采掘機械第四篇1章-鑿巖機

第四篇掘進機械在井巷掘進中，傳統(tǒng)的鉆爆法仍占主要地位。主要工序為鉆眼、爆破、裝載、支護。使用綜掘設備可一次成巷，但僅在煤巷，半煤巖巷道中應用。硬巖巷道的巖巷掘進機在煤礦中應用得不多。第一章鉆孔機械概述氣動鑿巖機液壓鑿巖機鑿巖臺車錨桿鉆機第一節(jié)概述鑿巖機發(fā)展過程遙遠的古代：石斧劈柴，用削尖的木棍和弓箭捕殺動物以及在巖石上鉆孔等利用沖擊做功的方法。戰(zhàn)國時代：人們根據(jù)沖擊原理發(fā)明了弩機和拋石機；火箭、火炮、突火槍等武器，也都是利用火藥引爆產(chǎn)生的反沖作用力發(fā)射。1813年，英國人理查德·特里維錫科首先發(fā)明了以蒸汽為動力的沖擊式鑿巖機。在1844年，英國人布隆頓發(fā)明了一種以壓縮空氣為動力的鑿巖機。1857年氣動鑿巖機誕生年：意大利工程師巴特里特和杰曼·薩梅特對以往的鑿巖機進行了改進，于1857年8月以壓縮空氣為動力的一體式鑿巖機實驗成功。第一節(jié)概述1868年，查理土·布萊建立了世界上第一個鑿巖機的制造公司。1890年C·H·紹星等人發(fā)展了錘式鑿巖機，并在同年由登維爾鑿巖機制造公司生產(chǎn)了第一批活塞與釬桿分開的錘式鑿巖機。具有現(xiàn)代鑿巖機特色的錘式?jīng)_擊設備出現(xiàn)在1896年。由美國人喬治·萊納制造的鑿巖機，其沖擊頻率已經(jīng)達到30Hz，并具有棘輪棘爪螺旋棒轉(zhuǎn)釬機構和濕式排扮裝置。1938年德國人制成了氣腿和碳化鎢釬頭。在20世紀60年代初期，發(fā)展了回轉(zhuǎn)與沖擊機構分開的獨立回轉(zhuǎn)式鑿巖機。第一節(jié)概述20世紀20年代，英國多爾曼制成一臺液壓鑿巖機，由于當時工業(yè)水平還不高，液壓技術也不夠完善，故未能用于生產(chǎn)。1970年法國蒙塔貝特公司首先制成第一代可用于生產(chǎn)的液壓鑿巖機。1977年日本古河礦業(yè)公司推出重型液壓鑿巖機,把液壓鑿巖機安裝在9個鉆臂的大型液壓鉆車上。1980年由長沙礦冶研究院、株洲東方工具廠等單位研制成功我國第一臺用于生產(chǎn)的液壓鑿巖機。第一節(jié)概述鑿巖機械發(fā)展趨勢鑿巖機械趨向全自動化（鑿巖機器人）自動開孔、防卡釬、自動停機、自動退釬、臺車和鉆臂自動移位、定位以及遙控操作系統(tǒng)等。鑿巖機械趨向環(huán)?；ㄒ话氵x用液壓鑿巖機）鑿巖機械趨向多樣化—標準化和系列化—定型和非定型—大型化和小型化第一節(jié)概述沖擊式鑿巖理論1、沖擊式鑿巖的過程：（1）呈躍進式破壞（2）產(chǎn)生承壓核（3）形成破碎漏斗

第一節(jié)概述2、沖擊功的影響沖擊功是破碎效果的基本因素，是沖擊式鑿巖機械的主要工作參數(shù)之一。鑿巖時，必須使沖擊功大于臨界沖擊功，此時的鑿巖速度與沖擊功成正比。評價鑿巖工作的主要指標是鑿巖速度和效率，兩者與比功耗密切相關。比功耗指的是破碎單位體積巖石所需要的功。第一節(jié)概述3、沖擊頻率的影響沖擊頻率達到臨界值以前，鑿巖速度與沖擊頻率成正比；沖擊頻率超過臨界值后，鑿巖速度與沖擊頻率成反比。原因：外載荷從零達到最大需要時間，沖擊頻率過大時，沖擊載荷無法達到最大。沖擊頻率臨界值可達10000次/min以上。而目前使用的風動鑿巖機沖擊頻率最高僅達3500次/min。第一節(jié)概述4、轉(zhuǎn)角的影響兩次相鄰沖擊之間釬頭所轉(zhuǎn)動的角度過大或過小，都會影響鑿巖速度，轉(zhuǎn)角存在最優(yōu)值，一般介于22－30°之間。第一節(jié)概述鑿巖機的原理主要動作：1前后沖擊2轉(zhuǎn)釬3除粉（冷卻釬頭）第一節(jié)概述類型：鑿巖機根據(jù)動力的不同，可分為風動、液壓、電動、內(nèi)燃鑿巖機。地下礦山的開采中，使用最多的是風動鑿巖機。與其它三種鑿巖機相比，風動鑿巖機有以下優(yōu)點：結(jié)構簡單安全可靠堅固耐用修理簡便第二節(jié)氣動鑿巖機結(jié)構鑿巖機氣腿風管注油器水管釬子

