凿岩台车培训教程姜国庆.docx

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凿岩台车培训教程姜国庆

第一章、凿岩台车概述

1．1凿岩台车概述

凿岩台车是随着采矿工业的不断发展出现的一种凿岩作业设备。

它将一台或几台凿岩机连同推进器一起安装在特制的钻臂或台架上，并配以行走机构，使凿岩作业实现机械化。

用钻爆法掘进较大断面岩石巷道时，使用凿岩台车可以大大提高凿岩效率，减轻劳动强度，改善劳动条件，还可以与装载机、转载机和运输设备配套，组成岩巷掘进机械化作业线。

目前煤矿中使用的均为钻臂式平巷凿岩台车，按照凿岩台车钻臂的数目，一般双机和三机台车为多。

1．2金川集团公司台车配置情况

目前使用的凿岩台车品种较杂，从车辆的品种看，共有H-128、H-126、BH252，BOOMER282，H35/25-1五种车型，所采用的液压传动系统有DCS-12新控制系统，BHU32老控制系统两种。

这两种系统所用的结构件和大部分液压元件，在安装尺寸和本身的结构原理上都存在着差异，给车辆检修，备件储备、供应带来一定的困难。

而且BHU32老系统的备件每年都存在涨价因素，控制系统很不稳定、故障率高。

1．3液压凿岩台车分类

现代地下凿岩设备最主要的是凿岩机、潜孔钻机、凿岩钻车和附属设备。

根据其使用的

动力不同、条件不同等，其分类如下：

凿岩机械按使用动力分类

（1）气动：

（2）液压：

（3）电动：

（4）内燃凿岩机（只有手持式，地下不用）。

（5）水压凿岩机和水压潜孔冲击器。

1.3.2按用途和行走方式分类

按用途分

1掘进凿岩钻车

2采矿凿岩钻车

按行走方式分

1轨轮式钻车

2履带式钻车

3轮胎式钻车

1．4掘进钻车：

掘进钻车主要用于地下矿山巷道、铁路与公路隧道、水工涵洞等地下掘进工程，也可用于钻凿锚杆孔、充填法或房柱法采矿的炮孔，它适用于巷道断面为3.2～150m2的场合。

8．4．1掘进钻车的组成：

掘进钻车因为生产条件与要求的不同，所以品种规格繁多，但基本部件已成系列，通用性较强，基本部件如下图所示，包括推进器、钻臂、操作台、动力系统（压气、电、水、液压）和行走底盘。

掘进钻车的基本部件与系统：

（一）推进器

钻车上用的推进器与前述推进器原理是一样的，只是用液压驱动代替了压气驱动。

此外钻孔深度增加，推进器长度有所增加，且有伸缩式推进器。

为液压凿岩机使用的油缸－钢绳式推进器，使用油缸推进与气缸推进相比，不仅推力可增大，且缸径也可小很多。

因液压凿岩机有进、回油路的两条液压油软管，且推进行程较长，为避免凿岩机前进和后退时，两条油管老拖着跑，所以在推进器上增设了软管托架3和软管滚筒5。

因钎杆较长，故又设置了中间托钎器。

还有一种具有伸缩功能的推进器，如瑞典阿特拉斯·科普柯公司的BMHT1000和BMHT6000系列的推进器都具有伸缩功能（下上图所示为BMHT1000型的）。

BMHT1000推进器配有两种长短不同的钎杆，其结构有以下特点：

（1）导轨架采用坚固的铝合金，质量轻、抗弯曲、抗变形与防震能力强；

（2）采用易于更换的导轨套，使得推进器导轨具有较长的寿命；（3）具有较大的承载能力和较低的维修费用；（4）能够快速返回。

（二）钻臂

钻臂是钻车的关键部件，它支撑并移动推进器使其上的凿岩机能有效地钻凿工作面上所有不同位置和角度的炮孔。

钻臂主要由转柱、主支臂、托架及液压缸等组成，可实现钻臂的水平摆动、起落和伸缩，主支臂的自转，以及推进器的水平摆动、翻转和补偿推进等各种动作。

钻臂的分类已如前述，有直角坐标式、极坐标式、复合坐标式和直接定位式四种，现分述如下：

（1）直角坐标钻臂直角坐标钻臂如图所示，这种钻臂在凿岩作业中能完成以下动作：

A为钻臂升降，B为钻臂水平摆动，C为托架仰俯角，D为托架水平摆角，E为推进器补偿运动，这五种动作是直角坐标钻臂的基本动作。

从表可看出：

（1）复合坐标式中XY－R类，因其综合性能优越，适用范围广，故会得到更多的应用；

（2）极坐标式钻臂缺点较多，属于被淘汰产品（实际上已很少采用）；（3）在大型巷道中直接定位A－V型钻臂能节省许多对炮孔移位时间，且操作直观，会得到更大的发展；（4）今后对既能用于前方凿岩，又能用于顶板和侧向凿岩的钻臂会有更大的发展（一机多能）。

