第3章凿岩钻车.ppt

1、第三章 凿岩钻车,武汉理工大学 机电工程学院,当今科技，有一个非常明显的发展趋势，这就是科学技术的重心正在由材料（物质）和能量转向信息，它意味着电子信息科学技术的崛起和信息技术时代的到来。信息技术的渗透影响着产品和制造业的变革，也影响着设计技术的变革与发展，并为设计技术的发展提供了条件，同时，对设计技术也提出了要求。但任何学科的基本问题仍然是本质问题，千万不要轻对象问题而重方法。,第三章 凿岩钻车,武汉理工大学 机电工程学院,第一节 概述 第二节 平巷掘进凿岩钻机 第三节 钻车的选择 第四节 采矿凿岩钻车,将一台或几台凿岩机连同自动推进器一起安装在特制的钻臂或钻架上，并配以行走机构，使凿岩作业

2、实现机械化。 与气动凿岩机配套使用的液压钻车 与液压凿岩机配套使用的全液压钻车,3.1 概述,凿岩钻车是随着采矿工业不断发展而出现的一种新型凿岩作业设备。它是将一台或几台凿岩机连同自动推进器一起安装在特制的钻臂或钻架上，并配以行走机构，使凿岩作业实现机械化。,凿岩钻车广泛用于矿山巷道掘进和回采作业、铁路隧道和国防工程等方面的施工。随着凿岩爆破工艺的不断改善，凿岩钻车在生产建设中愈来愈显示出它的优越性。如巷道断面大于10m2的凿岩作业、平巷掘进的直线掏槽法对钻孔平行度的要求，无底柱分段崩落法对钻孔角度的要求等，都是人力自由控制所难以保证的。但若采用凿岩钻车进行凿岩作业，不仅完全可以满足上述各种要

3、求，而且也为采矿过程自动控制创造了可能的前提条件。,凿岩钻车可分为平巷掘进钻车、采矿钻车、锚杆钻车和露天开采用凿岩钻车等；按照钻车的行走机构可分为轨轮、轮胎和履带式；按照架设凿岩机台数可分为单机、双机和多机钻车。,3.2 平巷掘进凿岩钻车,CTJY12.3全液压凿岩钻车外形轮廓图,根据平巷掘进作业和钻孔布置的要求，以CGJ-2Y型全液压凿岩钻车为例，来说明凿岩钻车必须具备的主要组成部分和它们的工作原理。,一 平巷钻车的组成、工作原理,平巷钻车的组成,凿岩钻车钻臂8的运动方式为直角坐标式。利用摆臂油缸12可使转柱套及铰接在其上的钻臂8与支臂油缸19绕转柱10的轴线左右摆动；利用支臂油缸可使钻臂绕

4、铰点上下摆动，从而使用托架5铰接在钻臂前端的推进器4作上下左右的摆动。推进器亦可借助俯仰油缸20和摆角油缸6 作俯仰和左右摆动运动。推进器可使安装在推进器滑架上的液压凿岩机前进或后退。凿岩时，推进器将给凿岩机以足够的推进力。借助由支臂油缸、推进器俯仰角油缸和摆角油缸以及相应的液压控制系统等组成的液压平移机构，可以获得相互平行的钻孔。单独控制俯仰油缸和摆角油缸时，可钻凿具有一定角度的倾斜孔。通过翻转油缸使推进器绕油缸的轴心线翻转，以便获得靠近巷道两侧和底部的钻孔。由于上述各机构的相互配合，即可在巷道断面内的任何部位钻凿各种方向的钻孔。,在推进器的前方安有钎杆托架2和顶尖3，借以保持推进器工作时的

