖機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本 章 主 要 包 括 有 閥 型 液 壓

20、鑿 巖 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ，且 主 要 是 沖 擊 機(jī) 構(gòu) 的設(shè)計(jì)及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。2.1 總 體 方案 設(shè) 計(jì)。首 先應(yīng) 根 據(jù)各方面 的制 造水平和 外購(gòu) 件的 質(zhì)量水平等情 況，確 定采用單面回油前腔常壓油型，還是采用雙面回油型液壓鑿巖機(jī)。 雙面回油型的主要優(yōu)點(diǎn)是: 活塞形狀最為合理，有 利于提高活塞與釬 具的壽命，增強(qiáng)破巖效果；排油時(shí)間長(zhǎng)，回油管中峰值流量較小， 減小了回油阻力和壓力脈動(dòng)；采用較高的壓力油，供油流量較小， 可使各方面的尺寸小一些。缺點(diǎn)是: 閥和缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝性差、 要求加工精度高；回程制動(dòng)階段前腔可能有吸空現(xiàn)象；采有高壓油 需要加強(qiáng)密封，故只有加工設(shè)備與技術(shù)等

21、各方面能夠保證，此方案 才可 行。前腔常 壓油 型的 優(yōu)點(diǎn) 是 : 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、工 藝 性好，制造 成本低、 回程制動(dòng)階段無(wú)吸空現(xiàn)象。缺 點(diǎn)是:活塞形狀不如雙面回油型好、排 油時(shí) 間較短、回 油 管中峰值 流量大、回 油 阻力 和壓 力波動(dòng)較大 （ 此 缺 點(diǎn)可用回油蓄能器來(lái)減少其影響）。由以上分析，根據(jù)我國(guó)在一段長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的情況，宜選用前腔常 壓雙面回油型較好。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）介紹液壓鑿巖機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和沖擊工作原理，分析各種類 型的沖擊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，提 出液壓鑿巖機(jī)的幾種結(jié)構(gòu)并分析其優(yōu)缺點(diǎn)， 然后確定液壓鑿巖機(jī)的總體結(jié)構(gòu)方案。（2）對(duì)液壓鑿巖機(jī)目前的幾種液壓系統(tǒng)類型分析對(duì)比，得出適

22、 用于礦山掘進(jìn)用的液壓鑿巖機(jī)類型。2.2 活塞 的 設(shè)計(jì)這是沖擊機(jī)構(gòu)的主體。設(shè)計(jì)的已知參數(shù)是沖擊能 E 和沖擊頻率f，由用戶或生產(chǎn)需要而定。需要設(shè)定的參數(shù)是沖擊末速度Vm。和供油壓力P。根據(jù)我國(guó)目前釬尾允許應(yīng)力計(jì)算，vm 般不大于iom/s, 國(guó)外也不大于12m/s。供油壓力各廠家根據(jù)自己的情況，選擇是不同 的。有的采用較高壓力（如瑞典Atlas Copco 公司），這樣容易在小 流量下得到較高的沖擊能，使機(jī)器、管路和泵等尺寸小些，但對(duì)加 工精度和密封要求高。有的采用較低壓力（如芬蘭Tamrock公司）， 雖然供油流量大些，但加工與密封要求較低，維修性也好。我國(guó)目 前自己研制的液壓鑿巖機(jī)多選擇

23、較低壓力，一般在（10-15 ） MPa 范圍。然后，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或優(yōu)化結(jié)果選取無(wú)量綱設(shè)計(jì)變量值a或C或） 及一些損失系數(shù)，對(duì)活塞的結(jié)構(gòu)參數(shù)和供油流量進(jìn)行確定。具體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：1）活塞應(yīng)為細(xì)長(zhǎng)形，并減少不必要的斷面變化，以利于提高能 量傳遞效率和提高釬具使用壽命。2）活塞沖擊頭的面積應(yīng)盡量與釬尾端部的面積相等或接近，并 要有一定的錐部長(zhǎng)度，以利于沖擊波的傳遞。3）保證活塞重量和前后腔受壓面積等于或接近已得出的結(jié)果參 數(shù)。4）采用套閥時(shí)要考慮閥的工作長(zhǎng)度。5）要保證活塞全行程及超行程時(shí)不致?lián)p傷兩端密封結(jié)構(gòu)。6）設(shè)計(jì)好防空打油墊尺寸及活塞各端的封油長(zhǎng)度。7）與缸體（或缸套）的配合間隙，要結(jié)合考

