1. HDDP40型液壓沖擊鑿巖機(jī)(鉆機(jī)) 原理
液壓沖擊鉆機(jī)是一種機(jī)電液一體化的大型鑿巖鉆孔設(shè)備，主要應(yīng)用于鐵路、公路、水電、礦山等領(lǐng)域，進(jìn)行基礎(chǔ)施工、隧道開(kāi)挖、勘探采石、采礦等作業(yè)。 
本文主要介紹了沖擊鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)、工作原理和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
其工作原理與本次設(shè)計(jì)的液壓鑿巖機(jī)類(lèi)似，介紹如下：  液壓沖擊鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)、行走和工作裝置的動(dòng)作都由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵，把壓力油送到多路換向閥，通過(guò)司機(jī)的操作，將壓力油單獨(dú)或同時(shí)送往液壓執(zhí)行元件液壓馬達(dá)和液壓油缸驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。沖擊鉆機(jī)鉆孔工作原理如圖2所示，作業(yè)時(shí)推進(jìn)油缸6帶動(dòng)推進(jìn)提升機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鉆桿10推進(jìn)與提升動(dòng)作，鑿巖機(jī)通過(guò)鉆桿驅(qū)動(dòng)沖擊鉆頭11沖擊、回轉(zhuǎn)鉆孔，同時(shí)空壓機(jī)馬達(dá)2驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)3工作，壓縮空氣將礦渣從鉆頭中央向外吹出。
 2. 無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)參數(shù)液壓鑿巖機(jī)工作原理 
本篇文章主要一種新型液壓控制系統(tǒng)，通過(guò)自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)，以便實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，提高了液壓鑿巖機(jī)的高效性，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了參數(shù)研究。其新型的液壓系統(tǒng)對(duì)本次設(shè)計(jì)用處很大，對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹:  要提高液壓系統(tǒng)的效率，要求液壓控制系統(tǒng)的推進(jìn)、沖擊和回轉(zhuǎn)等子系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作,使各系統(tǒng)的壓力、流量合理的匹配,達(dá)到最佳的控制效果。其工作原理如下：

這種新型液壓控制系統(tǒng)采用三個(gè)泵分別驅(qū)動(dòng)沖擊、推進(jìn)和回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng),特別是在系統(tǒng)中引進(jìn)了高速開(kāi)關(guān)閥壓力控制回路,高速開(kāi)關(guān)閥是一種新型的電液數(shù)字控制閥,它可以直接由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)壓力(流量)的比例控制。如圖3所示,高速開(kāi)關(guān)閥14輸出的先導(dǎo)壓力分別控制沖擊泵3和遙控減壓閥8的輸出壓力,從而實(shí)現(xiàn)了液壓鑿巖機(jī)沖擊鑿巖時(shí),推進(jìn)控制系統(tǒng)隨沖擊壓力的變化而適時(shí)調(diào)節(jié)推進(jìn)壓力的功能。根據(jù)液壓鑿巖機(jī)工作原理和工作參數(shù)調(diào)節(jié)特性,高速開(kāi)關(guān)閥14的輸出壓力信號(hào)直接作用于沖擊泵3(恒壓變量泵)的調(diào)壓彈簧,根據(jù)其輸出壓力的變化來(lái)調(diào)節(jié)恒壓變量泵輸出壓力,從而實(shí)現(xiàn)液壓鑿巖機(jī)工作參數(shù)的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)和自動(dòng)換擋的功能。當(dāng)液壓鑿巖機(jī)正常工作時(shí),回轉(zhuǎn)壓力低于先導(dǎo)閥10的調(diào)定壓力,液動(dòng)換向閥11在彈簧力的作用下處于“下位’、如果發(fā)生卡釬時(shí),則回轉(zhuǎn)壓力升高,當(dāng)超過(guò)先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力時(shí),先導(dǎo)閥內(nèi)有油液流動(dòng),使液動(dòng)換向閥11左右兩端產(chǎn)生壓差,這種壓差作用在該閥閥芯上端,克服彈簧力使閥芯換向,處于“上位”。此時(shí),推進(jìn)壓力油進(jìn)入推進(jìn)油缸13有桿腔帶動(dòng)鑿巖機(jī)退回。這種新型液壓控制系統(tǒng)還具有自動(dòng)消除卡釬的能力。

