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2.巧排突发性供油不足故障拖拉机运行中出现供油不足,排除空气、更换柱塞、喷油嘴后仍不见效,那就是喷油器的喷油针顶杆内小钢球偏磨使喷油不能雾化所致。此时应换一粒小钢球,如没有也可用自行车飞轮钢球代替。
3.巧排方向盘震抖、前轮摆头故障出现方向盘震抖和前轮摇头现象,主要是前轮定位不当,主销后倾角过小所致。在没有仪器检测的情况下,应试着在钢板弹簧与前轴支座平面后端加塞楔形铁片,使前轴后转,再加大主销后倾角,试运行后即可恢复正常。
4.巧排变速后自由跳档故障拖拉机运行中,变速后出现自由跳档现象,主要是拔叉轴槽磨损、拔叉弹簧变弱、连杆接头部分间隙过大所致。此时应采用修复定位槽、更换拔叉弹簧、缩小连杆接头间隙,挂档到位后便可确保正常变速。
5.巧排机油泵性能差的故障为解决大修或检修后的机车初次启动机油泵泵不上来油的问题,应将机油滤清器或出油管卸掉,然后用注油器从机体出油孔注满机油,即刻上好滤清器或通向机油指示器的机油管,启动后,机油就会泵上来。
6.巧排液压油管疲劳折损故障液压油管由于油压变化频繁和油温高,致使管壁张驰频繁,极易出现疲劳折损,酿成事故。为有效延长液压油管的使用寿命,最好是用细铁丝烧成弹簧状放入油管内作支撑。
7.巧排液压制动机车制动失效故障要认真检查制动总泵和分泵,是否按时更换刹车油,彻底排除制动管路的空气,并要查看刹车踏板是否符合科学高度。气压制动的机车要检查调整最大制动工作气压,检查制动皮碗及软管是否发生异常变化。
8.巧排柴油机烧机油冒蓝烟故障柴油机烧机油冒蓝烟,检查缸套活塞组是否磨损、活塞环弹力是否减弱、油底壳机油是否添加过量、空气滤清器油面是否过高等原因后,问题仍未解决,应注意检查气门杆与气门导管的配合间隙是否过大这一潜在的病因。
9.巧排水垢多引起发动机温度过高故障发动机冷却泵水垢多会导致发动机温度过高,加速零件磨损,降低功率,烧耗润滑泵的机油。常用的土办法是:挑选两个大丝瓜,除去皮和籽,清洗净后放入水箱内,定期更换便可除水垢。水箱水不宜经常换,换勤了会增加水垢的形成。
10.巧排内胎慢撒气故障橡胶内胎慢撒气,应将内胎空气尽量放尽,用硬纸做个漏斗插入气门嘴,取两汤勺滑石粉灌入内胎,完毕后装上气门蕊按标准充好气。滑石粉在胎内散开后呈弥漫状粘附在胎壁上,可有效阻止微小气孔缓慢撒气,效果很好。
农博网2010-2-22
《矿山机械与设备》教案
导 论 学习内容及学习目标
第一章 概 论 第二章 凿岩机及凿岩工具
第三章 凿岩钻车 第四章 潜孔钻机
第五章 牙轮钻机 第六章 装载机械
第七章 矿山运输机械 第八章 矿井提升设备
第九章 提升设备的运动学与动力学
第十章 矿井提升机的电力拖动装置与制动装置 第十一章 多绳摩擦提升
主 讲： 胡 运 金 班 级：矿物资源07级
矿山机械与设备导论
教学目标：⑴ 通过露天矿山和地下矿山的开采工艺过程了解矿山常用的机械设备 ⑵ 明白本课程学习内容和学习目标
⑶ 了解影响矿山机械与设备的岩石软科学性质
学时分配： 3学时
教学重点和难点： 重点：矿山工程中常用的机械设备类型 难点：无
教学方法：讲授 案例 多媒体
教学内容
一、矿山工程常用的机械与设备
通过模型图片、视频，了解无奇不有矿山和地下矿山开采的工艺过程及其常用机械与设备类型。
钻孔机械
掘进机械
运搬设备
提升设备
流体设备
支护设备
其他设备
二、《矿山机械与设备》课程学习内容和目标
学习内容：⑴ 矿山常用机械设备的类型
⑵ 矿山机械设备的组成、工作原理
⑶ 矿山机械设备的造选型
⑷ 矿山机械设备的应用
主要学习目标：熟悉主要矿山机械设备组成、结构、工作原理
熟悉各种机械设备的选型，掌握主要机械设备的造型计算
了解种类机械设备的特点及其应用
三、岩矿的物理机械性质
㈠ 岩(矿)的主要物理机械性质
1、容重：单位体积原生岩石的重量
2、松散性：整体岩石被破碎后，其容积增大的性能，常用岩石的松散系数K表示。K指岩石破碎前、后容积之比。
3、强度：岩石抵抗机械破坏（拉、压、剪）的能力。岩石机械强度受岩石的孔隙度、异向性和不均匀性的影响而变化很大，一般情况下，抗拉强度（1/10~1/50）<抗剪强度（1/8-1/12）<抗压强度
4、硬度：指岩石抵抗尖锐工具侵入的性能。它取决于岩石的结构、组成颗粒的硬度及形状和排列方式等。硬度越大，钻凿越困难。
5、弹性：即当撤销所受外力后，岩石恢复原来形状和体积的性能。弹性越大，钻凿越困难。
6、脆性：岩石被破碎时不带残余变形的性能。脆性越大，钻凿越容易。