24、慮泄露損失、加工成本（精度）與過(guò)濾精度。要在提高可靠性的基礎(chǔ)上，考慮提高效 率，以確定合理的配合間隙，一般活塞與缸體的配合間隙為 0.05-0.08；活塞與支撐套的配合間隙為0.03-0.05。在加工質(zhì)量和過(guò)濾精度能保證的情況下，間隙可選小一些。令活塞沖程加速時(shí)間與活塞運(yùn)動(dòng)周期之比為ts:-的通常最優(yōu)值在0.290.382 之間?。褐禐?.3:被稱為沖程時(shí)間比或運(yùn)動(dòng)學(xué)特征系數(shù)。因?yàn)樗菬o(wú)量綱量，故將其 定義為抽象設(shè)計(jì)變量。根據(jù)分析得到以下一系列運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)表達(dá)式?jīng)_程時(shí)間ts = . T回程時(shí)間tr =(1T回程加速時(shí)間tr1回程制動(dòng)時(shí)間活塞行程1 SVmT2回程加速行程Sr12 - 1- 2回程

25、制動(dòng)時(shí)間Sr2VmT回程最大速度CtVrm _Vm1 a沖程加速度Vm:T回程加速加速度 - : 2 /rl =3V ma T回程制動(dòng)加速度P- r2Vm2T式中'-回程制動(dòng)加速度與沖程加速度的比值，口1 -k式中K取0.2' =1.5圖2-1 活塞的結(jié)構(gòu)由上述各式得出活塞質(zhì)量2EmpV；=2 398 = 7.96 kg活塞前腔受壓面積mp : ri PasPo1 -k p2 - p：2.55 10 "m2活塞后腔受壓面積A24.92 10,mp asPan p。1 -k p2 - p；活塞最大直徑/兀 2d = A)d1 = 44mm4活塞后腔直徑' : 2

26、d?二 d - A> = 38mm.42.3缸體的設(shè)計(jì)缸體是沖擊機(jī)構(gòu)的主要零件，體積和重量大，孔道多，結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，要求加工精度高。為解決此問(wèn)題，各型液壓鑿巖機(jī)采取了不同 的辦法有的加前后缸套，以利于油路和沉割槽的加工，且維修時(shí)便 于更換；如北京科技大學(xué)和桂林冶金機(jī)械廠合作研制的YYG-250型液 壓鑿巖機(jī)和芬蘭Tamrock公司的HL系列液壓鑿巖機(jī)等。有的不加襯 套，為便于加工，把缸體分為幾段（需解決分界面密封問(wèn)題）;如 Sccoma公司和Atlas Copco公司的液壓鑿巖機(jī)等.至于小型液壓鑿巖 機(jī)多采用整體式缸體。缸體的總長(zhǎng)度和內(nèi)孔直徑應(yīng)根據(jù)活塞的結(jié)構(gòu)尺寸，同時(shí)考慮到 前后導(dǎo)向套的長(zhǎng)

27、度和直徑以及活塞行程而定，并注意留出空打距離 和行程余量。缸體內(nèi)孔道較多，設(shè)計(jì)時(shí)要保證各孔道要求的過(guò)流面積，并盡可能縮短 長(zhǎng)度和減少工藝孔。特別應(yīng)使連接蓄能器的孔道短些，以提高隔膜的響應(yīng)速 度。2.3.1液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算1、液壓缸的輸出力（1）單桿活塞式液壓缸的推力F1Fj =R A, =15 44 2 =2.28 10°KN4式中F1-液壓缸推力KNp1 -工作壓力MpaAi-活塞作用面積jiA1D4D-活塞直徑(2)、單桿活塞式液壓缸的拉力F2F2=P2A2=15 442 -382 匸5.79 103 KN4式中F2-液壓缸拉力KNP2-工作壓力MpaA2-液壓缸有桿腔作用面

28、積: . 2 2A2 D-d242.3.2d1 -活塞桿直徑液壓缸主要幾何尺寸的計(jì)算1、液壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來(lái)計(jì)算D757 10=pF =3.57 10228 104 = 49.18mm15式中F-液壓缸推力P-選定的工作壓力2、缸筒壁厚的計(jì)算按標(biāo)準(zhǔn)取外徑d=60mm故液壓缸壁厚 二d-D =11mm2.4鑿巖轉(zhuǎn)釬軸的設(shè)計(jì)1、材料的選取轉(zhuǎn)釬軸相當(dāng)于扭桿彈簧，選用熱軋彈簧鋼；熱處理后硬度達(dá)到 HRC50左右。材料為鉻錳鋼。2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和有效工作長(zhǎng)度計(jì)算考慮到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化及工藝上加工方便，取等直徑圓桿。為減輕端部與 桿體連接處的應(yīng)力集中，取圓弧過(guò)度。圓錐過(guò)度部分的當(dāng)量長(zhǎng)度

