在礦山、鐵路、公路、水電、煤炭和建筑等工程施工中,鑿巖設(shè)備是不可缺少的主要施工設(shè)備之一。隨著新技術(shù)、新產(chǎn)品、新品種的不斷涌現(xiàn),工作性能不斷提高,功能也日趨完善,技術(shù)水平已達(dá)到了相當(dāng)高的程度。特別是近20年來,液壓控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合更促進(jìn)了鑿巖技術(shù)的進(jìn)步,自動化鑿巖及自動鑿巖設(shè)備也相繼出現(xiàn),并已達(dá)到實用化的程度。本文對國內(nèi)外液壓鑿巖設(shè)備的研制現(xiàn)狀作了簡要概述,并對未來液壓鑿巖設(shè)備尤其是國產(chǎn)液壓鑿巖設(shè)備的發(fā)展提出了一些建議,供同行們參考。
1 國外概況
1.1 發(fā)展現(xiàn)狀
炮孔鉆鑿經(jīng)歷了一個由手工到人工操縱機(jī)器再到自動鑿巖的過程,其中鑿巖設(shè)備也經(jīng)歷了由氣動驅(qū)動到液壓驅(qū)動的轉(zhuǎn)變。自1970年法國Montabert公司研制成功**臺用于礦山鉆孔的H50型液壓鑿巖機(jī)及其配套鉆車以來,由于液壓鑿巖機(jī)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及社會效益方面具有極大的優(yōu)越性,引起了各國有關(guān)公司的重視,并組織力量競相研制,如美國Ingersoll-Rand公司、Gardner-Denver公司、瑞典Atlas Copco公司、Linden-Alimak公司、芬蘭Tamrock公司、德國Krupp公司和日本古河(FU RU KAWA)公司等都投入力量研制全液壓鑿巖設(shè)備。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前國外有20多個***的幾十家公司相繼研制并的各種型號液壓鑿巖機(jī)已有上百種,而且大都自成系列。年產(chǎn)量已從80年代初的2 000臺發(fā)展到1986年的1萬臺以上,目前的產(chǎn)量已超過2萬臺,而且還在繼續(xù)增加。其中端典Atlas Copco、芬蘭Tamrock和法國Secoma等公司的液壓鑿巖機(jī)及其配套鉆車的品種型式和技術(shù)水平,在當(dāng)今**都具有一定的代表性。特別近幾年來電腦導(dǎo)向和各種型號的自動液壓鑿巖鉆車已達(dá)到了實用化的水平。
1.2 主要特點和發(fā)展趨勢
1.2.1 品種規(guī)格齊全,使用范圍廣泛
無論是井下或露天,掘進(jìn)或采礦,都有相應(yīng)的液壓鑿巖機(jī)供選用。如芬蘭Tamrock公司80年代初液壓鑿巖機(jī)只有3個系列,目前該公司的產(chǎn)品已發(fā)展到7個系列,從小型手持式到超重型,品種規(guī)格齊全。
在發(fā)展回轉(zhuǎn)-沖擊式產(chǎn)品的同時,適用于軟巖上鉆孔的純回轉(zhuǎn)液壓鑿巖機(jī)也擁有相應(yīng)的發(fā)展。尤其是瑞典Atlas Copco公司能夠靈活地根據(jù)用戶的某些特殊要求,在某種基型產(chǎn)品上稍加改進(jìn),就可以組裝成專用產(chǎn)品,產(chǎn)品上的配套部件可隨不同地區(qū)和***的不同環(huán)境而改變,并有很多供選用的附件,如集塵器、卷場機(jī)、行走和鑿巖控制搖臂、低沖擊壓力機(jī)構(gòu)、機(jī)械換釬機(jī)構(gòu)、炮孔角度測量儀等等。
目前各公司推出的一般都是**、第三代甚至第四代產(chǎn)品。從近年研制的井下鉆車型號來看,絕大部分為輪胎式,以適用井下有效無軌掘進(jìn)和開挖的需要。
1.2.2 產(chǎn)品改進(jìn)和更新?lián)Q代快
在輕型產(chǎn)品的研制中,大量采用塑料件來減輕整機(jī)的重量。液壓鑿巖機(jī)的外殼等多采用精密鑄造,從而使機(jī)器的結(jié)構(gòu)緊湊,布局合理,外形也較美觀。
液壓系統(tǒng)的供油泵有兩個的,也有三個的,但有向一個泵集中供油的發(fā)展趨勢,工作介質(zhì)采用不燃液(如磷酸脂、水二醇和油水乳化液等)的日益增多。高、低壓回路均裝有蓄能器;還設(shè)有液壓緩沖器,可防止應(yīng)力反射波的破壞作用。芬蘭Tamrock公司在大流量的重型液壓鑿巖機(jī)上采用蓄能器并聯(lián)結(jié)構(gòu),同時采用兩個轉(zhuǎn)釬馬達(dá)以增加輸出扭矩,根據(jù)需要,兩馬達(dá)可以同時使用也可以單獨使用。轉(zhuǎn)釬馬達(dá)與推進(jìn)馬達(dá)串聯(lián),并在系統(tǒng)中加以平衡,以實現(xiàn)自動防卡,同時成功地采用了鉆管釬具。液壓系統(tǒng)一般采用17 MPa以下的中壓傳動,承受油污能力高,機(jī)頭采用防腐材料和壓氣密封。
各公司液壓鑿巖設(shè)備的鉆臂、推進(jìn)器和操縱系統(tǒng)等主要部件都已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,適用范圍廣,零件通用率高,可根據(jù)用戶的不同要求,液壓開孔鉆組裝成各種型式的鉆車,實現(xiàn)品種的多樣化,同時縮短了產(chǎn)品設(shè)計周期,產(chǎn)品更新?lián)Q代快。
1.2.3 鑿巖向大功率和自動化發(fā)展
1986年,Atlas Copco公司推出了**代Cop1440和Cop1550型等新型高速液壓鑿巖機(jī),其鑿巖效率比Cop1238提高一倍。**推出的Cop4050型重型液壓鑿巖機(jī),沖擊功率高達(dá)40 kW,與之配套的Simba H4000系列全液壓鉆車,用于井下深孔采礦鑿巖,鉆鑿孔徑為89~127 mm,這是傳統(tǒng)的潛孔沖擊器的工作范圍。潛孔鑿巖能擁有好的孔直度,但速度較低。Cop4050能在兩倍于潛孔鑿巖速度的情況下,擁有幾乎全直的孔,并能使用通常的鉆管、釬桿或二者的組合。Tamrock公司的4000系列是大功率超重型液壓鑿巖機(jī),用于露天礦山鉆鑿直徑180~230 mm的炮孔,**可達(dá)275 mm,其鑿速相當(dāng)于同級牙輪或潛孔鉆機(jī)的2~4倍,而能耗僅為潛孔鉆機(jī)的1/4。
隨著液壓控制和電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,鑿巖循環(huán)已實現(xiàn)自動化,即自動開孔、防卡釬、自動停機(jī)、自動退釬、鉆車和鉆壁自動移位、定位以及遙控操作系統(tǒng)等。這種全自動鉆車被稱之為鑿巖機(jī)器人。由于這類鑿巖機(jī)器人主要用于隧道的開挖,故又將它稱為隧道鑿巖機(jī)器
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