大孔徑分體臂式潛孔鉆機

譚 榮，陳欠根,2，趙宏強 ,2

（1.湖南山河智能機械股份有限公司技術中心，湖南 長沙 410100；2.中南大學機電工程學院，湖南 長沙 410083）

大孔徑分體臂式潛孔鉆機

譚 榮1，陳欠根1,2，趙宏強1,2

（1.湖南山河智能機械股份有限公司技術中心，湖南 長沙 410100；2.中南大學機電工程學院，湖南 長沙 410083）

介紹了大孔徑分體臂式潛孔鉆機的應用、功能、技術參數、技術特點、結構以及工作原理。

潛孔鉆機；大孔徑分體；臂式

1 概述

潛孔鉆機廣泛應用于冶金、煤炭、建材、鐵路、水電建設、國防施工及土石方等工程爆破孔鉆鑿作業中。傳統的大孔徑潛孔鉆機絕大部分鉆機和空壓機為一體式，機器重量重、體積大，移動不方便，機動性能差。鉆機和空壓機易受鉆孔時產生粉塵的影響，容易磨損，維護成本高，使用壽命短。另外因為大孔徑潛孔鉆機的鉆桿粗和長，鉆架大和高，所以傳統的大孔徑潛孔鉆機都采用固定式鉆架或仰俯式鉆架，不能調整鉆孔角度或調整角度范圍小，不能滿足多方位鉆孔的需要，一次行走定位只能鉆一個孔，作業范圍小，輔助作業時間長。

湖南山河智能機械股份有限公司與中南大學研制了一種鉆機與空壓機分開，機器重量輕、結構簡單、移動方便、機動性好，鉆架采用臂架式，能滿足多方位鉆孔要求，一次行走定位能鉆多個孔，作業范圍廣，鉆機與空壓機受鉆孔產生的粉塵影響小，機器不易磨損，維護保養方便，使用壽命長，能耗低、效率高、操縱輕便靈活、使用成本低的大孔徑分體臂式潛孔鉆機。

2 技術參數

鉆孔直徑 152～255mm

鉆孔深度 0～24m

適應巖石 普氏f8～18

鉆具轉速 0～50 rpm

工作臂長 2200 mm

舉升角度 -30～50°

擺動角度 -45～20°

推進軸壓 4000～20000N

推進行程 4.38m

補償行程 1200mm

前傾角度 140°

翻轉角度 -90～20°

回轉扭矩 6000Nm

提升速度 22m/min

提升能力 75kN

鉆桿直徑 146mm

鉆桿長度 單根4000mm

鉆桿庫容量 5根鉆桿

沖擊器型號 HD85

鉆頭型式 柱齒整體式HD85-203

捕塵方式 濕式除塵

行走方式 液壓、履帶、自行

輪距 2745 mm

軌距 2312 mm

履帶寬度 350 mm

離地間隙 480 mm

履帶架擺動角度 ±10°

行走速度 2.7 km/h

爬坡能力 25°

工作氣壓 1.38～2.5MPa

壓氣總耗量 28m3/min

裝機容量 75kW

主氣管內徑 （2寸）50mm

輪廓尺寸(長×寬×高)

工作狀態 7790×2945×7800 mm

運輸狀態 9040×2945×3400 mm

總重量 17噸

3 技術特點

SWDF200大孔徑分體臂式潛孔鉆機，把重量重、體積大的空壓機不直接裝到鉆機上。空壓機的移動可由鉆機拖掛在后面進行移動，采用標準的拖輪式移動空壓機，性能可靠，維修方便。

同時，SWDF200大孔徑分體臂式潛孔鉆機還具有以下特點：

（1）駕駛室具有開闊的視野和友好的用戶界面，能最大程度地減輕操作者的疲勞程度，并提供最佳舒適性。鉆機所有的操縱、姿態調整、鉆孔位置選定都由先導操縱手柄集中控制，帶冷暖空調的人機工程設計司機室，大大改善了勞動條件，所有的指示燈、報警燈安裝于同一面板，司機對作業情況一目了然。駕駛室設有冷暖空調，密封好，防止室外粉塵進入室內，改善了工人的工作條件。

（2）采用高可靠性履帶行走機構，液壓調平機構，鉆具回轉采用液壓馬達，滑架起落采用液壓缸支撐。最大限度地提高了工作效率及鉆機的工作面適應能力。

（3）沖擊器、鉆桿自動拆裝機構，采用兩對夾持牢固的液壓缸，確保了開孔和鉆進過程中鉆桿的有效導向以及鉆桿自動可靠的拆裝。減輕工人的勞動強度，提高了工作效率。

（4）鉆具回轉用液壓馬達驅動齒輪減速機，回轉速度可無級調節。

（5）自動防卡桿機構，在發生意外時鉆具能自動提升保護設備。

隋唐五代時期，人們繼承了前代的用法，凡是“尚巧”一定與技巧、技藝等相聯系。如隋代江總《為陳六宮謝表》“愧纏艷粉，無情拂鏡，愁縈巧黛，息意臨窗”[20](P4070)，贊美宮中女子善于妝扮。可以說，這一用法，自隋唐到宋代，人們的“尚巧”觀念都是基于對制作、創作方面的工藝、技能等方面的肯定和推崇，是單純從技術、技能方面來言說的。比照本文前述所引用的唐宋時期“尚拙”問題的文獻，亦可對此有較為充分的理解。