29、1_le 3 D。ID。丿進(jìn)2+迸J 3 20120 丿（20 丿1 15=0.58mm( 2-1)14#式中l(wèi)e-圓錐過(guò)渡部分的當(dāng)量長(zhǎng)度。D- 轉(zhuǎn)釬軸的有效直徑，D=15mmD0-轉(zhuǎn)釬軸的端部直徑，D0 =20mm扭桿的有效長(zhǎng)度l =l0 2le =600 2 0.58 = 601mm3、計(jì)算單次沖擊的轉(zhuǎn)釬角(2-2):*k =2 3.14 150 =1.26° n750式中：.一單次沖擊轉(zhuǎn)釬角k-選定的轉(zhuǎn)釬速度，k=150r/min.n-發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)數(shù)，n=750r/min.4、確定轉(zhuǎn)釬扭矩M e = m *M e =1 240 = 240N * m式中Me-所設(shè)計(jì)鑿巖機(jī)的轉(zhuǎn)釬

30、扭矩m-類比系數(shù)，取m=1.#Me-參考型號(hào)的鑿巖機(jī)的轉(zhuǎn)釬扭矩。Me =240N * m5、計(jì)算作用于轉(zhuǎn)釬軸上的扭矩M e 240 MM n253 N m0.95式中M n-作用在轉(zhuǎn)釬軸上的扭矩。-傳動(dòng)效率，取 =0.956、計(jì)算轉(zhuǎn)釬軸在扭矩Mn作用下的扭轉(zhuǎn)角對(duì)等直徑圓桿:MnLGlp(2-3)式中-轉(zhuǎn)釬軸在扭矩作用下的扭轉(zhuǎn)角L-桿的長(zhǎng)度。G-材料的切變模量，paG=80109PaI p-極慣性矩，m4二D432(2-4)由（2-3 ）、（ 2-4）式聯(lián)立得32M nLGD(2-5)32 253 601 仗 4 二 0.3803.14漢80漢 109 漢(15漢 10 )7、計(jì)算轉(zhuǎn)釬軸上端面的

31、轉(zhuǎn)角由余弦定理得：（2ef =2L2 -2L2 cos-16L2 2e2v - arccos 21.98°L2式中L-推動(dòng)爪有效長(zhǎng)度，L=100mme-偏心圓盤(pán)的偏心矩，e=1.5mm8、計(jì)算轉(zhuǎn)釬軸的軸徑轉(zhuǎn)釬軸保證有效傳遞扭矩的條件為：W <e -a(2-6)由（2-5 ）、（ 2-6）聯(lián)立得32M nl二 GD44 32Mnl_：G 二-=J32x 253x601 匯10=3.14 80 109 0.72=12.81mm轉(zhuǎn)釬軸起保護(hù)作用的條件為:T -Mmax(2-7)式中T-發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出扭矩M max-卡釬時(shí)轉(zhuǎn)釬軸承受的最大扭矩由（2-4）式得maxGI p 'm

32、axGI p71(2-8)由（2-6 ）、（ 2-7 ）、（ 2-8）得 兀GD4日T32l-得出D32lTnG 日=15.25mm由此得出12.81mm 込 D ：15.25mm9、按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)釬軸軸徑卡釬時(shí)，轉(zhuǎn)釬軸中的剪切應(yīng)力達(dá)到最大值maxa(2-9)式中-max-最大剪應(yīng)力，GPa! 1-材料的許用剪應(yīng)力max=G * Gax(2-10)甘中Dax其中rm axDr2l 2l由(2-9 )、( 2-10 )、( 2-11)得=GD 日=1 977GP < b 】max2l故“星G6(2-11)(2-12)92 5 10 601 一 c=921.9mm80 103.43所選用的

