安百拓（EPIROC）COP MD20液壓鑿巖機(jī)簡(jiǎn)介

丁河江，周志鴻

（北京科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院，北京100083）

1 MD20 液壓鑿巖機(jī)概況

根據(jù)慧聰工程機(jī)械網(wǎng)報(bào)道，美國(guó)拉斯維加斯2016 礦業(yè)展(9月26-28日)上，阿特拉斯·科普柯公司展出了更堅(jiān)固耐用、 更智能的Boomer S2 地下鑿巖臺(tái)車，該臺(tái)車配用了COP MD20 鑿巖機(jī)，該臺(tái)車比市場(chǎng)上同類產(chǎn)品鉆孔速度快10%。同時(shí)，該鑿巖機(jī)的減振技術(shù)改善了鉆桿的經(jīng)濟(jì)效益并延長(zhǎng)了鉆桿的工作時(shí)間。COP MD20 鑿巖機(jī)產(chǎn)品發(fā)布時(shí)間是2015年。

為了表達(dá)簡(jiǎn)潔，下文把COP MD20 簡(jiǎn)稱為MD20。MD 為英文Mining Drift 的縮寫(xiě)，表示這型號(hào)鑿巖機(jī)主要應(yīng)用于礦山巷道掘進(jìn)，20 表示輸出沖擊功率為20 kW，MD20 鑿巖孔徑范圍為33-64 mm，最佳孔徑45 mm，是平巷掘進(jìn)最常用的孔徑。

阿特拉斯·科普柯公司礦山與巖石開(kāi)挖事業(yè)部于2017年6月18日正式獨(dú)立為安百拓公司，安百拓公司繼承了阿特拉斯·科普柯鑿巖機(jī)械全部產(chǎn)品和業(yè)務(wù)。在各種工程機(jī)械展會(huì)上，MD20 鑿巖機(jī)作為重點(diǎn)展品展出，其漂亮的外形吸引了很多眼球，MD20 鑿巖機(jī)外形見(jiàn)圖1。

圖1 MD20 鑿巖機(jī)外形圖

國(guó)內(nèi)的山東黃金等客戶采購(gòu)的瑞典原產(chǎn)Boomer S2 地下掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車配用MD20 鑿巖機(jī)，已使用一年多了，客戶反響良好。安裝在雙臂臺(tái)車上的MD20 鑿巖機(jī)見(jiàn)圖2。

圖2 安裝在雙臂臺(tái)車上的MD20 鑿巖機(jī)

2 MD20 鑿巖機(jī)的優(yōu)勢(shì)

2.1 鑿巖效率與使用成本優(yōu)勢(shì)

在土耳其最大銅礦之一的Eti Bakir Küre 礦山，安百拓成功將其Boomer 282 掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車的1838 鑿巖機(jī)升級(jí)為MD20。升級(jí)后的鑿巖機(jī)為客戶帶來(lái)了更為出色的生產(chǎn)效率和更低的使用成本。正是源于對(duì)MD20 鑿巖機(jī)出色表現(xiàn)，客戶隨即追加2 臺(tái)設(shè)備訂單，并計(jì)劃在未來(lái)逐步對(duì)該礦的10 臺(tái)Boomer 282 臺(tái)車進(jìn)行鑿巖機(jī)升級(jí)改造。

MD20 鑿巖機(jī)將保養(yǎng)間隔時(shí)間增加到1000沖擊小時(shí)，同時(shí)大幅降低零備件消耗，在總成本和性能方面的優(yōu)勢(shì)尤為突出。與1838 鑿巖機(jī)對(duì)比，MD20 鑿巖機(jī)的優(yōu)勢(shì)見(jiàn)表1。

表1 MD20 與1838 鑿巖機(jī)對(duì)比優(yōu)勢(shì)

2.2 MD20 與1838 鑿巖機(jī)工作與性能參數(shù)對(duì)比

與1838 系列鑿巖機(jī)相比，在同樣沖擊流量，稍低的沖擊壓力情況下，MD20 鑿巖機(jī)有更高的沖擊頻率和沖擊功率，能量效率比1838HD+鑿巖機(jī)提高了13.6%。

MD20 鑿巖機(jī)減小了單次沖擊能，增加了沖擊頻率和沖擊功率。MD20 鑿巖機(jī)性能的這一優(yōu)化對(duì)于絕大多數(shù)巖石不是很硬的礦山和隧道，必然會(huì)提高鉆進(jìn)速度，延長(zhǎng)鉆具壽命。

