T150潛孔鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析

汪正南

(銅陵有色銅冠機(jī)械股份有限公司, 安徽銅陵市 244000)

T150潛孔鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析

汪正南

(銅陵有色銅冠機(jī)械股份有限公司, 安徽銅陵市 244000)

在井下潛孔鉆機(jī)中采用了液壓傳動(dòng)與控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)了鉆機(jī)的鉆孔、行走、定位、變幅和接卸桿等功能。大量采用的集成技術(shù)使液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊,變量泵與定量馬達(dá)容積調(diào)速閉式回路的設(shè)計(jì)使鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)達(dá)到了高效節(jié)能的目的,多個(gè)大型礦山的實(shí)際應(yīng)用證明,T150潛孔鉆機(jī)值得在同行業(yè)中推廣。

T150潛孔鉆機(jī);三聯(lián)泵;液壓系統(tǒng);容積調(diào)速

隨著高階段、大直徑深孔采礦工藝的推廣應(yīng)用,許多礦山急需該采礦工藝的關(guān)鍵設(shè)備——潛孔鉆機(jī),因此,根據(jù)井下礦山實(shí)際條件和應(yīng)用環(huán)境,公司和長(zhǎng)沙礦山礦究院共同研制開(kāi)發(fā)了T-150新型全液壓潛孔鉆機(jī)。幾年來(lái),該型鉆機(jī)在銅陵有色金屬(集團(tuán))公司鳳凰山銅礦、冬瓜山銅礦,大冶銅綠山銅礦、廣東凡口鉛鋅礦等單位獲得推廣應(yīng)用,證明其體積小、效率高、能耗低,適應(yīng)能力強(qiáng),操作維護(hù)方便,技術(shù)性能達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的水平。T-150潛孔鉆機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)采用液壓傳動(dòng)與控制,與傳統(tǒng)鉆機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)相比,具有功率重量比大、便于無(wú)級(jí)調(diào)速和過(guò)載保護(hù)、布局靈活方便等多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1 液壓系統(tǒng)的組成

T-150潛孔鉆機(jī)是一種自行走、大功率的回轉(zhuǎn)沖擊鑿孔設(shè)備。它能在環(huán)形的任何方位鉆鑿孔深為100m、孔徑為Φ89～Φ165mm的炮孔。設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)行走、定位、鉆孔等功能。

T-150潛孔鉆機(jī)液壓系統(tǒng)基本組成如圖1所示。

圖1 T-150潛孔鉆機(jī)液壓系統(tǒng)基本組成

電機(jī)1通過(guò)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)液壓泵組給鉆機(jī)提供液壓動(dòng)力源,液壓泵組由三聯(lián)泵2和柱塞泵3組成。三聯(lián)泵2由軸向柱塞泵①、泵③、內(nèi)嚙合齒輪泵②串聯(lián)成一體,主要負(fù)責(zé)給鉆進(jìn)回轉(zhuǎn)馬達(dá)6和鉆機(jī)行走液壓馬達(dá)7提供液壓油。柱塞泵3主要是給鉆進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)油缸19和變幅、定位、接卸桿油缸供油。

2 鉆機(jī)主要功能的實(shí)現(xiàn)

2.1 鉆孔和行走功能

T-150潛孔鉆機(jī)運(yùn)用沖擊破巖原理,向鉆頭施加一個(gè)垂直于巖石表面的沖擊力,在這個(gè)沖擊力的作用下,使連續(xù)回轉(zhuǎn)的鉆頭壓入并破碎巖石,每沖擊一次就旋轉(zhuǎn)一定角度,以形成圓形炮孔。T-150鉆機(jī)設(shè)計(jì)采用高風(fēng)壓潛孔沖擊器,沖擊是由外設(shè)空壓機(jī)提供動(dòng)力,液壓系統(tǒng)提供由推進(jìn)油缸施于鉆具孔底的軸推力和鉆進(jìn)回轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度與扭矩,合理的軸推力、回轉(zhuǎn)速度與扭矩直接影響鉆孔的效率。