33、轉(zhuǎn)釬軸滿足（2-9 ）和（2-12 ）的要求即滿足工作需要因 此選擇轉(zhuǎn)釬軸直徑D=14mm.根據(jù)算得的轉(zhuǎn)釬扭矩Me =240N *m液壓馬達(dá)的額定壓力等幾個(gè)因素選擇液壓馬達(dá)的型號(hào)為YMD300-90 型液壓馬達(dá)2.5液壓鑿巖機(jī)回油蓄能器的設(shè)計(jì)高壓蓄能器是液壓沖擊機(jī)構(gòu)的重要部件之一，由于活塞運(yùn)動(dòng)速度在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中變化很大?；钊矒翕F尾時(shí)的速度最高可達(dá)9m/s 以上，并且撞擊后其速度很快降為零，因此，活塞運(yùn)動(dòng)所需的流量 變化也很大，尤其是活塞撞擊釬尾前后，流量瞬間由最大降為零， 這樣大的流量變化目前還沒(méi)有任何液壓泵能夠適應(yīng)。另外由于油液 的可壓縮性很小，系統(tǒng)的高速換向會(huì)產(chǎn)生很大的液壓沖擊，使系統(tǒng)

34、 的壓力高出正常工作壓力的幾倍，這樣的高壓會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)管路及元 件的損壞，所以必須采取措施來(lái)補(bǔ)償流量瞬變和壓力瞬變，一般的 液壓沖擊機(jī)構(gòu)通常采用安裝蓄能器的辦法來(lái)解決。高壓蓄能器的作 用是減小液壓泵的最大輸出流量，平衡整個(gè)工作過(guò)程中的流量，從 而在不損失能量的條件下使系統(tǒng)壓力波動(dòng)減小。一般在閥控式液壓沖擊機(jī)構(gòu)中采用隔膜式蓄能器來(lái)滿足其頻率 響應(yīng)的需要。使用蓄能器能提高液壓沖擊機(jī)構(gòu)的效率，延長(zhǎng)其使用 壽命。隔膜式蓄能器由容積大致相等的上、下兩部分組成，在正常 工作的情況下，要求隔膜振動(dòng)時(shí)偏離中間位置的距離基本相等。1、回油蓄能器的有效排量厶V活塞回程加速段mxdt2=Pg *Ai(2-13)19#

35、活塞回程制動(dòng)段和沖程段mxdtdt；=pg *- A2(2-14)式中m-活塞質(zhì)量m=7.96kg#A-活塞前腔作用面積A, =255 10*m2A-活塞后腔作用面積A2 -4.92 10m2#Pg-液壓鑿巖機(jī)工作壓力 Pg =15Mpa x-活塞的位移設(shè)v =Vo時(shí)，回油蓄能器處于從排油到充油的轉(zhuǎn)換點(diǎn)上，兩者流量相等。因而蓄能器內(nèi)壓力最大。Vo滿足=2.54m/ sQo 1.25匯10彳Vo 4A24.92 10設(shè)活塞加速階段t21分成兩部分一部分是速度從0增加到V。所需時(shí)間t23，在這段時(shí)間內(nèi)，活塞行 程為S。另一部分是速度從Vo增加到回程最大速度Vom的時(shí)間t24，行程為S2。由（2-1

36、3）式得t23V0A1Pgm2.54/= 0.00529s15255 107.9620#s =0.5v0 t23 =0.5 2.54 0.00529 = 0.00672m2Sj2 7.96 66 10“活塞回程加速階段所需總時(shí)間t21為:_ 0.01657spg-A115 2.55 10式中Sj-活塞回程加速階段行程 s =66 10"m因此:t24 =t21 -t23 =°.°1657-°.°°529 =°.°1128s $ =Sj - s =66 10 3-6.27 10° = 5.928 10

37、76;m蓄能器的有效排量為:v =s2 *A2 -Q0 t24 =5.928 10，4.92 10 -1.25 10” 0.01128 = 1.52 10m32、蓄能器的有效容積Va(2-15)在蓄能器的氣腔中，由氣體狀態(tài)方程可得P Vxk二常數(shù)式中P-蓄能器的氣腔壓力 PaVx -蓄能器的氣腔體積m3k-氣體的多變指數(shù)根據(jù)（2-15）式得出kP2 0.5Va -0.5 V 二 P1 0.5Va 0.5 V1.41.5 11.51.4 -11.52 10_5m322Va =3.01 10 ；m33、充氣壓力Pa由（2-15）式得出kPa Vak = Pf 0.5VaPa= 0.568MPa15

