土木工程机械课件第八章.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,LC,8.1,钻孔破碎岩石的基础知识,8.2,凿岩机,8.3,凿岩台车,8.4,锚杆台车,第八章 岩石钻孔机械,8.1,钻孔破碎岩石的基础知识,1.,在岩石上钻孔的方法：,机械式破碎岩石,高压水射流切割岩石,膨胀剂撑裂岩石,热力破碎岩石,2.,分类,冲凿,碾压,切削,磨削,8.1.1,在岩石上钻孔的方法及分类,(1),冲击,回转式凿岩,:,冲击来破碎岩石，回转来转动凿岩位置。用于钻凿较坚硬的岩石,(2),回转,冲击式凿岩：碾压为主来破碎岩石，冲击为辅。适用于中等到坚硬岩石。主要指牙轮钻机。,(3),回转式凿岩,切削破碎岩石。只用于软弱岩石。,磨削破碎岩石。常用于岩心钻。,8.1.2,冲击,回转式钻孔破碎岩石原理,在坚硬岩石上钻孔，冲击破碎岩石是一种有效的方法。,其原因是：大多数岩石属于脆性体，而脆性岩石一般具抗拉性能较弱、抗压性能较强、抗冲击能力最弱、对局部过载能力十分敏感；当外力以高速载荷作用于塑性大的岩石时，将会出现和脆性体一样的脆性破环。,2.,冲击,回转式凿岩机具基本功能与组成,：,冲击凿岩作业由冲击、推进、回转、冲洗四种功能组合而成。,冲击,回转式钻孔设备必须具备三个基本动作：,冲击：破碎岩石；,回转：转动钎子；,推进：钎头顶住岩石。,(1),完成冲击功能的部分称为冲击机构,(,通称冲击器,),冲击功和冲击频率是其主要指标,(2),推进有两个功能,:,一是使钎头在钻凿炮孔时始终与岩石接触。二是从炮孔中退出钎具，准备钻凿下一个炮孔。,推进力也是凿岩作业的主要工作指标之一。,3.,冲击,回转式凿岩原理,冲击是以纵波的形式传递。,有压缩波,(,压应力波,),和拉伸波,(,拉应力波,),。,(4),冲洗的作用是从钻孔内清除被破碎下来的岩屑。,(3),回转的主要功能是使钎头每冲击一次回转到一个新的位置，进行新的岩石破碎。,转钎转矩和转钎速度为其主要指标。,4,、提高凿岩速度的途径,影响凿岩速度有三个方面的因素：一是被凿岩石的性质，二是凿岩机具本身的因素，三是凿岩参数选择的原因。,（,1,）提高冲击功,（,2,）选取最佳轴推力,为了取得较高的凿入效率，钎头必须与孔底岩石有良好的接触。,（,3,）采用独立回转机构,可根据岩石的性质、凿岩机冲击功的大小来调节回转速度。保证在钻凿各种不同的岩石时都能获得最高的凿岩速度和凿岩效率。,（,4,）提高冲击频率,提高冲击频率，凿岩速度会随冲击频率的提高而成线性上升。,（,5,）其它途径,选择合适的孔径、孔深。钎具应有较好的机械性能、足够的使用寿命。钎头有理想的几何形状和布齿方式。,2.,碾压钻孔破碎岩石属于式。,需要两个基本动作：回转和推压。,8.1.3,回转式钻孔破碎岩石原理：,1.,切削破碎岩石原理,需要两个基本动作：回转和推压。,8.2,凿岩机,8.2.1,凿岩机的类型,把以冲击动作来破碎岩石、以回转动作来转动钎杆、以推进动作来钻孔工作的冲击,回转式钻孔机械称为凿岩机。,凿岩机按动力分为：,风动式,小型气腿式、手持式,液压式,中型、重型导轨式,内燃式,仅用于支腿式、手持式,电动式,较少，发展潜力很大,风动凿岩机：是以压缩空气为动力的凿岩机。,1.,风动凿岩机的类型及应用范围和部分气动凿岩机技术参数,（,1,）风动凿岩机的类型,我国对凿岩机的分类是以推进方式的不同分为：,手持式,(Y),气腿式,(YT),导轨式,(YG),(a),手持式凿岩机,:,凿岩机的推进动作是用手压持来完成的，其重量较轻,(,在,20kg,左右,),，有效钻孔深度可达,3m,。可打各种方向的较浅的小直径炮眼和二次爆破作业。,(b),气腿式凿岩机,:,带有起支承及推进作用的气腿。一般用于打深度为,25m,、直径为,3442mm,的水平或带有一定倾角的炮眼。,(c),向上式凿岩机,:,这种凿岩机的特征是气腿与主机安装在同一纵向轴线上并固定成一体，专用于打,60,90,的中向上的炮眼。适用于竖井掘进、安装楔形锚杆等凿岩工作,(d),导轨式凿岩机,:,这种凿岩机是装在凿岩台车上或在钻架上的推进器上工作，使凿岩机的定位机械化程度提高，从而减轻了劳动强度提高了凿岩效率。适用于竖井掘进、安装楔形锚杆等凿岩工作。凿岩机比较重,(,一般在,30,100kg),，一般装在凿岩台车或柱架的导轨上工作。