第2章凿岩机

第二章凿岩机武汉理工大学机电工程学院教会人们具体的特征与操作程序的教学方式称为“培训”，教会人们掌握基本的理论与方法的教学方式称为“教育”。培训具体的操作步骤是形象、具体而且会立竿见影，而讲授基本理论与方法则是抽象与日久见功夫的。第二章凿岩机凿岩机主要用于在坚硬的岩石中钻孔。它的动作原理是冲击转动式。武汉理工大学机电工程学院2.1概述2.2气动凿岩机2.3气动凿岩机性能参数分析2.4液压凿岩机2.1概述一冲击转动式成孔原理利用锤头周期性地给钎头以一个轴向力Ｐ，在此轴向力—冲击力的作用下，钎头凿入岩石一个深度τ，其破碎的岩石面积为Ⅰ—Ⅰ′。为了形成一个圆形的炮孔，钎子每冲击一次之后，还须回转一个角度β，然后再进行新的冲击，相应的破碎面积为Ⅱ—Ⅱ′。如此重复运动，即形成一个具有一定深度的钻孔。在两次冲击之间留下来的扇形岩瘤，将借钎头切削刃上所产生的水平分力T剪碎。此外，为保证钎子持续有效地进行凿岩作业，还必须把凿岩过程中形成的粉尘从炮孔中及时地排出。二凿岩工具凿岩工具图片柱齿型钎头十字型钎头一字型钎头2.2气动凿岩机7655牌和YT27型气腿式凿岩机主要用于各类矿山、铁路、水利建设和国防石方工程中的凿岩作业。手持式气腿式伸缩式导轨式76行程mm55缸经mmYT23,24,25(重量)气动凿岩机产品图片⑴气动凿岩机产品图片⑵一.气腿式凿岩机工作原理二气动凿岩机的主要组成机构气动凿岩机的主要组成机构冲击配气机构转钎机构推进机构排粉系统润滑系统操纵机构PneumaticRockDrill二气腿式凿岩机结构及工作原理⒈7655型气腿式凿岩机的结构⒉环状阀配气机构配气原理⑴经过回程孔道，右腔与配气阀的左瑞气室７相通，于是气室７内的压力亦随着活塞继续向右运动而逐渐增高，有推环状阀右移的趋势。活塞冲程操纵阀孔１→缸盖气室２→棘轮孔道３→阀柜孔道４→环形气室５→前端阀套孔６→缸体左腔→活塞向右。当活塞的右端面Ａ越过排气口后，缸体右腔中余气受活塞压缩，其压力逐渐增高。缸体右腔→排气口与大气相通。此时活塞在压气压力作用下，迅速向右运动，冲击钎尾。当活塞左端面Ｂ越过排气口后，缸体左腔即与大气相通，气压骤然下降。在这瞬时，配气阀两侧出现压力差，于是，阀被右移并与前盖靠合，切断了通往左腔的气路。与此同时活塞冲击钎尾，结束冲程，开始回程。⒉环状阀配气机构配气原理⑵骤然下降，同时使气室７内的气压亦骤然下降，配气阀两侧出现压力差而被推向左移与阀柜靠合，切断通往缸体右腔的气路和打开通往缸体左腔的气路，此刻活塞回到了缸体左端，结束了回程。活塞回程压气由缸盖气室２→棘轮孔道３→阀柜孔道４→阀柜与阀的间隙→气室７→回程孔道进入缸体右腔，而活塞左侧缸腔经排气口与大气相通，故活塞开始向左移动。当活塞左端面Ｂ越过排气口后，缸体左腔余气受活塞压缩，压迫配气阀的右端面，随着活塞的左移，逐渐增加压力的气垫也有推动阀向左移动的趋势，而当活塞右端面Ａ越过排气口后，缸体右腔即与大气相通，气压⒉环状阀配气机构配气原理(3)阀芯的作用,位置⒊转钎机构工作原理螺母与活塞借左旋螺纹固装成一体。螺旋棒上有六条右旋螺纹槽与螺母配合；螺旋棒的另一端，装有4个棘爪。利用弹簧和柱塞使之与固定在机体上的棘轮相啮合(参见图2-2)。活塞杆与转动套是花键配合。在转动套的另一端压配合一个六方形的钎尾套。整个转动套装在机头之内，可以自由转动。棘轮机构只能单向旋转。当活塞冲程时，活塞只作直线运动，由螺母带动螺旋棒转动一个角度(此时棘爪是顺齿故可转动)。当活塞回程时，螺旋棒受力方向使棘爪逆转，并抵到棘轮齿上。由于棘轮固定，故螺旋棒不能转动，于是迫使活塞转动一个角度，从而通过转动套、钎尾套带动钎杆转动。活塞每往复运动一次，钎子便转动一次，故钎子的转动是非连续性的。钎子每次转动的角度与活塞的行程长度和螺旋棒的导程有关。⒋排粉机构工作原理⑴凿岩机在工作过程中，将产生大量岩粉，必须及时地将其排出孔外。在7655型凿岩机中，采用了凿岩时注水冲洗加吹风和停止冲击强力吹扫两种方式排除岩粉。