ATLASD7液压的露天钻机.docx
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ATLASD7液压的露天钻机
ATLAS
ROCD7液压露天钻机
培训课程
ATLASROCD7培训课程
该培训课程仅针对普通机手和修理工而编写，通过学习，使之对钻机的系统原理有大概的整体性的了解、对钻机的结构有比较清楚的认识，并结合实践操作培训熟练掌握钻机的操作和日常维护保养。
该培训课程目录如下：
一、钻机的工作方式和打钻的基本原理
二、ROCD7钻机的基本结构和性能特点介绍
三、ROCD7液压系统和气路系统的主要功能
四、ROCD7钻机电器系统的特点以及反映在操作中的顺序控制
五、维护、保养和操作
六、实际使用注意要点
一、钻机的工作方式、打钻的基本原理
1、钻机的工作方式及分类按照工作机构动力，可分为液压式、风动式、电动式、和内燃式。
液压凿岩机由于钻孔效率高、消耗能量少、噪音低等优点而得到广泛应用。
按照破岩造孔方式、可分为冲击式、回转式和冲击回转式，冲击回转式是目前最为广泛使用的方式。
而冲击方式又可分为顶锤式和潜孔式。
ROCD7是当今世界上最先进的一种全液压顶锤式履带行走的露天钻机。
2、顶锤式钻机的打转的基本原理所有顶锤式的露天钻机的打转基本原理都是一样的，由凿岩机产生冲击和回转两种运动，通过钻杆、连接套等组成的钻具链将这两种运动传递给钻头；冲击动作使岩石破碎，而旋转作用将破碎岩石磨成更小的微粒；同时通过高压空气将岩石碎粒从孔中吹出而成孔。
另外还有一种推进运动，D7是通过推进油缸推动凿岩机连带钻具链以达到不断钻进的效果。
人们对钻孔设备的一般要求有如下几条：
1、尽可能高的钻进速度、2、直孔要求、3、钻孔过程平滑顺畅，不要卡钻、4、节省钻具和提高整机的耐用度。
前两条通过提高凿岩机功率和能量传递效率以及良好的定位来实现。
要实现第3条主要是靠推进速度和旋转速度和冲击功率匹配，以及吹风排渣充分及时。
以下因素可以导致卡钻：
排渣不充分（主要由于空压机风压和风量不够或者岩层太破碎夹带大量沙土，潮湿引起）、推进压力设定过高或旋转速度设定过快与冲击功率不匹配。
卡钻是这样一个过程：
首先是旋转压力过高，如不排除则旋转压力升高一直达到旋转系统设定压力，此时旋转停止，然后导致推进也停止，钻具炼卡在岩层中进退不得。
卡钻严重妨害的钻孔工作的进行，也导致钻具丢失等损失。
要实现第四条要求主要通过以下方式实现：
1、防止打空锤，2、设计高效可靠的缓冲机构，3、根据岩层情况来选择合理的选择冲击、旋转和推进的参数。
打空锤特别是重冲击空锤（现实中最常见的情况是钻头未能顶住岩石即开始冲击）对凿岩机和钻具破坏作用非常大，其原因在于空锤时全部的冲击能量未能传递出去，而全部作用于钻机和钻具上。
缓冲机构的作用是将反冲能量被蓄能器柔化转换成液压能被吸收（也可以被吸收能量可以存贮用于下一次冲击），而避免
对钻机产生刚性的冲击。
要合理选择打钻中三种运动合理匹配的参数，譬如说在坚硬的岩层中工作时就应该适当的降低打钻速度。
、ROCD7钻机的基本结构和性能特点介绍
1、ROCD7-11基本机构
1、空压机2、柴油发动机（CAT）3、电器柜
15、RHS机械化换杆装置备注：
ROCD7-11中“-11”是指折叠臂带驾驶室型，是我们实际使用的机型。
2、钻机系统基本结构
ROCD7钻机系统整体来说就是柴油机驱动液压系统，特别适合采石场和建
筑工程中的露天钻孔作业。
钻机系统基本结构详细框图：
1、发动机控制盘2、钻空控制盘3、紧急停车装置4、控制盘