,(e),其它分类方法,按冲击频率分为：,低频凿岩机,(,冲击频率,41.7Hz),按转钎机构型式分为：,内回转凿岩机,外回转凿岩机,2.,风动凿岩机的适用范围和部分气动凿岩机技术参数,选择凿岩机时，一般应考虑以下几点：,(a),作业场所（隧道掘进、露天开挖等）；,(b),所凿炮眼的方向、孔径和深度；,(c),岩石的坚硬程度、可钻性等。,(1),适用范围,(,见表,21),(2),技术参数：,(a),手持式风动凿岩机的技术参数,(,见表,22),(b),气腿式风动凿岩机的技术参数,(,见表,23),(c),向上式风动凿岩机的技术参数,(,见表,24),(d),部分导轨式风动凿岩机的技术参数,(,见表,25),。,2.7655(YT23),型气腿式风动凿岩机的构造及工作原理,必须具备下述机构,冲击及其配气机构,转钎机构,排粉机构,推进机构,操纵机构,润滑机构,（,1,）,7655(YT23),型气腿式凿岩机的构造,(c),特点：采用环状阀配气，内棘轮螺旋副转钎,设有自动冲洗炮眼装置，强吹风装置；由气腿支撑并施加轴推力。凿岩机的冲击动作由在气缸中活塞的往复运动来完成的，活塞的往复运动则是由配气机构来实现的。,（,2,）,冲击配气机构,组成：,配气机构：配气阀、阀套、阀柜,冲击机构：活塞、气缸、导向套,（,c,）转钎机构,组成：棘轮、棘爪、螺旋棒、活塞、转动套、钎杆。,原理：,优点：零件少、结构紧凑、合理使用回程能量,缺点：螺旋母、棘爪易磨损，转钎扭矩受到限,（,4,）炮眼的吹洗及强吹装置,(a),特点是孔底吹洗方式采用：注水加,+,吹风,停止凿岩用强吹风,冲程时：少量空气由活塞后腔经螺旋棒、螺母处进入炮孔底部,回程时：少量空气由活塞前腔经活塞、转动套处进入炮孔底部,其作用是：防止冲洗水倒流,(b),冲洗机构：,特点是：开机自动注水冲洗，关机自动关闭水路,安装位置：柄体,构造：,原理：,(c),强吹风通路及,结构原理,打眼时当孔底岩粉较多时，及时,排除岩粉。,打眼结束时，将孔底岩粉吹洗干净，提高爆破效果。,防止水倒流：,冲程时：少量空气由活塞后腔经螺旋棒、螺母处进入炮孔底部。,回程时：少量空气由活塞前腔经活塞、转动套处进入炮孔底部,其作用是：防止冲洗水倒流,8.2,凿岩机,(a),气腿有两个作用：给凿岩机施加适当的轴推力,支撑凿岩机的作用,(b),推进及支撑原理：,R,气腿的推进力,R,z,凿岩机的支撑力,R,T,凿岩机的推进力,支撑角,8.2,凿岩机,（,6,）,操纵机构,有三个手柄,凿岩机的操纵阀,气腿的调压阀,气腿的换向阀,(a),凿岩机的操纵阀,:,控制凿岩机工作,(c),构造及原理,:,8.2,凿岩机,(b),气腿的调压阀、换向阀：都是控制气腿的运动,二者相互配合，又相互独立,调压阀的作用：调节气腿的轴推力。,换向阀的作用：控制气腿工作。,减压阀,换向阀,8.2,凿岩机,(c),气腿的调压与换向工作原理：,支腿伸出 推力调节,快速缩回,8.2,凿岩机,减压阀,换向阀,8.2,凿岩机,（,7,）凿岩机及气腿的润滑,在凿岩机的进风管上接一个自动注油器，实行自动润滑。,8.2,凿岩机,3.,现代风动凿岩机的一般构造,各种凿岩机的不同之处主要表现在：冲击、配气、转钎。,（,1,）气动凿岩机的冲击机构,气动凿岩机的冲击机构的结构形式有两种：有阀配气 无阀配气。,8.2,凿岩机,（,2,）,气动,凿岩机的配气机构,凿岩机的心脏，对凿岩机的性能起着关键性的作用,有三种形式：被动阀型、控制阀型、无阀型,(a,),被动阀型：,是依靠密闭空间中的高压气垫来推动配气阀变换位置来换向的。,三种,球阀型（很少使用）,环状阀型,蝶状阀,碟状阀配气机构,8.2,凿岩机,8.2,凿岩机,(b,),控制阀型：,是在排气之前，依靠专门的控制气路推动配气阀来变换位置的，如：,YT24 YT28,等,结构,第一节 风动凿岩机,无阀配气型：其活塞和换向阀作成一体，是依靠活塞在运动过程中位置的变化来实现配气工作的。,8.2,凿岩机,有两种：,.,活塞尾杆配气,.,活塞大头配气,.,活塞工作行程,分为进气、膨胀作功和惯性滑行三个阶段。,.,活塞返回行程,.,启动阀的作用,离开“死点”位置，完成启动作用,8.2,凿岩机,（,3,）,气动凿岩机的转钎机构,有两种：内回转：特点是转速不可调，回转不连续,外回转：特点是转速可调，回转连续,(a),内回转转钎机构:,内棘轮（YT23、YT24,等）,外棘轮（,YTP26,等）,双向外棘轮（,YGZ90,等）,8.2,凿岩机,(b),外回转转钎机构:,主要优点：冲击与回转机构相互独立，可随岩石硬度的变化来改变转速和扭矩，以达到最佳凿岩速度。