（机械工程专业论文）yyg120型液压凿岩机冲击机构的设计与仿真.pdf

东北入学硕十学位论文摘要 y y g l 2 0 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y y g l 2 0 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y y g l 2 0 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 d e s i g n a n de m u l a t i o no fy y g 12 0 t y p e h y d r a u l i c r o c kd r i l li m p a c tm e c h a n i s m a b s t r a c t h y d r a u l i c r o c kd r i l l sa r en e w b o r n e q u i p m e n t s o fr o c kd r i l l ，w h i c hh a v e g r e a t l y i m p r o v e de f f i c i e n c y o fd r i l l i n ga n dh a v ep r o m o t e dd e v e l o p m e n to fp r o d u c t i o n h o w e v e r ， h y d r a u l i ci m p a c t m e c h a n i s mi st h e k e yp a r t o ft h i sk i n do fe q u i p m e n ta n dp o w e r t r a n s m i s s i o nm e c h a n i s m ，i t sf u n c t i o ni sg o o do rn o t ，w h i c hd e t e r m i n e sa d v a n t a g ea n d d i s a d v a n t a g e o ft h ew h o l em a c h i n e s oi n t e r n a la n de x t e r n a ls c h o l a r sa n dm a n u f a c t u r e r s c o n c e r n e dw i t hi th a v ec o n d u c t e dag r e a to fr e s e a r c ha n de x p e r i m e n t si nt h i sr e s p e c t ，a n d h a v e p u b l i s h e d l o t so fp a p e r sc o n c e r n e dw i t hi t b u tb e c a u s er e s e a r c h o r g a n i z a t i o n i s d i v o r c e df r o mm a n u f a c t u r e r ，w h i c hc a n tm a k el o t so fr e s e a r c ha c c o m p l i s h m e n t su s e db y t h e mi nt i m e ，i tr e s u l t si ns l o wp r o g r e s so fd e s i g n i n gt e c h n o l o g yo nh y d r a u l i cr o c kd r i l lo f e n t e r p r i s eo f p r o d u c t i o n t h e w r i t e ro f t h i se s s a yh a sc o n d u c t e d d a r i n ge x p e r i m e n t a tf i r s t ，i nt h i se s s a yw ei n t r o d u c es t r u c t u r ea n df u n c t i o no f h y d r a u l i cr o c kd r i l la n d i n t e r n a la n de x t e r n a lp r e s e n ts i t u a t i o no fi t sd e v e l o p m e n t ，a n da d