7、耐磨性：岩石磨损工具的性能。耐磨性越大，钻凿越困难
8、稳定性：岩石暴露出自由面后，不致塌陷的性能。
凿岩时岩石的破碎是多种因素综合作用的结果。在上述诸多因素中，岩石的硬度、强度和脆性是主要的因素，又可将它们概括为岩石的坚固性。
㈡ 岩石分级
岩石的坚固性常以坚固系数f表示。f=
fσ100 不仅是综合反映岩石破碎难易程度的指标，而且，也是选用破碎方法和钻孔机械的主要依据。
根据f值，将岩石进行分级，称为普氏分级法。
第一篇 钻 掘 机 械
第一章 凿 岩 机 械
教学目标：⑴ 熟悉凿岩机械的类型
⑵ 掌握风动凿岩机工作机构的组成及其工作原理
⑶ 熟悉各种凿岩机械的特点及其应用场合和条件
⑷ 熟悉与凿岩机配套使用的凿岩工具
学时分配： 9学时
教学重点：各种凿岩机工作机构的组成、工作原理和性能特点及其应用条件
教学难点：风动凿岩机主要参数的分析与计算 气阀结构及原理
教学方法：讲授 多媒体
教学内容
第一节 岩石的破碎过程
钻凿岩石的机械方法有冲击作用、旋转作用和旋转冲击联合作用等三种方式，如图所示。
一、冲击式凿岩过程
向钻头施加一个垂直于岩石表面的冲击力，在此冲击力作用下，使钻头切入并破碎岩石。
二、旋转式凿岩过程
向钻头施加一个扭转力和一个固定的轴向力，钻头以螺旋线形向前运动，并破碎岩石。
三、旋转冲击式凿岩过程
向钻头施加一个扭转力和一个间歇的轴向力，使钻头与岩石表面成一定的倾角向岩石内钻进。【液压凿岩机视频】
第二节 钻孔机械种类
一、根据破碎岩石的过程不同，可将钻孔机械分为：
1、旋转式钻机：如多刃切削钻头钻机、金刚石钻头机等，主要用于在中等硬度以外的岩石或煤矿中钻孔。
2、冲击旋转式钻机：如凿岩机、潜孔钻机、钢绳冲击式钻机等，主要用于在中等硬度以上的岩石中钻孔。
3、旋转冲击式钻机：如牙轮钻机，主要用于在中等硬度以上的岩石中钻孔。
二、根据钻机使用场地不同，又可分为井下钻机和露天钻机。
三、根据钻孔深度不同，可分为深孔钻机和浅孔钻机。
此外，还机械凿岩、热力剥落凿岩、熔融气化凿岩和化学凿岩等。
第二章 凿岩机及凿岩工具
第一节 凿岩机械
凿岩机械分为凿岩机和钻机两类，钻机又有露天钻机和井下钻机之分。凿岩机是用于在中硬以上的岩石中，钻凿直径为20～100毫米、深度在20米以内炮孔的机械，按其动力不同可分为风动、内燃、液压和电力凿岩机
一、凿岩机的工作原理：
各种凿岩机的动作原理都是冲击转动式。即利用压差作用迫使活塞在缸体内用作高速往复运动，并冲击钎尾。如图所示。
二、凿岩机的分类及各类凿岩机的工作原理、使用条件
按照冲击钎尾和转动钎头所用的驱动力不同，划分有风动、电动、内燃、液压等类型凿岩机。
1、气动凿岩机：以压缩空气为驱动力。使用广泛。
① 种类：手持式凿岩机（Y-3、Y-26）、气腿式凿岩机（YT-24、7655、YT-26、YT-28、YTP-26型）、伸缩式（上向式）凿岩机（YSP-45、01-45型）、导轨式（柱架式）凿岩机（YG-40、YG-65、YG80、YGZ-90型）。如图所示。
② 主要组成机构及工作原理：
☆ 冲击配气机构：由配气机构、气缸、活塞和气路等组成，其作用是将压缩空气依次输送到气缸的后腔和前腔中，推动活塞作往复运动，从而获得活塞对钎尾的连续冲击动作。如图所示。
☆ 转钎机构：常用的转钎机构有内回转和外回转两大类。内回转式是当活塞往复运动时，借助棘轮机构使钎杆作间歇转动，如图所示。外回转式是由独立的发动机带动钎杆作连续转动。
☆ 排粉系统：排粉方式有凿岩时注水冲洗加吹风和停止冲击强力吹扫两种。其作用是将凿岩过程中产生的岩粉及时排出孔外。
☆ 凿岩机的支承及推进机构：以气腿为主。如图所示。
其作用一是支承凿岩机重量；二是克服凿岩机工作时的后座力，使活塞冲击钎尾时钎刃能抵住孔底，以提高凿岩效率。
☆ 操作机构：由操纵手柄组成（控制凿岩操纵阀、气腿的调压阀及换向阀），如图所示。 调压阀：用于无极地调节气腿的轴推力，以适应凿岩机各种不同条件下作业时对轴推力的要求。
换向阀：用于改变调压阀内腔进气方向，从而使气腿伸缩。
润滑系统：一般都在进气管路上连接一个自动注油器，实现自动润滑。
2、液压凿岩机：以高压油为驱动力，由冲击器和转钎机构组成。如图所示。
冲击器采用活塞双腔回油，滑阀配油的工作原理；转钎机构采用摆线液压马达驱动，一极齿轮减速后带动钎杆回转。如图所示。
3、电动凿岩机：以电动机的旋转运动为驱动力。
① 分类：离心冲击锤式和曲柄连杆活塞式。
② 结构及工作原理：
☆ 离心冲击锤式凿岩机：如图所示。
☆ 曲柄连杆活塞式凿岩机：如图所示。
4、内燃凿岩机：以小功率内燃机为驱动力。如图所示。