,主要用在中型、重型凿岩机上，广泛用于液压凿岩机上。,结构：风马达带动减数器运转。,（,3,）风动凿岩机的性能参数,(a),风动凿岩机的主要技术指标,压缩空气的工作压力,我国气动凿岩机的工作压力为,0.4,0.6MPa,，过去以,0.5MPa,为标准工作压力。采用国际通用的,0.63MPa,为标准工作压力。,8.2,凿岩机,活塞冲击功,活塞冲击末速度不能超过,10m,s,。,气腿式凿岩机的冲击功为,6080J,；,导轨式凿岩机为,80250J,；,活塞冲击末速度,69m,s,。,(c),活塞冲击频率与钎具转速,活塞冲击频率：一般为,26,58Hz,。,内回转 钎具转角的大小：一般在,16,38,范围。,独立外回转凿岩机，钎具转角可视情况随意调节。,8.2,凿岩机,(d),转钎扭矩,气腿式凿岩机的扭矩一般为,11,18Nm,。,向上式凿岩机可到,30Nm,。,导轨式凿岩机扭矩为,40,350Nm,。,(e),耗气量,耗气量是气动凿岩机一个重要的技术经济指标,。,当工作气压为,0,63MPa,时，,手持式、气腿式凿岩机耗气量为,52,85L,min,；,向上式为,94,115L,min,；,导轨式为,94,315L,min,。,8.2,凿岩机,(f),重量,手持式和气腿式凿岩机,一般为,22,30kg,，单位功率重量约为,9,5,13,5kg,kW,。,导轨式凿岩机的重量无特殊要求，轻的,30,40kg,，重的可达,170,180kg,。,(c),气动凿岩机的参数计算,反映气动凿岩机性能的参数有：冲击功、扭矩、冲击频率、钎具转速、耗气量、凿岩机功率和最优轴向推力等。,冲击功,E,：,8.2,凿岩机,扭矩,T,：,活塞冲击频率,N,：,钎具转速,n,：,8.2,凿岩机,凿岩机功率,W,：,耗气量,Q,：,耗水量,Q,s,：,8.2,凿岩机,8.2.1,液压凿岩机,1.,液压凿岩机的特点、分类及工作原理,（,1,）,液压凿岩机的特点,(a),与风动凿岩机相比具有以下优点：,能量利用率高。耗能量仅是气动凿岩机的,1,4,1,5,输出功率大，凿岩速度高。凿岩速度可比气动凿岩机的凿岩速度高出一倍以上。,噪声低。比气动凿岩机的噪声低,15,25,。,污染少。不象气动凿岩机那样喷出油雾。,冲击功、冲击频率、扭矩、转速和推进力大，而且可调。凿岩机更适应岩石的特性，提高凿岩效率。,8.2,凿岩机,润滑条件好，零部件的使用寿命长。运动部件或零件均在液压介质中工作。,工作平稳、凿岩速度更快。使用了液压蓄能器作为缓冲装置，有效地吸收了来自钎杆的反射波。,活塞和钎杆中的应力峰值降低，提高了活塞及钎杆的使用寿命。采用均匀、细长的冲击活塞。,(b),要求：,使用、维修液压凿岩机的人员的素质、技术水平要好。,8.2,凿岩机,液压凿岩机需要与液压凿岩台车设备配套使用，一次性投资较大。,（,2,）分类,(1),按其配油方式,有阀型,无阀型,套阀式,芯阀式,(2),按回油方式,单面回油,双面回油,前腔回油,后腔回油,8.2,凿岩机,（,3,）部分液压凿岩机的工作原理,(a),后腔回油前腔常高压型液压凿岩机冲击工作原理,此型液压凿岩机是通过改变后腔的供油和回油来实现活塞的冲击往复运动的。,8.2,凿岩机,(b),前腔回油后腔常高压式液压凿岩机冲击机构工作原理,此型液压凿岩机是通过改变前腔的供油和回油来实现活塞的往复运动的。,8.2,凿岩机,(c),双面回油式液压凿岩机冲击机构工作原理,此型液压凿岩机的冲击活塞和换向阀都是四通芯阀式结构，其冲击活塞采用前后腔交替回油。,冲击行程开始,8.2,凿岩机,冲击行程结束，返回 行程开始，换向阀换向。,8.2,凿岩机,换向阀换向结束，进入返回 行程,8.2,凿岩机,冲击活塞快速返回,8.2,凿岩机,换向阀换向，冲击活塞减速。,8.2,凿岩机,f.,冲击行程开始,8.2,凿岩机,(4),无阀式液压凿岩机冲击机构工作原理,该类型液压凿岩机没有专门的换向阀，而是利用活塞运动位置的变化自行配油。其特点是利用油的微量可压缩性，在容积较大的工作腔,(,缸体的前、后腔,),及压油腔中形成液体弹簧作用，使活塞在往复运动中产生压缩储能和膨胀作功。,8.2,凿岩机,二、,COP1238/SCOP1238,系列液压凿岩机的构造及液压系统,必须具备如下机构：,(a),冲击机构、,(b),回转机构、,(c),液压缓冲机构、,(d),排粉机构、,(e),回转润滑机构、,(f),推进机构、,(g),操纵机构以及凿岩机液压系统组成。