露天礦潛孔鉆機(jī)設(shè)計(jì)說明書-文檔

呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院露天采礦機(jī)械第1頁(yè)共12頁(yè)1、已知條件：⑴南露天煤礦2013年全年生產(chǎn)1780萬噸原煤，煤的密度為1.48，硬度f≥5。⑵年剝離廢巖8400萬m2，巖的綜合硬度f=6~8⑶全年爆破煤的孔徑：150mm,巖石孔徑：262mm⑷正常作業(yè)天數(shù)300天，以三班循環(huán)作業(yè)。2、要求：⑴分別計(jì)算兩種孔徑的臺(tái)班效率m/臺(tái)·班

⑵計(jì)算所需鉆機(jī)的數(shù)量（四舍五入）

⑶通過查資料列出兩種鉆機(jī)的技術(shù)規(guī)格和工作參數(shù)（列表）一、鉆具結(jié)構(gòu)的選擇1、鉆頭鉆頭是直接破碎巖石的工具。鉆孔過程中，鉆頭上端受活塞的沖擊，下端和巖石撞擊，同時(shí)承受軸壓、扭矩和巖渣的腐蝕作用。因此，對(duì)鉆頭的要求是：表面硬度高、耐磨性好、形狀簡(jiǎn)單、有足夠的沖擊韌性、能承受很大的載荷。鉆頭選取的原則：合理的鉆頭能夠獲得較大的鉆進(jìn)速度和合理的成本。1）堅(jiān)硬巖石鑿巖比功較大。每個(gè)柱齒和鉆頭都承受較大額度載荷。要求鉆頭體和柱齒具有較高的強(qiáng)度。2）在可鉆性比較好的軟巖中鉆進(jìn)時(shí)，鑿巖速度較快，相對(duì)排渣較大，這就要求鉆頭就有較高的排渣能力，最好選用三翼型或四翼型。3）在節(jié)理比較發(fā)育的破碎中鉆進(jìn)時(shí)，為減少偏斜。最好選擇導(dǎo)向型較好的中間凹陷型或凸出型鉆頭。4）在含粘土的巖石鑿巖時(shí)，中間排渣孔常常被堵死，最好選用側(cè)排渣鉆頭。5）在韌性比較好的巖石中鉆孔時(shí)，最好選用楔形齒鉆頭。2、鉆桿的直徑及流通截面和選取1）增大孔徑穿爆效率高；2）鉆桿直徑越大，氣流速度越高，排渣效果越好。當(dāng)然也不能大到巖渣難以通過，一般環(huán)形截面的環(huán)寬取10~25。3）要求鉆桿有足夠的強(qiáng)度、剛性和沖擊韌性。鉆桿一般采用后壁無縫鋼管，兩端有接頭。鉆機(jī)的工作參數(shù)合理的匹配1.轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)具轉(zhuǎn)速的合理選擇對(duì)于減小機(jī)器震動(dòng)、提高鉆頭使用壽命和加快鉆進(jìn)速度都有很大作用。工作要求：1）轉(zhuǎn)速的大小應(yīng)能保證鉆頭在兩次相鄰沖擊之間的轉(zhuǎn)角最優(yōu)。2)巖石越硬，回轉(zhuǎn)速度應(yīng)越低；頻率越高，轉(zhuǎn)速也越高，因此，硬巖、低頻選下限，軟巖、高頻則取上限。3)保證鉆頭每次沖擊后進(jìn)入新的工作面，不至于干磨鉆頭。4)合理的鉆頭工作參數(shù)。鉆具的合理轉(zhuǎn)速n(r/min)常用以下經(jīng)驗(yàn)公式確定：式中D鉆孔直徑，。根據(jù)上述公式可知：KQ—150、KQ—250的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2≈20.4r/min≈13.6r/min2、扭矩鉆具的扭矩是用來克服鉆頭與孔底的摩擦阻力和剪切阻力、鉆具與孔壁的摩擦阻力，以及因炮孔不規(guī)則造成的各種阻力。工作要求：1）能夠使鉆頭克服孔底的摩擦與剪切阻力，孔壁的阻力防止卡鉆。2）扭矩與孔深。鉆具阻力矩與鉆孔直徑、孔深均成正比。根據(jù)實(shí)踐得出的鉆具轉(zhuǎn)矩M（Nm）與鉆頭直徑的關(guān)系：式中轉(zhuǎn)矩系數(shù)，0.8~1.2，一般取1。根據(jù)上述公式可知：KQ—150、KQ—250的扭矩分別為M1、M2≈2647Nm≈7353Nm3、軸壓力潛孔鉆機(jī)鉆孔時(shí)，軸壓力過大不僅使鉆機(jī)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，還將加速硬幣合金的磨損，甚至引起合金崩角或斷裂，使鉆頭過早損壞；軸壓力過小，鉆頭不能很好的與巖石接觸，影響能量的有效傳遞，甚至是沖擊器不能工作。