全液压掘进钻车设计Word格式文档下载.docx
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2.3.4力比、速比和流10
2.3.5液压传动特性11
3液压凿岩机12
3.1液压凿岩机12
3.2液压凿岩机的结构12
3.2.1结构：
12
3.2.2润滑：
3.2.3储存：
3.2.4供油：
13
3.2.5凿岩机工作压力13
3.2.6凿岩机组装：
3.3液压凿岩机的工作原理13
3.3.1旋转和旁侧供水部分：
3.4全液压驱动凿岩钻车的应用领域14
3．4．1钻车主要适用范围:
14
4设计计算14
4.1凿岩钻车冲击分系统设计14
4.1.1凿岩冲击液压回路14
4.1.2凿岩钻车液压系统总图15
4.1.3元件的选择：
16
4.1.4冲击机构的工作原理18
4.2性能特点：
20
5钻车的保养与维护21
5.1液压凿岩机的维护保养和润滑21
5.1.1每班作业维护保养及润滑内容21
5.1.2每周保养内容（维修工）21
5.1.3每月保养内容（维修工）21
5.1.4每季保养内容（维修工）22
5.2钻车检查（每班保养检查）22
5.2.1检查液压油箱油面，用手动加油泵加油，恢复原来油面22
5.2.2接通水管：
22
5.2.3接通电源：
5.2.4检查轴向泵和空压机皮带的松紧程度。
5.2.5检查水泵油面，不足时加注HQ—15汽油机油到油位。
5.2.6检查空压机油面，不足时加注HQ—10车用机油或HQ—15汽油机油。
5.2.7检查整体钻车情况无漏油。
5.2.8保养后进行试验：
5.3钻车在每个周期内的保养检查细则22
5.3.1钻车保养内容每200小时22
5.3.2钻车保养内容每500小时23
5.4钻车的润滑,钻车的润滑用油23
5.5润滑部位和周期24
5.5.1钻臂推进器运动部位的润滑24
5.5.2车架、履带、减速箱、支腿部分的润滑24
5.6液压油箱的维护保养24
5.7掘进钻车的使用25
5.7.1使用前的准备工作25
5.7.2钻车的操作注意事项25
5.8掘进钻车的维护26
参考文献26
致谢27
1钻车的综述
1.1钻车结构
1.2钻车参数
项目
单位
主要技术参数
外形尺寸
mm
2000X3500x5000
凿孔直径
27-64
钻孔深度
2100
推进器最大推进力
N
7500
行走速度
Km/h
3
爬坡能力
25%（约14度）
最小转弯半径
m
6
凿岩机冲击能
J
200
总重
T
2.5
凿岩机型号
HYD200
齿轮液压泵型号
CBAa1040
2钻车结构特征及工作原理
2.1钻车的结构特征及工作原理
型履带式全液压掘进钻车其突出的结构特点是:
（1）外形尺寸小，结构紧凑、功能多、效率高。
（2）该车是模块式结构，可以解体位四个部分（即行走底盘、移动钻臂、动力部分）拆装方便。
（3）底盘采用整体刚性组合履带行走。
刚性底盘焊接结构、整体性好，刚性合强度大。
是全机的基础底盘后部内空腔位主油箱。
前部内腔装有两组行走操作阀。
通过手柄拉杆控制钻车的前进、后退合转弯、操作集中。
行走采用液压马达，最高行走速度位3公里/小时。
（4）液压系统先进。
采用中高压系统、油路左右对称、保护齐全。
凿岩系统采用逐步打眼机构，当开始凿孔时可缓慢冲击，待孔定位后可逐步加压到最大冲击能量，当凿岩系统中止时自动停止。
卡钎时也可自动停止凿岩合推进，待故障排除排除后可继续凿孔作业。
在系统保护中有液位控制器，防止油位过低。
油温控制器可防止油温过高。
油回油过滤合凿岩机高压过滤装置。
凿岩钻车的工作原理时由发动机供应动力，由齿轮泵供应液压能。
本钻车位全液压控制，液压凿岩机凿岩、液压凿岩机凿孔速度快。
凿岩中的变化情况大致如下：
只要炮孔冲洗合进给正常，钻进速度取决于每次冲击的有效钻进量合单位时间内的冲击次数。
在很轻的冲击下岩石不会发生什么变化，随着岩石的开裂，冲击能量的增加将使岩石破裂加剧。
