第二章 凿岩机

内蒙古科技大学矿业工程学院郑建军凿岩机主要用于在坚硬的岩石中钻孔。动作原理：冲击转动式的。如图2-1，在轴向力P的作用下，钻头凿入岩石一个深度τ，其破碎面I-I’，为了形成一个圆形的炮孔，钎子每冲击一次，还要回转一个角度β，然后进行新的冲击，相应的破碎面Ⅱ-II’，如此往复，形成一定深度的钻机孔。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。凿岩机的动力按照冲击钎尾和转动钎头所用的驱动动力，划分为：气动、电动、内燃和液压等型凿岩机。1、电动凿岩机----电动机驱动动力，效率较高（如图1）；2、内燃凿岩机----小功率内燃机驱动动力；本身带有动力机构，使用灵活。（图2，野外作业）内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军电动凿岩机（图1）内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军YN27C型内燃凿岩机（图2）内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军3、液压凿岩机----高压液体驱动动力，动力消耗少，能量利用率高，可提高凿岩效率和速度。（图3）4、气动凿岩机----压缩空气，形成高压气体，作为驱动动力。应用最为广泛。(图4)气动凿岩机的类型很多，一般有以下几种;1)手持式凿岩机：重量轻、功率较小，便于手持操作。主要用于钻浅孔和二次爆破作业。（图5）2)气腿式凿岩机：带有起支撑和推进作用的气腿。22～30kg,孔深3～5m,d=34～42mm.（图6）高速液压凿岩机（图3）内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军气动凿岩机HY20（图4）内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军手持式凿岩机Y26型（图5）内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军气腿式凿岩机(图6)气腿式凿岩机工作场景3)伸缩式（上向式）凿岩机：带有轴向气腿，专用于钻60-90°的上向孔。40kg，2～5m,d=36～48mm。（图7）4)导轨式（柱架式）凿岩机：机重较大，一般装在凿岩钻车或柱架的导轨上工作。35～100kg,d=40～90mm。（图8）内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军上向式凿岩机（图7）内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军导轨式凿岩机(图8)内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军一、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，润滑系统和操纵机构。各种气动凿岩机是这些机构的不同组合，而区别在于冲击配气机构和转钎机构。1、冲击配气机构由配气机构，气缸和活塞及气路组成。配气机构制造质量和结构性能的优劣，直接影响活塞的冲击功、冲击频率、转矩和气耗量等。配气机构有三种形式，（1）活阀配气机构（2）控制阀配气机构（3）无阀配气机构了解它们的优缺点。2、转钎机构有内回转和外回转两大类,（1）内回转转钎机构用于7655、YT-25、YT-24、YT-28、YT-27、YG-40、YSP-45等型凿岩机；（2）外回转转钎机构用于YG-80、YG-65和BBC-120F等型凿岩机。二、气腿式凿岩机的构造及其动作原理（图9为实体模型）凿岩机类型很多，但其构造大同小异。有些虽主要参数不同、重量不等、尺寸不一，但结构基本相似。有的采用不同的配气及转钎机构，而其它机构则无大区别。各类凿岩机中，以气腿凿岩机应用最广，其结构和气路有代表性。代表：7655型气腿式凿岩机。内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军气腿式凿岩机(图9)内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军1、7655型气腿凿岩机的构造（如图10）书中图2-2为7655气腿凿岩机及其结构凿岩机配有：FT-160A型气腿FT-200A型自动注油器特点：（1）控制系统集中，操作方便，重量较轻，扭矩大；（2）结构简单，凿岩效率高。构造：缸盖、气缸和机头组成。（1）操作手柄装在缸盖后部，内侧安有操纵气腿快速缩回的扳机；（伸缩手柄）（2）缸盖、气缸、机头与手柄用两根长螺栓装成一整体（3）钎子插到机头的钎层套中，并借助卡钎器支持。