1．回转机构分析：

回转机构是安装和支撑主支臂、使主支臂沿水平轴或垂直轴旋转、使推进器翻转的机构，通过回转运动，使钻臂和推进器的动作范围达到巷道掘进所需要的钻孔工作区的要求。

常见的回转机构有以下几种结构形式。

（1）转柱如图所示，为一种常见的直角坐标钻臂的回转机构，主要由摆臂缸1、转柱套2、转柱轴3等组成。

转柱轴固定在底座上，转柱套可以转动，摆臂缸的一端与转柱套的偏心耳环相铰接，另一端铰接在车体上，当摆臂缸伸缩时，由于偏心耳环的关系，便可带动转柱套及钻臂回转，其回转角度由摆臂缸行程确定。

转柱回转机构的优点是结构简单、工作可靠、维修方便，因而得到广泛应用，其缺点是转柱只能下端固定，上端成为悬臂梁，承受弯矩大。

许多制造厂为改善受力状态，在转柱的上端也设固定支撑。

图所示为螺旋副式转柱，其特点是外表无外露油缸，结构紧凑，但加工难度较大。

螺旋棒2用固定销与缸体5固定成一体，轴头4用螺栓固定在车架1上，活塞3上带有花键和螺旋母。

当向A腔或B腔供油时，活塞3做直线运动，于是螺旋母迫使与其相啮合的螺旋棒2做回转运动，随之带动缸体5和钻臂等也做回转运动。

这种形式的回转机构，不但用于钻臂的回转，更多的是用于推进器的翻转运动。

有许多掘进钻车推进器能翻转，就是安装了这种螺旋副式翻转机构，并使凿岩机能够更贴近巷道岩壁和底板钻孔，减少挖掘量。

（2）螺旋副式翻转机构如图所示，为推进器的翻转机构，它由螺旋棒4、活塞5、转动体3和油缸外壳等组成，其原理与螺旋副式转柱相似而动作相反，即油缸外壳固定不动，活塞可转动，从而带动推进器作翻转运动。

图中推进器1的一端用花键与转动卡座2相连接，另一端与支撑座7连接，油缸外壳焊接在托架上，螺旋棒4有固定销6与油缸外壳定位，活塞5与转动体3用花键连接。

当压力油从B口进入后，推动活塞沿着螺旋棒向左移动并做旋转运动，带着转动体旋转，转动卡座2也随之旋转，于是推进器和凿岩机做翻转180°运动；当压力油从A口进入，则凿岩机反转到原来的位置。

螺旋副式翻转机构的外形尺寸小、结构紧凑，适合作推进器的回转机构，图中的4、5属于这种结构形式的回转机构。

（3）齿轮齿条式回转机构图所示是齿轮齿条式回转机构，由齿轮5、齿条活塞杆6、油缸2、液压锁1和齿轮箱体等组成，它用于钻臂回转。

齿轮套装在空心轴上，以键相连，钻臂及其支座安装在空心轴的一端。

当油缸工作时，两根齿条活塞杆做相反方向的直线运动，同时带动与其相啮合的齿轮和空心轴旋转。

齿条的有效长度等于节圆的周长，因此可以驱动空心轴上的钻臂及其支座，沿顺时针及逆时针方向各转180°。

齿轮齿条式回转机构安装在车体上，其尺寸和重量虽然较大，但都承受在车体上，与装设在托架上的推进器螺旋副式翻转机构相比较，减少了钻臂前方的重量，改善了钻车总体平衡，由于钻臂能回转360°，便于凿岩机能贴近岩壁和底板钻孔，减少超挖，实现光面爆破，提高了经济效益。

因此，它成为极坐标钻臂和复合坐标钻臂实现回转360°的一种典型的回转机构，其优点是动作平缓、容易操作、工作可靠。

但重量较大，结构较复杂。

2．平移机构分析：

为了满足爆破工艺的要求，提高钻平行炮孔的精度，几乎所有现代钻车的钻臂都装设了自动平移机构，凿岩钻车的平移机构是指当钻臂移动时，托架和推进器随机保持平行移位的一种机构，简称平移机构。