三、各类凿岩机的优缺点及其技术特征
1、液压凿岩机：
※ 优点：
① 动力消耗少，能量利率高；
② 凿岩机性能和凿岩速度较高；
③ 润滑条件好，零部件寿命高；
④ 可一人多机操作，台班工效高。
※ 缺点：
① 机器零部件制造和装配精度严格；
② 维护保养技术和成本费用高；
③ 环境因素会影响其性能及凿岩速度。
※ 液压凿岩机技术特征：P32页表2～３所示。
２、电动凿岩机：
※ 优点：
① 动力单一；
② 成本低；
③ 机械效率高。
※ 缺点：
① 冲击力和冲击频率较低；
② 零件易损坏。
※ 电动凿岩机技术特征：P33页表2～2-4所示。
3、内燃凿岩机：
※ 优点：本身带有动力机械，使用灵活，适用于野外或没有其它能源的地方作业。※ 内燃凿岩机技术特征：P35页表2～2-5所示。
四、选择凿岩机应考虑的因素 ：以风动凿岩机为例，应主要考虑下列因素：
1、作业场所（平地、天井、竖井和广场等）；
2、钻孔的方向、孔径和深度；
东北大学
硕士学位论文
YYG120型液压凿岩机冲击机构的设计与仿真
姓名：陈光燃
申请学位级别：硕士
专业：机械工程
指导教师：陈良玉
20030801
东北入学硕十学位论文摘要
ＹＹＧｌ２０型液压凿岩机冲击机构的设计与仿真
摘要
液压凿岩机是新一代的凿岩设备，它大幅度提高了凿岩作业的效率，促进了生产的发展。而液压冲击机构是该类设备的关键部件，是液压凿岩机的动力传递机构，它的性能好坏，决定了整机性能的优劣，因此国内外学者和有关厂家在这方面进行了大量的研究与实验，并发表了大量的研究与实验论文，但由于研究机构与生产厂家的脱节，使大量的研究成果不能及时为生产厂家所使用，致使生产企业的液压凿岩机设计技术进步缓慢，本文作者在这方面进行了尝试。
本文首先介绍了液压凿岩机的结构、性能以及国内外发展现状，提出了沈阳风动工具厂在液压凿岩机设计方面的不足以及本文所研究的问题。
然后本文系统介绍了液压冲击机构的线性设计方法三段法在液压凿岩机优化设计方面的特点和应用。这是一种液压冲击机构的常规设计方法，它的基本假设是油压是恒定不变的，在此基础上引入了一个无量纲的设计参数，将液压冲击机构的各种输出参数用输入参数和这个无量纲的参数来表示，通过对这一无量纲参数的选择，得到不同的输出结果，根据不同的优化目标选择合适的输出参数，以达到对液压凿岩机冲击机构优化设计的目的，它是一种简单、实用的设计方法。本文采用三段法的设计方法，对沈阳风动］二具厂生产的ＹＹＧｌ２０型液压凿岩机的冲击机构进行了多方案选择的优化设计，取得了较为理想的结果。
最后，本文详细介绍了液压冲击机构的非线性设计方法。指出了线性设计方法的不足之处，考虑了油压的波动等液压冲击机构在工作中的非线性因素，建立了液压凿岩机冲击机构的非线性数学模型，并对沈阳风动工具厂生产的ＹＹＧｌ２０型液压凿岩机进行了数字仿真计算，得出了和实测结果相一致的结果，并得到了液压冲击机构各参数间的动态曲线，从而提高了该型液压凿岩机的设计精度，为改进设计提供了基础。关键词：液压凿岩机冲击机构，优化设计，数字仿真
ｉ：！！盔堂堡！：堂垡丝奎垒曼坚垦坚三
１２０ＹＹＧｏｆＥｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＴｙｐｅＤｅｓｉｇｎ
ＨｙｄｒａｕｌｉｃＲｏｃｋＤｒｉｌｌＩｍｐａｃｔＭｅｃｈａｎｉｓｍ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋｄｒｉｌｌｓａｒｅｎｅｗｂｏｒｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｏｆｒｏｃｋｄｒｉｌｌ，ｗｈｉｃｈｈａｖｅｇｒｅａｔｌｙ
ｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｍｐｒｏｖｅｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇａｎｄｈａｖｅｐｒｏｍｏｔｅｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｉｍｐａｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｔｈｅｋｅｙｐａｒｔｏｆｔｈｉｓ
ｏｒｋｉｎｄｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｉｔｓｆｕｎｃｔｉｏｎｉＳｇｏｏｄｎｏｔ，ｗｈｉｃｈｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓａｄｖａｎｔａｇｅａｎｄ
ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍａｃｈｉｎｅ．Ｓｏｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｓｃｈｏｌａｒｓａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓｃｏｎｃｅｒｎｅｄｗｉｔｈｉｔｈａｖｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｇｒｅａｔｏｆｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｎｔｈｉｓｒｅｓｐｅｃｔ，ａｎｄｈａｖｅｐｕｂｌｉｓｈｅｄｌｏｔｓｏｆｐａｐｅｒｓｃｏｎｃｅｒｎｅｄｗｉｔｈｉｔ．Ｂｕｔｂｅｃａｕｓｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｉｓｄｉｖｏｒｃｅｄｆｒｏｍｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ，ｗｈｉｃｈＣａｎ’ｔｍａｋｅｌｏｔｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｍｅｎｔｓｕｓｅｄｂｙ
ｏｎｔｈｅｍｉｎｔｉｍｅ，ｉｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎｓｌｏｗｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＨｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋｄｒｉｌｌｏｆ
ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｗｒｉｔｅｒｏｆｔｈｉｓｅｓｓａｙｈａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｄａｒｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．
Ａｔｆｉｒｓｔ，ｉｎｔｈｉｓｅｓｓａｙｗｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋｄｒｉｌｌａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｎｄａｄｖａｎｃｅｄｅｓｉｇｎｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｔｈｅｒｅｓｐｅｃｔｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋｄｒｉｌｌｉｎＳｈｅｎＹａｎｇＰｎｅｕｍａｔｉｃＴｏｏｌＰｌａｎｔａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｑｕｅｓｔｉｏｎｓ
Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｉｎｔｈｉｓｅｓｓａｙｗｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙｏｆａｄｖａｎｃｅｄＳａｎＤｕａｎＦａｄｅｓｉｇｎｉｎｔｈｅｒｅｓｐｅｃｔｏｆｏｐｔｉｍｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋｄｒｉｌｌ．Ｔｈｉｓｉｓａｃｏｍｍｏｎｄｅｓｉｇｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｉｍｐａｃｔ
ａｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｉｔｓｂａｓｉｃｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓｉｓｔｈａｔｏｉｌｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｃｏｎｓｔａｎｔ，ｏｎｉｔｓｂａｓｅｎｏｎ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｌｌｋｉｎｄｓ
ａｒｅｏｆｏｕｔｐｕｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｉｍｐａｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｅｘｐｒｅｓｓｅｄｂｙｉｎｐｕｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄ
ｔｈｉｓｎｏｎ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒ，ｂｙｓｅｌｅｃｔｉｎｇｎｏｎ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｕｔｐｕｔｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｇａｉｎｅｄ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｐｔｉｍｉｚｅｄｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｏｕｔｐｕｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅ
ａｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｏｆｉｍｐａｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋｄｒｉｌｌ，ｉｔｉｓ
ｓｉｍｐｌｅａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．ＩｎｔｈｉｓｅｓｓａｙＳａｎＤｕａｎＦａｄｅｓｉｇｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓ
ｏｎａｄｏｐｔｅｄ，ａｎｄｗｅｍａｋｅｖａｒｉｏｕｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｉｎｇＹＹＧｌ２０ｔｙｐｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋｄｒｉｌｌ
ｒｅｓｕｌｔｓ．ｉｍｐａｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＳｈｅｎＹａｎｇＰｎｅｕｍａｔｉｃＴｏｏｌＰｌａｎｔａｎｄａｃｈｉｅｖｅｆａｉｒｌｙｉｄｅａｌ
Ａｔｌａｓｔ，ｉｎｔｈｉｓｅｓｓａｙｗｅｄｅｔａｉｌｅｄｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｐｒａｃｔｉｃａｌａｎｄｐｒｅｃｉｓｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｉｍｐａｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｗｅａｄｖａｎｃｅｄｅｓｉｇｎｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｌｉｎｅａｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｎｏｎ—ｌｉｎｅａｒｆａｃｔｏｒｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｉｍｐａｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｕｃｈａｓｕｎｓｔａｂｌｅｏｉｌｐｒｅｓｓｕｒｅｅｔａｌｄｕｒｉｎｇｔｈｅｗｏｒｋ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋｄｒｉｌｌｉｍｐａｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｍａｋｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｅｍｕｌａｔｅｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｎＹＹＧ１２０ｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋ
东北大学硕士学位论文
ｄｒｉｌｌｏｆＳｈｅｎＹａｎｇＰｎｅｕｍａｔｉｃＴｏｏｌＰｌａｎｔ，ｄｒａｗ
