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淺談液壓鑿巖技術與液壓鑿巖設備

作者: 添加時間:2013-3-21 8:04:15 瀏覽:

 

當今國際金屬礦山,非金屬礦山的巖巷掘進;石材荒料或碎石的露天開采:鐵路公路地道的開挖:水利工程,國防地下工程硐室的建筑,都需要爆炸巖石。施工標明鉆爆法是破碎巖石最有成效,也最經濟并且運用最廣泛的一種施工技能。因而鉆鑿巖石炮眼的東西與設備——掘進機械是工程機械大種類中重要的一類。
    (一)傳統的鑿巖技能與設備簡述
      自1896年美國人喬治·萊納制作具有現代鑿巖機特征的錘式沖擊設備至今近兩百年鉆鑿巖石炮眼一向襲用風動鑿巖技能。該技能的中心是以緊縮空氣為動力。相應的鑿巖設備就是各種不一樣布局,不一樣標準的風動鑿巖機。
跟著緊縮機制作技能,釬桿釬頭資料及制作技能的開展,風動鑿巖機呈現了手持式,氣腿式、導軌式、潛孔式等多種類型的機型。鉆鑿巖石的孔徑由Φ12~Φ18,Φ34~Φ42,Φ36~Φ45,Φ50~Φ80,Φ65~Φ100直至潛孔鉆鑿Φ250mm的大炮孔。所鉆炮孔深度由一次修磨釬頭鉆0.6~0.9m到一次修磨釬頭后鉆9~12m。而潛孔沖擊器乃至可鉆孔達60m。所運用的風壓由開始的0.5~0.6mpa,到上世紀70時代,風壓增加到2.12~2.46mpa。
由于風動鑿巖技能傳遞能量的作業介質是緊縮空氣,氣態流體傳遞的便利致使在鉆鑿巖石的施工現場風動鑿巖設備成為掘進設備長時間鑿巖施工的主體。
據計算風動鑿巖機的分類大致如下: 
 

 

      我國自行研發且投放商場運用的風動鑿巖機如表1,表2所示:
表1.國產氣動鑿巖機技能參數特征

類型
 
項目
手持式 手持式 柱式 氣  腿  式
Y3 Y26 YSP45 7655 YT24 YT26 YTP26 YT27
機重    (Kg) 4.5 26 44 24 24 26 26.5 27
全長   (mm) 355 650 1420 628 678 717 680 668
運用氣壓(mpa) 0.5-0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
氣缸直徑(mm) 34 65 95 76 70 75 95 80
活塞行程(mm) 32 70 47 60 70 70 50 60
沖擊頻率(Hz) ≥43
 
≥27
 
≥45
 
≥33
 
≥30
 
≥33
 
≥43
 
≥36.7
 
沖擊能(J) ≥5
 
≥45
 
≥70
 
≥60
 
≥60
 
≥70
 
≥60
 
≥65
 
氣耗量   (m3/min) ≤0.7
 
≤2.5
 
≤5
 
≤3.2
 
≤2.9
 
≤3.5
 
≤3
 
≤3.3
 
扭矩(Nm)
 
≥2
 
≥8.8
 
≥18
 
≥15
 
≥13
 
≥15
 
≥18
 
≥18
 
運用水壓(Mpa)   0.3-0.4
 
0.2-0.3
 
0.2-0.3
 
0.2-0.3
 
0.2-0.3
 
0.3-0.5
 
0.3
 
炮眼直徑(mm) 12—28
 
34—42
 
35-42
 
34—42
 
34—42
 
34—42
 
36-45
 
35-42
 
炮眼深度(mm) 0.3 5 6 5 5 5 5 5
 
 
釬尾尺度(mm)
   
22X108 25X108
 
 
22.2X108
 
 
22.2X108
 
 
22.2X108
 
 
22.2X108
 
 
22.2X108 25.4X108
 
 
22X108
 
 
氣腿類型
 
     
軸向氣腿
 
 
FT160
 
 
FT140B
 
 
FT160
 
 
FT170(專用氣腿)
 
FT160A FT160B
注油器類型     FY500A(落地式)
 