v a n c ed e s i g ni n s u f f i c i e n ti n t h er e s p e c to fh y d r a u l i cr o c kd r i l li ns h e ny a n gp n e u m a t i ct o o lp l a n ta n dr e s e a r c h i n g q u e s t i o n s s e c o n d l y ，i nt h i se s s a yw es y s t e m a t i c a l l yi n t r o d u c ec h a r a c t e r i s t i ca n dp r a c t i c a l i t yo f a d v a n c e ds a nd u a nf a d e s i g n i nt h er e s p e c to f o p t i m i z e dd e s i g no fh y d r a u l i c r o c kd r i l l t h i s i sac o m m o n d e s i g n i n gm e t h o do fh y d r a u l i ci m p a c tm e c h a n i s m ，i t sb a s i ch y p o t h e s i si st h a t o i lp r e s s u r ei sc o n s t a n t ，o ni t sb a s ean o n d i m e n s i o nd e s i g np a r a m e t e ri si n t r o d u c e d ，a l lk i n d s o fo u t p u tp a r a m e t e r so f h y d r a u l i ci m p a c tm e c h a n i s m a r ee x p r e s s e db yi n p u tp a r a m e t e r sa n d t h i sn o n d i m e n s i o np a r a m e t e r ，b ys e l e c t i n gn o n - d i m e n s i o n p a r a m e t e r ，d i f f e r e n to u t p u tr e s u l t s a r e g a i n e d ，a c c o r d i n gt o d i f f e r e n to p t i m i z e do b j e c t i v e s a p p r o p r i a t eo u t p u tp a r a m e t e r sa r e s e l e c t e dt oa c h i e v eo p t i m i z e dd e s i g no fi m p a c tm e c h a n i s mo fh y d r a u l i cr o c kd r i l l ，i ti sa s i m p l e a n dp r a c t i c a ld e s i g n i n gm e t h o d i nt h i s e s s a y s a nd u a nf ad e s i g n i n gm e t h o di s a d o p t e d ，a n dw em a k ev a r i o u so p t i m i z e dd e s i g n i n go ny y g l 2 0t y p eh y d r a u l i cr o c kd r i l l i m p a c tm e c h a n i s m o fs h e n y a n g p n e u m a t i ct o o lp l a n ta n da c h i e v ef a i r l yi d e a lr e s u l t s a tl a s t ，i nt h i se s s a yw e d e t a i l e d l yi n t r o d u c en o n - l i n e a rd e s i g n i n gm e t h o do fp r a c t i c a l a n d p r e c i s eh y d r a u l i ci m p a c tm e c h a n i s m w e a d v a