如果巖石特別硬，或者孔徑較大及孔較深的情況，如鐵燧巖、中深孔、接桿鉆進(jìn)、擴(kuò)孔或者中心孔直接成孔等的應(yīng)用，需要沖擊能大于250 J，1838 型鑿巖機(jī)因?yàn)檩^大的單次沖擊能還會(huì)比MD20 更有優(yōu)勢(shì)。但目前18 系列鑿巖機(jī)沖擊壓力大多小于最高沖擊壓力，因此降低單次沖擊能且提高沖擊頻率的方法會(huì)使MD20 在大多數(shù)應(yīng)用上更有優(yōu)勢(shì)。

MD20 鑿巖機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及與COP 1838HD+對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 MD20 鑿巖機(jī)與1838HD+技術(shù)參數(shù)對(duì)比

2.3 老客戶無(wú)縫升級(jí)

凡使用安百拓COP 1838 鑿巖機(jī)并匹配BMH 2000 或BMH 6000 系列推進(jìn)梁的鑿巖臺(tái)車，均無(wú)需更換推進(jìn)梁即可升級(jí)為MD20 鑿巖機(jī)。

3 MD20 鑿巖機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1 減少鑿巖機(jī)殼體數(shù)量

1838 型鑿巖機(jī)共有6 件殼體，MD20 只有4件殼體，參見(jiàn)圖3，去除了齒輪箱蓋，中間體與齒輪箱整合成一個(gè)殼體，降低了殼體偏斜的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 MD20 鑿巖機(jī)的殼體

3.2 襯套

MD20 型鑿巖機(jī)沖擊活塞與配流閥的滑動(dòng)接觸采用襯套結(jié)構(gòu)，參見(jiàn)圖4。缸體與運(yùn)動(dòng)零件沒(méi)有接觸，大大延長(zhǎng)缸體使用壽命，當(dāng)然這也是山特維克鑿巖機(jī)早就采用的結(jié)構(gòu)。

圖4 MD20 鑿巖機(jī)襯套結(jié)構(gòu)

3.3 取消長(zhǎng)螺桿

取消了1838 型鑿巖機(jī)的長(zhǎng)螺桿，殼體之間的連接采用4 件較短雙頭螺柱，避免長(zhǎng)螺桿受拉伸長(zhǎng)與斷裂的問(wèn)題，降低了殼體偏斜的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)可以采用通用螺柱，降低了制造成本。

3.4 前端結(jié)構(gòu)

釬尾導(dǎo)向套采用了與山特維克類似的前后雙導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)，對(duì)釬尾起到更好的支撐和導(dǎo)向作用，延長(zhǎng)導(dǎo)向套、水封和釬尾的壽命。前端結(jié)構(gòu)可保護(hù)水封、四棱套及旋轉(zhuǎn)襯套。

3.5 回油蓄能器

1838 系列鑿巖機(jī)回油蓄能器安裝在回油管路上，MD20 鑿巖機(jī)回油蓄能器結(jié)構(gòu)與安裝方式和高壓蓄能器相同，大大增加可靠性，減少了一個(gè)日常故障點(diǎn)。

4 沖擊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

4.1 單面回油技術(shù)路線

沖擊活塞雙面回油一直是阿特拉斯鑿巖機(jī)最主要的特色，也是獨(dú)家特色。MD20 鑿巖機(jī)沖擊系統(tǒng)改變了1838 鑿巖機(jī)的雙面回油技術(shù)路線，采用了山特維克等鑿巖機(jī)的前腔常壓、后腔變壓技術(shù)路線，參見(jiàn)圖5。這一改變使得鑿巖機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算和加工制造難度大幅降低，避免了兩腔換向不同步帶來(lái)的諸多問(wèn)題。

MD20 鑿巖機(jī)的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3

4.2 信號(hào)油路

活塞前腔E 為常高壓，高壓油從活塞前腔E處獲得，活塞中腔D 為常低壓，低壓油從活塞中腔D 處獲得，通過(guò)內(nèi)部孔道到達(dá)配流閥A 腔，參見(jiàn)圖5。這一結(jié)構(gòu)可能是已知有閥式?jīng)_擊機(jī)構(gòu)中最簡(jiǎn)單的了。

4.3 配流閥驅(qū)動(dòng)

配流閥仍舊為芯閥結(jié)構(gòu)，但驅(qū)動(dòng)方式變?yōu)殚y芯B 腔常高壓，A 腔變壓，參見(jiàn)圖5。此處的B 腔為專利技術(shù)（EP2925491B1），B 腔作用于閥芯內(nèi)孔處，該設(shè)計(jì)非常巧妙，可減少配流閥及殼體的加工成本,減少閥體質(zhì)量，提高響應(yīng)速度。但閥芯的導(dǎo)向性較差，為此，閥芯上又增加了其它結(jié)構(gòu)來(lái)彌補(bǔ)。

