撬毛車主參數(shù)研究

劉福康

1 前言

第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)撬毛車交付礦山使用已有八年歷史，八年間約有9家廠商相繼研制了11個(gè)規(guī)格的液壓沖擊式輪胎撬毛車。作為撬毛車規(guī)格型號(hào)重要內(nèi)容的主參數(shù)，各廠商均作為重點(diǎn)進(jìn)行研究。從整體上說(shuō)，各廠商撬毛車型號(hào)規(guī)格大都符合礦山機(jī)械型號(hào)的編制辦法，但主參數(shù)的確定卻各不相同，甚至個(gè)別規(guī)格的表述根本不是主參數(shù)。撬毛車主參數(shù)的確定也是筆者研究的一項(xiàng)內(nèi)容。至今尚未查到確定撬毛車主參數(shù)的相關(guān)資料。為此筆者將研究撬毛車主參數(shù)的心得曬出來(lái)，以期得到同仁的指教，并愿和同仁們一起將撬毛車的主參數(shù)確定下來(lái)，為規(guī)范我國(guó)撬毛車型號(hào)規(guī)格提供依據(jù)。

2 撬毛車的構(gòu)成及工作原理

撬毛車由底盤(pán)機(jī)構(gòu)和作業(yè)裝置組成，底盤(pán)機(jī)構(gòu)是撬毛車的行走裝置、動(dòng)力源和操控中心。撬毛車分為刮削式撬毛和沖擊式撬毛兩種類型。目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的國(guó)產(chǎn)撬毛車，其底盤(pán)采用輪胎行走式，作業(yè)裝置采用液壓破碎錘，故稱液壓沖擊式輪胎行走型撬毛車。本文只涉及國(guó)產(chǎn)撬毛車。

撬毛車的工作原理是，作業(yè)裝置端部的液壓破碎錘由工作臂移送至松動(dòng)不穩(wěn)定的浮石位置后，啟動(dòng)液壓破碎錘，將松動(dòng)不穩(wěn)定的浮石擊落，完成撬毛任務(wù)。

3 撬毛車的技術(shù)參數(shù)及主參數(shù)

3.1 撬毛車的技術(shù)參數(shù)及分類

撬毛車技術(shù)參數(shù)和其它礦山機(jī)械一樣，分為機(jī)械性能參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)兩大類[1]。本文只研究機(jī)械性能參數(shù)。反映撬毛車機(jī)械性能的參數(shù)較多，諸如整機(jī)技術(shù)參數(shù)、底盤(pán)機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)、作業(yè)裝置技術(shù)參數(shù)約40多個(gè)，這些技術(shù)參數(shù)中，根據(jù)它們之間的相互關(guān)系又可分為主參數(shù)，其它參數(shù)和條件參數(shù)。

（一）主參數(shù)。主參數(shù)是代表設(shè)備、裝置主要性能的技術(shù)參數(shù)，其特征為：

（1）反映設(shè)備、裝置的基本屬性和功能。

（2）便于應(yīng)用的最基礎(chǔ)的技術(shù)參數(shù)。

（3）穩(wěn)定的技術(shù)參數(shù)。

（4）一般為1至2個(gè)，最大不超過(guò)3個(gè)。

（二）條件參數(shù)。條件參數(shù)是作為限制條件而預(yù)先確定的技術(shù)參數(shù)。諸如由巷道和采礦場(chǎng)空間條件決定的技術(shù)參數(shù)，由巖石硬度所決定的技術(shù)參數(shù)等。

（三）其它參數(shù)。其它參數(shù)由主參數(shù)決定，與主參數(shù)有某種直接依賴關(guān)系的技術(shù)參數(shù)。

3.2 撬毛車主參數(shù)存在于作業(yè)裝置技術(shù)參數(shù)之中

撬毛車的主要功能是撬毛，撬毛是依靠作業(yè)裝置完成的。因而撬毛車主參數(shù)一定存在于作業(yè)裝置的技術(shù)參數(shù)中，與底盤(pán)機(jī)構(gòu)和整機(jī)技術(shù)參數(shù)無(wú)關(guān)。因此，研究撬毛車主參數(shù)就是研究撬毛車作業(yè)裝置的技術(shù)參數(shù)。