如达到某一点后（和岩石性质有关）冲击能量的增加，钻进效果则不会明显的增加，因钻进前方的破碎岩石起衬垫作用，因此对不同的岩石应对液压凿岩机的单词冲击能进行调节。
同时应冲洗孔底粉屑，才会使凿岩机的冲击能不被浪费，如果进给量适当，同样的冲击能量可得到足够多的破碎岩石。
岩石钻进中除了岩石的抗压强度外岩石的脆性和韧性对钻进速度也有明显的影响，因此钻车上的液压系统中的逐步打眼能满足给以适当的推进能力的要求，而凿岩机本身的能量调节能满足不同岩石的凿岩情况。
2.2行走机构
架体为焊接的刚性底盘结构，是全机的基础。
车架体中部上平面上安装有操纵阀架，其上安装各种多路阀和仪表。
车架中部还安装有司机座椅，在司机椅前部空挡处铰接有行走阀操纵杆。
车架体后部上平面安装有泵站、发动机、冷却器、副油箱。
副油箱下部与主油箱接通。
泵站包括：
齿轮泵、弹性连轴器及空压机、油雾器等。
为安全起见泵站有网板箱形防护罩盖。
车架体中部两侧安装钻车的两套履带行走装置。
左、右履带行走机构是完全独立的两个机构，履带行走机构是由履带部件、驱动马达、驱动链轮、支重轮、引导轮、张紧装置、履带托架组成。
左右履带架分别用8个M27螺栓固定在车架体的左、右两侧。
钻车的履带行走由GM09VN型液压马达驱动。
当液压系统向行走马达供油时，同时向液压制动离合器的油缸供油，高压油推动活塞压缩弹簧解除制动，此时行走马达通过驱动链轮带动履带使钻车前进、后退和转弯。
当液压系统不向液压马达供油时，液压离合器的弹簧处于伸长状态，压紧制动片实现制动。
履带的松紧程度由弹簧、油压张紧装置来调节。
油压是通过高压黄油枪，由油嘴注入油缸来实现的。
钻车的机重由履带架下的8个支重轮来支承。
为防止履带松落，在液压马达前方装有履带托架以防止钻车前进时卡链。
车架即履带行走机构见下图2.1
图2.1
钻车的履带行走由GM09VN型液压马达带动，当液压系统向行走马达供油时，同时向液压制动离合器中的油缸供油，高压油推动活塞压缩弹簧则解除制动。
此时行走油马达，驱动轮带动履带使钻车前进，后退和转弯。
当液压系统不向液压马达供油时，液压离合器的弹簧的弹簧处于伸长状态，压紧制动片实现制动。
履带的松紧程序靠弹簧，油压张紧装置来调节。
油压时通过高压黄油枪，由油嘴注入油缸来实现。
钻车的机重由履带下的8个支重轮9来支撑。
为防止履带松落，在液压马达上方装有托盘链板18于测办一起作为行走马达的防护罩。
车架及履带行走机构参数见表2－1。
油马达类型
GM09VN
制动方式
液压制动离合器
两轮中心距
2000mm
履带宽度
305mm
履带节距
143mm
张紧方式
弹簧黄油缸张紧
3Km/h
操纵方式
换向阀-拉杆
2.3液压传动基本知识
2.3.1液压传动的基本概念
液体传动按基本工作原理可分为液力传动和液压传动两大类。
液力传动是靠液体的动
能来传递动力，而液压传动则是靠液体的压力来传递动力。
液压传动是以液体为工作介质，在密闭装置中进行能量转换和传递的一种传动方式。
所以说凡是以液体介质的压力能来传递能量的装置统称为液压传动装置。
整套传动装置系统称为液压传动系统。
2.3.2液压传动系统的组成
（1）动力部分：
是将原动机的机械能转换成液体介质压力能的元件，如油泵。
（2）执行部分：
是将液体介质的压力能
转换成机械能的元件，如液压马达和油缸。
（3）控制部分：
是为控制系统中的流量、压力和执行元件的运动方向服务的元件，如各种压力阀、流量阀和方向阀等液压元件。
图2.2
（4）辅助部分：
系统中的其他元件，包括压力表、滤油器、蓄能器、管件、接头、油箱等。
（5）工作介质：
即各种液压油、乳化液、难燃液等。
液压系统中液压元件之间的关系见图2.2。
2.3.3液压传动工作原理
在机械传动中，人们利用各种机械构件来传递力和运动。
再液压传动中，人们则利用液体来传递力和运动。
即在密闭容器中，液体间没有相对的位置移动，整个液体可以看作为一个刚体，即一般认为不可压缩。
当液体受外力作用时，其内部产生压力。
这种压力在液体中处于平衡状态，任意质点的压力变化均以相等的数值向各个方向传递。