5、空调和暖风（驾驶室）6、蓄电池组7、柴油发动机8、主控电器柜9、推进系统10、紧急停车装置11、空压机12、液压系统
13、气路系统14、臂控制系统15、集尘系统。
3、ROCD7基本特点介绍
ROCD7钻机的基本特点
ROCD7是目前世界上较为先进的一种全液压顶锤式露天钻机，适用于露天矿山生产、建筑工程中的土石方开挖、采石场取料及边坡处理等各项工作，其钻孔孔径范围φ64－φ115mm。
该设备已在国内广泛应用，深受用户欢迎。
一、基本工作叁数
ROCD7是单人操作、柴油发动机驱动的全液压顶锤式履带行走露天钻机，有带驾驶室式和不带驾驶室式可选。
钻孔直径范围从φ64-φ115mm，这表明ROCD7的适应工作范围很广，该钻机钻孔深度最大可达29m，一次定位工作覆盖面最大可达17㎡，能够钻自0.3－7.6m范围的水平孔及各种角度的孔，其能力是同类产品中较大的。
除上述优越的钻孔能力，该机还配置了一系列钻进保护装置和功能，因此在钻同样深度的炮孔时，ROCD7的钻孔速度、精度及偏斜度要更优越。
ROCD7钻机宽度不足2.4米，底盘离地间隙455mm，驱动力达110KN，意味着其更能适应狭小恶劣地段的工作，其配有自动接换杆装置，使得操作者得以从繁重的劳动中解脱出来，从而大大节省人工，提高生产率。
二、动力装置发动机是其工作动力的来源，功率的大小表明了其工作能力的高低，这是此类设备的主要指标。
ROCD7采用的是功率为149kW的卡特彼勒CAT3126B水冷柴油发动机，为高效的螺杆式空压机及安装于钻机中心的液压系统提供了强大的动力，这意味着其具有良好的动力性能，其动力储备能力高达20％，使得其对恶劣的工作环境具有更强的适应能力，同时也表明其使用寿命、大修间隔周期都更长，且在正常使用时油耗降低。
另外，由于在系统中增加了节油装置，使得其耗油量比相应机型要少15%。
三、COP1838液压凿岩机
COP1838液压凿岩机是目前世界上较为先进的凿岩机，保持了阿特拉斯传统的细长活塞设计，采用了独特的双减震系统，除了对前导套和转动套的润滑外，凿岩机体各界面间增加了压力油膜，冲击功率达到20kW，扭矩达980Nm，从而使凿岩机能够更好地适应各种工作参数的要求。
其不仅能提供强大的冲击功和回转扭矩，同时其优越的设计和内部各项保护功能，使得凿岩机不仅穿孔速度快，而且钻具消耗低，钻孔质量大大提高，减少卡钻的风险，延长了钻具的使用寿命。
在岩石条件恶劣的情况下，可配置反打装置，一旦发生卡钻，可通过反打装置进行处理，避免钻具丢失。
四、大臂系统
ROCD7采用的是粗状结实的圆筒状折叠臂系统。
液压驱动的大臂运行平稳，举升移动非常灵活方便，大臂摆角为右25°/左35°。
其灵巧的托架结构设计，使推进梁摆动非常灵活，可以钻自地平面起0.3－7.6m高之间的水平孔及底脚孔，推进梁延伸补偿的长度为1400mm，钻臂最大覆盖面积达17
㎡。
五、推进梁系统
ROCD7采用的是液压油缸加钢丝绳式铝合金推进梁。
铝合金梁为双底结构，其不仅轻巧，而且强度和抗弯能力也较钢梁提高许多。
推进梁表面覆有不锈钢皮，在与凿岩机滑板连接间有特殊材料的非金属调整垫片，可大大减少磨擦对推进梁和滑架等主件造成的磨损，这样既便于调整间隙保持滑板和梁的结合紧密，而且有了磨损，也只需更换调整片，减小零件消耗。
由于滑板底部与推进梁结合部采用的是凹型等腰梯型结构，因此可以使凿岩机、扶钎器等自动对中，保证其在同一条直线上运行，确保钻孔精度。
同时该推进梁配备了双扶钎器，其采用双扶钎器钻杆导向装置，在钻孔中控制其自由度，可减少钻孔偏差，从而提高孔的直线度，保证钻孔质量。
该推进梁是油缸推进，因此推进平稳。