ｒｅｓｕｌｔｓａｎｄａｃｈｉｅｖｅｄｙｎａｍｉｃｃｕｒｖｅａｌｉＡＢＳＴＲＡＣＴｉｄｅａｌｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｐｒａｃｔｉｃａｌｃｏｎｃｅｒｎｅｄｗｉｔｈｖａｒｉｏｕｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｉｍｐａｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ．ＩｔｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋｄｒｉｌｌＹＹＧｌ２０ｔｙｐｅｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｆｆｅｒｇｒｏｕｎｄｗｏｒｋｏｆａｍｅｌｉｏｒａｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｍｐａｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋｄｒｉｌｌ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｅｍｕｌａｔｉｏｎ
声明
本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包括本人为获得其它学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在本论文中作了明确的说明并表示谓｝意。
本人签名：鸭乞妒芝
日期：
第四章 掘进机械
第一节 凿岩机
一、概述
1、凿岩机的作用及类型
在钻眼爆破法掘进巷道时，凿岩机用于在工作面上钻凿炮眼，破碎煤岩。按其所用动力的不同可分为气动凿岩机、液压凿岩机、电动凿岩机和内然凿岩机四类；按支承和推进方式不同可分为：手持式、气腿式、伸缩式和导轨式等。目前煤岩掘进普遍采用气腿式凿岩机。风动凿岩机使用压缩空气为动力，结构简单，使用安全可靠，在矿山中应用最多。
液压凿岩机是20世纪70年代出现的凿岩设备，它使用高压液体作为动力，其优点是动力消耗少，能量利用率高，凿岩速度快，所以发展很快。但机重较大，一般均与液压钻车配套使用，技术要求和维护费用较高。电动凿岩机用电作动力，效率较高，但可靠性较差，由于可实现动力单一化，多用于小煤矿。内燃凿岩机多用于野外作业，在煤矿应用时废气净化和防爆问题较难解决。 凿岩机的主要性能参数有：活塞每次冲击钎尾所做的功，即冲击功；冲击频率，每次转钎角度；转钎扭矩和凿岩机重量等等。在其他性能参数一定的情况下，凿岩效率与冲击功、冲击频率的大小成正比。但冲击功的大小受钎杆和钎头所镶硬质合金片的强度限制，不能任意加大。而冲击频率高是凿岩机工作时产生噪音和振动的主要原因，故无减振装置的手持式凿岩机，冲击频率不应超过1800～1900次／分，其他凿岩机当冲山频率超过2500次／分
时必须设置消音器。凿岩机的转钎扭矩用来克服凿岩过程中作用在钎头和钎杆上的岩石的 阻力矩，以保证钎子转动，进行连续作业。
2、冲击钻孔的工作原理
凿岩机是按冲击破碎原理进行工作的，如图4—1所示。活塞2在工作时作高频往复运动，不断地冲击钎尾。在活塞2向前运动，在冲击力的作用下，呈尖楔状的钎头4将岩石压碎并凿入一定深度，形成一道凹痕。活塞退回后，钎杆转过一定角度，活塞再次向前运动，冲击钎尾，又形成一道新的凹痕。两凹痕之间的扇形岩块被由钎头上产生的水平分力剪碎。活塞不断地冲击钎尾，并从钎杆的中心孔连续输入压缩空气或压力水，将岩渣排出孔外，即可形成一定深度的圆形钻孔。实践表明，对于中硬以上岩石，冲击破碎效果最好。
1— 凿岩机缸体；2—活塞；3—钎杆；4—钎头
图4—1凿岩机钻孔原理
二、风动凿岩机
1、风动凿岩机的主要组成机构
风动凿岩机是以压缩空气为动力的钻孔机具，用钢管和软管将压气输入凿岩机使其产生冲击和旋转作用，带动钎杆和钻头凿出炮眼。
风动凿岩机虽然种类较多，但结构基本相似，均由冲击配气机构，转钎机构排屑机构和润滑机构等组成。
钎子是凿岩机破碎岩石和形成岩孔的刀具，具有钎头2钎杆1两部分。目前普遍采用带头的钎子(图4—2)，这类钎子的钎头磨损后能更换，钎杆继续使用。钎杆与钎头连接方式有两种：一种是
°锥面摩擦连接(锥角330´)，另一种是螺纹连接。目前广泛采用前一种连接方式，因为锥形连接加
工简单、拆装方便，只要锥面接触紧密，钎头和钎杆不会轻易脱落。
l—钎杆；2—钎头
