液压凿岩机性能与试验方法的系统性研究.docx

液压凿岩机性能与试验方法的系统性研究郭孝先 , 张立刚(煤炭科学研究总院 北京建井研究所 , 北京 100013)摘要 : 介绍了液压凿岩机冲击 、回转 、凿岩 、噪声四个方面的性能参数及其测试方法 。通过分析液压凿岩机的结构组成 、特性参数之间的关系及各环节中影响特 性参数的诸因素 , 运用应力波理论 , 依据性能测试结果 , 全面探讨了提高液压凿岩机技术性能及冲击能量传递效率的途径 。并提出了评价煤矿用液压凿岩机可靠性的 指标 。关键词 : 液压凿岩机 ; 性能参数 ; 试验方法中图分类号 : TD42112 + 2文献标识码 : A液压凿岩机自 70 年代末在世界范围内大量使用以来 , 在岩石工程中起到了非常重 要的作用 。液压凿岩技术与液压机械产品的 飞速发展 , 微电子技术等高新技术在液压凿 岩设备上的应用 , 使液压凿岩机的技术水平上了新的台阶 。在我国 , 液压凿岩机具在铁路 、交通 、 隧道建设 、水电涵洞工程 、煤矿与金属矿山 巷道掘进以及露天岩石破碎工程中也起到了 很大的作用 。为适应煤矿液压凿岩机具发展的需要 ,我国煤炭系统从 80 年代初起 , 在煤科总院 北京建井研究所建立了液压凿岩机具全性能试验系统 , 进行了液压凿岩机性能与试验方法的研究 , 为我国煤矿推广液压凿岩机械 、 促进液压凿岩技术的发展 , 起到了应有的作 用 。1液压凿岩机性能与试验方法研究的主要方面液压凿岩的系统性研究 包 括 液 压 凿 岩机 、钎具 、能量传递效率 、岩石破碎规律以及液压凿岩配套系统的研究诸方面 , 液压凿 岩机是液压凿岩系统的核心 。液压凿岩机的性能反映其结构参数的合理性 、设计水平的 先进性与产品质量的可信任度 , 是综合评价花岗岩之类 坚 硬 的 岩 石 也 可 进 行 钻 凿 , 因此 , 这是一种很有发展潜力的钻孔技术 。4结束语用水射流凿岩技术 , 可以钻凿直径较小的锚索孔 , 特别在中硬以下岩石中钻孔 , 它是一种有效的钻孔方法 , 具有能耗小 、噪声 低 、破碎时粉尘小 、也不会由于摩擦而产生 火花等特点 。如果进一步提高水压 , 对于如42参考文献 :〔1〕薛胜雄 1 高压水射流技术与应用 〔M〕1 北京 :机械工业出版社 , 19981收稿日期 : 1999205217凿岩机械气动工具 , 1999 (4)212 液压凿岩机回转性能参数液压凿岩机的回转性能是重要性能 , 液 压凿岩机与传统的气动凿岩机相比 , 回转机构转矩提高的幅度大大超过了冲击能提高的 幅度 。适于钻凿孔径 30～60 mm 的液压凿 岩机中 , 冲击能多在 100～250 J , 比气动的 独立回转式凿岩机提高不多 , 但转矩达 200～300 N·m , 提高 1 倍以上 。经试验研究 , 液压凿岩机凿岩效率高于 气动凿岩机 , 除因冲击功率增加外 , 回转机构转矩的提高起了明显的作用 。北京科技大学的研究人员提出了液压凿岩 “冲击 —扭切 综合破岩作用”的观点 ; 我们在大量凿岩试 验研究中也发现 , 在冲击性能参数不变的情况下 , 调整液压凿岩机回转性能参数 , 凿孔 速度往往可以提高 20 %～30 % 。根据试验 , 钻凿 55 mm 以下岩孔时 , 平均转矩为 100～150 N·m , 但峰值常达 150～250 N·m , 成 为凿岩过程中的回转 “超载”阻力 , 这是由岩石性质的规律性变化 、岩层裂隙以及钻进 推进系统的不平稳等因素造成的 。如采用性 能良好的伺服推进系统 , 及时调整推进力大 小 , 使液压凿岩机回转阻力及时下调 , 则回 转机构的转矩可稍低一些 。在液压凿岩机回转性能中 , 转速是另一 重要参数 , 它影响冲击破碎每次破岩量的大 小 , 又影响 “回转扭切”破岩量的大小 , 从 而使凿速发生变化 。液压凿岩机的回转机构几乎都独立于冲击机构 , 它的性能参数对凿孔速度的影响 , 主要是因为可以使推进力变化 。我们总结的 试验规律是 :(1) 冲击性能参数 、回转转速一定时 ,推进 力 增 大 , 回 转 转 矩 加 大 , 在 一 定 范 围 内 , 凿孔速度提高 , 但最佳推进力上升至某一最高点以后 , 推进力再增加会使凿孔速度下降 。液压凿岩机具有的回转转矩值 , 即可 以达到的最大转矩值的高低 , 对凿岩过程保 证具有最佳推进力是有作用的 。43液压凿岩机的关键 。液压凿岩机性能的研究涉及不同类型液 压凿岩机的结构参数 、冲击与回转机构运动规律 , 诸性能参数及其相互关系 、能量传递 规律以及试验方法等问题 。2液压凿岩机的基本性能液压 凿 岩 机