4.4 配流閥結(jié)構(gòu)

配流閥的配油結(jié)構(gòu)未采用主流的三通閥設(shè)計(jì)，而采用了原有雙面回油結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這一設(shè)計(jì)除了技術(shù)上傳承的原因外，可以保證在閥芯直徑和行程較小的情況下，過(guò)流面積成倍增加，參見(jiàn)圖5。

圖5 MD20 鑿巖機(jī)沖擊液壓系統(tǒng)原理示意圖

4.5 活塞制動(dòng)凸緣

鑿巖機(jī)工作時(shí)，空打是經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象,不可避免。MD20 鑿巖機(jī)在沖擊活塞結(jié)構(gòu)上增加了耐空打的制動(dòng)凸緣，參見(jiàn)圖6。制動(dòng)凸緣使得鑿巖機(jī)更耐空打，延長(zhǎng)鑿巖機(jī)的使用壽命，參見(jiàn)圖7。提高鑿巖機(jī)對(duì)于復(fù)雜地層的適應(yīng)程度，使得卸桿更加容易。山特維克與蒙特貝鑿巖機(jī)早就采用了制動(dòng)凸緣結(jié)構(gòu)。

圖6 MD20 鑿巖機(jī)帶制動(dòng)凸緣的沖擊活塞

圖7 MD20 鑿巖機(jī)沖擊活塞的正常沖擊狀態(tài)與空打狀態(tài)

4.6 取消活塞中心通孔

取消了沖擊活塞中心的細(xì)長(zhǎng)孔，降低了活塞的加工難度和制造成本，稍微增加了活塞重量。

5 緩沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

5.1 兩級(jí)緩沖

仍舊采用安百拓標(biāo)志性的外部供油兩級(jí)緩沖，取消了緩沖蓄能器與緩沖單向閥，減少了零件數(shù)量，大大降低了結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度與加工制造成本。

5.2 釬尾止動(dòng)套位置

釬尾止動(dòng)套內(nèi)置于緩沖活塞內(nèi)，取消了后導(dǎo)套黃銅套，這樣既減少了零件數(shù)量，易于加工制造，而且避免了后導(dǎo)套黃銅套變形引起的止動(dòng)套損壞。

6 密封與潤(rùn)滑

6.1 靜密封

所有液壓用靜密封均采用聚氨脂方圈，不再使用O 型圈。

6.2 緩沖密封

緩沖密封采用德國(guó)工程師為其特殊定制的密封設(shè)計(jì)與材料組合，該密封在可承受鉆具反彈力的同時(shí)，更好地承受300-400 rpm 的旋轉(zhuǎn)速度。

6.3 密封件廠家

MD20 鑿巖機(jī)內(nèi)密封件全部采用由德國(guó)麥克-弗羅伊登貝克公司 （Merkel Freudenberg）產(chǎn)品，而不是以前常用的特瑞堡（Trelleborg）產(chǎn)品。

6.4 殼體端面密封

MD20 鑿巖機(jī)所有殼體（包括蓄能器）端面連接部分均增加了密封圈（參見(jiàn)圖8），減少了端面氣蝕，延長(zhǎng)了地下鑿巖機(jī)殼體壽命。連接端面增加了密封圈后，MD20 鑿巖機(jī)潤(rùn)滑油消耗與1838 型鑿巖機(jī)相比也有較大減少，詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

選取寧夏地區(qū)3項(xiàng)110 kV智能變電站裝配式建筑工程作為評(píng)價(jià)樣本(N1,N2,N3)，探討本文所構(gòu)建的基于直覺(jué)梯形模糊數(shù)多因子群決策方法的110 kV智能變電站裝配式建筑造價(jià)評(píng)價(jià)模型的可行性和應(yīng)用性。由來(lái)自電網(wǎng)公司造價(jià)管理部門(mén)的3名專家Sk(k=1,2,3)組成的造價(jià)評(píng)價(jià)小組，分別對(duì)各工程的4項(xiàng)智能變電站裝配式建筑關(guān)鍵造價(jià)影響因子：鋼柱C1，樓板屋面板C2，外墻C3，屋面保溫C4進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)值為直覺(jué)梯形模糊數(shù)，構(gòu)成智能變電站裝配式建筑造價(jià)影響因子的直覺(jué)梯形模糊決策矩陣并依據(jù)國(guó)網(wǎng)公司裝配式建筑典型設(shè)計(jì)方案，計(jì)算得出理想直覺(jué)梯形模糊向量如表1所示。