图4—2 钎子
钎头按刃口形状不同，可分一字形、十字形和X形等，其中最常用的是一字形钎头，如图4—3a所示，一字形钎头的主要优点是凿岩
速度快和容易修磨。钎杆如图4—3b所
示，钎杆由专用钎子钢(ZK8Cr、ZKSiMn
等)制成，断面呈有中心孔的六角形。钎
杆尾部六方侧面需用锻钎机加工、并经【液压凿岩机视频】
热处理，以便插入凿岩机的转动套内配
合、传递扭矩。钎尾端面承受凿岩机活
塞的频繁冲击，要求既有足够表面硬度，
又有良好韧性。为防止活塞过早磨损，
钎尾端面硬度应比活塞硬度较低。钎杆
中心孔供通水或通压气用，以便清除岩
孔内的岩粉。清除岩粉用的压气或水经
此中心孔，由钎头两侧面小孔流入钻孔
底部。
钎杆尾部插入凿岩机的钎套后，用
钎卡卡住钎杆凸肩，防止拔钎子时与凿
岩机脱开，或防止凿岩机空打时钎子由
凿岩机的转动套中脱出，钎尾部的长度
必需与凿岩机内转功套和长度尺寸相适 应，即前者应比后者稍长，以便活塞始1—钎头；2—钎杆【液压凿岩机视频】
终冲击钎尾，不致冲击转动套，这个尺图4—3 钎头和钎杆
寸一般在凿岩机技术特性中注明，以便
配用所需尺寸的钎尾，如图4—3b所示。
2、气腿式凿岩机的构造及其动作原理
气腿式凿岩机外形如图4—4所示，钎杆的尾端装入凿岩机2的机头钎套内，注油器3联接在风管5上，使压气中混有油雾，对凿岩机内零件进行润滑，水管4供给清除岩粉用的水，气腿6支撑凿岩机并给以工作所需的推进力。
1）冲击配气机构
气动凿岩机实现活塞往复运动以冲击钎尾的机构。常用的配气机构有被动阀配气机构、控制阀
配气机构和无阀配气机构三种。
l—钎杆；2—凿岩机；3—注油器；4—水管；5—风管；6—气腿
图4—4气腿式凿岩机外形图
(1)被动阀配气机构
依靠活塞往复运动时压缩前后腔气体，形成高压气垫推动配气阀变换位置，有球阀、环状阀和蝶状阀三种，其中球阀已很少使用；环状阀和蝶状阀配气机构动作原理基本相似(图4—5)。压缩空气按(图4—5(a))箭头所示方向进入气缸后腔
推动活塞进入冲击行程，当活塞前进到关闭排
气孔时，气缸前腔成为密封腔，其压力随着活
塞的前移而上升，此压力通过气孔作用于配气
阀后腔，当压力超过压缩空气压力时配气阀换
位(图4—5(b))，压缩空气按箭头方向进入前
腔，使活塞返回，待活塞关闭排气口后，后腔
压力上升，又推动配气阀换位。配气阀的不断
换位使活塞往复运动，冲击钎尾。
(2)控制阀配气机构
压缩空气通过控制气路推动配气阀换向，
耗气量比被动阀配气机构小，其动作原理如图
3—15所示。冲击行程开始时(图4—6(a))压
缩空气由箭头所示方向进入气缸后腔，推动活 塞向前运动，当活塞越过控制气孔6时，一部1-压气入口；2—气道；3—配气阀；4—气缸后腔； 分压缩空气进入后阀室，推动阀变换位置，此5—活塞6—排气口；7—气缸前腔；8—气路通道 时前阀室的废气从小孔5逸入大气。当活塞越图4—5环状阀配气机构
过排气孔7时后腔与大气相通，活塞靠惯性冲
击钎尾。冲击行程结束也是返回行程的开始(图4—6(b))，此时压缩空气由箭头所示方向进入气缸前腔，推动活塞反向运动。活塞越过控制气孔8时，一部分压缩空气进入前阀室，并推动阀变换位置，后阀室内废气经小孔11逸入大气。当活塞越过排气口后，气缸前腔与大气相通，返回行程结束。
(3)无阀配气机构
无阀配气机构，靠活塞在运动过程中位置变换实现配气，有活塞尾杆配气和活塞大头配气两种。配气过程见图4—7。冲击行程开始时(图4—7(a))，压缩空气经柄体沿箭头方向经配气体进
1— 阀套；2—后阀室；3—阀柜；4—控制阀；
5，3—通大气小孔；6，8—控制气孔；9—气孔；10—前阀室
图4—6控制阀配气机构
1— 柄体；2—配气体；3—气缸；4—活塞；5—排气口 6—导向套
图4—7 活塞尾杆配气机构（图中有错，少剖面线）
入气缸后腔，此时，气缸前腔与大气相通，活塞向前运动，在活塞配气杆关闭进气孔后，气缸后腔内的压气膨胀做功，继续推动活塞加速向前，当活塞大头打开排气孔后，活塞在自身惯性作用下仍然向前滑行，并以很高的速度冲击钎尾，完成冲击行程。此时，配气尾杆打开配气体上的回程气孔，压缩空气进入气缸前腔，活塞开始返回。返回行程与冲击行程一样，经过进气、膨胀和惯性滑行三个阶段。
2）转钎机构
使气动凿岩机钎杆回转的机构，有内回转和独立回转两种。
(1)内回转转钎机构
如图4—8所示，当活塞4往复运动时，通过螺旋棒3和棘轮机构，使钎杆每被冲击一次转动一定的角度。由于棘轮机构具有单向间歇转动特性，冲程时棘爪处于顺齿位置，螺旋棒转动，活塞依直线向前冲击。回程时，棘爪处于逆齿位置，阻止螺旋棒转动，迫使活塞转动，从而带动转钎套和钎杆转动一定角度。内回转机构多用于轻型手持式或支腿式气动凿岩机。