7655气腿式凿岩机(图10)内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军2、冲击配气机构动作原理（书图2-3）活塞冲程：压气进入气缸（活塞左侧）→活塞右移→气缸内的压气与外界大气作用→活塞冲击。钎尾：结束冲程，开始回程.活塞回程：活塞处于极右位置。压气进入缸体（活塞右侧）→活塞向左移动完成回程作业。由于活塞的作业切断和打通某些气路，压气又进入气缸，开始了第二个工作循环。内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军3、转钎机构动作原理（书图2-4）由棘轮、棘爪、螺旋棒、螺母、活塞转动套、钎尾套和钎子等组成。螺母与活塞借左旋螺纹固装成一体。棘轮机构只能单向旋转。冲程时：活塞只做直线运动，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）。回程时：迫使活塞转动一个角度，从而通过转动套、带动钎尾套、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。4、排粉机构在凿岩过程中，产生大量的岩粉，必须及时地排出孔外。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。（1）注水冲洗机构少量压气经过螺旋棒和螺母间隙，沿活塞中心孔进入钎杆（冲程时），或沿活塞杆的键槽进入钎杆（回程）。进入钎杆的压气沿钎杆中心孔到孔底，与由水针引进的压力水一起排除孔底岩粉。水针通过螺旋棒和活塞杆的中心孔插入钎尾的中心孔中。7655凿岩机设有风水联动冲洗机构，其特点：接通水管后，凿岩机一开动，即可自动向钻孔注水冲洗，停止工作，自动关闭水路。如图2-5所示内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军(2）强力吹扫装置当钻孔较深或向下钻孔时，聚集在孔底得岩粉较多，需及时排除，否则影响钻机的正常工作。把操纵阀手柄推到强力吹扫位专用管道，压气进入孔底，实现强力吹扫工作。5、凿岩机的支撑及推进机构为了克服凿岩机工作时产生的后坐力，并使活塞冲击钎尾时钎刃能抵住孔底，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(图11)，其支撑与推进机构，作用原理见图2-7FT－160A型气腿（图11）Rh:平衡凿岩机工作时产生的后座力，施加适当的轴向推力，使凿岩机获得最优转速；Rv:平衡凿岩机和钎杆的重量；α：是变化的，越来越小，有调节装置。气腿最大推进长度是1362mm,最大轴推力160kg,可移动底部顶叉。工作实录图内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军6、凿岩机的操纵机构有三个操纵手柄，分别控制凿岩机的操纵阀和气腿的调压阀和换向阀。（1）操纵阀：5个位置：0位，1～4位；图2-9（2）调压阀：无极地调节气腿的轴推力，以适应各种作业条件，轴推力大小可控制；（3）换向阀：装于调压阀内，改变进气方向，实现气腿的伸缩。7、凿岩机的润滑一般都在进气管路上连接一个自动注油器，实现自动润滑，要选择不同气候条件的润滑油。注：润滑油，标号。三、导轨式凿岩机导轨式凿岩机重量较大，一般安装在凿岩钻车、台架或凿岩柱架上工作。配备专用推进机构。1、YG-40型轻型凿岩机与FJZ-25型凿岩柱架配套使用。D=40-55mm,L=15m。书中图2-13为工作布置图。转钎机构为内回转棘轮式。YG-40型凿岩机的技术特征，见表2-1，P232、YGZ-90型外回转导轨式凿岩机此式是针对内回转凿岩机存在的问题设计制造的，内回转式零件易于磨损，在节理发达的岩石中钻孔时易卡钎。立柱式凿岩机机架YGZ70导轨式独立内回转凿岩机YGZ-90导轨式凿岩机，冲击机构和转钎机构是各自独立操纵的，转钎速度可以调节。YGZ-90型凿岩机属重型导轨式，只能与凿岩钻车或特制的凿岩柱架使用。主要用于井下采矿场或小型露天采矿场。其特点：1、采用无阀配气机构2、采用独立转钎机构。工作原理见书P21四、气动凿岩机的技术特征国产气动凿岩机的类型有30多种，见表2-1主要性能参数：冲击力、冲击功率、冲击频率、转数和扭转力矩、合理轴推力和气耗量。根据凿岩机的计算图2-19，在假设条件下，有六种假设：（1）不计活塞和钎子重量的影响（2）压气压力用平均指示压力表示（3）压气量是常量（4）初速度为零，作等加速运动（5）不计孔深影响（6）忽略各种摩擦阻力HT72液压凿岩采矿台车YD40台车钻机QL-Y28液压凿岩机YYT29气腿式全液压凿岩机内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军一、电动凿岩机与其他凿岩机比较，具有动力单一，成本低和效率高。工作原理见图2-23振动较大，零件易于损坏，机重较大。（下一页为钎头样图）内蒙古科技的学矿业工程学院郑建军（下图为钎杆样图）