n c ed e s i g ni n s u f f i c i e n to fl i n e a rd e s i g n i n g m e t h o d ，c o n s i d e rn o n l i n e a rf a c t o r so fh y d r a u l i ci m p a c tm e c h a n i s ms u c ha su n s t a b l eo i l p r e s s u r ee t a l d u r i n gt h ew o r k ，e s t a b l i s hn o n - l i n e a rm a t h e m a t i c a lm o d e lo fh y d r a u l i cr o c k d r i l li m p a c tm e c h a n i s m ，m a k en u m e r i c a le m u l a t e dc a l c u l a t i o no ny y g12 0h y d r a u l i cr o c k 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t d r i l lo fs h e ny a n gp n e u m a t i ct o o lp l a n t ，d r a wa l ii d e a lc o n c l u s i o nc o n s i s t e n tw i t hp r a c t i c a l r e s u l t sa n da c h i e v ed y n a m i cc u r v ec o n c e r n e dw i t hv a r i o u sp a r a m e t e r so fh y d r a u l i ci m p a c t m e c h a n i s m i ts e q u e n t i a l l yi m p r o v e st h ed e s i g n i n gp r e c i s i o no fh y d r a u l i cr o c kd r i l ly y g l 2 0 t y p ei no r d e rt oo f f e rg r o u n d w o r ko fa m e l i o r a t i n gd e s i g n k e yw o r d s ：i m p a c tm e c h a n i s mo fh y d r a u l i cr o c kd r i l l ；o p t i m i z a t i o nd e s i g n ；n u m e r i c a l e m u l a t i o n 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： 东北人学学位硕士论文 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 液压凿岩机的发展过程 利用压缩空气作动力，推动活塞往复运动而撞击钎具的凿岩机称为气动凿岩机a 这种机器自1 8 6 1 年开始应用以来，至今已有一百三十多年的历史，它具有安全、可 靠、操作维修简便及耐用等优点，因此发展成为采掘工业中不可缺少的一种钻孔工 具，应用领域广泛，在矿业开发和开挖工程中发挥了巨大的作用。 气动凿岩机按配气机构分为被动阀型、主动阀型、无阀型三种类型，按转钎机 构分为内回转式和外回转式两种类型。随着近代科学技术的进步，合金钎杆、硬质 合金片钎头的发明，热处理、焊接技术的更加完善和提高，气动凿岩机的凿岩速度 和台班效率也得到了较大的提高。最近二十多年来，人们将重型气动凿岩机安装在 凿岩台车上使用，从而扩展了气动凿岩机的使用范围，而且大大的提高了机械效率， 减轻了工人的劳动强度。 但气动凿岩机是以压缩空气为传递能量的介质，因此存在着两个根本性弱点： 是能耗大，它的能量利用率只略高于1 0 ，二是作业环境恶劣，噪声高，油雾大， 特别是在地下作业，此问题更加突出。为了解决这些问题，人们一直在进行新的传 递能量介质的探索。其中主要有： ( i ) 直接用电力来驱动钻机旋转，称高轴压力的旋转式岩石电钻，因需要提供数 以吨计的轴推力，而且钎头磨损严重而未获得成功。 ( 2 ) 通过电动机的旋转，使电动机的旋转运动变换为活塞往复冲击运动，称电动 冲击式凿岩机，因安全、结构以及生产率都存在许多问题而未能推广。 ( 3 ) 采用全断面掘进机代替钻孔爆破作为破碎和挖掘岩石的一种手段。但它只适 用于在软岩或中等以下岩石中作业，对硬岩和地质结构复杂多变的地区还存在很多 问题。另外，这种机器构造复杂，体积大，价格高等一系列问题，应用仍有很大的 局限性，还不能达到取代钻孔爆破法破碎岩石的目的。 液压凿岩机是一种以液压油为动力，在工作原理上与气动凿岩机相类似的一种 凿岩机。早在1 8 7 6 年，德国人布兰德( v b r a n d t ) 就发明一台水力驱动的“凿岩 机”，虽然用了液体传动，但只限于回转，我们只能称之为钻机。本世纪二十年代， 英国人多尔曼( d o r m a n n ) 制成了一台液压凿岩机，由于当时的工业水平还不高， 液压技术不够完善，故未能用于生产。六十年代末国外出现了许多液压凿岩机的专 利，并有多家公司开始研制液压凿岩机。1 9 7 0 年法国的蒙塔贝特( m o n t a b e r t ) 公司首先制成第一代可用于生产的液压凿岩机h 5 0 、h 6 0 ，它的出现是凿岩技术上的 一次革命。在此之后，瑞典的阿特拉斯科普科( a t l a sc o p c o ) 公司的c o p l 0 3 8 ， 法国的塞科马( s e c o m a ) 公司的r p h 3 5 ，联邦德国的克鲁伯( k r u p p ) 公司的 h b l 0 0 ，瑞典阿丽马克( a l i m a k ) 公司的a d l 0 1 和芬兰的汤姆洛克( t a m r o c k ) 公司的h e 4 2 5 相继投入市场，至今世界上已有二十多个国家，三十家公司( 厂家) 进行研制。由于液压凿岩机具有工效高、噪声低、易控制、寿命长等优点，使之一 投放市场就显示了巨大的优越性，八十年代是液压凿岩机迅速发展和成熟阶段，各 国公司为加强竞争，都加快了产品更新换代的速度，并向多品种方面发展，各国研 制的液压凿岩机投入市场销售的型号1 9 8 1 年为4 8 种，1 9 8 4 年为7 1 种，到1 9 8 9 年 已有l o o 余个品种。总销售量数以万计。仅a t l a sc o p c o 公司的年销售量已达 3 0 0 0 4 0 0 0 台。 鱼! ! 查兰堂垡堡主堡苎 筮1 _ 兰丝堕 目前，液压凿岩机的发展趋势有以下几个特点： ( 1 ) 向着重型化方向发展。近年各大公司都推出了有自己特色的重型液压凿岩机， 虽各不相同，但都采用了大功率、大扭矩的形式，以提高钻孔速度，加大钻孔直径， 如a t l a sc o p c o 公训的c o p l 8 3 8 、c o p 4 0 5 0 c r ，t a m r o c k 公司的i i l l 0 0 0 、 h l l 0 0 0 s 等，其中c o p 4 0 5 0 c r 液压凿岩机的整机重量为3 9 0 k g ，冲击功率为4 0 k w ， 回转扭矩为1 3 2 0 n m ，最大钻孔直径为1 2 7 r a m ，钎杆长度为6 m ，在2 0 0 m p a 的花岗 岩中钻4 1 m m 的孔径，钻孔速度可达3 m m i n ，该机设有两个回转马达、三个蓄能器。 ( 2 ) 向露天方向发展。液压凿岩机不但十分出色地完成在地下矿山和隧道工程的 采掘任务，现各公司又纷纷推出适合于露天作业的液压凿岩机，并且在大型水电工 程、露天矿山中，随处可见它们的踪影，它们已经成为露天钻孔作业的一支主力军。 ( 3 ) 改进结构设计和钎具质量，提高钻孔经济性和精确性。 ( 4 ) 深孔凿岩增设反冲击装置，提高成孔率。 ( 5 ) 采用智能化控制。 国外研制液压凿岩机的国家有英、美、法、德、日、意和瑞典、芬兰等发达国 家。随着市场的竞争，有的公司和产品型号已经被淘汰了，但研究成效显著的公司 则得到了巨大的发展。目前，国际液压凿岩机市场有竞争能力的是瑞典a t l a s c o p c o 公司和芬兰t a m r o c k 公司，他们的销售量占世界液压凿岩机总销售量的 7 0 以上。表1 1 是国外各主要公司八十年代末和九十年代初的产品。 