5、稳定性。补偿油缸7可使顶尖始终与工作面保持接触。,在钻车车体上还布置着油箱与油泵站、操纵台、车架与行走装置、以及液压、供电、供水、供气等系统。为使车体在工作时保持平衡与稳定，在车体上还装有前后支腿18与15。,二 钻车工作机构分析：,工作机构有推进器、钻臂、回转机构、平移机构等,二 钻车工作机构分析：,推进器:,推进器的作用是:在准备开孔时，使凿岩机能迅速地驶向(或退离)工作面，并在凿岩时给凿岩机以一定的轴推力。推进器的运转应是可逆的。推进器产生的轴推力和推进速度应能任意调节，以便使凿岩机在最优轴推力状态下工作。,1.钢绳活塞式 2.风马达活塞式 3.气动螺旋副式,二 钻车工作机构分析：,钻臂

6、:,钻臂是支撑凿岩机的工作臂。钻臂的结构和尺寸、钻臂动作的灵活性和可靠性等，都将影响钻车的适用范围及其生产能力。,按照钻臂的动作原理:有直角坐标、极坐标和复合坐标三种。,二 钻车工作机构分析：,直角坐标钻臂,为了满足钻孔布置的要求，直角坐标钻臂应具有钻臂的升降和水平摆动、托架(推进器)的俯仰和水平摆动及推进器的补偿运动等基本动作。这些动作分别由支臂油缸19、摆臂油缸12、俯仰角油缸20、托架摆角油缸6和补偿油缸7来实现。,简单,直观有死角,二 钻车工作机构分析：,极坐标钻臂,按布孔的要求，只需使钻臂2升降和旋转。托架4俯仰和推进器5补偿即可实现。,钻臂2可以围绕安在车架前端的某一水平轴线旋转3

7、60。支臂油缸3改变钻臂与水平面的夹角。,极坐标钻臂的结构和操作程序均有所简化，油缸数亦有所减少。这种钻臂可用以钻凿直线掏槽孔，亦可钻贴近顶板、底板和侧壁处钻孔，从而大大地减少凿岩盲区。操作时直观性较差，司机看不到钎杆的运转情况，不易及时发现和处理凿岩时发生的故障。仍存在着一定的凿岩盲区。,油缸少,直观性差,二 钻车工作机构分析：,复合坐标钻臂,复合坐标钻臂综合了直角坐标钻臂和极坐标钻臂两者的特点，它既能钻凿正面孔，又能钻凿两侧任意方向的钻孔和垂直向上的锚杆孔及采矿用孔。,它有主副两个钻臂4和6。借助齿轮油缸1、支臂油缸2、摆臂油缸3和俯仰角油缸5等的调幅动作，可以钻出所需要的钻孔。可以克服凿

8、岩盲区。,综合性能好,二 钻车工作机构分析：,回转机构:,摆动式转柱,螺旋副式转柱,极坐标钻臂回转机构,二 钻车工作机构分析：,摆动式转柱:,摆动式转柱的结构特点是在转柱轴3 外面有一个可转动的转套2。钻臂下端部和支臂油缸下铰分别铰接于转动套上。当摆臂油缸1伸缩时，使转动套绕轴线转动，从而带动钻臂左右摆动。摆动式转柱结构简单、工作可靠维修方便。,直角坐标钻臂用,二 钻车工作机构分析：,螺旋副式转柱:,结构特点是转柱本身即是一个内部带有螺旋副的液压油缸,极坐标钻臂用,二 钻车工作机构分析：,极坐标钻臂回转机构:,极坐标钻臂回转机构采用齿条传动活塞油缸结构。由轴齿轮5、活塞杆齿条6、油缸2、液压锁

9、1和回转机构外壳等构成。 钻臂借助联接器与中空齿轮5相联，当向油缸一侧供油时，随着活塞的移动，通过齿条使齿轮转动，从而带动钻臂转动。为平衡齿轮的受力状态和提高其运转的稳定性多采用双缸结构。,这种回转机构的主要特点是机构紧凑、外形尺寸小、运转工作平稳而灵活，钻臂可绕自身轴线旋转360。,复 合 坐 标 钻 臂 用,二 钻车工作机构分析：,在钻车中常用的平移机构有机械式平移机构和液压平移机构两大类。属于机械式平移机构的有:剪式、平面四连杆式和空间四连杆式等几种;属于液压平移机构的有无平移引导缸式和有平移引导缸式等。剪式平移机构因外形尺寸较大、机构繁冗和凿岩盲区较大，故巳被淘汰。,推进器平移机构,平