38、 沃(0.5 沃 3.01 匯 10“ 1.4(3.01 "0 j4式中Pf-蓄能器隔膜處于中位時(shí)氣腔的壓力，可以認(rèn)為是回油管路中流量為 Q 時(shí)的平均回油背壓Pf=1.5 MPa根據(jù)工作壓力Pg和有效容積Va選擇蓄能器的型號(hào)為奉化液壓公司生產(chǎn)的NXQU -F4/20 -H型液壓蓄能器圖2-2 回油蓄能器的結(jié)構(gòu)2.6轉(zhuǎn)釬齒輪的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核2.6.1 選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1 ）、按傳動(dòng)方案選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。（2 ）、鑿巖機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88 ）（3）、材料選擇。由于傳遞扭矩大，故采用合金鋼。小齒輪 材料為40Cr （調(diào)質(zhì)）

39、。硬度為280HBS 。大齒輪材料 為45鋼（調(diào)質(zhì)）。硬度為240HBS 。(4 )、 選小齒輪齒數(shù)為Z1 =24 。大齒輪齒數(shù)為Z2 - 'Z = 2.4 24 = 57.6取 Z2 - 58262按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1 )、試選載荷系數(shù)Kt =1.3(2) 、計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩5 R5405Ti =95.5 105=95.5 1052.55 105 Nmmni150(3 )、選取齒寬系數(shù)©d=11(4) 、材料強(qiáng)性影響系數(shù)ZE=189.8MPa = KHN2'Hlim2 =0.95 540MPa =522.5MPa(5) 、小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限& Hl

40、im1=600MPa ；大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 匚Hlim2=550MPa(6) 、計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N60n1jlh -60 150 12 8 300 5i； = 2.16 108N2厲 2.16 108卩-2.4=9 107(7) 、接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1 =0.90； Khn2 =0.95(8) 、計(jì)算抗疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1 得rK HN H lim 1片 1 =0.9"00MPa =540MPas26(9) 、試計(jì)算小齒輪分度圓直徑dit ,帶入時(shí)】中較小的值d1tktT14272d1t-2.32 31.3漢2.55X05 3.4 189.8、 一 c

41、* 疋I =91.8mm12.4<522.5 丿(10) 、計(jì)算圓周速度V、，兀宀仆 口13.14 漢 91.8 漢 150,V 一-0.72m/ s60 1000 60 1000(11) 、計(jì)算齒寬bb = d *d1t =1 91.8 =91.8mm(12 )、計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)d1t91.8me3.825mmZ124齒高h(yuǎn) = 2.25mt = 2.25 3.825 二 8.6mmb 91.810.67h 8.6(13) 、計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.72m/s7級(jí)精度 其動(dòng)載系數(shù)Kv =1.05對(duì)于直齒輪，假設(shè)KAF：100N.mm即可得出K Ha = K Fa= 1.2使用系數(shù)

42、Ka =17級(jí)精度小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)K=1.05 0.181 0.6 d2 d20.23 10b帶入數(shù)據(jù)后得kh ： =1.353由 b/h=10.67kh 1.353可得出 K< =1.35 故載荷系數(shù)K = Ka KV 七Kh，1 1.05 1.2 1.353 = 1.7(14) 、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑得d1二 d1t吐=91.V1.3T7100.38mm29#(15) 、計(jì)算模數(shù)mE= 100.38/24 = 4.1mm2.6.3 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為1、確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值(1 )、小齒輪彎曲強(qiáng)度極限bFE1=500MPa大齒輪彎曲強(qiáng)度極限二

43、FE2 =380MPa(2) 、彎曲疲勞系數(shù) Kfh1=0.85Kfh2=0.88(3) 、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4得J"0.8L2° = 303.57MPa1.4-2 二 Kfn2 =2 丿88 380 =238.86MPa-1.4(4) 、計(jì)算載荷系數(shù)KK = Ka KV *KF-. *Kf： - 1 1.05 1.2 1.35 = 1.7Yf .1 =2.65(5) 、取齒行系數(shù)Yf：2 =2.226(6) 取應(yīng)力校正系數(shù)Ysal= 1.58丫Sa2 - 1 .746(7)計(jì)算大、小齒輪的辛學(xué)并加以比較匕F jYFa1 *Ysa12.65 1.