FY200A
 
FY200A
 
FY200A
 
FY170(落地式) FY250
配氣閥方式 片狀被迫閥
 
筒狀自動閥
 
環狀被迫閥
 
環狀被迫閥
 
碗狀自動閥
 
碗狀自動閥
 
無閥
 
筒狀自動閥
 
制作廠家
沈陽風動東西廠
 
沈陽風動東西廠
 
沈陽風動東西廠
 
沈陽風動東西廠
 
天水風動東西廠
 
天津風動東西廠
 
湘潭風動東西廠
 
沈陽風動東西廠
 
表2.國產氣動鑿巖機技能參數特征
 
類型
 
項目
導    軌    式
YGP28
 
YG40 YG80
 
YGZ70 YGZ90
 
YGZ170
 
機重    (Kg) 30 36 74 70 90 170
全長   (mm) 630 680 900 800 883  
運用氣壓(mpa) 0.5 0.5 0.5 0.5-0.7
 
0.5-0.7
 
0.5-0.7
 
氣缸直徑(mm) 95 85 120 110 125 125
活塞行程(mm) 50 80 70 45 62 102
沖擊頻率(Hz) ≥45
 
≥27
 
≥29
 
≥42
 
≥33
 
≥29
 
沖擊能(J) 80
 
≥100
 
180
 
≥100
 
≥200
 
 
氣耗量   (m3/min) ≤4.5
 
≤5
 
8.5
 
≤7.5
 
≤11
 
15.6
 
扭矩(Nm)
 
≥30
 
38
 
100
 
≥65
 
≥120
 
≥350
 
運用水壓(Mpa) 0.2-0.3
 
0.3-0.5
 
0.3-0.5
 
0.4-0.6
 
0.4-0.6
 
 
炮眼直徑(mm) 38—62
 
40—55
 
50—75
 
40-55
 
50-80
 
65-100
 
炮眼深度(mm)   15 40 8 30  
 
釬尾尺度(mm) 22.2X108
 
Φ32X97
 
Φ38X97
 
Φ25X159
 
 
Φ38X97
 
 
 