6.5 齒輪潤(rùn)滑

齒輪箱采用液壓油潤(rùn)滑，無(wú)須再定期打黃油。

7 管路與管接頭布置

7.1 取消了泄油管路

泄油管路取消后，相比1838 型液壓鑿巖機(jī)減少了一根管路，便于管路布置并減少了成本。

7.2 增加潤(rùn)滑油霧回收管路

MD20 鑿巖機(jī)增加了潤(rùn)滑油霧回收管路，參見(jiàn)圖8。減少了油霧對(duì)環(huán)境的污染，在鑿巖機(jī)左右兩側(cè)都有油霧回收管路接口，方便用戶選擇使用。

圖8 MD20 鑿巖機(jī)油霧回收管路

7.3 管接頭布置

回轉(zhuǎn)馬達(dá)的進(jìn)回油口位于安裝面上，通過(guò)齒輪箱與殼體間的孔道，最終通到鑿巖機(jī)尾端，這樣所有液壓油管及潤(rùn)滑油管接口都是布置在鑿巖機(jī)尾端，而且都有左右對(duì)稱接口。在鑿巖機(jī)安裝于雙臂臺(tái)車的左右臂時(shí)，管路可以對(duì)稱安裝，使鑿巖機(jī)管路安裝更方便整潔。每根油管在卷筒上有獨(dú)立的槽位，管路不易磨損，參見(jiàn)圖9。

圖9 MD20 鑿巖機(jī)油管排管結(jié)構(gòu)

8 MD20 液壓鑿巖機(jī)技術(shù)規(guī)格參數(shù)

表4 重量與外形尺寸

表5 沖擊系統(tǒng)參數(shù)

表6 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)參數(shù)

表7 沖洗系統(tǒng)參數(shù)

表8 緩沖系統(tǒng)與潤(rùn)滑系統(tǒng)參數(shù)

表9 維修備件包的件號(hào)

表10 釬尾規(guī)格

9 結(jié)語(yǔ)

（1）MD20 鑿巖機(jī)顛覆了1838 系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路，是全新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，所有零件中僅充氮閥與原鑿巖機(jī)互換，其它零件從內(nèi)到外全部與1838系列不通用。

（2）安百拓公司從實(shí)際出發(fā)，不鉆牛角尖，大膽借鑒其它廠家產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)，敢于自我否定，表現(xiàn)了其研發(fā)團(tuán)隊(duì)強(qiáng)大的自信心和勇氣。這種不墨守成規(guī)，敢于打破思維定式，博采眾長(zhǎng)，持續(xù)改進(jìn)的精神，值得我們學(xué)習(xí)。

（3）國(guó)內(nèi)一些鑿巖機(jī)的企業(yè)，沿用雙面回油技術(shù)。如果安百拓放棄了雙面回油技術(shù)，那可能標(biāo)志著這一技術(shù)路線以后很難有新的發(fā)展。

（4）COP1838 鑿巖機(jī)從80年代末上市以來(lái)已經(jīng)經(jīng)歷了多次升級(jí)換代。從COP 1838 到COP1840 到COP 1838 HD，再到COP 1838HD+，衍生出一系列產(chǎn)品，但都是小改小革，基本結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化。1838 系列鑿巖機(jī)可能會(huì)像COP 1032和COP 1238 一樣，逐漸退出市場(chǎng)。

（5）鑿巖機(jī)沒(méi)有最優(yōu)技術(shù)，只有相對(duì)優(yōu)化技術(shù)方案。只要適用，符合當(dāng)前市場(chǎng)需求就是好技術(shù)。MD20 鑿巖機(jī)產(chǎn)品給我們很大驚喜和震撼，我們期待安百拓公司研發(fā)出鑿巖效率更高、可靠性更好的產(chǎn)品。

（6）鑿巖機(jī)產(chǎn)品，沒(méi)有最好，只有更好。MD20鑿巖機(jī)面市已經(jīng)六年了，可能比MD20 更好的產(chǎn)品正在研發(fā)中。國(guó)內(nèi)鑿巖機(jī)產(chǎn)品比幾年前有了很大發(fā)展，但還在繼續(xù)追趕1838 型鑿巖機(jī)的水平，現(xiàn)階段國(guó)產(chǎn)液壓鑿巖機(jī)在性能與可靠性方面同國(guó)際先進(jìn)水平尚有較大差距，國(guó)內(nèi)同行仍需更加努力。