,1.COP1238/SCOP1238,系列液压凿岩机的构造：,a.,外部构造,机头,齿轮箱,缓冲缸,活塞缸,柄体,液压马达,蓄能器,8.2,凿岩机,b.,内部构造,1,钎尾,2,耐磨轴承,3,冲洗衬套,4,防尘套,5,三边式转动套,6,大齿轮,7,缓冲套筒,8,缓冲活塞,9,缓冲油腔,10,活塞前导向套,11,行程调节塞,12,推阀通道,13,冲击活塞,14,活塞前导向套,15,回转马达,16,换向阀,17,传动轴,18,小齿轮,8.2,凿岩机,(a),冲击机构的特点：,活塞端面变化最小、细长的结构,8.2,凿岩机,冲击活塞行程可调,为了钻凿不同硬度的岩石，,COP1238/SCOP1238,系列液压凿岩机采用了行程调节机构来调节冲击频率和冲击功。,8.2,凿岩机,采用止动式换向阀,解决由于换向阀处于中间位置而使凿岩机冲击机构不工作的问题。,8.2,凿岩机,采用隔膜式液压蓄能器,液压蓄能器是液压凿岩机所特有的部件。,COP1238/SCOP1238,系列液压凿岩机在其高压油路和低压油路各安装了一个液压蓄能器。,冲击机构设置液压蓄能器的作用有两个：一是储蓄能量的作用，二是稳压作用。,8.2,凿岩机,(b),液压缓冲机构,为了防止反弹力对机构的破环，液压凿岩机都设有液压缓冲机构。,8.2,凿岩机,(c),回转机构及其润滑,液压凿岩机冲击频率高、输出扭矩大，所以都采用独立外回转机构。,(a),回转机构的结构,8.2,凿岩机,(b),回转机构的润滑,采用向齿轮箱内定期加注润滑和油雾润滑两种润滑方式。,(,),定期加注润滑脂,(,),油雾润滑,8.2,凿岩机,(d),排粉机构,平巷掘进所使用的液压凿岩机采用湿式凿岩方式（用压力水作冲洗介质）；露天向下打孔的液压凿岩机则采用干式凿岩方式。,COP1238/SCOP1238,系列液压凿岩机采用旁侧供水（气）的方式。,8.2,凿岩机,(f),润滑及防尘系统,冲击机构有自己的液压油作为运动副的润滑，而回转机构和机头部分则需防止灰尘和岩粉进入机器内部，损伤机器，并造成液压油的污染。,8.2,凿岩机,（,2,）,COP1238/SCOP1238,系列液压凿岩机的液压凿岩系统,凿岩机液压凿岩系统必须满足液压凿岩机机构工作要求和凿岩工作要求。,机构工作要求是指凿岩机的冲击、回转、推进机构的正常动作要求,凿岩工作要求指的是凿岩机冲击、回转、推进机构的复合动作要求和钻孔本身的工艺（如：开孔、正常凿岩、防卡钎、快速返回等功能）要求。,(a),系统构成,液压凿岩系统主要有回转系统、冲击系统和推进系统、防卡钎系统组成。,8.2,凿岩机,(b),液压原理,正常凿岩,.,回转,.,冲击,.,推进,回转马达,冲击机构,推进缸,8.2,凿岩机,凿岩机返回,当凿岩机运行到推进器的前止点时，创击限位阀使其换向。,.,使冲击换向阀、推进换向阀换向。,限位阀,.,使冲击停止，推进油缸缩回，凿岩机退回。,回转马达,冲击机构,推进缸,8.2,凿岩机,开孔 开孔就是促进岩壁上孔的形成；这时期凿岩机工作的特点是轻推、慢进、快冲。,.,快速冲击,冲击换向阀处于中位。,.,轻推、慢进 降低推进减压阀的出口压力。,8.2,凿岩机,防卡钎功能,在凿岩阶段，如果岩石有裂缝、或者冲洗不良而导致钎头在孔底被卡住的现象称为卡钎。,卡钎就是凿岩机不能回转，对液压系统的影响是回转压力的升高，控制防卡钎阀换向，而使推进油缸缩回。,当回转压力正常后，系统恢复正常凿岩状态。,8.3,凿岩台车,8.3.1,凿岩台车的分类及要求,凿岩钻车是随着当时科学技术的进步以及工程的需要，逐步发展完善起来的。最初是采用气动方式进行控制，在当时还很不完善，但已经显示出它的优越性和强劲的生命力。,主要体现在：,(1),减轻了工人的劳动强度；,(2),改善了劳动条件，保证了安全；,(3),提高了机械化水平、凿岩效率；,(4),保证了炮孔质量，加快了凿孔速度。,8.3,凿岩台车,1.,凿岩台车的分类,（,1,）按使用条件分,露天台车,采矿台车,掘进台车,锚杆台车,8.3,凿岩台车,（,2,）按行走机构分,轨轮式台车,履带式台车,轮胎式台车,（,3,）按动力源及驱动方式分,电动台车,柴油机驱动台车,8.3,凿岩台车,（,4,）,按所装钻臂的数目分,单臂台车,两臂台车,三臂台车,多臂台车,8.3,凿岩台车,2,凿岩台车的应用,凿岩台车广泛应用于矿山、水电、铁道、军事工程等地下掘进及露天开挖工程施工中。