釬子的尾端裝入鑿巖機的機頭釬套內(nèi)，注油器連接在風管上，使壓氣中混有油霧，對鑿巖機內(nèi)零件進行潤滑，水管供給清除巖粉用的水，氣腿支撐著鑿巖機并給以工作所需的推進力。第二節(jié)氣動鑿巖機沖擊配氣原理氣動鑿巖機的沖擊運動是由活塞在氣缸中作往復運動，并沖擊釬尾來實現(xiàn)的。沖擊配氣機構主要由缸體、活塞、配氣閥等組成。第二節(jié)氣動鑿巖機活塞沖擊行程：此時活塞位于氣缸左腔，配氣閥10在極左位置，從柄體操縱閥氣孔1來的壓氣，經(jīng)氣路2、3、4、5進入氣缸左腔6，而氣缸右腔8經(jīng)排氣孔7與大氣相通，故活塞在壓氣壓力的作用下，迅速向右運動，沖擊釬尾?；钊谙蛴疫\動的過程，先封閉排氣孔7，而后活塞左側(cè)越過排氣孔。這時氣缸右腔的氣體受壓縮，壓力升高，經(jīng)氣路9和11作用在氣閥的左面，而氣缸左腔已通大氣，故作用在氣閥右面的壓力小，氣閥便向右移動，封閉氣孔5，使氣路4和11聯(lián)通，于是活塞沖擊行程結(jié)束，返回行程開始。第二節(jié)氣動鑿巖機活塞返回行程：此時活塞位于氣缸右腔，配氣閥10處于極右位置。壓氣經(jīng)氣路1、2、3、4、11、9進入氣缸右腔，作用在活塞右端，因氣缸左腔通大氣，故活塞向左運動。在運動過程中，先是活塞左側(cè)封閉排氣孔，而后活塞右側(cè)越過排氣孔。這時氣缸左腔的氣體受到壓縮，壓力升高，而氣缸右腔已通大氣。氣閥左面經(jīng)氣路11、9、8、7與大氣相通，故氣閥在氣缸左腔被壓縮氣體的作用下，移至極左位置，由操縱閥氣孔1輸入的壓氣再次進入氣缸左腔。于是第二次沖擊行程開始。第二節(jié)氣動鑿巖機轉(zhuǎn)釬原理一般采用內(nèi)棘輪機構在活塞回程階段實現(xiàn)釬子的回轉(zhuǎn)。沖程時，螺旋棒轉(zhuǎn)動，活塞不轉(zhuǎn)；回程時，螺旋棒不能轉(zhuǎn)動，活塞轉(zhuǎn)動。常用鑿巖機每次轉(zhuǎn)角15－30°，轉(zhuǎn)速為150－200r/min。第二節(jié)氣動鑿巖機巖粉與排粉方法排粉：鑿巖過程中，炮眼底部的巖石不斷受到釬頭沖擊破碎成巖粉，必須及時將它排除，才能繼續(xù)鉆進。鑿巖過程中產(chǎn)生的粉塵，對人體健康影響極大（矽肺?。?，所以常采用濕式鑿巖。中心式供水排粉方法。先通氣，再進水。第二節(jié)氣動鑿巖機潤滑與潤滑機構作用：減少摩擦、防止生銹、保持間隙的密封。潤滑劑應具有的性質(zhì)：粘度適宜形成乳劑較高的化學穩(wěn)定性、無毒和無腐蝕性潤滑機構第二節(jié)氣動鑿巖機推進與支撐機構1、氣腿構造：由橫臂、架體、活塞、外管、伸縮管、氣管、頂叉和把手等組成。2、氣腿工作原理氣腿工作是依靠調(diào)壓閥和換向閥控制的。調(diào)壓閥是用來調(diào)節(jié)氣腿軸推力；換向閥的作用是控制氣腿的換向動作。