44、58= 0.01379-F303.57丫Fa2 丫Sa22.226 1.746238.86= 0.0164431#大齒輪的數(shù)值大2、設(shè)計(jì)計(jì)算2 1.7 2.55 105仆2420.01644 二 2.914對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于 由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)?？扇∮蓮澢鷱?qiáng)度算得的模 數(shù)2.914，取圓整標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d 91.8mm算出小齒輪齒數(shù)d191.8乙 130m 3大齒輪齒數(shù)Z2 = " Z1 = 2.4 30 = 72由此算得的齒輪傳動(dòng)，即滿足齒面抗疲勞強(qiáng)度又滿足齒根彎 曲疲勞強(qiáng)度，并結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。3、幾何尺寸計(jì)算

45、（1）計(jì)算分度圓直徑di = Z1 = 30 3 = 90mm d2 = Z2m = 72 3 = 216mm（2）計(jì)算中心距a=© +d2 ）/2=（90 + 216）f2=153mm（3）計(jì)算齒輪寬度b = d *d =1 90 = 90 mm取 B2 = 90mm（4）驗(yàn)算2T12 2.55 105d1 一 90= 5666.67NKa Ftb1 5666.6790= 62.96 : 100Nmm2.7液壓鑿巖機(jī)卡緊的改進(jìn)設(shè)計(jì)2.7.1改進(jìn)的目的和意義國(guó)產(chǎn)采礦用液壓鑿巖機(jī)與氣動(dòng)鑿巖機(jī)比較,純鑿巖速度要快一倍 以上,但鑿巖作業(yè)的穩(wěn)定性比不上氣動(dòng)鑿巖機(jī),這是液壓鑿巖機(jī)未能 象氣動(dòng)鑿

46、巖機(jī)那樣普遍應(yīng)用的原因之一。而影響液壓鑿巖機(jī)穩(wěn)定作 業(yè)的一個(gè)重要因素就是液壓卡緊。所謂液壓卡緊即油液流過(guò)活塞（或 閥芯）和缸體（或閥套）的間隙時(shí)，作用在活塞（或閥芯）上的不平衡徑向 力,使活塞（或閥芯）卡住，或油液因污染有過(guò)大顆粒,影響了活塞（或閥 芯）的正常工作,出現(xiàn)的卡緊現(xiàn)象。產(chǎn)生不平衡徑向力的主要原因是相 對(duì)運(yùn)動(dòng)副的加工幾何形狀誤差和同軸度的變化。2.7.2 液壓 卡緊 危害液壓鑿巖 機(jī)及 其液 壓系 統(tǒng)出現(xiàn)液 壓卡緊時(shí) ,會(huì) 導(dǎo)致 以下的危 害：（1） 出現(xiàn)輕 度的 液壓卡緊使 液壓 鑿巖機(jī) 液壓 系統(tǒng)的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)件 （如鑿巖 機(jī)活塞、手動(dòng)換 向閥 的閥 芯、柱塞泵 的 柱塞等 ）摩擦

47、 阻力增加 , 出現(xiàn) 動(dòng)作遲緩 現(xiàn)象 ,甚至拉傷摩 擦表 面,造成 故障 。（2）產(chǎn)生嚴(yán)重的液壓卡緊使相對(duì)運(yùn)動(dòng)件完全卡住:如活塞不能動(dòng) 作,出現(xiàn)研缸 ；換向閥手 柄操 作困 難,不能換向；柱塞泵 柱塞 不能運(yùn)動(dòng) , 影響吸油和壓油等,被迫停機(jī)。液 壓鑿巖機(jī)在采礦鑿巖的實(shí)際工作中, 出現(xiàn)液壓卡緊而影響穩(wěn)定鑿巖作業(yè)是屢見(jiàn)不鮮的。2.7.3 改進(jìn) 措施液壓 鑿巖 機(jī)液 壓系 統(tǒng)的 卡閥 現(xiàn)象 的消 除方 法 ,是在閥 芯表 面上 開(kāi) 環(huán)形 平衡槽（均壓 槽）。由于 閥芯與閥 套的 配 合間隙比 平衡槽深 度小得 多,槽中液體 不流動(dòng),可以認(rèn)為各 處的壓力是相等的,但開(kāi)槽時(shí) 需注意 以下幾個(gè)方面:（1

48、）平衡 槽與 閥芯 外圓 應(yīng)保 證同 心。 若 加工 時(shí)不同心 ,則 經(jīng)過(guò) 熱 處理 再磨成形 后,其環(huán) 形槽 深淺不一,單 邊偏 心, 裝配 后產(chǎn) 生液 壓卡 緊, 造成換向不良。（2）開(kāi)槽位置應(yīng)合理。若 位置設(shè)置不當(dāng) ,使得閥芯運(yùn)動(dòng)到某一工 作位置時(shí),僅有一條均壓槽起平衡均壓作用,消除不了液壓卡緊。正 確 的設(shè)計(jì)應(yīng)是在每一個(gè)工作位置每一油段至少需要一條以上平衡槽 起均壓作用。（ 3）切槽 時(shí)必 須使 槽的 側(cè)壁與閥芯 的外表面 垂直 ,以免油中污 物 楔入間隙。并應(yīng)保證環(huán)形槽在整個(gè)圓周上寬度不變,以防這些槽中的 液壓力產(chǎn)生附加的不平衡力?？傊?,采 用上 述方 法防 止產(chǎn)生 液壓卡 緊是提

