| 液压凿岩机 |
1970年法国蒙塔贝公司生产出第一台实用的液压凿岩机并很快批量生产和推广应用, 是现代采矿技术发展中的重大突破。早期的液压凿岩设备在生产中表现出技术、经济和社会效益方面的优越性,竟相研制,目前有瑞典、法国、芬兰、西德、美国、英国、日本等20多个国家研制了上百种液压凿岩机及其配套设备。我国于1973年起在没有引进技术的情况下开展了此一工作,第一代设备1980年通过鉴定, 目前己有北京科技大学、中南工大、长沙矿冶研究院等10多个单位研制液压凿岩机和钻车已有20多种型号。
1 主要特点液压凿岩机的主要优点, 一是能耗仅为气动凿岩机的三分之一; 二是采用高压液体驱动,输出功率比气动凿岩高50%, 钻速较同级气动凿岩机大1-2倍;三是液压比气压高几十倍,可采用与钎尾接近的细长活塞, 改善了活塞对钎杆的能量传递, 减少了钎杆峰值应力,钎具寿命可相应延长50%—100%;四是便于使用微机控制, 确保最大的功率输出; 五是工作噪音低, 粉尘浓度小, 无油雾、能见度好。其基本类型按使用方式分手持式和支腿式机型少, 绝大部分为导轨式, 这种类型又分为轻、中、重三种。按冲击器结构主要分为有阀和无阀型二种:其中有阀型, 有双面回油四通阀型和单面回油三通阀型; 双面回油, 活塞前后腔受压面积较小, 机器的瞬时流量较小, 有回程反吸补油,必须设置回流蓄能器,也可设活塞行程调节机构, 只能采用芯型滑阀,结构较复杂。这种结构的主要机型有阿特拉斯·柯普柯公司cop1038系列及最新的cop1238系列, 国产YYG-80型凿岩机。
单面回流三通阀型, 既可使用芯型滑阀, 又可使用套阀, 套阀配流, 结构简单, 整机紧凑, 重量较轻, 但阀的耗油量大, 一般用于中小机型; 采用芯型滑阀配流, 结构复杂, 整机尺寸大, 能量利用率高, 用于大机型。单面回流三通阀型又有前腔常压后腔回流型和后腔常压前腔回流型。前者后腔受压面积大于前腔, 可采用套阀结构, 因而结构紧凑, 高压蓄能器的压力脉冲量少, 无回程反吸补油, 瞬时流量较大。这种结构的主要机型有国产TYYG20型、法国蒙塔贝特公司H50、H60、H70、H100等型号凿岩机, 日本古河矿业公司HD100型、美国德雷塞公司莱罗埃厂LHD155型、西德扎尔茨吉特公司HH501型凿岩机。后者前腔受压面积大于后腔,可采用套阀结构, 冲击器结构紧凑, 有回程反吸补油, 必须配置回油蓄能器, 活塞行程小,活塞回程进入后腔油垫,损失了一部分能量, 背压损失也较大, 这种结构不合理且机型少, 主要有瑞典林登阿马利克公司AD101、AD102型和法国塞科马RPH-35型凿岩机。
无阀型。活塞自配油结构, 利用了液压油的微量可压缩性, 结构虽简单, 但工作腔和压油腔容积较大, 机器尺寸大, 重量大, 活塞行程小,频率高, 冲击能小, 理论效率低, 已被淘汰。
2 技术发展目前机型结构日趋简化与完善, 以前腔常压后腔回油与双面回油为主, 前者机型居多。实验证明, 细长活塞能改善能量传递和延长钎杆寿命, 且活塞行程和冲击系统工作压力可调, 因而可获得最佳凿岩效率。由于活塞式蓄能器反应迟钝,频率响应差,气油容易互混, 故以采用薄膜式高压蓄能器居多。我国对设计方法进行了系统的研究,己形成接近实际的方法,能进行合理的设计。
a、考虑到油压变化的常规方法。
b、考虑到活塞、阀、蓄能器联动动态过程, 形成各具特色的计算机仿真程序, 可以反映冲击过程中一些参数瞬态。
c、从降低液压冲击考虑,以瞬时流量峰值最小,蓄能器容积变化最小为目标,提出结构和运动参数的优选法。
计算表明, 当行程比取值在0.65—0.8区间, 有较好工况。
| 优选参数计算值 |
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SM—理论最大行程 S—优选行程 T—冲击一次时间 TP—冲程时间 TR1—回程到阀切换时间
1991, Vol. 5