3.輕型液壓鑿巖機(jī)原理 
輕型獨(dú)立回轉(zhuǎn)鑿巖機(jī)替代傳統(tǒng)的氣動(dòng)鑿巖機(jī)能明顯提高鑿巖作業(yè)效率、顯著降低耗能、減少噪聲污染和空氣污染，迅速提高我們鑿巖和工程施工的裝備技術(shù)水平。用高壓油作為動(dòng)力推動(dòng)活塞沖擊釬子，附有獨(dú)立回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的一種鑿巖機(jī)械。
由閥控制(也有無(wú)閥的)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于油壓比氣壓力高得多，達(dá)10兆帕以上。雖與風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)近似，但其活塞直徑較小、長(zhǎng)度較大、波形較好。在活塞運(yùn)動(dòng)改變方向而產(chǎn)生高峰壓力時(shí)，機(jī)上裝有蓄能器。
其優(yōu)點(diǎn)：鉆速快(比風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)高兩倍以上)，沖擊功高、扭矩大、頻率亦高；具有可調(diào)性、能耗低(為風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)的1/3左右)；效率高；便于自動(dòng)化和電腦控使工作環(huán)境大為改善  本篇文章在綜合分析各類(lèi)液壓鑿巖機(jī)沖擊工作原理和輕型液壓鑿巖機(jī)各種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了輕型獨(dú)立回轉(zhuǎn)液壓鑿巖機(jī)的構(gòu)型。其液壓系統(tǒng)的工作原理很符合畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，其原理如下:  該機(jī)主要由供油及配油系統(tǒng)、貯能系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、減振及支承系統(tǒng)，以及作業(yè)工具系統(tǒng)等部分組成。
沖擊循環(huán)過(guò)程可分為四個(gè)階段。       
第一階段：由高壓油源來(lái)的液壓油進(jìn)入柱塞的下端，推動(dòng)柱塞向上運(yùn)行。      
第二階段：柱塞在上升過(guò)程中，將閥套向上推動(dòng)，直到定點(diǎn)位置，于是高壓油經(jīng)過(guò)閥套與柱塞之間的一個(gè)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的進(jìn)油口向腔供油，同時(shí)氮?dú)赓A能器隔膜也向上壓縮氮?dú)膺M(jìn)行貯能。        第三階段：當(dāng)柱塞上端面受到的液體壓力超過(guò)下端的液體壓力時(shí)，力的不平衡使柱塞加速向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)貯能器提供快速運(yùn)動(dòng)所需的油量。在向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，柱塞將節(jié)流小孔打開(kāi)，使閥套也下降。柱塞繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，一直到與破碎工具相碰產(chǎn)生打擊為止。      
第四階段：閥套在向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中， 切斷了向腔的供油，并使它與低壓回油路相通，這樣整個(gè)過(guò)程又回到初始位置。如此周而復(fù)始，使可自動(dòng)進(jìn)行連續(xù)打擊。



4. 新型液壓沖擊機(jī)械的工作原理與控制方案設(shè)計(jì)分析 
液壓沖擊器系統(tǒng)壓力波動(dòng)的幅值大、頻率高，同時(shí)又要求驅(qū)動(dòng)它的液壓動(dòng)力源(泵)具有良好的調(diào)節(jié)性能。普通的齒輪泵和葉片泵是難以滿足其工作要求的，軸向柱塞變量泵由于具有很好的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)特性因而適合液壓沖擊器系統(tǒng)的工作要求。根據(jù)其變量機(jī)構(gòu)工作方式的不同，柱塞變量泵有手動(dòng)(伺服)變量泵、恒壓變量泵、液控變量泵和電液比例變量泵幾種類(lèi)型。本篇文獻(xiàn)主要介紹了新型液壓沖擊機(jī)械的工作原理與控制方案設(shè)計(jì)分析，其中包括理論分析、新型液壓沖擊器工作參數(shù)調(diào)節(jié)原理、新型液壓沖擊器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理及控制方案。
液壓沖擊機(jī)械的工作原理：液壓沖擊器實(shí)際上是一種采用前腔常壓方式 的液壓驅(qū)動(dòng)閥控活塞系統(tǒng)，通過(guò)換向閥(配油閥)對(duì)活塞后腔壓力進(jìn)行控制(交替通高壓和低壓油)，從而實(shí)現(xiàn)活塞的沖程、回程往復(fù)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，活塞的運(yùn)動(dòng)反過(guò)來(lái)又控制換向閥(配油閥)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即閥芯的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)活塞在缸體內(nèi)位置反饋信號(hào)來(lái)控制的，從而實(shí)現(xiàn)了換向閥(配油閥)與活塞的互動(dòng)控制。