另外，该推进梁配备了油管滚盘和涨紧支架装置，使得油管始终得以良好整束，减少油管的磨损，很好地保护了油管，降低消耗。
储杆系统上，储杆架的储杆能力是7根3.66米长的钻杆。
阿特拉斯的自动换杆器与其他厂家的产品相比快30%，大大节省了接卸杆时间，提高钻机的工作效率。
六、行走系统
ROCD7为履带式底盘，底盘离地间隙455mm，履带架的摆动角为±12°，行走系统采用大功率液压双速马达驱动，牵引力最大是110KN，这使得其越野性能要大大高于其他同类型设备，也保证其在非常险峻及恶劣的场地行走平稳及具有安全良好的定位，且其行走速度快，可以更快更方便地移动，提高工作效率。
其制动系统具有自动的弹簧液压制动安全保护系统，能够更好地保证人员及设备的安全。
底盘标准配置液压支腿，可大大提高其定位的稳定性。
七、空压机
ROCD7采用阿特拉斯C106螺杆式空压机，其压力为10.5bar时，排气流量为127l/s，是同类钻机中较高的。
其良好的供风系统及有效的吹渣能力，使孔底更干净，成孔效果好，同时减少凿岩机冲击能量的损耗，提高穿孔效率。
八、除尘系统
ROCD7配备的除尘器，过滤面积大，有自动过滤器清洗装置，因此除尘效果好，并且除尘滤芯的使用寿命延长，性能大大优于其他机型。
同时，集尘罩是可移动式的，因此在开孔时司机可以很清晰地观察到开孔情况，提高开孔精度。
此外除尘系统还配备了高效的粉尘预分离器，可保证除尘器工作更安全，除尘效果更佳。
九、司机室
ROCD7司机室是按照欧洲及国际安全防范标准设计的，具有防滚翻（ROPS）、防落石（FOPS）保护结构，按照人体工程学来设计，操纵者可以通过置于立柱上的各种压力表和指示器，随时了解机器运行状况，所有操作盘及操作按纽均安排于座椅扶手上，这使得操作者在操作中方便舒适。
驾驶室前窗安装的内倾斜式大挡风玻璃，这样的结构可使操作者视角更广，且挡风玻璃表面不易集灰，任何时候都保持视线良好。
整个驾驶室不仅非常宽敞。
而且司机座椅可进行全方位调整，座椅还带有缓冲减震装置，不同体型的操作人员都可感觉非常舒服，大大提高工作效率。
司机室内带有空气保压系统，可保证外部灰尘不能进入其中。
驾驶室还带有后视镜，易于操纵者对后边情况的观察。
驾驶室内配有角度、孔深指示仪，便于操作者控制开孔角度，了解钻孔深度，保证钻孔精度，提高劳动生产率。
十、控制系统
ROCD7采用的是直控式控制系统，钻机的各个回路，如冲击、回转、推进等，都是相互独立的。
直接控制方式可确保钻机各项功能的操作清晰明了，操作灵活方便，效率提高，而且延长设备（泵及其它液压件）的寿命。
采用直接控制方式，当设备的某一功能出现问题时，你只需在此控制路径系统内进行分析，而不用考虑其它路径，使得对设备的故障判断，维修处理方便、省时，提高设备利用率。
ROCD7控制系统中配备了回转压力控制推进（RPC－F）、推进压力控制冲击（FPCI）、缓冲压力控制冲击（DPCI）、自动防卡钻装置、冲渣压力自动调节等几种保护功能。
这样就可以确保遇到钻进困难时，机器会根据回转压力、推进压力和缓冲压力等的变化，自动调整推进压力及冲击压力，甚至停止推进，进行慢速冲击，这样就大大降低了卡钻、丢失钻具的风险，节省钻具，提高成孔率。
在控制上，ROCD7还具有低压开孔功能，这也是阿特拉斯所独有的，此功能可保证在开孔时进行慢速开孔，保证开孔精度。
十一、安全系统
ROCD7的整机全部由钢板密封起来，对整机起了很好的保护。
这些密封板可以很方便地移动，不影响检修。
其后部是五个气动阻尼门，轻轻一按，即可打开，使得很容易对发动机、空压机、液压泵等进行日常检查与维护，方便地更换滤芯等需定期更换件。
推进梁和车架上的工作灯用以保证夜间操作。