表1 i t a b l e1 1 国外各主要公司生产的液压凿岩机 h y d r a u l i c r o c kd r i l lo f o v e r s e a sm a i n c o m p a n y 制造厂及挝号机重冲击功率冲击频率回转述度最大转矩冲击压力钎杆规格 ，l 噜 ，i m t t z ( r m l n )n m ，m p a 瑞典阿特拉斯 科普柯公司 c o p l 0 2 2 6 0 5 15 55 00 3 0 01 2 01 4h 2 2 整体 c o p l 0 2 5 5 55 003 0 01 2 0】85h 2 5 整体 c o p l 0 2 8 0 d 5 25 55 01 2 01 85r 2 8 接杆 c o p i 0 3 2 r i d 1 1 27 54 0 5 30 一1 2 02 0 02 0r h 2 8 r h 3 2 c o p l 0 3 2 0 8 1 1 285 002 4 02 0 02 lr 2 8 r 3 2 c o p l 2 3 8 h e 1 6 01 85 00 2 0 07 0 0j 5 2 5t 4 5 c o p i2 3 8 m e i5 3 、】5 0 、15 】1 54 0 6 00 一1 0 01 0 0 0 、7 0 0 、5 0 01 5 2 5r 3 8 、r 3 2 e 、t 3 8 0 2 0 0 、0 3 0 0 c o p l2 3 8 l e 1 5 01 34 卜6 00 3 0 0 、0 2 0 05 0 0 、7 0 01 5 2 l58 3 2 、r 3 8 、t 3 8 c 12 3 b h fl5 01 4】0 0 一【0 50 3 7 04 3 01 5 2 5r 3 8 c o p 【4 4 0 15 12 06 0 - 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2 5 ( )5 0 0 j75r 悄 h 0 6 122 2 81 7 o3 83 4 670 2 0 09 0 0【? 5r 3 8 、i 4 5 奥地利鲍乐尔国际风动工具公司 h s 4 1 6 s8 075 8l6 0 、6 60 - 4 5 03 0 01 2 1 7r 2 5 、r 2 8 、 r 3 2 、r 3 8 f l s 4 3 2 s1 1 576 - 885 1 、5 9o 一3 2 04 0 e ,j 5 1 7r 2 8 、h ：j z 、 r 3 8 、b 3 8 h s 4 4 8 1 5 5l o5 - 1 44 3 、5 8o - 2 0 6 、0 3 2 0o 、8 0 01 1 75r 3 2 、r 鼹、 r 3 8 、f f 4 5 h s 4 6 42 6 01 25 一1 533 9 4 20 2 0 09 0 01 5 1 8b 3 8 、b 4 5 b 5 l 英格素兰公司 l m 2 1 c y l l 3 ( ) 加德涅- 丹佛公司 i t p i i t a1 24 5 0 1 5 01 8 i t p r i _ g t1 74 5 03 3 92 i f f p r 】ha t 】73 0 06 8 02 2 h 阿t l t s t l73 0 06 8 02 2 l i p r 2 一c2 7l5 0i 3 6 02 i5 钻管由频率与冲击能乘积算出两种冲程位置三种冲程位置产品说明中所列为每次冲 击能为3 0 0 j 。 4 查! ! 盔堂兰焦堡主丝塞蔓! 兰 堕丝 1 2 我国液压凿岩机发展过程 我国从七十年代中期( 1 9 7 3 年) 开始了对液压凿岩机的研究，经过二十几年的 努力，已初步具有液压凿岩设备教学、科研、制造、检测、应用的技术能力，为进 步发展国产液压凿岩设备，更广泛地应用液压凿岩设备奠定了基础。八十年代中 期我国又引进了4 种液压凿岩机制造技术。据不完全统计，我国共有1 6 家工厂生产 制造液压凿岩设备，研制开发了近3 0 种液压凿岩机机型用于生产和试验研究，并有 3 0 0 篇以上的液压凿岩机科技论文公开发表。表1 2 是我国各厂家研制生产液压凿岩 机的规格和型号。 表1 2 t a b l e1 2 我国生产的主要型号液压凿岩机 h y d r a u l i cr o c kd r i l lo f i n t e r n a lm a i nc o m p a n y 机重冲击能冲击频率 回转速度 最大转矩 冲击压力 钎杆规格备注 型时 k gj t z( r m i n )n i i i 8 41 5 05 00 3 0 0l5 01 0 1 2巾2 5 长沙矿冶研究院研制( 咀后改 为y y g 一8 0 a ) t v y g 一2 08 52 0 05 002 5 02 0 01 3m3 2 北京科技大学等研制 y y g j i4 5 天水风动工具厂研制( 消化 r p f 2 0 0 ) 1 14 1 2 k w6 00 2 2 03 0 01 6中2 2 2 5 秦峰航空公司( 仿水星2 0 0 ) ( h y d 2 0 0 ) ( 冲击功率) y y g2 5 