5. 重型液壓鑿巖機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)及其液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究 
本篇文獻(xiàn)是一篇研究生畢業(yè)論文,主要介紹了重型液壓鑿巖機(jī)沖擊機(jī)械系統(tǒng)的波動(dòng)力學(xué)分析、重型液壓鑿巖機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)工作參數(shù)的研究、重型液壓鑿巖機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真及實(shí)驗(yàn)研究。其中本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所采集的部分是沖擊機(jī)構(gòu)的工作原理。  壓力反饋式液壓沖擊器的基本結(jié)構(gòu)為:釬尾、活塞、機(jī)體!先導(dǎo)式配流閥、蓄能器,具體基本結(jié)構(gòu)如圖3一1所示,下圖中A虛線框中是沖擊活塞部分,B虛線框中是配流閥部分。
 
從以上結(jié)構(gòu)可以看出該機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:
 采用后腔常壓,前腔高、低壓交替回油。 
 通過(guò)調(diào)定先導(dǎo)閥的彈簧和節(jié)流孔大小或者全程控制的輸入壓力來(lái)調(diào)節(jié) 沖擊器的沖擊能大小。 
 設(shè)置了儲(chǔ)油腔,代替了回油蓄能器,減輕了整機(jī)的重量。
 結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的液壓沖擊器簡(jiǎn)單,工藝性好。  沖擊器的單次沖擊是由活塞的回程和沖程兩個(gè)階段來(lái)實(shí)現(xiàn)的,具體如下: 
(l)回程(回程開(kāi)始時(shí)刻,浩塞和閥芯的位置如圖3一Za)  換向閥芯的初始位置是在換向閥彈簧力作用下處于左位,此時(shí)高壓油時(shí)進(jìn)入
活塞的前后腔。由于活塞前腔的有效作用面積大于后腔的有效作用面積活塞在前后腔壓力差的作用下向右運(yùn)動(dòng),高壓蓄能器充油,系統(tǒng)壓力升高"當(dāng)系統(tǒng)壓力大于先導(dǎo)閥的控制壓力時(shí)先導(dǎo)閥打開(kāi),高壓油經(jīng)過(guò)換向閥中心阻尼孔和先導(dǎo)閥孔回了油箱"此時(shí)由于高壓油經(jīng)過(guò)了換向閥芯的中心阻尼孔,使換向閥芯兩端產(chǎn)生了壓差,而換向閥兩端的有效作用面積相等,當(dāng)壓力差產(chǎn)生的向右作用力大于彈簧力時(shí),換向閥向右運(yùn)動(dòng)進(jìn)行換向,沖擊器轉(zhuǎn)入了沖程階段。


活塞的前后腔。由于活塞前腔的有效作用面積大于后腔的有效作用面積活塞在前后腔壓力差的作用下向右運(yùn)動(dòng),高壓蓄能器充油,系統(tǒng)壓力升高"當(dāng)系統(tǒng)壓力大于先導(dǎo)閥的控制壓力時(shí)先導(dǎo)閥打開(kāi),高壓油經(jīng)過(guò)換向閥中心阻尼孔和先導(dǎo)閥孔回了油箱"此時(shí)由于高壓油經(jīng)過(guò)了換向閥芯的中心阻尼孔,使換向閥芯兩端產(chǎn)生了壓差,而換向閥兩端的有效作用面積相等,當(dāng)壓力差產(chǎn)生的向右作用力大于彈簧力時(shí),換向閥向右運(yùn)動(dòng)進(jìn)行換向,沖擊器轉(zhuǎn)入了沖程階段。

    (2)沖程(回程開(kāi)始時(shí)刻,活塞和閥芯的位置如圖3一Zb)  換向閥處于右位后,活塞前腔與油箱連通,活塞在后腔高壓油和高壓蓄能器 的作用下,活塞向左加速運(yùn)動(dòng)進(jìn)行沖程,前腔壓力油通過(guò)機(jī)體內(nèi)通道流入儲(chǔ)油腔,一部分流入油箱"沖程加速后階段,系統(tǒng)壓力降低,高壓蓄能器拍出大量的油補(bǔ)充到活塞后腔,先導(dǎo)閥關(guān)閉"在換向閥彈簧力的作用下,閥芯向左運(yùn)動(dòng)復(fù)位，與此同時(shí)活塞沖沖擊釬尾,沖程階段結(jié)束沖擊系統(tǒng)又處于回程開(kāi)始階段就這樣擊系統(tǒng)進(jìn)行著連續(xù)沖擊動(dòng)作,進(jìn)行鑿巖工作。