氣腿伸出氣腿快速縮回第二節(jié)氣動鑿巖機鑿巖機具1、釬頭釬頭形狀：一字形、十字形和柱齒合金釬頭釬頭構造：刃角、隙角、曲率半徑、初始直徑、排粉槽和吹洗孔釬頭材料：合金鋼第二節(jié)氣動鑿巖機2、釬桿中空六角形非鎳鉻低碳合金鋼和其他新材料平均壽命150－250m破壞形式：釬桿折斷、釬尾堆頂和釬肩磨損第三節(jié)液壓鑿巖機優(yōu)點：①動力消耗少，能源利用率高；②鑿巖速度高，功率大；③作業(yè)條件好，無排氣噪聲，沒有油霧造成的大氣污染；④潤滑好，提高的零件壽命；⑤操作方便，調(diào)速方便，易于實現(xiàn)自動化。缺點：零件加工精度高，維護使用技術要求高。第三節(jié)液壓鑿巖機類型按配油方式有閥型：閥套式、芯閥式無閥型按回油方式單面回油：前腔回油、后腔回油雙面回油第三節(jié)液壓鑿巖機液壓鑿巖機的典型結(jié)構第三節(jié)液壓鑿巖機YYG-80型液壓鑿巖機工作原理沖擊機構屬于前后腔交替進、回油式，采用滑閥配油。沖擊機構由缸體4、活塞5和滑閥12等組成。缸體做成一個整體，滑閥與活塞的軸線互相平行，在缸孔中，前后各有一個銅套6、3支承活塞運動，并導入液壓油?；y的作用是自動改變油液流入活塞前、后腔的方向，使活塞往復運動，打擊沖擊桿8的尾部，從而將沖擊能量傳給釬子。第三節(jié)液壓鑿巖機轉(zhuǎn)釬機構由擺線轉(zhuǎn)子油馬達11、減速齒輪10、7及沖擊桿8等組成。齒輪8中壓裝有花鍵套，與沖擊桿8上的花鍵相配合，釬尾插入沖擊桿前端的六方孔內(nèi)。因此，當油馬達帶動齒輪7轉(zhuǎn)動時，沖擊桿和釬子都將跟著一起轉(zhuǎn)動。在油馬達的液壓回路中裝有節(jié)流閥，可以調(diào)節(jié)油馬達的轉(zhuǎn)速。排粉機構采用旁側(cè)進水方式，壓力水經(jīng)過水套9進入釬子中心孔內(nèi)。第三節(jié)液壓鑿巖機YYG-80型液壓鑿巖機沖擊配油機構的工作原理活塞沖程(a)：活塞與滑閥閥芯均處于左端位置，壓力油經(jīng)進油管P進入滑閥H腔后，經(jīng)a孔進入活塞左端A腔，使活塞向右（前）運動，活塞右端M腔內(nèi)的油液經(jīng)孔e、滑閥K腔、Q腔流入回油管O回油箱。此時兩端E腔、F腔均通油箱。閥芯保持不動。當活塞運動到一定位置時，A腔與b口接通，部分高壓油經(jīng)b孔至閥芯左端E腔，而閥芯右端F腔經(jīng)孔d、缸體B腔和c孔回油箱，在壓力差作用下，閥芯右移，同時活塞沖擊釬尾，完成沖擊行程，開始返回行程。第三節(jié)液壓鑿巖機活塞返回(b)：此時壓力油經(jīng)滑閥H腔、e孔進入活塞右端M腔，活塞左端A腔經(jīng)a孔、滑閥N腔回油箱，活塞被推動左移。當活塞移動到打開d孔時，M腔部分壓力油經(jīng)孔d作用在閥芯右端，推動閥芯左移，油流換向，回程結(jié)束并開始下一個循環(huán)的沖程。在活塞左移的過程中，當活塞左移關閉f孔后，D腔內(nèi)油液被壓縮，使回程蓄能器3儲存能量，同時還可對活塞起緩沖作用。當沖程開始時，該蓄能器就釋放能量，以加快活塞向前運動的速度，提高沖擊力。主油路蓄能器5，其作用是積蓄和補償液流，減少油泵供應量，從而提高效率，并減少液壓沖擊。

第四節(jié)鑿巖臺車鑿巖臺車是機械化程度較高的鉆孔設備，配合使用導軌式鑿巖機，提供推進、定位、行走等功能。鑿巖臺車分掘進臺車、采礦臺車和錨桿臺車。工作原理由鑿巖機及推進器、支臂及變幅機構、車架及行走機構、風水系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等組成。包含下列運