工作要求：1）保證鉆頭始終與新面強(qiáng)行接觸，不產(chǎn)生磨損。2)軸壓力是鉆具推進(jìn)力與重量之和潛孔鉆機(jī)的合理軸壓力PH（N）可用下列公式確定：式中f—巖石的堅(jiān)固性系數(shù)。根據(jù)上述公式可知：KQ—150、KQ—250的軸壓力分別為P1、P2η鉆機(jī)臺(tái)班利用系數(shù)。取0.8E——沖擊功，JNz——沖擊頻率，mink——沖擊能利用系數(shù)，取0.6～0.8D——鉆孔直徑，cma——礦巖的鑿碎比功，J/cmk′——修正系數(shù)，取3—7.5E﹑nz:由鉆機(jī)性能表可以查得，鑿巖比功a可按表1—3選取20×9.8（J/cm）=cm/min≈63.16cm/min=cm/min≈56.24cm/minV=0.6×0.6316×60×8×0.8≈145.5m/臺(tái)·班V=0.6×0.5624×60×8×0.8≈129.6m/臺(tái)·班機(jī)型KQ—150KQ—250孔徑（mm）垂直孔深（m）孔向（°）鉆桿直徑（mm）鉆具回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)（r/min鉆具回轉(zhuǎn)扭矩（N·m）軸壓力（KN）鉆具提升速度（m/min）孔底有效提力（KN）輔助提升力（N）工作壓力（MP）除塵方式行走方式鉆機(jī)重量（t）15017.560、75、9013321.7、29.2、42．92906、2447、21410～5.81624.549000.49～0.69干式或濕式電動(dòng)履帶14170230169019422.39427.60～29.412～1698196000.49～0.69干式或濕式電動(dòng)履帶45250219下表為KQ—150的沖擊器HDH360性能參數(shù)名稱數(shù)值鉆孔直徑（mm）總長(zhǎng)（mm）外徑（mm）重量（kg）耗風(fēng)量（m/min）沖擊功（J）沖擊頻率（次/分）與鉆桿連接方式風(fēng)壓（kg/）可配鉆頭152、16514501361268.5—25820820—1475內(nèi)AP13—1/27—21DHD360—19A，DHD360—19B下表為KQ—250的沖擊器CWG200性能參數(shù)名稱數(shù)值鉆孔直徑（mm）總長(zhǎng)（mm）外徑（mm）重量（kg）耗風(fēng)量（m/min）沖擊功（J）沖擊頻率（次/分）與鉆桿連接方式風(fēng)壓（kg/）可配鉆頭204、254173418027712—311560860—1510內(nèi)AP14—1/27—21CWG200—19A，CWG200—19B2、鉆機(jī)數(shù)量的確定鉆機(jī)數(shù)量N（臺(tái)）按下式計(jì)算：N=Q/qp（1－e）式中Q—設(shè)計(jì)的礦山規(guī)模，t/aP—鉆機(jī)臺(tái)年穿孔效率，m/aq—每米炮孔爆破量，t/m，煤取33，巖取35e—廢孔率，%根據(jù)上述公式可知：KQ—150、KQ—250的需求量分別為N1、N2N=≈3.0臺(tái)取3臺(tái)N=≈12.4臺(tái)取13臺(tái)孔鉆機(jī)除塵系統(tǒng)研潛究1概述目前在我國(guó)露天礦山中,潛孔鉆機(jī)占鉆孔設(shè)備總數(shù)的50%-60%。中、小型露天鐵礦、石灰礦、有色金屬礦山的鉆孔設(shè)備絕大多數(shù)為潛孔鉆機(jī)。潛孔鉆機(jī)露天工程爆破孔鉆鑿在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量粉塵,粉塵如果排入大氣會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染,嚴(yán)重危害職工身體健康,給勞動(dòng)者本人和家庭帶來不幸和痛苦;同時(shí),也嚴(yán)重地影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。粒徑小于10μm的粉塵排入大氣后,很難落至地面,其中的一部分可以幾小時(shí)、幾天、甚至幾年浮游在大氣中。