驾驶室内和推进梁上具有推进系统自动关闭及紧急停车安全装置。
具有倒车报警灯及报警器。
具有马达过热关闭安全系统及液压油、压缩空气排出温度等检测及自动关闭系统。
具有电池充电阻塞，发动机及空压机入口滤芯堵塞报警灯。
综合各项指标，ROCD7的综合运营成本应比其它生产厂家低30－40％左右。
、ROCD7液压系统和气路系统的主要功能
1、液压系统基本结构和概述
1、快速推进2、机械化换杆系统3、左行走马达4、右行走马达
5、流量分配器6、冲击机构7、推进机构8、旋转机构
9、旋转压力控制推进系统10、臂定位机构11、绞车12、液压油冷却器
13-15、无16、液压油加油泵（手动）17、回油滤芯18、液压油箱
19、柴油发动机20、压力调节21、旋转速度调节22、集尘器
23、1号泵24、2号泵25、3号泵、26、4号泵27、5号泵
ROCD7钻机的液压系统共有5个液压泵提供动力，每个液压泵各自给自己的油路供油，各回路液压油相互之间绝不相混，这样设计的好处在于使结构简单清楚，而且故障不会相互影响，使检修相对容易。
1号泵常被称为主泵，是一个柱塞泵，是最大的一个液压泵，它为以下功能供应液压油：
凿岩机冲击、凿岩机推进、钻臂定位、机械化换杆、行走。
2号泵给凿岩机旋转机构供油，3号泵给集尘器供油，4号泵主要为绞车供油，当绞车控制阀处于中位且处于行走/打钻开关处于行走位置时候4号泵压力油进入臂定位回路，5号泵给液压油风冷器风扇马达供油。
2、系统各保护功能介绍（包括液压和气路控制保护）
整个液压系统中的一般功能原理如臂定位、行走等具有普遍性，在此就不具体介绍，以下主要讲述ROCD7液压系统主要的几项功能：
RPC-F及
Anti-jamming、DPC-I（FPC-I）、。
2.1、RPC-F及Anti-jamming
RPC-F的意思是“（凿岩机）旋转系统压力控制推进动作”。
其功能主要内容：
1
在钻孔过程中如果旋转压力升高，超过RPCF先导阀的设定值（约50bar），该阀阀芯将被推动，使推进压力降低从而降低推进速度降低。
需要指出的是RPCF先导阀是一个伺服阀所以可以使推进压力在高推进压力（约70bar）和低推进压力（约40bar）之间平滑变动。
该部分功能见下图：
需要注意的是当推进返回或者换杆机构工作时侯该功能不起作用
Anti-jamming：
当RPC-F功能启动后卡钻状况仍然继续，及旋转压力继续升高，当压力高过另外一个Anti-jamming控制阀的设定压力（约80bar）后，
该阀将先导压力油供给B134压力开关，B134压力开关控制Y109
（Anti-jamming/防卡电磁阀），使推进油缸缩回，这样卡钻现象将不会继续发展，旋转压力降低，低于设定值后推进可以继续进行，如此多次循环使钻具链逐渐通过易卡钻岩层。
实现该功能图示如下：
Anti-jamming另一部分功能在气路中实现：
吹渣气通过流量开关B142，当吹渣不畅时吹风流量降低而使B142动作，B142控制Y109（Anti-jamming/防卡电磁阀）使推进油缸倒退而避免卡钻。
2.2DPC-I和FPC-I
DPC-I的意思是“（凿岩机）缓冲压力控制冲击动作”；FPC-I的意思是“（凿岩机）推进压力控制冲击动作”这两者作用功能相似，都是根据钻头顶住岩石的松紧程度自动选择高压冲击还是低压冲击，控制油管接在进给回路时为FPC-I，接在缓冲压力回路时为DPC-I（D7上一般接为DPC-I，以前的旧机型如742上为FPC-I）。