T-150潛孔鉆機(jī)鉆孔回轉(zhuǎn)和行走回路是由變量泵與定量馬達(dá)組成的容積調(diào)速閉式回路,三聯(lián)泵中的內(nèi)嚙合齒輪泵②的主要功能有2點(diǎn):一是向閉式系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)油,二是為整個(gè)液壓系統(tǒng)提供控制油源。三聯(lián)泵2中的泵①、泵③是雙向變量柱塞泵,鉆孔回轉(zhuǎn)和行走回路的速度與換向是通過(guò)雙控閥4改變?nèi)?lián)泵2中的泵①、泵③的斜盤(pán)傾角來(lái)實(shí)現(xiàn)的。三聯(lián)泵中的內(nèi)嚙合齒輪泵②從油箱吸油進(jìn)入閉式系統(tǒng),泵①通過(guò)選擇閥5向鉆進(jìn)回轉(zhuǎn)馬達(dá)6和左前、左后輪邊行走馬達(dá)7供油。泵③向右前、右后輪邊行走馬達(dá)7供油。集分流閥8保證前后輪邊行走馬達(dá)流量的合理分配。柱塞泵3通過(guò)推進(jìn)電磁閥16、雙向液壓鎖15向推進(jìn)油缸19供油,由溢流閥18進(jìn)行調(diào)整,以提供合理的軸推力。推進(jìn)油缸19通過(guò)浮動(dòng)電磁閥17實(shí)現(xiàn)浮動(dòng),以便于接卸桿的操作。

2.2 定位和變幅與接卸桿功能

鉆機(jī)在鉆孔前,鉆機(jī)底盤(pán)和鉆進(jìn)推進(jìn)架必須牢固定位,定位的牢固程度與鉆孔的精度密不可分,鉆機(jī)底盤(pán)主要是通過(guò)前左、前右、后左、后右四只支腿油缸10和主頂油缸11來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的,鉆進(jìn)推進(jìn)架的定位則主要通過(guò)上副頂油缸21和下副頂油缸22來(lái)實(shí)現(xiàn)。鉆機(jī)在鉆孔前必須先根據(jù)采礦設(shè)計(jì)的要求找孔位,擺動(dòng)油缸13和仰俯油缸14等變幅機(jī)構(gòu)擔(dān)負(fù)鉆進(jìn)推進(jìn)架找到孔位的責(zé)任。井下鉆機(jī)由于受到巷道和采場(chǎng)高度的限制,機(jī)身一般在3.5m以下,而采礦設(shè)計(jì)的炮孔深度一般為15～60m之間,這樣井下鉆機(jī)一般都設(shè)計(jì)了推進(jìn)長(zhǎng)度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和接卸桿機(jī)構(gòu)。T-150潛孔鉆機(jī)由二只上夾緊油缸23、二只下夾緊油缸24、一只卸桿油缸25來(lái)實(shí)現(xiàn)接卸桿功能,并設(shè)計(jì)了補(bǔ)償油缸12來(lái)補(bǔ)償推進(jìn)長(zhǎng)度。

T-150潛孔鉆機(jī)定位、變幅和接卸桿功能都是由柱塞泵3提供油源,一路經(jīng)七聯(lián)換向閥、雙向液壓鎖15到前左、前右、后左、后右四只支腿油缸10和主頂油缸11、補(bǔ)償油缸12、擺動(dòng)油缸13和仰俯油缸14。一路經(jīng)液壓閥組20到二只上副頂油缸21、二只下副頂油缸22、二只上夾緊油缸23、二只下夾緊油缸24、卸桿油缸25。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了集分流閥,以保證二只上、下夾緊油缸的同步,更好的完成接卸桿作業(yè)。

3 結(jié) 論

T-150潛孔鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)多個(gè)大型礦山鑿巖作業(yè)的證明,采用變量泵與定量馬達(dá)容積調(diào)速回路,液壓泵輸出的流量總是與液壓馬達(dá)的負(fù)載流量相適應(yīng),無(wú)溢流損失,系統(tǒng)效率高,取得了很好的鉆孔效率和節(jié)能效果。大部分液壓元件采用疊加式和模塊化設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)緊湊。本系統(tǒng)各項(xiàng)性能良好,值得在同行業(yè)中推廣。

2010-04-23)

汪正南(1969-),男,安徽東至人,工程師,主要從事礦山機(jī)械液壓技術(shù)研究,Email:wangzn100@sina.com。