0 a1 2 02 4 0 - 2 5 05 00 2 5 03 0 01 2 1 3m3 2 北京科技大学、桂林冶金机械 厂研制( 以后改为y y g2 5 0 b ) 9 0l 5 0 2 0 04 8 5 80 3 0 01 4 0i z5 一1 35 中南工业六学等研制 y y g 一9 0 9 4 2 0 0 2 5 04 1 5 00 2 6 02 0 01 2 一1 6 长沙矿冶研究院等研制( 梅 山) 2 5 03 5 0 5 0 03 2 3 70l5 07 0 0 1 2513 5中南工业大学等研制 d z y g 3 8 a1 5 03 0 04 4 6 00 3 0 05 0 01 5 2 15 中国地质大学研制( 仿 c o p l 2 3 8 ) y w , j9 0 1 0 51 2 k w4 4 6 40 2 5 03 0 01 6 1 8 2 5 、2 8 宜化采掘机械厂 ( 冲击功率) y ? g l 0 】i2 石家庄媒 i r 机械j ( 仿 h l r 4 3 r t s ) y y g k3 0 0【4 04 2 6 203 0 02 4 01 6 2 0 长沙厂冶研究院与弓k 峙铁 矿台作研制 1 y g k2 0 0】2 0i 3 0 一2 2 03 8 6 60 3 0 02 4 01 6 2 0t 3 8 长沙厂冶研究院与弓长岭铁 矿合作研制 y y g 2 2 0 湘乡矿山机械厂 y y g l 0 0 湘多矿山机械， s c o p l 2 3 8 m e 】5 1 1 5 k w 4 0 - 6 0 0 - 3 0 0 、s 0 0 、7 0 02 5r 3 b 、r 3 2 、 沈阳凤动工具_ r 引进a t l a s ( 冲击功串) 0 - 2 0 0 t 3 8c o p c o 公司技术 s c o p l 2 3 8 l e1 5 01 0 k w4 1 6 00 3 0 0 、5 0 0 ，7 0 02 15t 4 5 、t 3 8 沈阳风动工具厂引进 t l a s ( 冲击功率)0 - 2 0 0 c o p c o 公司技术 s c o p l 0 3 2 h d 9 8 7 5 蚶4 0 5 30 3 0 0 、2 0 0】5r 3 2沈阳凤动工具厂引进a t l a s ( 冲击功率) 0 2 0 0 c o p e o 公司技术 y y g 一6 0 6 0 1 1 0 一1 5 04 7 6 09 81 2 一1 5 沈阳风动工具厂研制 莲花山有色冶金机械厂引进 h y d 2 0 02 0 0 3 4 6 7 2 0 0 4 0 06 0 3 0 01 4 一1 6 s e c o m a 公司技术 莲花山有色冶金机械厂仿 h y d 3 0 03 0 03 5 5 02 2 0 4 5 01 0 0 3 0 01 6 s e c o m a 公司产品 手持式或支 艟式 y y t3 02 8 8 5 4 4 1 3 1 4湘谭风动机械厂研制 ￥y g 一3 ( )2 89 04 48 013 1 5 y y 2 2 4 2 4 5 5 6 0 6 0 6 5 o - 4 0 05 0 7 0j 2 13 中国压大学等研制 北京矿冶研咒总院等研制 y y t3 0 煤炭总院上海分院等研制 s yy q2 52 58 2 8 84 0 4 6 2 5 01 2 1 4深圳四方机械电子什限公司 等研制 y y z 2 42 45 0 5 5 4 53 0 05 l61 7 长沙矿冶研究院、浙江开山股 份有限公司联台研制 东北大学学位硕士论文 第1 章绪论 从表中可看到，我国液压凿岩机型号不少，但产品的可靠性较差，产量也都不 很大，而且集中在少数几个型号上，究其原因是多方面的，其中包括设计水平、加 工制造水平、应用技术等，上述原因使得国产的液压凿岩机发展和推广速度十分缓 慢。 但我国的大型工程和现代化矿山对液压凿岩机的需求却十分巨大，根据文献的 统计，到1 9 8 9 年底我国共进口液压凿岩机械1 2 0 0 多台，它们主要应用于煤炭、有 色、冶金、建材、铁道、水电、化工、地质等领域。在生产和建设中，均发挥了重 要的作用，取得了良好的效果。 1 3 液压凿岩机的基本功能和组成 冲击凿岩作业由冲击、推进、回转、冲洗四种功能组合而成。 图1 1 冲击式凿岩作业原理 f i 9 1 1w o r ke l e m e n t so fi m p a c tr o c kd r i l l | 活塞2 钎尾3 。接杆套4 。钎杆5 钎头 冲击的主要功能是使岩石破碎。