49、高 采礦用 液壓 鑿巖機(jī) 鑿巖作業(yè)穩(wěn)定性的有效措施。第3章液壓鑿巖機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1典型系統(tǒng)介紹、分析與比較1、液壓系統(tǒng)的分類液壓鑿巖機(jī)液壓系統(tǒng)的種類很多.根據(jù)某些特證，可以將他們歸 納為如下幾種主要類型1）開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。2）串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)：3）單泵、雙泵和三泵系統(tǒng)。4）定量系統(tǒng)和變量系統(tǒng)。下面按供油液壓泵的數(shù)量不同介紹一些典型液壓系統(tǒng)。2. 三泵系統(tǒng)較多的液壓鑿巖機(jī)液壓系統(tǒng)采用三泵供油系統(tǒng)，即由三臺(tái)液壓泵 分別向液壓鑿巖機(jī)的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一推進(jìn)液壓缸、回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)和 沖擊器供油。三泵系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是推進(jìn)、回轉(zhuǎn)和沖擊三個(gè)回路的 壓力分別可按其工作壓力來(lái)調(diào)整，哪一個(gè)回路不工作時(shí)，可使該

50、回 路處于卸荷狀態(tài)，因此系統(tǒng)效率較高。另外，由于三個(gè)回路各自獨(dú) 立，某一回路的壓力流量變化不會(huì)對(duì)其他回路產(chǎn)生干擾。缺點(diǎn)是結(jié) 構(gòu)不緊湊。圖7 Mercury-14 液壓系統(tǒng)圖圖 7 所示是 法國(guó) Eimco-Secoma 公司 生產(chǎn)的 Mercury-14 型液壓 鑿 巖機(jī) 液壓系統(tǒng) 簡(jiǎn)圖 。當(dāng) 釬頭在接觸巖 石之 前，使 閥 22 處于左 位，回 轉(zhuǎn)定 量液壓泵 來(lái)油 經(jīng)閥 22 至回轉(zhuǎn)馬達(dá) 1， 馬達(dá) 先旋 轉(zhuǎn)，使電磁換 向 閥 8 處于右位，推進(jìn)定量液壓泵 9來(lái)油經(jīng)閥 8 和可調(diào)單向節(jié)流閥 6 進(jìn)人推進(jìn)液壓缸右腔，推進(jìn)液壓缸推動(dòng)鑿巖機(jī)沿著推進(jìn)器的滑架空 載前進(jìn)，這 時(shí)只需 3.5MPa 以

51、下的工作油壓，其 軸推力只是克服鑿巖 機(jī)與滑架間的摩擦力;當(dāng)釬頭接觸到巖石之后，軸推力加大，工作油 壓上升，當(dāng)油壓上升到 4MPa 時(shí)，液動(dòng)換向閥 11 切換至右位工作， 推進(jìn)壓力油經(jīng)閥11、閥13進(jìn)入液動(dòng)換向閥18控制腔室，使閥18切 換至左位工作，于是沖擊定量液壓泵 17來(lái)油經(jīng)閥 18、過(guò)濾器 2通到 沖擊器 4， 開(kāi)始沖擊。此時(shí)沖擊泵油壓由溢流閥 16 控制， 沖擊器在 8MPa 的供油壓力下工作，其 沖擊能為正常鑿巖時(shí)的一半，適 應(yīng)于開(kāi) 眼的需要， 開(kāi)眼完成后， 將推進(jìn)壓力控制溢流閥 7 操縱桿緩慢地推 到位，于是推進(jìn)油壓逐步增加至8MPa。這時(shí)，液動(dòng)換向閥14切換 至上位工作，斷開(kāi)溢