氣腿類型
 
專用推動器
 
專用推動器
 
專用推動器
 
專用推動器
 
專用推動器 專用推動器
注油器類型 專用注油器
 
專用注油器
 
專用注油器
 
專用注油器
 
專用注油器
 
專用注油器
配氣閥方式 筒狀自動閥 環狀被迫閥
 
碗狀自動閥
 
無閥
 
 
無閥
 
無閥
制作廠家 沈陽風動東西廠
 
天水風動東西廠
 
天水風動東西廠
 
南京戰役機械廠
 
南京戰役機械廠
 
天水風動東西廠

           
疑問的局限性在于雖然風動鑿巖設備一向是鉆鑿巖石炮孔的主導設備,也正是由于緊縮空氣作為傳遞能量的介質,其物理的特性無法處理能耗高,噪音大的技能難題。由于至今停止,空氣緊縮機無法前進緊縮空氣壓強的增值空間,簡直到了極值。由于壓氣的壓強有限,所以風動鑿巖設備的沖擊活塞其與釬尾的沖擊端直徑與接受壓氣推力的承壓端直徑比值均偏大,依據碰擊體系的應力波理論剖析,風動鑿巖機的沖擊活塞碰擊釬具輸出的應力波構成鋸齒波,這對能量的利用率是非常晦氣的。計算與實驗標明,風動鑿巖設備的能量利用率最高是13%左右,這說明空氣緊縮機的輸入能量大多數是作無效的功率。由于輸入鑿巖機的緊縮空氣有必要排出機體,氣體從緊縮狀況轉入擴容狀況,其氣流構成的噪音高達120dB(A)以上便天經地義了。這樣跟著經濟的不斷開展,傳統的風動鑿巖技能與其設備凸顯其高耗能、高噪聲的壞處已顯著成為采掘機械開展的瓶頸。
     (二)液壓鑿巖技能與液壓鑿巖設備的開展
        大概必定,液壓鑿巖技能與液壓鑿巖設備是風動鑿巖技能與風動鑿巖設備開展的必定。大家為了處理風動鑿巖設備的高耗能、高噪聲以及油霧等技能難題,對空壓機體系,壓氣傳輸體系,風動鑿巖設備布局等進行了很多的研討,但結尾打破的切入點是上國際七十時代,用液壓流體代替緊縮氣體來傳遞能量。也就是用高壓的液壓流體代替緊縮的氣體作為傳遞能量的介質。1968年法國蒙塔貝爾公司研發成功國際上榜首臺全液壓鑿巖機正式用于鉆鑿巖石。出產實踐標明,液壓鑿巖技能用于鑿巖較之風動鑿巖技能有非常顯著的長處:1.純鉆孔速度比同量級氣動鑿巖機快一倍至二倍;2.能量耗費低,測驗標明,約為同量級氣動鑿巖機耗能的1∕3~1∕4;3.首要零件壽數長,釬具耗費少,鉆孔作業本錢大幅度的下降:4.由于無很多的帶油霧的緊縮氣體排出,作業面明晰,大大改進了作業環境;5.正由于無很多氣體從緊縮狀況進入自在狀況,不發生爆炸聲,全部液壓鑿巖技能施工時噪聲較風動鑿巖下降10dB(A)~15dB(A)以上;6.液壓鑿巖設備首要性能參數可依據巖石條件予以調理,以取得最佳鑿巖作用。7.跟著液壓技能的開展,完成鉆孔作業自動化打下了堅實的根底。
       鑒于液壓鑿巖技能較之風動鑿巖技能無與倫比的優越性,所以大家將液壓鑿巖技能稱為鑿巖施工的工業革命,并迅速地得到了開展。
       依據采掘機械職業研討所—天水風動東西研討所主辦的雜志《鑿巖機械氣動東西》2011年榜首期報導:當前液壓鑿巖設備仍首推Atlas·copco公司,該公司從上國際八十時代推出cop1038,cop1238,極有影響力的全液壓鑿巖機。此后又推出cop1440 ,cop1550新式高速液壓鑿巖機。其功率簡直比cop1038前進一倍。至2004年,Atlas·copco公司研發成功cop3038型液壓鑿巖機,其沖擊功率達30kw,沖擊頻率為102HZ,沖擊能﹤300J,而鉆孔速度達4-5m∕min.
   而最新推出的cop4050型重型液壓鑿巖機沖擊功率高達40 kw,與之配套的simbaH4000系列全液壓鉆車,用于井下深孔采礦鑿巖,鉆鑿孔徑為89~127mm.這是傳統的潛孔沖擊器鉆孔的作業范圍,用cop4050液壓鉆不僅是可行,并且鉆孔速度兩倍于潛孔鉆,其所鉆出的炮孔是全直的孔。
      從前僅次于copco公司的芬蘭Tamrock公司被瑞典山特維克公司收買后,(該公司是國際東西之王),其在液壓鑿巖技能與液壓鑿巖設備方面不亞于Atlas·copco公司。如Tamrock公司最新研發的4000系列是大功率超重型液壓鑿巖機。用于露天礦山鉆鑿直徑Φ180~230mm的炮孔,最大炮孔孔徑可達275mm,而鑿巖速度是同級牙輪鉆機或潛孔鉆機的2~4倍,而耗能僅為潛孔鉆機的1∕4。
       信息標明,液壓鑿巖技能及液壓鑿巖設備在上個世紀七十時代初至今,三十余年的開展,現已到達了一個適當高度。尤其是Atlas·copco公司作為職業的巨子,不僅在鉆機上并且在鉆車上運用了Copligc邏輯鑿巖控制體系,能依據巖石的狀況,經過實時調理推動速度、沖擊力、推動力,始終保持與巖石的貼合,以完成任何狀況下的最佳鑿巖作用。液壓鑿巖技能的前進標明,全液壓鑿巖設備代替傳統的風動鑿巖設備的方針現已完成。