10、面四连杆式平移机构,常用的有内四连杆式和外四连杆式两种。两者工作原理相同。只是因四连杆机构安装在钻臂的内部或外部而有所区别。,当钻平行孔时，只需将俯仰油缸3处于中间位置即可。,当钻倾斜钻孔时，只需向俯仰油缸3的任一侧输入压力油，使连杆2伸长或缩短，即可获得相对应的向上或向下的倾斜钻孔。,此时，因AB=CD、BC=AD，构成四边形ABCD的四个连杆实质上是一个平行四边形杆件系统。其中AB杆垂直于车架，CD杆垂直于推进器水平轴线。当通过支臂油缸4使钻臂升降时，AB杆与CD杆始终保持平行，使推进器的轴线亦始终保持平行状态，从而获得一组相互平行的钻孔。,空间四连杆平移机构,由MP、NQ、OR三根相互平

11、行而长度相等的连杆，通过球铰与两个三角形端面相连接，从而构成一个棱柱形体的空间四连杆平移机构，该棱柱体即是钻臂。,当钻臂在支臂油缸作用下升降时，利用棱柱体的两个三角形端面始终保持平行的原理，铰接的活动端使推进器始终在垂直平面与水平平面内平移。国产BYC-1钻车即采用这种平移机构。,液压平移机构,使平移引导油缸2与俯仰油缸5两者作并联连接。当钻臂1在支臂油缸4作用下升起(落下)一个角度时，平移引导油缸2的活塞杆即被拉出(缩回)。此时，引导缸某腔中的压力油经油路将排入俯仰油缸的相联通的腔中，并使后者的活塞杆缩回(伸出)，从而使推进器下俯(上仰)角。在设计时，通过合理地确定两油缸的安装位置，即可得到

12、如下关系：,无平移引导油缸的液压平移机构,这种机构的工作原理是在设计时，严格控制支臂油缸在钻臂和回转支座上的安装尺寸与俯仰角油缸在钻臂和托架上的安装尺寸之间保持一定的比例，并通过相应的油路系统以实现,液压平移机构的优点是结构筒单、尺寸小、重量轻和工作可靠，且适用于各种不同结构的大、中和小型钻臂，平移精度较高。,液压锁,三 全液压凿岩钻车液压系统,DZ10型全液压掘进钻车,DZ型全液压掘进钻车湖北省科技攻关项目,主要用于引水隧道、地质坑探以及小断面矿山巷道掘进，适用断面为4-10m，钻孔直径27-42mm。首批产品已销往国外。,DZ10型全液压掘进钻车外形轮廓图,DZ10型掘进钻车主要技术规格,

13、整 车 总重：2.5t 总长 ：6.8m 总宽 ：1.35m 用电瓶车拖行： 轨距 600mm,动 力 油泵电动机：18.5kW 空压机：1.5kW 加压水泵 ：1.5kW 电压 ：380V 照明系统 24V,钻 臂 型号：AB321 回转：左右180 升角：55 降角：16 摆动：左右各30,推 进 器 俯仰：仰角15 ；俯角45 摆角：左右各45 推进长度：3000mm 补偿长度：1500mm 推进形式：油缸-钢丝绳 钻杆长度：2600mm,液压凿岩机 型号：DZYG25 冲击压力：18.5MPa 冲击频率：50Hz 钻孔直径 ：27-42mm 最大回转压力 ：10MPa,CLJY12.1