52、流閥 16 的回油路，沖擊回路的壓力由溢流閥 19 所控制，壓力保持為16Mpa，鑿巖機(jī)進(jìn)人正常鑿巖狀態(tài)。在鑿巖時(shí)， 如發(fā)生卡釬現(xiàn)象， 回轉(zhuǎn)油壓隨著回轉(zhuǎn)阻力的增加而升高， 當(dāng)回轉(zhuǎn)油 壓超過(guò)調(diào)定值后， 推進(jìn)單向壓力調(diào)節(jié)閥 23 起作用使推進(jìn)壓力降低、 推進(jìn)力相應(yīng)減少， 使鉆具鑿入巖石的深度減少或停止鉆進(jìn);當(dāng)推進(jìn)壓 力降到 5.5MPa 以下時(shí)， 液動(dòng)換向閥 14 在彈簧力的作用下復(fù)位， 使 鑿巖機(jī)的沖擊能降低一半， 當(dāng)推進(jìn)壓力繼續(xù)下降到 3.5MPa 以下時(shí)， 液動(dòng)換向閥 18 回至右位工作，沖擊器停止沖擊，只有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)繼續(xù) 回轉(zhuǎn)以使釬桿脫離卡釬狀態(tài)， 當(dāng)釬桿脫離卡釬后， 回轉(zhuǎn)壓力降到推 進(jìn)壓力

53、調(diào)節(jié)閥 23 調(diào)節(jié)值以下時(shí)， 推進(jìn)油壓恢復(fù)。 液動(dòng)換向閥 14 重 又切換至上位工作，液動(dòng)換向閥 18 換至左位工作，沖擊器恢復(fù)沖擊， 轉(zhuǎn)入正常工作。Mercury-14 型的鑿巖鉆車在推進(jìn)器的前端裝設(shè)了一個(gè)卸荷用頂 桿換向閥 3， 作為終端保險(xiǎn)裝置.當(dāng)鑿巖機(jī)鉆完一個(gè)炮孔時(shí)， 鑿巖機(jī) 將該閥頂開(kāi)， 使該閥處于右位工作， 沖擊回路卸荷， 鑿巖機(jī)停止沖 擊， 以防止空打。 由于鑿巖機(jī)的沖擊動(dòng)作是由推進(jìn)回路的工作壓力 所控制， 因此， 只有當(dāng)釬頭頂上巖石后， 沖擊器才能沖擊， 這樣， 可防止工作過(guò)程中沖擊機(jī)構(gòu)的空打。3、雙泵系統(tǒng)圖8所示是一種雙泵供油液壓鑿巖機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖圖8雙泵供油液壓系統(tǒng)圖該系

54、統(tǒng)其沖擊器22和推進(jìn)液壓缸17由壓力補(bǔ)償變量軸間柱塞 泵2供油;回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)由壓力伺服變量 柱塞泵3供油，泵4給泵3提供伺服控制 壓力油。沖擊器和推進(jìn)液壓缸供油泵2采 用了四級(jí)壓力控制，二位二通電磁換向閥 10斷電時(shí)。該閥處于位,溢流閥9在低 壓下開(kāi)啟，泵2卸荷，這是第一級(jí)；開(kāi)眼 時(shí)要求輕推、輕打，這時(shí)使閥10通電， 置（1）位，溢流閥9即關(guān)閉，起安全閥 作用，再使二位二通電磁換向閥8通電， 置（1）位，則泵2的供油壓力受調(diào)整壓 力較低的順序閥7的控制，以適應(yīng)開(kāi)眼需 要，這是第二級(jí)；正常鑿巖工況時(shí)。閥10 置位，閥8置（2）位，泵2的供油壓 力即由調(diào)整壓力較高的順序閥5來(lái)控制， 這是第三級(jí)；電磁換向閥10通電置（1）位， 電磁換向閥8斷電置（2）位，由于溢流 閥9的調(diào)整壓力高于順序閥5的調(diào)整壓 力，它起安全閥的作用，這是第四級(jí).。因 為推進(jìn)油壓較沖擊壓力低，推進(jìn)回路上設(shè)置了減壓閥11和14、推 進(jìn)工況時(shí)，三位四通電磁換向閥12置（1）位，來(lái)油經(jīng)減壓閥11和 14兩級(jí)減壓，并經(jīng)節(jié)流閥16后進(jìn)到推進(jìn)液壓缸17下腔，這樣可控 制推力大小和推進(jìn)速度，回退工況時(shí)，三位四通電磁換向閥12置（2） 位，泵2來(lái)油經(jīng)減壓閥11 一級(jí)減壓后進(jìn)到推進(jìn)液壓缸17上腔.由于 此時(shí)二位二通電磁閥19置（2）