注水冲洗机构水针弹簧7655型凿岩机设有风水联动冲洗机构，其特点是接通水管后，凿岩机一开动，即可自动向钻孔注水冲洗；凿岩机停止工作时，又可自动关闭水路，停止供水。⒋排粉机构工作原理⑵当凿岩机开动时，压气从缸盖（柄体）气室经过进气孔道，到达注水阀的前端，克服弹簧的压力，使注水阀后移，从而开启水路，水即通过水针及钎子中心孔注入孔底。去冲洗由水路来弹簧当机器停止运转时，注水阀前端无压气进入，故注水阀将在弹簧压力的作用下，向前移动并堵塞水路，停止注水。水压一般为0.2～0.3MPa。⒋排粉机构工作原理⑶强力吹扫装置压气从操纵阀孔１进入，经由气缸壁等相应的专用孔进入钎子中心孔中，然后通过水针与钎子孔间隙直达孔底实现强力吹粉。为了防止强吹时因活塞后退而从排气口漏气，在气缸左腔钻有与强吹风路相通的小孔8，使压气进入气缸左腔，保证强吹时活塞处于封闭排气口的位置，防止漏气，以免影响强吹效果。⒌支承及推进机构为了克服凿岩机工作时产生的后座力，并使活塞冲击钎尾时钎刃能抵住孔底，以提高凿岩效率，因此，必须对凿岩机施以适当的轴推力。7655型凿岩机采用FT-160A型气腿为其支承与推进机构。工作时，气腿轴心线与地平面成α角。当气缸上腔进压气时，活塞伸出，把凿岩机支持在适当的钻孔位置。顶叉抵住底板后，气缸上腔继续进压气，则对凿岩机产生一个作用力Ｒ，此力可按力学原理分解。为了经常保持凿岩机工作时需要的最优轴推力和适当的推进速度，可借调节进气量的方法来实现。⒍操纵机构：操纵阀⒍操纵机构：调压阀调压阀是控制气腿工作的装置。它可以无级地调节气腿的轴推力，以适应凿岩机在各种不同条件下作业时对轴推力的要求。当气腿伸出时，从操纵阀来的压气经过调压阀端部进气口１、偏心槽２进入通向气腿上腔的孔道Ａ。另外尚有一部分压气通过偏心槽３和横槽４泄入大气中。偏心槽２是进气槽。偏心槽３是泄气槽。二者偏心方向相反。当顺时针方向扳动调压阀时，随着偏心槽２的断面逐渐加大而偏心槽３的断面逐渐减小，则进入气腿的压气量逐渐加大，泄漏排出的气量逐渐减少，这时气腿的轴推力亦逐渐加大；当逆时针方向扳动调压阀时则相反，气腿轴推力逐渐减小。当进气口１完全对正孔Ａ时，偏心槽３即全部脱离孔Ａ，这时气腿轴推力最大；而当横槽４完全对正孔Ａ时，进气口１与偏心槽２全部脱离孔Ａ而使气腿处于自由状态。⒍操纵机构：换向阀换向阀装于调压阀内部，利用扳机可使它在调压阀内腔中左右移动，从而改变进气方向。压气经由弯管，如实箭头所示、操纵阀孔、柄体（缸盖）孔道及调压阀孔进到气腿上腔中而使气腿伸出；气腿下腔中的废气则经过换向阀的横槽及调压阀的相应孔排到大气中，如虚箭头所示。气腿伸出时凿岩机的气腿图片三导轨式凿岩机YGZ100.YGZ170导轨式独立回转式凿岩机型号YGZ100YGZ170重量(kg)100170长*宽*高890*316*310974*326*427冲击耗气量(L/s)108130回转耗气量(L/s)83100凿孔直径(mm)50-8065-100凿孔深度(m)2530·特点：·YGZ170与CL15钻车配套,主要用于露天矿山及水电.交通等工程,特别适用于中硬或坚硬岩石上钻凿多方位炮孔.·YGZ100与FJY27钻架配套.·采用了特殊的无阀式配气机构和高效率回转减速机构的设计.·安装了消声装置和回转驱动气马达与其合理的配置DRIFTERDRILLS导轨式凿岩机外观举例导轨式凿岩机工作状态碗状控制阀配气原理配气原理是依靠活塞往返运动时，在打开排气口之前，使压气经专门的控制气路推动配气阀来变换阀的位置。冲程开始时，活塞及配气阀４均处于极左位置，压气由箭头所示气路进入气缸左腔，推动活塞向右运动。当活塞左端面超过气孔６时，一部分压气经孔６进入气室２并作用于阀的左端面，推阀右移。气室10的废气经小孔５逸入大气。当活塞左端面超过排气孔７后，气缸左腔与大气相通，活塞靠惯性力冲击钎尾，完成冲程运动。碗状阀与蝶状阀比较:1.形状不同2.