這些微細(xì)粉塵具有很強(qiáng)的吸附能力,很多有害氣體、液體或某些金屬元素都能吸附其上。受污染的空氣被人吸入后,會(huì)引起或加重呼吸系統(tǒng)的各種疾病。粉塵如果落到設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件上,會(huì)加速運(yùn)動(dòng)部件的磨損,減少設(shè)備的使用壽命,也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品成本的增加。為減輕粉塵排放濃度和改善職工操作環(huán)境,研究設(shè)計(jì)一套簡(jiǎn)單、緊湊、高效、經(jīng)濟(jì)的除塵系統(tǒng)很有必要。2潛孔鉆機(jī)除塵系統(tǒng)工作原理如圖1所示,工作時(shí)捕塵罩緊罩孔口,孔底巖粉通過排塵風(fēng)壓吹至孔口,再在除塵風(fēng)機(jī)抽吸共同作用下,粉塵由捕塵罩進(jìn)入風(fēng)管,經(jīng)旋風(fēng)除塵器進(jìn)行一級(jí)粗除塵,再由脈沖除塵器進(jìn)行二次精細(xì)除塵,達(dá)到除塵、提高作業(yè)效率的效果。捕塵罩采用自阻力封孔器,既保證鉆進(jìn)速度,又實(shí)現(xiàn)了快速封孔、導(dǎo)塵的目的。選用半圓周蝸旋切向進(jìn)入式旋風(fēng)除塵器,提高了凈化效率,減少了阻力損失。采用脈沖除塵器,脈沖噴吹控制儀控制電磁脈沖閥,噴吹壓縮空氣對(duì)濾芯循序清灰,使除塵器的阻力保持在設(shè)定范圍內(nèi),從而保證除塵器的處理能力和收集效率。在除塵器的阻力過大時(shí)可將脈沖除塵器的濾芯拆下用高壓水沖洗。3潛孔鉆機(jī)除塵系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)組成部分圖1潛孔鉆機(jī)除塵系統(tǒng)工作原理圖3.1捕塵罩捕塵罩使用自阻力封孔器,其結(jié)構(gòu)如圖2所示,封孔器由橡膠軟罩、吸塵罩、隔塵氈墊、封孔器機(jī)體、隨鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)體、緊固把手、預(yù)緊裝置以及導(dǎo)塵口等組成。工作時(shí),先將封孔器機(jī)體套在潛孔鉆機(jī)的鉆桿上,擰動(dòng)緊固把手,使緊固把手壓緊頂緊裝置,從而增大封孔器與鉆桿的摩擦力,其緊固程度以封孔器在鉆桿上不能自行滑動(dòng),但可以用手推動(dòng)為止。也就是說,鉆桿在不斷推進(jìn)的同時(shí),借助其與封孔器之間的自然阻力,確保封孔器橡膠軟套始終緊貼巖壁,粉塵既不會(huì)泄漏飛揚(yáng),又不影響鉆桿鉆進(jìn)。自阻力封孔器既省去預(yù)先封孔程序,又保證鉆進(jìn)速度,實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易快速封孔、導(dǎo)塵的目的。3.2旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣體所產(chǎn)生的離心力,將粉塵從氣流中分離出來的一種干式氣-固分離裝置。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用較低,對(duì)于捕集5-10μm以上的較粗顆粒粉塵,凈化效率很高。但對(duì)于5-10μm以下的較細(xì)顆粒粉塵凈化效率較低,因此用于潛孔鉆機(jī)除塵系統(tǒng)的一級(jí)除塵系統(tǒng)。旋風(fēng)除塵器根據(jù)進(jìn)氣口的型式可分為:螺旋面進(jìn)口、切向進(jìn)口型、蝸殼進(jìn)口型和軸向進(jìn)口型。而根據(jù)有關(guān)部門的對(duì)比試驗(yàn)資料,以圓筒體外包的蝸殼型結(jié)構(gòu)最為合理。蝸殼與筒體相切面角度有180°與270°兩種,其中氣流旋轉(zhuǎn)180°后與筒體外緣相切的蝸殼型最好。這種型式的優(yōu)點(diǎn)是:進(jìn)入的氣流徑向減薄,可以減少其對(duì)內(nèi)部氣流的干擾、撞擊作用,從而多少可以避免進(jìn)入氣流與排出管撞擊產(chǎn)生粗顆粒粉塵的逃逸,同時(shí)減少阻力20%～30%[2]。