应当说DPC-I比FPC-I的控制更换直接有效，这也是D7钻机相对于以前机型改进的一个方面，因为由于进给机械传动的原因，进给压力并不能很直接地反映钻头的顶紧程度，比如说由于某种原因导致进给不畅时，实际钻头的顶住岩石的力很小，但此时进给压力却可能比较高，从而不能减小冲击压力起到保护用。
DPC-I没有这一缺点，由于凿岩机的独特设计，缓冲压力直接反映了钻头的顶紧程度。
缓冲压力是由1838凿岩机里的一个减振活塞的节流腔产生的，钻头顶紧力愈大，减振活塞往内压得更多，节流腔减小，缓冲压力增大，反之缓冲压力减小。
DPC-I功能作用方式如下：
1当缓冲压力低于35bar或者高于120bar时使断开冲击先导油路而无冲击，因为这种状况表明缓冲回路不正常需要检查，此时不允许冲击而起到保护凿岩机的作用。
需要说明的是，在不打钻时由于缓冲压力的设定使得缓冲控制压力大于35bar，所以此时凿岩机可以打空锤包括重锤（见下节说明），这种操作应当尽量避免。
2在打钻时，（正常打钻时候是有旋转并开高冲击），根据缓冲压力的大小实现低冲击和高冲击的自由转换（转换值出厂设定为50bar），当岩石较硬，凿头顶紧力大，缓冲压力高于50bar，进行高冲，当岩石很软或有空洞时，进给压力和钻头顶紧程度下降，于是缓冲压力也下降，低于50bar时，自动转换为低压冲击，这样降低了能量损耗并延长凿岩机和钻具的寿命。
另外该部分液压系统设计还产生了这样一个功能（该功能不属于D&FPC-I，但是液压系统密切相关）：
开低进给时冲击必然也为低冲，该功能主要用于开孔以下是一些该部分功能实现的液压系统图的关键部分：
缓冲或推进反馈压力（注意箭头位置）
实现缓冲压力低于35bar和高于120bar冲击限制
实现正常钻孔状态时候50bar反馈压力时高、低冲击转换
总结性的说DPC-I功能的作用是：
1、减少钻机和钻具损耗（该功能对于钎尾的保护作用尤其明显，有用户反应一根钎尾打到接近一万米的事例），2、使冲击和推进两个动作根据岩石状况较好的自动匹配，3、实现开孔、打钻的部分自动化，提高开孔钻进质量，降低操作手劳动强度。
2.3、其它系统设计
①ROCD7钻机采用大功率的1838凿岩机，经典的细长活塞设计是冲击能高效传递，而冲击功率高达20kw。
C106螺杆式空压机，压力在10.5bar时，排气流量高达为127l/s，为高速钻孔的排渣提供足够的气量。
这些使得ROCD7钻孔速度空前提高，纯粹速度比ROC742提高80%以上。
21838凿岩机的独特的双缓冲设计使反冲能量降低到极小，特有的内部油道和界面压力油膜设计，这些都为钻机提供了良好保护。
3气路的一般性功能在此不具体介绍，由培训人员自行组织讲授。
总之，ROCD7系统功能独特的功能性设计都是为了达到这样目标：
尽可能
的使钻孔高效顺畅的进行，降低操作者劳动强度，同时降低钻具消耗和延长钻机寿命。
四、ROCD7钻机电器系统的特点以及反映在操作中的顺序控制
1、ROCD7钻机电器系统概述
ROCD7配备一个24V电压的电器系统，并且装备有全车的系统监控器，以随时指示故障，通过众多的电磁阀电器可操控液压和气路系统。
电器由两个12V串联的蓄电池组供电，一个三相交流发电机给蓄电池组充电，配备一个手动的电瓶开关来控制整个电路的电力供应。
主控电器柜有10个自动保险丝以限制分回路里过大的电流负荷。
几个辅助继电器和一个计时器以实现冲击的操控功能。
主电控柜中还有一个PLC（可编程逻辑控制模块），它通过收集分析各感应器的输入信号按照内部编译好的程序规则对各工作机构发出各种输出指示以实现各个工作机构工作的逻辑顺序关系：
如换杆、冲击、吹渣、集尘器、发动机高低转速选择钻孔防卡功能等。
事实上在ROCD7操作规程很大部分就是由PLC的功能决定的。