撬毛車作業(yè)裝置的技術(shù)參數(shù)有工作臂技術(shù)參數(shù)、液壓破碎錘技術(shù)參數(shù)和作業(yè)裝置作業(yè)范圍技術(shù)參數(shù)三類。以采用三節(jié)折疊工作臂的國(guó)產(chǎn)撬毛車為例，其工作臂有8個(gè)技術(shù)參數(shù)，液壓破碎錘有8個(gè)技術(shù)參數(shù)，作業(yè)裝置作業(yè)范圍有3個(gè)技術(shù)參數(shù)，共計(jì)19個(gè)技術(shù)參數(shù)，見(jiàn)表1。

表1

4 主參數(shù)查找

作業(yè)裝置中的19個(gè)技術(shù)參數(shù)里，哪一個(gè)或哪幾個(gè)是主參數(shù)呢？這個(gè)問(wèn)題只有從撬毛車的基本屬性和功能中分析、查找。

撬毛車的基本功能是撬毛。撬毛的實(shí)現(xiàn)，是依靠液壓破碎錘的沖擊，擊落爆破后殘存于頂板、側(cè)幫的浮石，特別是那些靠人力難以撼動(dòng)而在隨后的鑿巖工序中可能冒落的浮石。離開(kāi)了液壓破碎錘的沖擊，撬毛車實(shí)現(xiàn)撬毛便成了一句空話。因此，液壓破碎錘沖擊能應(yīng)包含在撬毛車的主參數(shù)中。

液壓破碎錘必須由工作臂將其移送到距底板一定高度的浮石處才能發(fā)揮沖擊作用，否則液壓沖擊錘將無(wú)用武之地。由于浮石在頂板和側(cè)幫的位置是隨機(jī)的，也就是說(shuō)，浮石距底板的高度是千變?nèi)f化的，這個(gè)變化著的高度無(wú)法表示撬毛車的能力。但工作臂移送液壓破碎錘距離底板的高度中，有一個(gè)是唯一的，這就是工作裝置各桿體液壓缸處于規(guī)定的伸出狀態(tài)時(shí)，液壓破碎錘釬桿末端與底板的高度是一個(gè)定值，通常稱這個(gè)定值為最大摸高。最大摸高是撬毛車撬毛高度的極限，因而最大摸高應(yīng)在撬毛車主參數(shù)范圍之中。

沖擊能反映了撬毛車擊落浮石的能力，最大摸高反映了撬毛車的最大撬毛高度。沖擊能和最大摸高相互聯(lián)系，相互依賴，缺一不可。沖擊能和最大摸高兩個(gè)技術(shù)參數(shù)應(yīng)作為撬毛車的主參數(shù)。

5 撬毛車主參數(shù)的確認(rèn)

從主參數(shù)特征之一——反映撬毛車的基本屬性和功能來(lái)看，從作業(yè)裝置的19個(gè)技術(shù)參數(shù)中查找出沖擊能和最大摸高符合撬毛車主參數(shù)。如果沖擊能和最大摸高能符合主參數(shù)的其余三個(gè)特征，就可以確認(rèn)為撬毛車主參數(shù)。下面對(duì)各項(xiàng)特征逐一對(duì)照：

（一）沖擊能和最大摸高應(yīng)是便于應(yīng)用的技術(shù)參數(shù)。對(duì)于撬毛車來(lái)說(shuō)，主參數(shù)的應(yīng)用主要是兩個(gè)方面，一是主參數(shù)在撬毛車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，二是主參數(shù)在撬毛車使用中的應(yīng)用。