由于現(xiàn)有文獻(xiàn)上的壓力損失計(jì)算式只適用于切向進(jìn)口,不具有通用性,因此提出了一種壓力損失計(jì)算的修正公式,即考慮入口阻力系數(shù),使其能適用于各種入口型式下的壓力損失計(jì)算,且壓力損失的計(jì)算式作為設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器筒體直徑的計(jì)算基礎(chǔ),修正的壓力損失計(jì)算式是:對(duì)于給定的Q和P,利用(8)式可以準(zhǔn)確地計(jì)算出所設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器的直徑D1,然后依據(jù)式(7)可以初步完成旋風(fēng)分離器的其他機(jī)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算。旋風(fēng)分離器初步設(shè)計(jì)完成后,為減少大量的工業(yè)試驗(yàn),降低設(shè)計(jì)成本,我們采用設(shè)計(jì)要求的分級(jí)粒徑值,對(duì)所設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器的性能進(jìn)行理論校驗(yàn)計(jì)算。3.3脈沖噴吹袋式除塵器脈沖噴吹清灰袋式除塵器是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來并得到廣泛應(yīng)用的除塵設(shè)備。主要由排氣口、上部箱器、噴射管、文丘里管、控制器、脈動(dòng)閥、進(jìn)氣口、濾袋、框架、中部箱體、灰斗和排灰閥等組成。其優(yōu)點(diǎn)是清灰效率高,能有效地保證較低的阻力和相當(dāng)高的凈化效率。脈沖噴吹清灰的基本原理是:將壓縮空氣在極短暫的時(shí)間內(nèi)(不超過0.2s)高速噴向?yàn)V袋,同時(shí)誘導(dǎo)數(shù)倍于噴射氣量的空氣形成空氣波,使濾袋由袋口至底部產(chǎn)生急劇的膨脹和沖擊振動(dòng),在短促的時(shí)間內(nèi)形成濾袋往復(fù)地“鼓、癟、鼓”的波浪形變形,使粉塵層發(fā)生變形、斷裂,以塊團(tuán)狀脫離濾布并受重力作用下落.清灰時(shí),清灰氣流在使濾袋膨脹變形的同時(shí)也穿過袋壁和粉塵層[2]。脈沖噴吹控制儀是袋式除塵器噴吹清灰系統(tǒng)的主要控制裝置,它的輸出信號(hào)控制電磁脈動(dòng)閥,噴吹壓縮空氣對(duì)濾袋循序清灰,使除塵器的阻力設(shè)定在規(guī)定范圍內(nèi),以保證除塵器的處理能力和除塵效率。脈沖控制儀硬件以單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì),包括CPU、I/O接口、鍵盤、高亮LED顯示器、掉電存儲(chǔ)電路、隔離電路、輸出驅(qū)動(dòng)和電源等部分,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的結(jié)構(gòu)。根據(jù)系統(tǒng)的控制功能,采用自頂向下的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)合理,便于設(shè)計(jì)和調(diào)試。其系統(tǒng)控制軟件流程如圖5所示。4結(jié)束語除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞,直接影響到除塵效率、環(huán)境質(zhì)量以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。本文通過對(duì)潛孔鉆機(jī)的除塵系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析,采用蝸殼型旋風(fēng)除塵器和脈沖噴吹袋式除塵器兩級(jí)除塵系統(tǒng),減輕了粉塵的排放濃度,使粉塵的排放量達(dá)到