1—棘轮；2—棘爪；3—螺旋棒；4—活塞；5—转动套；6—钎尾套；7—钎杆
图4—8内回转转钎机构
(2)独立回转转钎机构
由独立的气动马达经齿轮减速驱动钎杆转动，具有转速可调、转矩大、转动方向可变等特点，有利于装拆钎头钎杆。独立回转转钎机构多用于重型导轨式气动凿岩机。
3）排屑机构
用水冲洗排除孔内岩屑的机构。凿岩机驱动后，压力水经水针进入钎杆中心孔直通炮孔底，与此同时有少量气体从螺旋棒或花键槽经钎杆渗入炮孔底部，与冲洗水一起排除孔底岩屑。在凿深孔和向下凿孔时，孔底的岩屑不易排出，可扳动凿岩机的操纵手柄到强吹位置，使凿岩机停止冲击，停止注水，压缩空气按强吹气路从操纵阀进入，经过气缸气孔、机头气孔、钎杆中心孔渗入孔底，实现“强吹”，把岩屑泥水排除。
4）润滑机构
向凿岩机各运动件注润滑油，以保证正常凿岩作业的机构。一般在进气管上安装一台自动注油器，实现自动注油，油量大小可用调节螺钉调节。压缩空气进入注油器后，对润滑油施加压力，在高速气流作用下，润滑油形成雾状，在含润滑油的压缩空气驱动凿岩机的同时，各运动零件相应被润滑。
几种国内外风动凿岩机的技术特征见表4—1
三、液压凿岩机
1、液压凿岩机的组成机构及特点
液压凿岩机是一种以液压为动力的凿岩机。由于油的压力比压气压力大得多，通常都在10MPa以上，而且油有沾滞性，几乎不能被压缩也不能膨胀做功，并且可以循环使用，因此液压凿岩机的构造与压气凿岩机的基本部分既相似而又有许多不同之处。液压凿岩也是由油缸的冲击机构、转钎机构和排粉系统组成的。
NJ项目部工程机械技术性能汇编
第一篇 土石方设备 第一章 凿岩设备 第一节 概述
一、凿岩设备的发展经历
炮孔钻凿经历了一个由手工到人工操纵机器再到自动凿岩的过程，其中凿岩设备也经历了由气动驱动到液压驱动的转变。自1970年法国Montabert公司研制成功第一台用于矿山钻孔的H50型液压凿岩机及其配套钻车以来，由于液压凿岩机在技术、经济以及社会效益方面具有极大的优越性，引起了各国有关公司的重视，据不完全统计，目前国外有20多个国家的几十家公司相继研制并生产的各种型号液压凿岩机已有上百种，而且大都自成系列，其中端典Atlas Copco、芬兰Tamrock和法国Secoma等公司生产的液压凿岩机及其配套钻车的品种型式和技术水平，在当今世界都具有一定的代表性。近几年来电脑导向和各种型号的自动液压凿岩钻车已达到了实用化的水平。随着液压控制和电子技术的发展和应用，凿岩循环已实现自动化，即自动开孔、防卡钎、自动停机、自动退钎、钻车和钻壁自动移位、定位以及遥控操作系统等。这类凿岩钻机装备有两级分布式计算机管理和控制系统，可完成离线编制炮孔布置程序，编制炮孔表、钻孔顺序表，其信息可存储、打印以及传输到钻臂控制系统，分别控制每个钻臂动作，以保证钻臂定位准确、控制炮孔布置及炮孔精度。显示器可显示钻臂方向、炮孔布置状况、凿岩速度和进尺等。控制方式一般有两种，一是自动控制，二是遥控操作控制。 二、使用范围
凿岩机械广泛用于水利水电、矿山、交通等工程的凿岩作业。
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三、凿岩设备分类
（1）按工作机构动力分：可分为风动、液压式、和电动式和内燃式。 （2）按行走方式分：可分为轮胎式、履带式、自行式和拖式。 （3）按造孔方式分：分冲击式、回转式、以及冲击回转式。
第二节 多臂钻技术性能
多臂钻又称凿岩台车，主要用于岩石地层地下开挖工程的钻孔作业。代替了传统的手持风钻和支腿钻机，大大地提高了钻孔效率。 一、SANDVIK DT820二臂钻技术性能 1、性能简介
山特维克DT820是由2两个钻孔工作臂和1个护栏平台工作臂组成的电液控制台台车，可对宽14.2米、高8.5米、断面为12-110平方米的隧洞进行快速、准确凿岩。配备4轮驱动中心和铰体联接，行驶迅速和安全，具有很好的平衡性。内置故障诊断装置，以减少维修时间。
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3、SANDVIK DT820二臂凿岩台车图片
二、SANDVIK DT1130-S三臂钻技术性能 1、SANDVIK DT1130-S性能简介
山特维克DT1130-S是由3个钻孔工作臂和1个护栏平台工作臂组成的电液
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