,在平巷掘进施工中，使用掘进台车钻凿掘进炮孔；并与装载、运设备配套使用，组成机械化作业线。在露天阶梯爆破、表层剥离施工工程中，应用露天潜孔台车完成钻孔工作。,3.,凿岩作业对掘进台车的要求,凿岩台车的目的就是完成钻孔作业，因此它必须满足凿岩作业的工艺要求。保证凿岩机按照炮孔设计要求钻凿炮孔确保炮孔布置规范（炮孔的间距和炮孔的方向）。,8.3,凿岩台车,应有灵活的移位和摆角机构（统称为变幅机构）。满足定位要求。,应具备平动机构。满足炮孔互相平行的要求。,应具备翻转机构,(,对直角坐标钻臂而言,),、俯仰机构和“靠帮”机构。,具备推进机构（即推进器）。保证凿岩机的推进和后退，推进速度、推进力可根据岩石的性质进行调节 。,应具备补偿机构。保证推进器顶住岩石 和完成移位工作。,具 备行走机构和固定机构。保证台车能方便地前进和后退，凿岩时底盘应稳定不动。,8.3,凿岩台车,具 备行走机构和固定机构。保证台车能方便地前进和后退，凿岩时底盘应稳定不动。,应具有卡钎报警及自动处理卡钎的装置。为了减少卡钎事故，提高纯凿岩时间。,台车的控制系统应集中，机械化程度要高，操作简单。,8.3.2,掘进台车,1.,瑞典阿特拉斯,柯普科（,Atlas,Copco,）全液压台车基本结构及原理,8.3,凿岩台车,全液压两臂台车基本组成：推进器、钎具、液压凿岩机、液压钻臂、操纵台、防护棚、液压系统、气水系统、电气系统组成。,凿岩机,钎具,推进器,液压钻臂,操纵台,防护棚,液压系统,电缆卷筒,电器柜,行走底盘,8.3,凿岩台车,（,1,）推进器,作用是：支撑凿岩机、给凿岩机适当的轴推力、凿孔完毕后使凿岩机自动退回到开始凿岩的位置。,(a),结构：,BMH,系列推进器属于液压缸钢丝绳式。,软管接头架,动滑轮,动滑轮,后连接架,托盘,推进缸,8.3,凿岩台车,(b)BMH,型推进器的工作原理：,采用复合式液压缸：液压缸筒中前后各有一只活塞，两个活塞之间用单向阀隔开，前端的短油缸实际上是牵引钢丝绳的张紧液压缸。,凿岩机的行程是推进液压缸的,2,倍，凿岩机的推进力是推进液压缸推力的,0.5,倍。,8.3,凿岩台车,（,2,）推进器的补偿,推进器的补偿有两个作用：一个是满足推进器换位要求；另一个是凿岩时，推进器顶紧岩石，保证凿岩机稳定推进。,补偿缸完成推进器的补偿,8.3,凿岩台,车,（,3,）推进器的翻转及俯仰,BMH/NBMH,推进器的翻转由回转式油缸来完成。,翻转机构的作用是在打周边孔时能使钻孔位置最大限度的靠近岩壁，减少超挖量保证巷道尺寸。,推进器,反转油缸,推进器,俯仰油缸,8.3,凿岩台车,推进器的俯仰由油缸摆杆机构来完成。,俯仰机构的作用是在打周边眼时满足其靠帮角的要求。,(a),可打锚杆孔,通过推进器的俯仰机构可在顶棚打扇形孔，借助于钻臂的左右摆动和钻臂的伸缩可以覆盖约,1.5m,的范围。当推进器的仰角达到,90,时，此时推进器垂直向上打顶孔，可实现顶棚锚杆孔的凿岩,8.3,凿岩台车,(b),可打横向水平孔和底板孔,推进器的仰角达到,90,，翻转缸翻转,90,，可打横向水平孔；若推进器的翻转缸翻转,180,，可打垂直向下的底板孔。,8.3,凿岩台车,（,4,）液压钻臂的平动与横向摆动,变幅机构的作用是实现钻臂定位。,平动机构的作用是在改变钻孔位置时保证孔的相互平行。,双三角式钻臂定位既可以按水平和垂直方向分步定位，还能够直接实现斜上或斜下快速定位,8.3,凿岩台车,(a),变幅机构及平动机构的组成,变幅油缸,平动油缸,几何特征是：后变幅机构和前平动机构相似并左右对称。,8.3,凿岩台车,为了满足液压平动机构运动的要求，双向球铰具有水平和垂直方向上两个旋转自由度，这是这种液压平动机构实现双三角式钻劈液压平动机构运动的关键部件。,变幅油缸,平动油缸,8.3,凿岩台车,(b),平动机构液压原理,液压平动机构是一种无辅助油缸、无误差的液压平动机构。,推进器平动,推进器在水平方向上的平动,8.3,凿岩台车,推进器在垂直方向上的平动,8.3,凿岩台车,（,5,）液压钻臂的有效工作范围,液压钻臂的有效工作范围是指凿岩机在打水平孔、推进器处于水平位置时，钻臂的最大极限钻孔位置所组成更组成的包络线内的区域。,推进器的横向摆动,按下平动开关按钮时，平动开关阀,8,工作，推进器平动功能解除。,8.3,凿岩台车,2.,掘进台车的行走机构,掘进台车的行走机构有三种类型，即轨轮式、履带式和轮胎式。