在钻车中常用的平移机构，有机械式平移机构和液压平移机构两大类。

属于机械式平移机构的有：

剪式、平面四连杆式和空间四连杆式等几种；属于液压平移机构的有：

无平移引导缸式和有平移引导缸式等。

剪式平移机构因外形尺寸较大，结构繁冗和凿岩盲区较大，故已被淘汰。

近年来，在钻车中多采用无液压引导油缸的液压平移机构，这种机构的工作原理是在设计时，严格控制支臂油缸在钻臂的回转支座上的安装尺寸与仰俯油缸。

在钻臂和托架上的安装尺寸之间保持一定的比例，并通过相应的油路系统来实现Δα≈Δα′的关系，从而获得推进器的平移运动。

液压平移机构的优点是结

构更简单，平移精度准确，因而获得广泛应用。

下图是直接定位式钻臂所用的四个油缸组成的空间液压平移机构。

是其机构简图的主、俯视图，图为平移机构水平摆动示意图，臂座1和支臂2、左支臂缸3、右支臂缸4及双向球铰8组成后变幅机构；平移臂座7和支臂2、左平移缸5、右平移缸6及双向球铰8组成前平移机构，后变幅机构与前平移机构共同组成直接定位式钻臂的液压平移机构。

直接定位式钻臂的液压平移机构的几何特征是：

后变幅机构与前平移机构相似或完全相等并左右对称。

直接定位式钻臂的液压平移机构是一种无辅助油缸、无误差的液压平移机构，该平移液压系统由左平移换向阀1、液压锁2、左支臂油缸3、右平移缸6组成左平移系统；由右平移换向阀7、液压锁2、右支臂缸4、左平移缸5组成右平移系统；并由先导油路控制平移开关阀8来确定液压平移系统是否执行平移动作。

要保证平移机构实现平移，左右对称是该液压平移系统的特征之一，即左平移系统和右平移系统完全相同；其特征之二是油缸采用串联连接方式，即左支臂缸3和右平移缸6、右支臂缸4和左平移缸5分别串联连接。

1．3行走底盘：

掘进钻车的底盘不仅是工作机构、动力源及操作台的支撑基架，也是钻车的行走与转向机构，由于工作条件不同，可分为轨轮式、履带式和轮胎式三类。

（1）轨轮式底盘轨轮式底盘为型钢和钢板焊成的车架与两对车轮组成，用于有轨矿山小断面巷道掘进，有拖行式和自行式两种。

（2）履带式底盘履带式底盘多用于露天，在地下矿山使用的很少，国内只有CTH10－2F型为履带行走底盘，主要用于煤矿岩巷掘进。

（3）轮胎式底盘因轮胎式底盘机动灵活，移动到各个工作面的时间较快，所以被广泛

1．4动力系统：

钻车上的动力系统包括压气、水、电和液压各系统，因压气、水、电系统均较简单，故不在此介绍，现只介绍液压系统和自动控制系统。

液压系统:

掘进钻车的液压系统，分为气动钻车和全液压钻车两类。

气动钻车的液压系统仅用来控制钻车的行走、稳车、钻臂和推进器的调幅、定位动作；全液压钻车的液压系统除了具有上述各功能之外，还应具有运转和控制液压凿岩机的功能。

上图所示为某一全液压掘进钻车的手控液压系统。

钻车的行走、稳车、定位、调幅、推进等动作由油泵P3供油控制。

系统压力由多路换向阀1中左边的溢流阀调整。

上述各种动作都由多路换向阀1控制，液压油最后经精滤油器26和冷却器29返回油箱中，具体动作的控制如下：

（1）钻臂和推进器的调幅、定位和平移多路换向阀1有两条支路向支臂油缸8和俯仰角油缸12供给压力油。

通过油管与液压锁相连接，从而形成一个无引导油缸的自动平移回路。

当支臂油缸伸缩时，俯仰角油缸便能按比例伸缩，使推进器自动平移。

另外两条支路向回转油缸11和摆角油缸13供压力油，经油管和液压锁构成另一条自动平移回路（横向平移）。

单向节流阀9可防止钻臂下落时产生振动。

（2）推进器的补偿多路换向阀的一条支路直接与补偿油缸14相连，形成控制推进器的补偿回路。

（3）行走与支撑多路换向阀的另一条支路接到旋阀2上，再由旋阀分别向前支腿油缸3、后支腿油缸7或行走马达4供油。

多路换向阀可控制进油的方向。

行走回路中，还有两个自闭合回路，即由溢流阀5、单向阀6和液压马达4所构成的回路。

这是两条制动回路，分别承担钻车前进和后退时的制动。

液压凿岩机的冲击系统由油泵P1供油，经换向阀24进入凿岩机冲击部，回