供给液压凿岩机的能量，推动缸体内的活塞做 往复运动，以一定的速度冲击钎具将能量以应力波的形式通过钎具传递给岩石，使 岩石破碎。液压凿岩机完成冲击功能的部分称为冲击机构，冲击能和冲击频率是其 主要指标。 推进有两个功能，一是推动液压凿岩机和钎具压向岩石工作面，使钎头在工作 中始终紧贴岩石：二是从岩孔中退出钎具。推进的功能由凿岩钻车提供，推进力是 它的主要工作指标。 回转的主要功能是使钎头每冲击一次后回转到一个新的工作位置进行新的岩石 破碎。回转过程中也可以将己发生裂纹的岩石表面部分剥落下来。这一功能由液压 凿岩机的回转机构完成。转矩和转速为其主要指标。 冲洗的作用是从钻孔内将破碎的岩屑清除干净，以提高凿速，减少钎具的磨损。 冲洗介质一般为水或压缩空气。压力和流量是其主要指标。 综上所述，液压凿岩机由冲击和回转两大部分组成，并配有供水、润滑等系统。 东北大学学位硕士论文 第1 章绪沦 1 4 液压凿岩机的类型和工作原理 纵览国内外型号繁多的液压凿岩机，其冲击机构的基本结构形式可归结为两大 类：有阀型类和无阀型类，三种形式：单面回油三通阎控差动活塞工作结构型，双 面回油四通阀控活塞工作结构型和无阀活塞自配油工作结构型，七种型号。其具体 分类关系如下： 液压凿岩机基本结构型式： 14 1 有阀型 ( 一) 单面回油型 1 前腔回油后腔常压 ( 1 ) 柱状配油滑阀结构 ( 2 ) 套阀结构( 套在活塞前端) 2 后腔回油前腔常压 ( 1 ) 柱状或套状配油滑阀 ( 2 ) 套阀结构( 套在活塞后端) ( 3 ) 套阀结构( 套在活塞中间) 双面回油型；四通滑阀结构 1 4 2 无阀型：无阀活塞自配油型 这些机型的结构特点见表1 3 。 表1 3 t 曲1 e 1 3 液压凿岩机各机型结构特点 s f f u c t u r ef e a t u r eo f h y d r a u l i cr o c kd r i l lt y p e s 类型有阀型无阀型 回油方式单面回油型双面回双面回油型 前腔回油后腔常后腔回油前腔常压油型 压 活塞运动三通阀控差动四通阀活塞自配油交 控交替替回油 回油 阀结构柱状阎套阀柱状阀套阀( 套套阀柱状阀无 在活塞后( 套在 端)活塞中 间) 主要国外 s e c o m aa l i m a k s e c o m a 公 t a m r o c ka t l a s i n g e r s o l l - r a n d 参考 公司公司a d 司h y d 系 公司h e 、c o p c o公司h a r d 型号 r p h 3 5系列 列 h l 系列 公司 i c o p 系 列 国内 y y g l 2 0t y y g - 2 0 y y g 2 5 0 b 备注缺点显著未且推广报道 液压凿岩机以液压流体作为传递能量的介质，其冲击工作原理主要是由冲击器 的配油原理决定的。下面重点介绍几个典型机型的配油原理。 前腔回油后腔常压型的冲击工作原理 这种机器的典型代表是a d l 0 1 ，它的配油阀采用与活塞做同轴运动的套阀结构， 且套阀装在活塞的前部。其工作原理见图1 2 。 东北大学学位硕士论文 第1 章绪论 pu p口 | _ 图l2a d l 0 1 型冲击机构工作原理图 f i 9 1 2i m p a c t m a c h i n ew o r ke l e m e n t so f h y d r a u l i cr o c kd r i l la d l 0 1 t y p e a ) 回程b ) 回程换向c ) 冲程d ) 冲击钎尾，冲程换向 当套阀处于左端位置时，活塞前腔进入高压油，由于活塞前腔受压面积大于后 腔的受压面积，活塞前端作用力远大于后端作用力，而活塞开始作回程运动，如a 图。活塞回程到一定位置，使推阀腔与压油腔切断，而与回油腔接通，则推阀腔的 油压急剧下降，于是套阀作回程换向向右运动，关闭活塞前腔的压油口，开启回油 口，活塞前端作用力急剧减少，使活塞处于制动运行状态，如图b 。当活塞回程速度 为零，即达到回程终点时，活塞在后端作用力的作用下开始作冲程运动，如图c 。当 活塞在冲程中离冲击点还有一段距离时，推阀腔与压油腔相通，套阀进行冲程换向， 这时活塞高速冲击钎尾对外作功，如图d 。同时，冲程换向完毕，活塞前腔进入压油， 又开始作回程运动，如此往复不止，不断冲击钎尾作功。 这种机器的特点是： ( 1 ) 采用前腔回油后腔常压的配油原理，活塞前腕受压面积大于后腔受压面积； ( 2 ) 配油阀采用套阀结构，冲击器的结构紧凑； ( 3 ) 机器配置了三个蓄能器：两个高压蓄能器，一个低压蓄能器； (