液压传动以液体为工作介质通过动力元件将原动机的机械能转换成液压能，再经控制元件和执行元件将液压能转换成机械能，驱动相应的负载产生直线往复或旋转运动。
控制元件主要是控制和调节执行元件的运动方向，运动速度和力的大小。
图2.3是一个简化的液压传动过程。
图中两个直径不同的液压缸2和4缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞1和5。
假设活塞能在缸内自由滑动，而液体又不会通过配合处产生泄露。
缸2、4的下腔用一管道2连通其中都充满液体。
如果活塞5上有重物W，则活塞1上施加的F力达到一定大小时就能阻止重物W下降。
也就是说密封容积中的液体传递了力。
当活塞1在F力作用向下运动时，重物W将随之上升。
所以密封容积中的液体不但传递了力而且传递了运动。
2.3.4力比、速比和流量图2.3
在液压传动过程中，密封容积中的液体受到挤压产生一定的压力，液体压力又作用在活塞上，活塞1单位面积上受到的压力（以下简称压力）为
P1=F/A1
活塞5受到的液体压力
P2=W/A2
式中A1和A2分别为活塞1、5的面积。
根据流体力学中的帕斯卡定律：
“平衡液体内某一点的液体压力等值地传递到液体内各处”所以
P1=P2=P=F/A1=W/A2
（1）
或
W/F=A2/A1
（2）
也就是说输出端的力和输入端的力之比等于二活塞面积之比。
如果活塞1向下移动一段距离L1，则液压缸2内被挤出的液体的体积为A1L1。
这部分液体进入液压缸4后使活塞5上升L2，其让出的体积为A2L2如不考虑泄露和液体的可压缩性，则二体积应相等，即
A1L1=A2L2（3）
L2/L1=A1/A2
如果这些动作是在时间t秒内完成的则
活塞1的速度
V1=L1/t
活塞5的速度
V2=L2/t
则
V2/V1=A1/A2A1V1=A2V2（4）
通过上式说明输出和输入的位移和速度都与两活塞面积成反比。
把
（1）和（4）相乘得下式
WV2=FV1（5）
左边和右边分别代表输出和输入的功率。
令Q=A1V1当Q表示活塞1以速度V1运动时，单位时间内从缸2中排除的液体的体积称为流量，流量Q进入缸4时活塞5的运动速度为：
V2=Q/A2（6）
即从活塞5的运动速度决定于进入液压缸的流量。
利用
（1）、（4）、（6）可得
WV2=PA2Q/A2=PQ（7）
从上式可看出输出功率等于压力和流量的乘积。
通过以下可得如下几点结论：
（1）两个活塞位移与两个活塞的面积成反比；
（2）活塞的移动速度与活塞面积成反比；
（3）流量与活塞面积和活塞速度的乘积成正比；
（4）如忽略摩擦和泄露等损失小活塞的输入功应等于大活塞的输出功。
但由于损失总是存在的，所以输出功总是小输入功。
即
WV2=F*V1*n
其n称为传动效率。
（5）功率等于压力与流量的乘积。
2.3.5液压传动特性
任何一个液压系统，都是油液流动的过程。
也是能量和力的转化传递过程，在这个过程中是靠其工作介质（液压油）和各种液压元件的相互作用实现的。
（1）在密闭的液压回路里，液体的静压传递力或扭矩力和扭矩的传递遵循帕斯卡原理。
（2）系统中各液压回路里的压力取决于它们相应的外负载，压力是受到负载阻力和液压阻力而形成的，与各回路中的流量没有关系。
（3）负载的运动速度（或转速）是按容积变化相等的原则进行传递，与回路中流量有关而与压力无关。
（4）离和力矩（扭矩）的传递是通过液体的压力来实现的。
也就是说压力决定于负载，没有负载也就没有压力。
3液压凿岩机
3.1液压凿岩机
液压凿岩机是一种新型高效的凿岩设备，液压凿岩机采用循环的高压油作动力，能量利用率高、机械性能好、凿岩速度高，性能参数可调，以适应不同的岩石，减少故障，消除了污染，净化工作环境，噪声低改造了工作条件。
自动化程度高，减轻工人劳动强度、润滑条件好，零件寿命高。
3.2液压凿岩机的结构
液压凿岩机共有三大部分组成。
（1）旋转：
旋转部分由一个125摆线液压马达和齿轮件速箱。
这就增大了输出扭矩和降低了