14、覆带式全液压凿岩钻车,CLJY12.1主要技术性能,油泵电动机：45kW 空压机：1.5kW 加压水泵：1.5kW 电压：380V 照明系统：24V 钻杆长度：2600mm,型号：AB321 回转：左右各180 升角：55 降角：16 摆动：左右各30,俯仰：仰角15 俯角105 摆角：左右各45 推进长度：2100mm 补偿长度：1500mm 推进形式： 油缸钢丝绳,型号：DZYG38B 冲击压力：21MPa 冲击流量：80L/min 冲击功率：15kW 钻孔直径：45-100mm 回转流量：48L/min 回转压力最大：10MPa,前部两个液压千斤顶,动 力,钻 臂,推 进 器,液压凿岩机

15、,稳车,CLJY12.2全液压履带式掘进钻车,CLJY12.2全液压钻车外形轮廓图,CLJY12.2主要技术性能,整 机 性 能 总重：19.5t 总长：11400mm 总宽：1700mm 总高：2250mm,底 盘 最大行走速度：1.2km/h 爬坡能力：10 最小离地间隙：316mm,钻 臂 自重：2380kg 总长：7450mm 伸缩长度：1600mm 钻臂摆动角度：左右各50 钻臂举升角度 ：向上57 向下55 靠帮角度：4 补偿角度：1750mm,推 进 器 自重：360kg 总长：5295mm 钎杆长度：3660mm 最大推进力：1270kg 推进器俯仰角度：向上57 向下55 推

16、进器摆动角度：左右各60 推进器翻转角度 ：180,CTJY12.1全液压凿岩钻车,CTJY12.1技术参数 底盘DC10 钻臂1BUT25 推进器1BMH1200 凿岩机1COP1032 总功率50kW,CTJY12.1全液压凿岩钻车工作断面图,CTJY12.3全液压凿岩钻车,CTJY12.3全液压凿岩钻车,CTJY12.3技术参数,总重 32t 总长 13m 、宽 2.6m 、高(顶棚最低)3.0m 液压凿岩机 DZYG38B 3台、 机重 150kg 冲击频率 40-60Hz 钎杆扭矩500Nm 液压钻臂 AB741 3支 伸缩长度 1600mm 液压推进器 AT1541 3支 推进长度

17、4005mm、延伸长度 1600mm 液压工作平台 AF321 1支 伸缩长度 4000mm、最大载重500kg,底盘 发动机 VOLVO TD60D 功率 117kw 爬坡能力 1:4 转弯半径 9.4m 液压动力站 总功率 345kW 最大压力25MPa 空压机 功率 7.5kW 工作气压 0.4-0.65MPa 电压等级 380V/50Hz,3.3 凿岩钻车的选择,考虑,技术 水平,经济指标,分析对比择优选用,合理性和先进性,设备投资,能源消耗,材料消耗,维修管理,设备折旧,所有费用换算成每钻一米钻孔时所需的费用,设备的先进性,对凿岩爆破工艺要求的适应性,凿岩速度快、工作稳定可靠、结构简

18、单、便于操作和维修,满足各种凿岩爆破工艺对钻孔布置和深度的要求， 以及巷道断面尺寸和运输方式等方面的要求,生产率计算和凿岩机台数的确定,凿岩钻车每班生产率计算,钻车上同时工作的凿岩机台数,纯工作时间，min,钻进速度，其值与钻车构造有关，cm/min,凿岩机的时间利用系数,时间利用系数K是凿岩机纯工作时间与每个掘进循环中凿岩工序所占时间的比值(%)，它与钻臂结构、推进器行程、岩石物理机械性质及操作技术熟练程度等有关。 见表33。,凿岩钻车上安装凿岩机的台数，亦即选用带有几台凿岩机的钻车，主要根据工作面尺寸和所需钻孔总深度来确定。,凿岩机类型及台数的确定,所需钻孔数,每班所钻孔的平均深度，m,所需钻孔的总深度，m；L=Zh,3.4 采矿凿岩钻车,采矿凿岩钻车是为适应无底柱分段崩落采矿法的需要而研制的、在采矿场中进行凿岩的钻车。采矿钻车的