ECU（发动机控制模块）是一个全面的监控器，在发动机发生某些故障或者一些可能会对履带钻机二次损坏的故障发生的时候可以自动停止柴油机。
并且可以指示一些故障发生部位和原因。
CCU（遥控控制模块），该模块和遥控控制盘连接可以实现对钻机的遥控（操作手离开钻机的线控），现使用的机子未配备此功能。
ROCD7钻机电器系统原理框图请见下页。
蓄电池组
电瓶开关
遥控操作盘
绞车
臂定位
行走
机械换
杆感应
快速推
进感应
液压系
统开关
钻孔控制盘（左）
钻杆库
冲渣气
操纵
换杆液
压阀
标准实用文案
主控电器柜
输入
输入
自动保险丝
输入
推进液
压阀
ECU
发动机控制模块
输出
CCU
遥控控制模块
输出
输入
输入
防卡液
压阀
PLC
可编程逻辑模块
冲击/
冲洗阀
吸尘器脉
冲控制
发动机
感应器
空压机
感应器
液压油
感应器
启动马达
停车线圈
燃油供应
钻孔控制盘（右）
发动机
预热
转速
脉冲继电器
ECL/EC
G润滑
空压机
加载
行走架
摆动
2、实际操作的顺序要求和简单原理（PLC功能）
ROCD7钻机电器系统相比过去最主要的进步就是采用集中的逻辑控制模块（PLC），这使得电路得以简化，减少了电路出现故障的可能性；同时由于PLC模块硬性的规定而产生了一些特殊的操作规程，可以尽可能的避免误操作对钻机产生的危害。
以下结合实际操作介绍一点PLC功能原理（改部分如需要深入理解要将电、液、气路结合起来看，因为它们之间是相互控制的）。
2.1、开轻冲击
PLC判断需要满足以下条件：
①S130（行走打钻选择开关）处于“打钻”位置
②S100（冲渣气开关）处于“减量冲渣气”或者“全量冲渣气”位置
3B118（RHS换杆器机械臂位置感应开关）检查到换杆机械臂处于钻杆库花盘位置
4按下S446（轻重冲击选择开关）“轻冲击”位置超过0.8秒（使保持回路形成，如按住时间少于0.8秒，手一松就停止冲击了）。
以上4个动作实际是给PLC四个输入信号（电流），PLC收到这4个输入信号后将输出两个信号（电流）：
①给Y101A（冲击电磁阀）供电。
②给Y101B（低压冲击电磁阀）供电。
Y101A、Y101B电磁阀动作的结果就是给冲击液压回路供油并且主泵选择低压溢流，于是轻冲击就开始了。
2.2、开重冲击
其它和开轻冲击一样，只是将S446由轻冲击位置按向“重冲击”位置超过0.3秒，此时输入使PLC作出这样的输出：
给Y101A继续供电，停止给Y101B供电，于是重冲击开始。
2.3、接杆（讲述前一根钻杆已钻到底、松螺纹到加接好一根钻杆继续打钻的全过程）
此处以无联结套夹持器配备并且使用快速钻杆的情况做说明，按照苏丹麦洛维的钻机实际配置。
第一步：
上部夹钎器闭合夹紧已经大半打入地下的快速钻杆尾部螺纹套部分（相当于普通钻杆的连接套）操纵快速推进/钻杆连接控制杆在“拧松钻杆“位置”，凿岩机退出与钻杆的连接，操纵杆置于“快速退回”（此时快速退回限制开关S113置于关闭位置，可以使凿岩机一直退回最后位置），直到凿岩机退回凿岩机尾部。
这部分操作基本都是由液压系统完成，和PLC基本没有关系。
第二步：
将已抓住一根钻杆的机械手摆向推进梁，这步操作PLC需要判断是否满足以下条件：
①S130处于“打钻位置”②S446处于“冲击停止”位置③B379“驾驶座感应开关”判断操作手正常的安坐在位置上（实际是一个压力开关而已）④S111开关位于“机械手摆向推进梁位置”注意这个操作一定要连续直到动作完成，因为当操作杆处于中间位置时机械手处于松夹状态（夹紧钻杆的力很轻）
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