,12000,6275,5725,10180,BUT35,7890,4210,3680,6860,BUT32,7100,3790,3310,6320,BUT30,6300,6340,BUT25,4855,4980,BUT20,D,C,B,A,型,号,示,意,图,8.3,凿岩台车,（,1,）轨轮式行走机构,轨轮式行走机构结构简单，高度小，特别适应在小断面中使用。,轨轮式行走机构的最大缺点是台车的活动范围受轨道的限制；在中小断面巷道中容易与装岩设备发生干扰。,8.3,凿岩台车,有时在大断面隧道开挖时采用龙门架式凿岩台车,8.3,凿岩台车,（,2,）履带式行走机构,履带式行走机构的接地面积大，接地比压较小，从而可在松软的底板上正常作业，并且由于接地面积大，增加了整个机器的工作稳定性，一般情况下只在前端设支腿等辅助机构。,8.3,凿岩台车,履带式行走机构的缺点是重量大，对于地下酸性较大的涌水会腐蚀履带机构，降低履带的寿命。,履带式行走机构的钻车在井下和露天工程中广泛采用。,（,3,）轮胎式行走机构,轮胎式行走机构是现代汽车技术在地下建筑工程中的应用。,轮胎式行走机构机动灵活，不怕矿井水的腐蚀，结构简单、重量轻、操纵方便。因此，地下掘进台车、采矿台车和锚杆台车都广泛的采用这种结构。,轮胎式行走机构可分为刚性底盘和铰接底盘两种,.,。,8.3,凿岩台车,许多露天轮胎式台车和矿山井下的大型台车都是采用汽车制造公司的标准或非标准型汽车底盘和柴油机。,轮胎式行走机构的缺点是轮胎寿命低，需要经常更换，维修费用也高。,8.3,凿岩台车,3.,液压钻臂,钻臂,(,也称支臂,),是钻车的关键部件。,作用是支承推进器和凿岩机具，并且可以自由调整，使之能在全工作面内进行凿岩。,采用液压传动的钻臂称为液压钻臂。,按照钻臂的运动方式及变幅机构的型式，有三种：直角坐标式、极坐标式、双三角式,直角坐标式钻臂是按照直角坐标方式确定炮眼位置,8.3,凿岩台车,极坐标式钻臂按照极坐标方式确定炮眼位置,双三角式钻臂则不仅可以按照直角坐标方式确定炮眼位置，而且直接实现对斜上斜下炮孔位置的定位。,8.3,凿岩台车,（,1,）直角坐标式液压钻臂,直角坐标式钻臂是利用支臂缸和摆臂缸的动作使钻臂在垂直方向和水平方向移动，从而确定钻孔位置。,直角坐标式钻臂一般有两套平动机构：在垂直方向的平动机构和水平方向上的平动机构。使凿岩机在钻凿周边眼时尽量贴近岩面 的推进器翻转机构。,直角坐标式钻臂具有五个运动：,钻臂的升降运动；,钻臂的水平摆动；,推进器在垂直平面内的俯仰运动；,推进器的水平摆动；,推进器的补偿运动。,8.3,凿岩台车,（,2,）极坐标式液压钻臂,极坐标式液压钻臂是利用钻臂根部的回转机构，使整个钻臂绕根部回转支座的回转轴线回转,360,；炮限的位置由回转半径和回转角度来确定。,8.3,凿岩台车,(a),齿轮齿条式旋转机构,这种旋转机构在其液压缸活塞杆的末端是一齿条，通过齿条驱动齿轮旋转，齿轮与钻臂旋转轴相固定，从而驱动钻臂旋转一周。,8.3,凿岩台车,(b),液压缸圆盘式旋转机构,这种机构是利用两个液压缸驱动圆盘的偏心轴旋转,360,，以完成钻臂的旋转动作。,8.3,凿岩台车,(c),液压马达,蜗轮副旋转机构,这种旋转机构由液压马达驱动蜗轮,蜗杆传动副使蜗轮旋转。蜗轮与钻臂之间采用键连接,(,或其它种可拆卸连接方式,),。从而使钻臂旋转。,8.3,凿岩台车,（,3,）双三角式液压钻臂,双三角式液压钻臂是一种立体的双三角式结构，采用先进的定位方式，既可以按水平和垂直方向分步定位，还能够直接实现斜上或斜下定位。,8.3,凿岩台车,车,（,4,）液压钻臂的自平行机构,钻爆法施工，要求掘进钻车必须钻凿出保证质量的平行孔，掘进台车的钻臂均采用了自动平行机构。,钻臂的自动平行机构有四种形式：,(a),剪式平行机构,利用剪刀原理使钻臂上的推进器在钻臂调定孔位时，互相平行,8.3,凿岩台车,(b),四连杆自动平行机构,利用四连杆的平面运动特性来使钻臂上的推进器在不同孔位自动平行。,固定杆长的垂直面四连杆平行机构。,8.3,凿岩台车,平行杆可调的垂直面四连杆平行机构,垂直面和水平面均可自动平行的机构,这种机构的特点是在垂直和水平两个平面内可同时调整，始终保持推进器的轴线在各个位置时的互相平行。,8.3,凿岩台车,TP,型钻臂的外形和动作示意图,(c),液压自动平行机构,这种机构是通过两只液压缸，借助压力油来传递运动，以实现推进器的自动平行。