鑿巖臺車兩種常見平動(dòng)臂優(yōu)劣對比

張 鎮(zhèn)，唐響威

（遼寧 沈陽 110001）

1 常見平動(dòng)臂類型

1.1 雙三角平動(dòng)臂

雙三角平動(dòng)臂是鑿巖臺車常用的液壓平動(dòng)臂之一，其理論依據(jù)可見參考文獻(xiàn)[1]、[2]，此處不再過多敘述。此類型鉆臂完全平動(dòng)，升降角度大，可實(shí)現(xiàn)極坐標(biāo)及直角坐標(biāo)定位，Atlas Copoc公司BUT系列鉆臂均屬此類。

圖1 雙三角平動(dòng)臂

1.2 近似平動(dòng)臂

近似平動(dòng)臂為直角坐標(biāo)定位，存在一定的角度誤差。常見于Sandvik鑿巖機(jī)臺車，DD320、DD421、DD531、DT720臺車均使用此形式鉆臂。

此外，部分廠商如日本古河（FURUKAWA）將升降機(jī)構(gòu)做成完全平動(dòng)形式，擺臂機(jī)構(gòu)做成近似平動(dòng)，國內(nèi)也有類似的產(chǎn)品。

圖2 近似平動(dòng)臂

2 平動(dòng)臂關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)及對比

2.1 平動(dòng)臂關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

平動(dòng)臂的終極設(shè)計(jì)目標(biāo)是：在保證覆蓋面積的前提下，將推進(jìn)器快速送至定位孔，同時(shí)盡可能降低平動(dòng)臂長度、外形尺寸、質(zhì)量、液壓系統(tǒng)成本；保證加工工藝性并提高通用性。

平動(dòng)臂關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括：覆蓋面積、升降角度、擺臂角度、伸縮行程、是否平動(dòng)、自重、定位方式等。

2.2 兩種平動(dòng)臂關(guān)鍵參數(shù)對比

通過對比Atlas Copoc、Sandvik同類型臺車平動(dòng)臂，如S1D臺車BUT29鉆臂與DD311臺車SB40鉆臂參數(shù)（相同的鉆孔深度），可以更清楚的發(fā)現(xiàn)選擇不同形式的鉆臂，對整個(gè)產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)的影響。

表1 參數(shù)對比

不難發(fā)現(xiàn)，在相同的適用斷面下，雙三角平動(dòng)鉆臂（BUT29）絕大多數(shù)技術(shù)參數(shù)均要優(yōu)于近似平動(dòng)鉆臂（SB40）。

2.3 對比分析

（1）相同的平動(dòng)臂長度，使用雙三角平動(dòng)臂，通過提高升降角度，可以降低臂的整體長度。同樣的臂長，雙三角平動(dòng)臂覆蓋高度要比近似平動(dòng)臂高20%左右（圖3）。另外，通過長期實(shí)踐對比，近似平動(dòng)臂因?yàn)榻g點(diǎn)布置、空間限制及力矩要求的限制，升降角度難以突破45°。

圖3 高度差示意圖

（2）在相同的鉆孔高度要求下，雙三角平動(dòng)臂因?yàn)樯到嵌却?，相對于近似平?dòng)臂可以剪短臂長。較短的臂長，也就意味著更短的整機(jī)長度，更加緊湊的結(jié)構(gòu)，更輕的整機(jī)質(zhì)量，更小的轉(zhuǎn)彎半徑，更低的成本，這一點(diǎn)對空間局促的礦山有非常大的意義。

（3）雙三角平動(dòng)臂定位更為精準(zhǔn)，近似平動(dòng)臂由于結(jié)構(gòu)限制，超過一定覆蓋范圍需要增加支撐臂油缸（如Sandvik早期的B26鉆臂），或者調(diào)整絞點(diǎn)位置，被迫使擺臂平動(dòng)與升降平動(dòng)相互關(guān)聯(lián)（如Sandvik的TB/SB系列鉆臂）。其后果就是鉆臂升降的同時(shí)，臂被擺臂油缸拉扯而發(fā)生偏移。而雙三角平動(dòng)臂不會(huì)存在這樣的問題。

（4）近似平動(dòng)臂液壓系統(tǒng)相對復(fù)雜。近似平動(dòng)臂液壓系統(tǒng)需要特殊定制控制閥組來控制平動(dòng)關(guān)系，并且額外增加兩個(gè)碰撞閥控制臂極限擺動(dòng)角度。同時(shí)，平動(dòng)臂升降油缸也需要做成特殊形式，這些都意味著增加成本，故障點(diǎn)增加，而雙三角平動(dòng)臂并不存在這么多的問題。

（5）可選配的俯仰機(jī)構(gòu)不同。近似平動(dòng)臂多采用擺角俯仰機(jī)構(gòu)（圖4），幾乎很難看到使用拐臂俯仰機(jī)構(gòu)（圖5）；雙三角平動(dòng)臂多采用拐臂俯仰機(jī)構(gòu)，但也可以使用擺角俯仰機(jī)構(gòu)，如Atlas Copoc公司的Boomer M2雙臂臺車就是如此。

圖4 擺角俯仰機(jī)構(gòu)

圖5 拐臂俯仰機(jī)構(gòu)

3 結(jié)論

通過列舉對比鑿巖臺車兩種平動(dòng)臂結(jié)構(gòu)形式，說明了兩種臂的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用；并闡述了因不同形式平動(dòng)臂對整個(gè)鑿巖臺車產(chǎn)生的影響。對類似相近的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定參考價(jià)值及指導(dǎo)意義。