（1）沖擊能和最大摸高為撬毛車設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)條件。

沖擊能的確定為選擇液壓破碎錘提供了條件。由于市場(chǎng)上提供的液壓破碎錘都是用于破碎的，所以選擇液壓破碎錘主要考慮沖擊能稍大于撬毛車的沖擊能。液壓破碎錘確定后，液壓破碎錘的外形尺寸、沖擊能、沖擊頻率、額定流量和壓力、機(jī)重、最小軸推力，釬桿直徑等技術(shù)參數(shù)便從液壓破碎錘產(chǎn)品樣本中查出。

最大摸高和液壓破碎錘的外形尺寸為作業(yè)裝置各桿件的尺寸設(shè)計(jì)提供了條件。

作業(yè)裝置各桿件尺寸和液壓破碎錘機(jī)重、最小軸推力又為工作裝置的強(qiáng)度、剛度計(jì)算和各桿件液壓缸的選型提供了條件。

作業(yè)裝置設(shè)計(jì)結(jié)束后，作業(yè)裝置的重量、重心、長(zhǎng)度等技術(shù)參數(shù)和液壓破碎錘最小軸推力為撬毛車整機(jī)質(zhì)量計(jì)算提供了條件。

整機(jī)質(zhì)量和撬毛車條件參數(shù)中的運(yùn)行速度、爬坡能力等又為確定動(dòng)力裝置的功率提供了條件。

由此可見(jiàn)，沖擊能和最大摸高這兩個(gè)技術(shù)參數(shù)是撬毛車設(shè)計(jì)中最根本的基礎(chǔ)條件，它們決定了撬毛車所有其它技術(shù)參數(shù)。毫不夸張地說(shuō)，沒(méi)有沖擊能和最大摸高這兩個(gè)技術(shù)參數(shù)，撬毛車的設(shè)計(jì)便無(wú)從下手。

（二）沖擊能和最大摸高為撬毛車的選型提供了依據(jù)

礦山用戶在購(gòu)置撬毛車時(shí)特別關(guān)注的是兩個(gè)方面，一是依據(jù)礦山巖石破裂的能量閾值選擇撬毛車的沖擊能，因?yàn)檫x用撬毛車的沖擊能決不可大于礦山巖石破裂的能量閾值，以保證撬毛車工作時(shí)不破壞頂板和側(cè)幫巖石的穩(wěn)定性。二是根據(jù)礦山巷道和采礦工作面的高度，選擇撬毛車的最大摸高，選擇最大摸高的原則是撬毛車一次定位后能全部完成工作面的撬毛作業(yè)。其方法是查閱撬毛車制造商提供的撬毛車工作特性曲線。

沖擊能和最大摸高的具體數(shù)值作為撬毛車兩個(gè)主參數(shù)確定后，這兩個(gè)參數(shù)值是穩(wěn)定的、固定不變的，它們代表的是一個(gè)規(guī)格的撬毛車。如果改變了沖擊能和最大摸高中任何一個(gè)的具體數(shù)值，它將變成另一規(guī)格的撬毛車。

撬毛車主參數(shù)只有兩個(gè)，符合主參數(shù)一般為1～2個(gè)，最多不超過(guò)3個(gè)的要求。

綜上所述，沖擊能和最大摸高兩個(gè)技術(shù)參數(shù)是撬毛車的主參數(shù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文以三節(jié)折疊臂為工作裝置的沖擊式撬毛車為研究對(duì)象，確定了撬毛車主參數(shù)為沖擊能和最大摸高，這個(gè)結(jié)論也適合于其它形式作業(yè)臂的沖擊式撬毛車。主參數(shù)為撬毛車設(shè)計(jì)和使用提供了最基礎(chǔ)的依據(jù)，同時(shí)為制訂沖擊式撬毛車產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)提供了型號(hào)規(guī)格方面的依據(jù)。