6.液壓鑿巖鉆車(chē)工作原理
主要介紹了液壓鑿巖鉆車(chē)的應(yīng)用領(lǐng)域、液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)計(jì)算及確定、液壓系統(tǒng)動(dòng)力源的設(shè)計(jì)計(jì)算及確定、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及液壓控制閥的選取及液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算。 
HYD—200型液壓鑿巖機(jī)是一種新型高效的鑿巖設(shè)備，液壓鑿巖機(jī)采用循環(huán)的高壓油作動(dòng)力，能量利用率高、機(jī)械性能好、鑿巖速度高，性能參數(shù)可調(diào)，以適應(yīng)不同的巖石，減少故障，消除了污染，凈化工作環(huán)境，噪聲低改造了工作條件。自動(dòng)化程度高，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、潤(rùn)滑條件好，零件壽命高。    
沖擊機(jī)構(gòu)的工作原理

沖擊機(jī)構(gòu)由活塞1，與其配合的缸體2，和起換向作用的配油閥3，后缸蓋4，蓄能器5等組成。
HYD-200液壓鑿巖機(jī)是沖擊回轉(zhuǎn)式的。沖擊和回轉(zhuǎn)分別由兩條液壓油路分別驅(qū)動(dòng)。
其沖擊部分的工作原理是：沖擊部分采用活塞前腔恒高壓式，活塞后腔回油有配油閥的結(jié)構(gòu)，由于活塞前腔為恒高壓，所以推動(dòng)活塞進(jìn)入回程。當(dāng)活塞回程運(yùn)動(dòng)信號(hào)液壓油到配油閥的推閥腔，推動(dòng)配油閥交變切換位置，使高壓油進(jìn)入活塞后腔，吸收活塞回程的運(yùn)動(dòng)能量。當(dāng)活塞繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到回程速度等于零的位置，由于活塞后腔高壓油形成的軸向推力大于活塞前腔恒高壓條件下的面積差的軸向力，活塞開(kāi)始向前運(yùn)動(dòng)進(jìn)入沖程，當(dāng)活塞快要打擊釬尾之前，活塞上的泄壓槽把低壓回油路與配油閥孔道接通，使得配油閥的推閥腔很快失壓，于是配油閥交變復(fù)位，切斷了向活塞后腔供油，同時(shí)把低壓回油路與活塞后腔溝通，使活塞后腔失壓，由于這時(shí)的活塞沖程能量最大，雖然活塞前腔恒高壓開(kāi)始吸收沖擊能量，但活塞仍然靠慣性向前高速運(yùn)動(dòng)，很快打擊釬尾，此后又開(kāi)始進(jìn)入回程進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)，不斷的對(duì)釬尾進(jìn)行沖擊。
沖擊動(dòng)作大致可分為四個(gè)階段，即回程——回程換向——沖擊——沖擊換向。這四個(gè)階段是由配油閥的供油狀態(tài)決定的。蓄能器從回程開(kāi)始積蓄能量回程轉(zhuǎn)換結(jié)束蓄能完畢；從沖擊轉(zhuǎn)換開(kāi)始釋放能量，沖擊完畢，釋放能量結(jié)束。
7.套閥式液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究  本篇文獻(xiàn)主要介紹了套閥式液壓鑿巖機(jī)的研究現(xiàn)狀、工作原理、沖擊結(jié)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算以及活塞尺寸的確定。

 液壓鑿巖機(jī)的研究現(xiàn)狀      隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步提高液壓鑿巖機(jī)的鑿巖效率， 完善自動(dòng)鑿巖技術(shù)，加強(qiáng)勞動(dòng)保護(hù)，成為目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究 機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。 具體包括以下幾個(gè)方面：
（1） 關(guān)于沖擊機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究；
（2） 關(guān)于釬尾反彈能量吸收裝置及防空打裝置的研究；
（3） 關(guān)于液壓沖擊器輸出參數(shù)調(diào)節(jié)的研究；
（4） 關(guān)于勞動(dòng)保護(hù)的研究。
主要參考本文獻(xiàn)工作原理部分：沖擊機(jī)構(gòu)主要是由套閥、活塞、配流閥和 蓄能器組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其位置關(guān)系以及工作原理如圖 1。
I-1型液壓鑿巖機(jī)工作原理