换向气源不同转子式自动推进器原理转子式自动推进器是由叶片转子式风马达、行星减速装置和传动丝杆等组成。通过对风马达控制手柄的操纵，可以变换凿岩机的推进方向和调节其推进速度。压气由节气阀４通过通路５进到气缸１的下半部，推动叶片3使偏心转子２逆时针方向旋转。当叶片转过排气口６后，缸内废气由排气口６排到大气中。当叶片继续转动时，处于其中的余气将从通路７、８和９排入大气中。动作原理YGZ型凿岩机无阀配气原理当冲击部分的操纵阀打开后，压气经风管进入缸盖气室１，由活塞尾部的配气杆和相应的通路将压气导入气缸的后腔３或前腔５，推动活塞作高速往复运动，不断打击钎尾。在活塞运动过程中，前后腔中的余气经排气口4排入大气。压气由进气孔２经配气杆６的颈部进入后腔３中，推动活塞加速向前运动。此时前腔５中余气经排气孔４排入大气。当活塞运动到配气杆６将进气孔２堵住之后，不再进气。后腔中的压气开始膨胀作功，推动活塞继续向前运动。当活塞前端面关闭排气孔４后，前腔中余气被压缩，此时后腔中的压气继续膨胀做功，直到活塞后端面打开排气孔４为止。此时，配气杆６的后端面即打开了通往前腔５的进气孔７，压气开始进入前腔。这时后腔３与大气相通，余气经排气孔４排入大气。活塞依惯性克服前腔中的压气阻力向前滑行，打击钎尾，完成冲程。冲程无阀配气原理——回程当活塞冲击钎尾之后，在前腔中压气压力和冲击时的反跳力作用下使活塞加速返回。当配气杆６关闭前腔进气孔７后即停止向前腔进气。前腔中的压气开始膨胀做功，推动活塞向后运动。在关闭排气孔４之后，后腔３中余气被压缩。至活塞前腔与排气孔４相通后，配气杆亦打开后腔进气孔。压气开始进入后腔。此时前腔余气排入大气，压力降低，活塞依靠惯性克服阻力向后运动，直到速度降低到零，回程终了。在无阀配气机构中，有时会出现前后腔进气孔和排气孔恰好被配气杆和活塞所关闭的状态，这样即形成“死点”，致使凿岩机无法启动。注意YGZ型凿岩机常与凿岩钻车以及圆盘钻架等配套使用死点问题与启动阀转钎机构是由独立的可逆齿轮式风马达驱动，然后经过两级齿轮传动带动转动套转动。转动套与钎尾挡套借牙嵌离合器相互啮合。故当风马达工作时即可带动钎杆转动。传动的最大扭矩为117.6Nm，钎杆转动速度可在0~250r/min之间任意调节。当向凿岩机供应压气时，压气由后腔进气孔和气孔３进入后腔推动活塞离开“死点”位置，完成启动作用。由于启动阀１前后两端面积大小不等，产生一定的压力差，则启动阀在此压力差作用下克服弹簧２的阻力迅速前移堵塞气孔３。因此，在正常工作时，孔３始终是关闭的。当切断压气气路时，启动阀将在弹簧的作用下恢复原状，即打开气孔３的位置。转钎机构工作原理FJZ25A单柱式钻架重量(kg)114长*宽*高(mm)1680*620*2500柱架最高高度(m)2.7柱架最低高度(m)2.5耗气量(L/s)27推进长度(m)1推进力(N)1470气管内径(mm)25注油器机型FY500用于地下工程，可完成垂直面内多方位炮孔的凿岩作业。FJZ25A型凿岩柱架与YG40凿岩机配套TC136双柱式钻架重量(kg)500长*宽*高(mm)2200*976*1500柱架最高高度(m)1.8柱架最低高度(m)0.7耗气量(L/s)275(含凿岩机)推进长度(m)1.5推进力(N)14700气管内径(mm)38注油器机型FY500适用于钻凿全方位岩锚孔.预裂孔及石方工程中的中深爆破孔.TC136型双柱式钻机与YGZ100型凿岩机配套FJY25A.FJY27圆盘式钻架型号FJY25AFJY27重量(kg)620750长*宽*高(mm)1725*940*20501725*1675*2050气顶最高高度(m)35003500耗气量*(L/s)209(含凿岩机)275(含凿岩机)推进长度(m)1.21.5推进力(N)300014700适用断面2.5*2.5-3*32.5*2.5-3*3钻架前后摆角(°)2020注油器容量(L)552.3气动凿岩机性能参数分析气动凿岩机主要性能参数冲击功率轴推力冲击频率转速和转