鑿巖鉆機自動回退功能分析設計

劉永磊/LIU Yong-lei

(中鐵隧道裝備制造有限公司，河南 鄭州 450016)

目前，鑿巖鉆機廣泛應用于打錨桿、炮孔、地質預報等方面，功能向著自動化、人性化、智能化方向發展，本文分析了國外主流鑿巖鉆機自動回退功能的邏輯原理，提出了邏輯更加簡單，功能更加完善的新設計。

1 國外主流鑿巖鉆機回退功能分析

1.1 阿特拉斯鑿巖鉆機自動回退功能分析

如圖1所示，推進缸2推動鑿巖鉆機向前鉆孔，當到達推進梁的前極限位時，接觸到開關閥1，該閥在鑿巖機的碰撞作用下切換到左位，高壓油到達多路閥3的液控腔，推動閥芯回到中位，使鑿巖機停止在前極限位，但不能自動回退到初始位。

圖1 阿特拉斯鑿巖鉆機推進回路液壓原理

1.2 山特維克鑿巖鉆機停鉆回退功能分析

如圖2所示，推進缸16推動鑿巖鉆機向前鉆孔，當到達推進梁前極限位時，檢測缸1受力回縮，快速向油路排油，單向閥7關閉，只能從阻尼孔10處泄壓，該處壓力升高，到達壓力繼電器11設定值后，壓力繼電器11得電，通過電路邏輯使液控手柄定位電磁鐵S1、S2失電，手柄回中，同時使兩位三通電磁閥得電并保持，高壓油通過梭閥進入多路閥液控腔，推動閥芯處于下位，推進缸回退，當后退到回極限位時，檢測缸2受力回縮，快速向油路排油，阻尼孔4處壓力升高，到達壓力繼電器3設定值，兩位三通電磁閥失電，鑿巖機停在后位，完成自動回退動作。

圖2 山特維克鑿巖鉆機推進回路液壓原理

從上面推進動作分析可以看出，阿特拉斯鉆機的推進回路為全液壓回路，較簡單但邏輯功能也簡單，鉆孔到位后鑿巖機只能停在前位。山特維克鉆機則為液壓和電邏輯結合，相對復雜一些，功能也完整，實現了自動鉆孔自動回退。兩種邏輯分別通過兩位開關閥和檢測缸做為邏輯的起點，易在撞擊時損壞密封引起動作失靈，并需要在推進梁上面安裝管路，過多的管路影響整機外觀，山特維克原理中的壓力繼電器失靈也會導致動作邏輯中斷，自動停鉆回退功能失效。

2 新型自動回退功能設計

如圖3所示，推進缸2推動鑿巖機向前鉆孔，當到達推進梁前極限位時，行程開關1得電，使二位四通電磁閥得電并保持，先導油路高低壓切換，推動主閥芯處于下位，推進缸回退，當后退到回極限位時，行程開關3得電，使二位四通電磁閥失電，液控手柄定位電磁鐵S1、S2失電，鑿巖機停在后位，完成自動回退動作。

圖3 新型鉆機推進回路原理

該新型自動回退功能設計，采用簡潔的控制邏輯，較少的邏輯元件，實現了功能完整的自動回退動作，減少了液壓管路的布置，也減少了故障點，容易維修保養。

3 結 語

本文分析了兩種外國主流鉆機的自動鉆機自動回退功能的邏輯原理和動作順序，指出兩種邏輯的優點和存在問題，提出采用行程開關引發的弱電邏輯實現自動鉆孔自動回退功能，簡化了控制原理，減少了元件、管路和故障點。目前我公司盾構所配套的超前錨固鉆機和正在研制的液壓鑿巖鉆機都采用此自動回退設計，應用效果良好。