（6）孔底濕式除塵方式，利用風水混合物作為除塵介質將孔底巖粉濕化，然后將其排到地表，保持清潔的作業環境。通過駕駛室外截止閥可調節水流量大小。

（7）靈活的鉆臂和推進梁以及可靠的滑架補償機構，可滿足前、后、左、右各種角度的鉆孔要求，并且保證鉆架與工作面可靠地接觸。

4 結構及工作原理

SWDF200大孔徑分體臂式潛孔鉆機為沖擊回轉式鑿巖鉆孔機械，由推進系統、回轉裝置、鉆臂、鉆架、補償油缸、滑架、舉升油缸、鉆桿庫、卸桿器、吸塵罩、除塵裝置、行走架、機架、供氣系統、柴油機泵組、液壓系統、司機室、操縱系統等部分組成（見圖1所示）。

（1）鉆架

鉆架是潛孔鉆機的主要部件，是回轉裝置滑行、鉆具推進和提升的導軌，是由槽鋼焊成箱形結構。鉆桿支座固定在鉆架的下端，以支撐鉆桿及鉆具。鉆架通過補償油缸及滑動導槽與滑架連接，由補償油缸的作用鉆架可相對滑架上下滑動，鉆架起落時，補償油缸將鉆架提起，鉆孔作業時，補償油缸將鉆架推出使鉆架下支點支撐在作業面上。

（2）滑架

滑架是由鋼板焊接的方箱結構件，用以連接支撐鉆架。滑架由銷軸與機架支座鉸接，工作時由舉升液壓缸支撐，鉆架滑架總成的起落及變更鉆孔方向通過舉升液壓缸實現。

（3）回轉機構

回轉是由兩臺液壓馬達做動力，經齒輪減速可輸出0～50轉/分連續可調的轉速。

（4）推進機構

圖1 SWDF200大孔徑分體臂式潛孔鉆機結構圖

推進機構由推進液壓馬達、鏈輪組、鏈條組成。鏈條的一端繞過主動鏈輪通過銷軸固定在滑板的上部，另一端繞過從動鏈輪通過銷軸與回轉器座連接，推進與提升是通過控制液壓馬達的正反轉來實現。推進液壓馬達自身由于控制系統的作用而具有緩沖作用。

（5）卸桿器

卸桿器由上卸桿器體、下卸桿器體、上鉗口、下鉗口、卡桿缸及卸桿缸等部分組成。卸桿時下卸桿器將下鉆桿(或沖擊器)由卡桿缸作用卡牢、上卸桿器將上鉆桿由卡桿缸作用卡牢，然后卸桿缸動作便可將上下鉆桿連接螺紋松開，再通過回轉機構便可將鉆桿卸下。

（6）除塵裝置

本鉆機配置濕式除塵裝置，它由捕塵罩、水箱、高壓儲水罐及管道組成。工作時捕塵罩緊罩孔口，風水混合物通過鉆具中心進入孔底，把巖粉濕化，然后將其排至孔口。

（7）行走機構

行走由行走架、液壓馬達、多級行星式減速機、履帶、驅動輪、導向動輪及張緊裝置等部分組成。由液壓馬達通過多級行星式減速機實現獨立驅動。減速機內藏于履帶寬度之中。黃油缸調節，彈簧張緊。帶停車制動器。減速機內裝N220潤滑油。

（8）機架

機架是鉆機的骨架與安裝平臺。除塵裝置、柴油機泵組、油箱、閥組、司機室等均安裝在機架上。機架與履帶架用鉸軸連接，左右各安裝有一調平油缸，作業時用于鉆機調平支撐，使履帶盡量接觸地面，利于穩定機器。

（9）壓氣系統

本鉆機外接空壓機,由用戶自行配備,排氣量為28m3/min，排氣壓力為1.38～2.5MPa。

（10）沖擊器

沖擊器為黑金剛HD85高氣壓沖擊器，其結構及配氣原理詳見HD85沖擊器說明書。

（11）柴油機泵組

由75kW，2200rpm的康明斯柴油機與四聯液壓泵組成。柴油機使用手冊作為本鉆機使用手冊附件提供給用戶。

（12）油箱

油箱由油箱體、回油過濾器、吸油鋼管、球閥、空氣濾清器、液溫液位計等組成。油箱的容積為580L。

（13）鉆桿庫

鉆桿庫由上擺桿機構、下擺桿機構、擺桿油缸、棘輪轉位機構及油缸支座等組成。上擺桿機構裝在鉆架的上部，送桿臂卡住副鉆桿的上端，下擺桿機構裝在鉆架的下部，副鉆桿下部支撐在下擺架的卡盤上，定位銷插入鉆桿內螺紋接頭的中心孔內，在油缸的作用下，可將副鉆桿送入或退出回轉中心。轉位油缸可把鉆桿轉到鉆桿庫出口位置。

（14）液壓控制系統原理

SWDF200大孔徑分體臂式潛孔鉆機的各個動作，都用液壓先導閥或電磁閥操縱控制，可以無級調節工作機構的運動速度。鉆機的液壓動作分為：履帶行走、調平、推進機構補償、鉆臂舉升、鉆臂偏擺、鉆架舉升、鉆架偏擺、捕塵罩升降、鉆桿庫擺桿、鉆桿轉位、鉆具夾緊、卸桿、動力頭回轉、鉆具推進提升等動作。

圖2 SWDF200大孔徑分體臂式潛孔鉆機施工圖

5 使用情況

目前，該鉆機正在四川攀枝花某鐵礦施工，成孔直徑203毫米，成孔深度17米，單孔成孔時間48分鐘，具有作業效率高、機動靈活、操作舒適、運行成本低的優點，深受客戶好評。

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