,8.3,凿岩台车,这种机构的特点是尺寸小、重量轻、结构紧凑、操作灵活和维修方便。能适应定长钻臂、伸缩钻臂和臂头旋转式钻臂的工作要求。,(d),电,液自动平行机构,这种机构是通过角定位伺服控制系统控制支臂液压缸和俯仰液压缸的伸缩量来实现推进器的自动平行位移。,8.3,凿岩台车,4.,推进器,推进器是支撑凿岩机并在凿岩过程中向凿岩机施以一定的推进力的推进机构。,按其推进机构的工作原理可分为：螺旋式推进器、链式推进器、液压缸,钢丝绳,(,链条,),（,1,）螺旋式推进器,这种推进器采用气动马达驱动丝杠旋转，带动装在凿岩机托盘下面的螺母作直线运动从而推动凿岩机向前推进或后退。,8.3,凿岩台车,（,2,）链式推进器,依靠马达通过蜗轮,蜗杆机构驱动装在推进器滑轨中间的链条。凿岩机的托盘与传动链固定在一起，当链条正反方向运动时便带动托盘前后移动。,链式推进器的特点是传动可靠，但推进的平稳性不如螺旋推进器；推进力过大时容易出现断链故障。,8.3,凿岩台车,（,3,）液压缸式推进器,这种推进器是利用推进液压缸的活塞往复运动来推动凿岩机。由于活塞的行程有限，常采用钢丝绳,(,或链条,),增倍机构。,8.3,凿岩台车,（,4,）可伸缩式推进器,可伸缩式推进器有两种形式：一种是液压缸,钢丝绳（或链条式）式，另一种是马达,链条式。最突出的特点是推进导轨可以伸缩。,它在缩短之后可用于较低的巷道向顶板钻凿锚杆孔；伸长之后又可以钻凿炮孔。伸缩式推进器的这一特点为一台钻车既能钻凿锚杆孔又能钻凿炮孔提供了必要的技术条件。,8.3,凿岩台车,8.3.3,潜孔台车,利用潜入孔底的冲击器与钻头对岩石进行冲击破碎，其冲击功不随钻孔的深度的变化而变化。,潜孔钻机采用冲击,回转式钻孔方式。,1.,潜孔冲击器潜孔作业原理及钻机特点,（,1,）用潜孔冲击器潜孔作业原理,潜孔冲击器式潜孔钻机的凿岩原理与外回转式凿岩机的凿岩原理相同，都具有独立的回转机构和冲击机构。,8.3,凿岩台车,（,2,）用潜孔冲击器进行潜孔的钻机特点,潜孔钻机通常适用于钻凿孔径为,80,250mm,、深度一般不大于,30m,、最深为,150m,的炮孔。,(,据国外资料钻孔孔径范围为,3,18(,即,76.2,457.2mm),，最大可达,33(,即,838.2mm),。,8.3,凿岩台车,用潜孔冲击器进行凿孔的钻机有如下特点：,冲击力直接作用于钎头，冲击能量不因在钎杆中传递而损失，故凿岩速度受孔深的影响小。,以高压气体排出孔底的岩碴，很少有重复破碎现象。,孔壁光滑，孔径上下相等，一般不会出现弯孔现象。,工作面的噪声低。,国内外已经有了高工作气压的空气压缩机（高达,2.5MPa,）和高风压潜孔冲击器提高了钻孔速度数倍。,有了大孔径冲击器和捆绑式冲击器，增大了钻孔孔径，使其应用范围更广。,8.3,凿岩台车,2.,潜孔冲击器,作用是将从钻杆中心来的压缩空气的压缩能转变成活塞往复运动的冲击能量，并将其传递给钻头来打击岩石。,（,1,）潜孔冲击器的种类和规格,按配气方式分,有阀配气,无阀配气,自由阀,控制阀,板阀,蝶阀,按废气排出的途径分,中心排气,侧排气,8.3,凿岩台车,我国现用冲击器主要有三种型号：,C,型。特点是自由阀配气，侧排气。已被新型冲击器所代替。,J,型和,CZ,型。自由板阀配气，中心排气，单次冲击功大，冲击频率较低，使用寿命长，适用工作气压,0.4,0.7MPa,。,8.3,凿岩台车,W,型。无阀配气，中心排气，单次冲击功较大，具有结构简单、工作可靠等优点。,（,2,）中心排气潜孔冲击器的工作原理及结构,8.3,凿岩台车,（,3,）无阀潜孔冲击器的特点及原理,特点：,取消了复杂的配气机构，代之以简单的配气气路，压气直吹，气道路程短，气体压力损失小；,多数无阀冲击器取消了内缸、扩大了缸体有效工作直径，冲击功较大；,利用压缩气体膨胀作功，使冲击器耗气量大大减少；,冲击器主要零件有大致相近的使用寿命，使冲击器维护、运转条件得以改善。,原理：,8.3,凿岩台车,（,4,）高风压潜孔冲击器,提高潜孔钻机的工作效率的主要途径是提高工作气压。有利于降低能耗和提高冲击器和钻头寿命。,目前冲击器的工作气压已达到,1.7,2.5MPa,。,3.KQ200,型潜孔钻机,是一种自带空气压缩机的履带式重型潜孔钻机，适于中型露天矿应用，可凿直径为,200220mm,的炮孔，钻孔深度为,19.3m,。