:活塞前腔（F1面）和套閥前腔（F2面）常通高壓油。
活塞回程運(yùn)動(dòng)中 F1面越過(guò)推閥孔 P1反饋壓油至閥 F3面，閥后腔面積大于前腔，推閥至前位，活塞后腔由回油變?yōu)檫M(jìn)油。由于活塞后腔受壓面積大于前腔， 活塞制動(dòng)并進(jìn)入沖程。 沖程接近終點(diǎn)時(shí)，活塞上環(huán)槽聯(lián)通推閥孔P2、P3，閥F3面回油，閥自前位向后位運(yùn)動(dòng)，使活塞后腔回油。由于活塞與閥的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，在處理好沖程與回程能量分配關(guān)系后可形成連續(xù)有效的沖擊運(yùn)動(dòng)。
 本次設(shè)計(jì)液壓鑿巖機(jī)的創(chuàng)新研究       
鑿巖機(jī)釬尾導(dǎo)向套的加工  釬尾導(dǎo)向套安裝在鑿巖機(jī)的最前端， 對(duì)釬尾起導(dǎo)向作用，要求硬度高，耐磨性好，密封效果好，防止水和石渣進(jìn)入鑿巖機(jī)內(nèi)。 該鑿巖機(jī)釬尾導(dǎo)向套為銅合金套，對(duì)材質(zhì)及加工精度的要求較高，它的磨損將嚴(yán)重影響釬尾的導(dǎo)向性， 導(dǎo)致鑿巖機(jī)其他零件的嚴(yán)重磨損，并可能引發(fā)水封損壞，鑿巖機(jī)漏水，也會(huì)導(dǎo)致外界雜質(zhì)進(jìn)入鑿巖機(jī)內(nèi)。由于對(duì)釬尾導(dǎo)向套性能的認(rèn)識(shí)不足， 在剛開(kāi)始時(shí)選用普通的銅合金材料來(lái)加工， 其配合間隙也不合理，耐磨性也差，密封效果不好，修復(fù)效果很差。 后來(lái)，經(jīng)過(guò)對(duì)原配件材料進(jìn)行分析，并選取比原來(lái)稍大的配合間隙， 經(jīng)使用， 基本能達(dá)到要求，而成本僅為原配件的 1/6。     
鑿巖機(jī)回油蓄能器的改進(jìn)  該鑿巖機(jī)回油蓄能器主要由閥體 （厚約3mm)、閥芯和隔膜等組成 ，隔膜安裝在閥體和閥芯之間。
其工作原理是：
液壓油通過(guò)回油蓄能器回油箱時(shí)， 擠壓隔膜和閥體之間的空氣來(lái)緩沖液壓系統(tǒng)回油產(chǎn)生的瞬間高壓， 可有效地防止液壓軟管的破裂。在使用過(guò)程中， 我們發(fā)現(xiàn)回油蓄能器的主要故障是隔膜破裂，其裂紋呈弧形，沿閥體上孔（下徑 1cm） 的方向。 該孔是用來(lái)檢查隔膜是否損壞的，在班保養(yǎng)時(shí)，拆下螺釘，若有油漏出，可判定隔膜損壞。
經(jīng)分析，導(dǎo)致隔膜破裂的原因是：液壓油通過(guò)隔膜內(nèi)側(cè)，將隔膜擠壓緊貼閥體上孔或螺釘時(shí)，被螺釘頂破或直接被孔內(nèi)側(cè)割破。
為此，我們對(duì)其做了以下改進(jìn)：將閥體上孔的直徑 1cm 改為 1.5-2mm，不再使用螺釘。這樣有效 地避免了螺釘或孔口對(duì)隔膜的損壞。
實(shí)踐證明，在班保養(yǎng)時(shí)， 若發(fā)現(xiàn)有液壓油滲出， 可判定隔膜損壞，不需要拆卸螺釘，可直接判斷，使用較方便。
經(jīng)上述改進(jìn)后，其使用壽命延長(zhǎng) 2-3 倍，效果良好。

分享到：