钎杆的转速。
（2）冲击
冲击部分包括机体、活塞、配油阀和液压蓄能器等。
该活塞作用于钎尾上的冲击频率，可根据岩石的性质提前进行调整。
（低频——中频——高频）
配油阀与机体相连，使液压油往复交变，驱使活塞作往复运动。
液压蓄能器可用来补充冲击流量即驱动活塞加速。
（3）旁侧注水：
旁侧注水装置进水口（压力0.8—1.2MPa）流量1500L/h,进水口的水可起到钻孔时的排渣和润滑钎头的作用，油雾器进气口的气预先通过冲击和旋转机体，最后进入旁侧注水装置（排气量6000L/h），可用来对机体进行润滑和密封凿岩机，防止粉尘进入凿岩机。
压缩空气由装在钻车上的空气压缩机提供。
油雾器润滑运动零件并起到凿岩机的密封作用。
液压油保证了所有运动零件的润滑。
另有外部注油嘴，装在前轴承套部，用来润滑钎套部分。
（1）钎套要有节制的润滑（每班2-3下），以避免润滑油渗入冲击体内。
（2）旁侧注水部分要用油雾器润滑。
将凿岩机储存于干燥的场地，液压油在储存期起保护作用，并用塞子堵好所有接头以防液压油流出。
用一个涂上油的纸球放入钎套的空腔内，然后用塑料盖封好。
按图所示，使用该钻机规定的液压油
和与之相近的液压油。
（1）冲击油口
（2）旋转油口
（3）进气口
（4）泄油口
（5）旋转压力油口
（6）冲击压力油口
（7）冲击机构联接
（8）回转机构联接
（9）进水口
3.2.5凿岩机工作压力
凿岩准备工作完成后，让凿岩机在13Mpa的压力下工作一段时间后，再调至正常工作压力。
冲击最大工作压力18Mpa，正常工作压力16Mpa
标准工作频率：
长行程2000——2700次/分
中行程2600——3200次/分
短行程3000——3900次/分
新机器组装后均经跑合实验。
上好防护油塞，塞子在凿岩机使用前不可拿掉。
注意：
永远不许在凿岩机未装钎尾前空打。
3.3液压凿岩机的工作原理
旋转机构由BM-CS125专用摆线马达1通过一对齿轮减速箱2来驱动钎杆旋转，以使钎杆产生逆时针方向（从司机位置向前看）的旋转运动，以达到使钎头刃切削岩石和变换旋转角度的冲击位置进行凿岩作业功能。
旁侧注水机构由环流器、水密封等组成。
后端有一个进水口3，供水压力可根据岩石状态在一定范围内调节流量。
压力水经钎尾、钎杆、钎头、到岩石，以冲洗钻凿岩石的岩粉。
3.4全液压驱动凿岩钻车的应用领域
3.4.1钻车主要适用范围:
履带式全液压凿岩钻车机身小，采用履带自行和双臂液压凿岩结构，设计科学合理，吸取了同类设备的优点，工作性能稳定，能实现工作面全方位凿岩；
配套的防卡钎自动停车装置，凿岩速度快、成本低，保证施工质量。
该产品适用于煤矿、铁路、冶金、水电等建设中掘进巷道、隧道，还可以对掌子面、顶板、侧帮、底板进行凿岩作业。
因其工作噪声低、安全性高、能减少环境污染和工人劳动强度，是目前在矿山推行的绿色环保、安全设备
4设计计算
4.1凿岩钻车冲击分系统设计
4.1.1凿岩冲击液压回路
凿岩冲击液压回路见图4.1
在正常工作时凿岩机撑子面推进受到阻力时推进油路的油压升高。
当升高到顺序阀5的调定压力（15Mpa）时,顺序阀开始动作,压力油通过顺序阀到冲击换向阀的冲击小油缸b腔冲击阀工作.从而使主泵Z的压力油通过冲击阀4和滤油器7进入凿岩机8驱动凿岩机冲击.
该系统的压力由逐步打眼阀来控制.通过控制冲击压力,可达到控制冲击功大小的目的.当推进结束,推进油路卸荷,顺序阀在弹簧力的作用下复位,冲击小油缸失压也在其弹簧力的作用下复位,凿岩机冲击油路被切断,冲击停止凿岩机的整个冲击及停止过程都失由推进系统的油压高低来控制的,是一个自动过程.
1、油箱；
2、油泵；
3、溢流阀；
4、冲击阀；
5、顺序阀；
6、逐步打眼阀；
7、液压凿岩机；
8、高压过滤器；
图4.1
4.1.2凿岩钻车液压系统总图
凿岩钻车液压总系统回路见图4.2,该钻车的液压系统主要特点是：
钻车行走和液压凿岩机
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