,8.3,凿岩台车,除冲击器以压缩空气为动力外，钻机的其他机构全部以电为动力；,钻机自带高压变压器；,钻架采用四柱式封闭衍架结构；,回转机构采用三速电机，可按矿岩可钻性选择不同回转参数；,行走机构采用双电机分别驱动；,采用轴承式定心环；,钻机有干式与湿式两套除尘系统，,8.3,凿岩台车,4,CLQ15,露天潜孔钻车,该钻车配用,QC100,型潜孔冲击器,H150,型大扭矩回转器，可钻凿孔径为,f,105,f,115mm,的炮孔。采用干式凿岩作业时，配用,FC901,型扑尘器，消除粉尘污染，改善工作环境。,具有如下特点：,(a),凿岩方位变化大，该钻车可以钻凿多方位不同角度的炮孔。,钻臂在同一个油缸的控制下，通过三位式扇形板机构可分别实现三个部分重叠的,85,，摆动范围共,170,。,8.3,凿岩台车,推进器在油缸作用下，可倾斜,179,，即内转,35,，外转,144,。,将钻臂放低，并把推进器调至履带前方，可实现横向水平凿岩，并可向下摆动,12,。向上摆动,86,。,8.3,凿岩台车,推进器在专门油缸支承下，通过两位式扇形板结构；可分别实现两个部分重叠的,98,摆动范围，共摆动,154,。,钻臂俯仰范围为,95,，其中向上,70,，向下,25,。,8.3,凿岩台车,(b),钻车动力单一，钻车的运行，凿岩方位的调节，凿岩钻孔作业等都以压缩空气为动力源。,8.3.4,牙轮钻机,牙轮钻机是以牙轮钻头为钻具，连续破碎岩石，压气排渣的自行式钻孔设备。,牙轮钻机的钻孔直径一般在,250,455mm,范围内，常用的孔径为,250,380mm,。是露天采掘的主要设备。,1.,牙轮钻机的类型,牙轮钻机属于旋转,冲击式钻孔机械。由回转和加压两个动作来完成凿岩工作，由通向孔底的压气来吹洗炮孔。,8.3,凿岩台车,三种基本类型：,（,1,）底部回转间断加压式,底部回转加压式是比较早期的结构型式是由石油、勘探用钻机移植而来的。,（,2,）底部回转连续加压式,钻机的回转和加压机构安设在钻架底部，并由链传动装置或钢绳液压系统实现连续加压。,8.3,凿岩台车,（,3,）顶部回转连续加压式,又称为滑架式牙轮钻机。是在钻杆的上部安装一个能沿钻架上下滑动的回转加压小车，以实现钻具的回转和连续加压。,(a),顶部回转连续加压有封闭链条,齿条加压式,主动链轮,小齿轮,齿条,8.3,凿岩台车,(b),钢绳,齿条加压式,(c),钢绳,液压缸加压式,主动轮卷筒,加压卷筒,油缸,回转电机,加压小车,钻杆,8.3,凿岩台车,(d),整体小车加压式,牙轮钻机按孔径大小可分为：,轻型牙轮钻机，孔径小于,150mm,；,中型牙轮钻机，孔径为,170250mm,；,重型牙轮钻机，孔径大于,310mm,。,加压小车,加压电机,加压减速器,回转电机,回转减速器,钻杆,齿轮,齿条,8.3,凿岩台车,二、牙轮钻头的结构及工作原理,按牙轮的数目分,单牙轮,双牙轮,三牙轮,多牙轮钻头,使用最多的是三牙轮钻头。,8.3,凿岩台车,(,1),结构,牙轮钻头由三个牙爪及三个安装在牙爪轴颈上的牙轮组成。,(2),原理,牙轮钻头靠钻机的回转，加压机构施加在钻头上的回转力距及轴压力破碎岩石。钻头的回转带动牙轮滚动，在轴压力静载荷及牙轮转动时的动载荷作用下，牙轮上的齿以压碎、冲击、剪切等形式破碎岩石，岩渣由压风吹出孔口。,牙爪,牙轮,8.3,凿岩台车,3,、,KY310,型牙轮钻机,KY310,型牙轮钻机是一种带回转加压小车的滑架式钻机。,由回转小车、加压提升机构、均衡装置、行走机构；除尘装置等以及压气系统、钻杆架、液压系统、增压净化装置等组成。,8.3,凿岩台车,8.3.5,锚杆台车,锚喷支护机械包括：锚杆机械、喷射混凝土设备。,锚杆机械是完成锚杆孔的钻凿和安装锚杆的锚杆支护设备。,锚杆机械,凿岩机（向上式凿岩机，仅打锚杆孔，如：,YSP45,）,锚杆台车,塔架式,推进器式,钻夹式,8.3,凿岩台车,1,、锚杆支护转架,采用锚杆支护台车上专用的转架式推进机构。,（,1,）锚杆支护转架 的分类,特点是可以在一个工作机构上完成钻锚杆孔和安装锚杆的全部工序。,(a),按工作位置（工位）数量分为：两位转架、三位转架；,(b),按锚杆体移送方式分为：无锚杆仓式、带锚杆仓式。,8.3,凿岩台车,（,2,）支护钻架,(a),赛克马（,Secoma,）通用锚杆支护转架,锚杆支护转架由推进装置、导轨、液压凿岩机、装锚杆装置、转角机构等组成。,8.3,凿岩台车,工作过程：,(),立轴顶紧岩石表面,;,(),导轨上移,(,补偿动作,),，集尘罩顶在岩石上，然后钻锚杆孔。,(),导轨下移,(,返