      重要的疑問是中國寬廣的采掘商場對液壓鑿巖設備的需要與運用情形怎么?資料標明,中國對液壓鑿巖技能及液壓鑿巖設備的認知并不晚。1980年長沙礦冶研討院研發的YYG80導軌式液壓鑿巖機經過冶金部判定。這是我國榜首臺自行研發成功的能運用于出產施工的全液壓鑿巖設備。1984年機械部部屬湘潭風動機械廠自行研發的YYT30型支腿式液壓鑿巖機經過機械部判定。這是分量與氣腿式風鉆等級的全液壓輕型鑿巖機,一面世地質部坑探處便予以推行,此后天水風動東西廠拷貝cop1038液壓鑿巖機投入商場,中南工大研發的YYG90導軌式液壓鑿巖機用于鐵道部施工現場,并取得國家科技前進三等獎。北京鋼鐵學院研發成功TYYG-20型液壓鑿巖機等前后10年間(80-90時代)共有12種液壓鑿巖機的機型經過國家判定。其間沖擊能在150J以下的有5種,其他7種沖擊能在150~250J之間。這些機型中除3種為測繪拷貝國外商場其時已出售的機型外,另外已判定的9種機型都是自行設計,自行制作的,且以YYG80,YYT30,YYG90出售最多。實踐運用標明這些自行研發的國產液壓鑿巖機都表現了液壓鑿巖的領先性,與同級另外氣動鑿巖機比較,鉆鑿相同的巖石炮孔,其鉆速均前進1~2倍。運用的釬具(國產的)壽數也延伸50%~100%,,作業條件顯著改進。在鐵道,礦山及水電部門運用的成果證明,鉆鑿每米炮眼的能耗和本錢比照,其比值是1:3.85和1:1.3倍。
      疑問的嚴重性在于,至今停止,在我國寬廣的采掘商場,即真實運用鑿巖設備的施工現場至今沒有一種國產的機型在持續運用。雖然都供認液壓鑿巖技能的領先性是無疑的,緣由在于國產的液壓鑿巖設備其可靠性達不到現場施工的工程需求。具體地說,國產大多數廠家出產的設備以不拆機檢修為方針。只能保持在500m左右的水平,同種鑿巖條件下,國際領先水平—瑞典Atlas copco的液壓鑿巖機按產物的規則方針,可達6000m。這關于施作業業現場是巖石、工況條件雜亂惡劣,當然是非常重要的。由于液壓鑿巖設備一拆機修補,就會呈現液壓油的走漏。何況作業現場的粉塵巖渣等等,不可能供給格外清洗無污染的清洗場所。至于風動鑿巖設備,一是漏點風不會形成走漏油的污染,二是風動鑿巖設備本錢低,制作精度遠不及液壓鑿巖設備需求高,所以關于液壓鑿巖設備可靠性的需求遠遠高于領先性的需求。用長沙礦冶研討院趙統武教授的話來說(他是應力波法測驗液壓鑿巖設備的奠基人,也是YYG80液壓鑿巖機的首要研發人)若是國產的液壓鑿巖機其領先性到達了國外同類產物的50%-70%,而可靠性到達工程施工的基本需求,比如說挨近國外領先方針,那么國產的液壓鑿巖機也會迅速地得到推行和運用,由于當今的現場施工已非常火急地尋求功率與節能。
       正是根據這一信息,普隆重工關于液壓鑿巖設備的首要研發者,當年作為我國最早參加這一范疇研發的年輕人,今天雖是蒼蒼青絲,但他深知在中國現階段推動液壓鑿巖技能的開展不是盲目尋求一分鐘鑿孔速度超風鉆鉆速的幾倍,重要的是在現已到達每分鐘較快進尺的前提下,如PL-YYG65經測驗,鉆鑿f=16長沙丁字灣花崗巖達每分鐘開展1.7-1.97m/min。能否確保接連掘進幾千米、鉆機作業正常、無需拆機修補。普隆研發的PL-YYT26支腿式液壓鉆選用獨立外反轉組織,實踐鑿巖已到達接連兩個月、每天作業兩個班累計開展超越5000m而無需拆機修補的水平。普隆以可靠性為尋求的榜首方針,在制作技能上、資料選材上、熱處理技能上投入了較多的精力與財力,其意圖是希望把前三十年一大批曾致力于液壓鑿巖設備研發的、靜靜做出奉獻的科技作業者的辛勞予以延伸,變為真實的產物,為液壓鑿巖技能的開展奉獻一份力氣。由于自身從事這一范疇的作業,深知研發液壓鑿巖設備之苦、之累、之難,普隆提議大概為在中國液壓鑿巖技能開展過程作出過不懈盡力的李大貽、高瀾慶、陳定遠、王勉林、趙統武、張荷芬、黃自強、楊襄壁、陳澤南、何清華、齊任賢、李硯耕、楊務茲、郭孝先、曹貴良、甘海仁、胡大幫、周志鴻等這一批優異的科技作業者予以敬意。普隆人將以他們為典范,持續發奮盡力。
       固然,任何一項技能的開展,除了技能自身之外,重要的是本錢的撐持,液壓鑿巖設備只所以開展緩慢,其間加工精度之高,所用資料之優,檢測技能之精,所耗資金之多等等均不是風動鑿巖設備能夠比較的.普隆重工的投資人陳學智先生以企業家的膽識,置危險而投之以重金,今取得了榜首步的成效。PL-YYT26支腿式液壓鉆鉆鑿花崗巖f=16 , Φ40一字釬頭鉆速達0.85~0.96m∕min,耗能僅12KW,PL-YYG65導軌式液鉆鉆鑿f=16花崗巖,Φ40一字釬頭鉆速達1.7M~1.97m∕min,沖擊流量65升∕分,沖擊油壓18mpa.普隆僅以此為起步在尋求可靠性方面再加大投入,并虔誠地希望,聯合全部有志于這一工作的有志者共同為中國的液壓鑿巖技能開展作出更新更強的盡力。

 



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