液壓鑿巖機(jī)機(jī)體振動特性的試驗研究

侯仰松 ，高清東 ，甘海仁 ，滑坤 ，羅韌 ，高波

（1.魯中礦業(yè)有限公司，山東 萊蕪 271113；2.五礦礦業(yè)控股有限公司，北京 100010；3.長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410012）

鉆車廣泛應(yīng)用于資源開采行業(yè)，其可靠性直接影響到開采效率。在實際工作中由于鑿巖過程中鑿巖機(jī)與礦石之間的相互作用，鑿巖機(jī)出現(xiàn)較強(qiáng)烈的振動，振動傳到鉆車其它部件后直接導(dǎo)致鉆車某些部件失效，影響工作效率，增加維修費用，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效率下滑，因此如何有效減少鑿巖機(jī)鉆進(jìn)過程中的振動，對于資源開發(fā)行業(yè)而言是一個很關(guān)鍵的問題。

蓄能器從理論上是可以減少壓力波動與震動，文獻(xiàn)[1]從理論上推到了蓄能器減振作用，但未對鑿巖機(jī)減振問題進(jìn)行研究。目前也未見公開發(fā)表采用試驗方法研究蓄能器對鑿巖機(jī)振動影響的文獻(xiàn)資料。因此本文擬采用實驗方法研究在室內(nèi)模擬鉆車實際工作情況測試不同工況下鑿巖機(jī)振動情況，在鑿巖機(jī)回油管路上分別安裝與不安裝管式蓄能器， 比較這兩種情況下鑿巖機(jī)振動，從而發(fā)現(xiàn)減少鑿巖機(jī)鉆進(jìn)過程中振動有效措施。

1 實驗系統(tǒng)

圖1 測試系統(tǒng)圖

測試系統(tǒng)的液壓動力由專用液壓泵站 （圖1）提供，泵站由三個獨立的液壓系統(tǒng)構(gòu)成。 沖擊采用軸向柱塞泵，經(jīng)由比例壓力溢流閥調(diào)壓，對液壓鑿巖機(jī)的沖擊機(jī)構(gòu)供油， 旋轉(zhuǎn)采用齒輪泵對液壓鑿巖機(jī)的液壓馬達(dá)供油。

2 試驗過程及試驗結(jié)果

2.1 測試過程

鑿巖機(jī)回油管路如圖2 中所指的位置安裝振動測試儀，型號為AWA5936 型，是一種采用數(shù)字信號處理技術(shù)的手持式振動測量儀器，可以同時測量機(jī)械振動多種評價指標(biāo)。 根據(jù)振動測試標(biāo)準(zhǔn)，需要同時測試三個方向的振動參數(shù)。

蓄能器安裝照片見圖3，蓄能器安裝在鑿巖機(jī)回油管路。

圖2 振動測試儀安裝照片

圖3

2.2 試驗結(jié)果

鑿巖機(jī)沖擊進(jìn)油壓力分別設(shè)定為：18MPa、16 MPa 和10MPa。 在這三種沖擊壓力條件下，分別測試安裝與不安裝蓄能器液壓鑿巖機(jī)振動參數(shù)值。利用三個振動測試儀分別測試鑿巖機(jī)鉆進(jìn)過程中三個方向的振動加速度等效值，測試結(jié)果見表1。

3 測試結(jié)果分析

為了便于對比不同條件下鑿巖機(jī)振動情況，， 取鑿巖機(jī)振動測試值的平均值和等效值進(jìn)行分析對比，不同沖擊壓力情況下加速度測試值對比見表2、表3、表 4。

從表2～表4 數(shù)據(jù)可以看出， 有蓄能器時鑿巖機(jī)振動幅度明顯降低。在16 MPa 中，異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因有可能是測試時傳感器松動造成的。

為了進(jìn)一步分析有無蓄能器時鑿巖機(jī)振動。分別計算不同壓力情況下鑿巖機(jī)合成加速度，合成加速度計算公式如下：

式中 a1，a2，a3——三個方向的振動加速度有效值

計算結(jié)果見表5。

從表5 計算結(jié)果同樣可以看出，安裝蓄能器后能明顯降低鑿巖機(jī)振動。 根據(jù)表1～表5 的計算結(jié)果可以看出，安裝蓄能器后能明顯降低鑿巖機(jī)振動。

表1 不同沖擊壓力時加速度測試值

表2 18 MPa 沖擊壓力時加速度測試值對比情況

表3 16 MPa 沖擊壓力時加速度測試值對比情況

表4 12 MPa 沖擊壓力時加速度測試值對比情況

表5 加速度合成值比較

4 結(jié)論

通過測試不同進(jìn)油壓力情況下安裝與不安裝蓄能器時鑿巖機(jī)振動情況，通過對試驗結(jié)果進(jìn)行分析比較，可以得出以下結(jié)論：

（1）在不同進(jìn)油壓力情況下蓄能器均能有效降低鑿巖機(jī)三個方向的振動；

（2）在回油管路安裝蓄能器均能降低鑿巖機(jī)合成加速度值， 當(dāng)沖擊壓力為16 MPa 時合成加速度值下降幅度最大。有蓄能器加速度合成值比無蓄能器下降51.4%；

（3） 鉆車正常工作時沖擊壓力基本保持在16 MPa，因此實驗結(jié)果對于鉆車液壓系統(tǒng)設(shè)計有相當(dāng)大的參考價值。

[1]機(jī)械設(shè)計手冊第三版（第四卷）[K].19-538～19～539.

[2]陳端憲.管路的蓄能器減振[J].液壓氣動與密封，1989（2）：11～14.