凿岩台车培训教程姜国庆

第一章、凿岩台车概述1. 1凿岩台车概述凿岩台车是随着采矿工业的不断发展出现的一种凿岩作业设备。它将一台或几台凿岩机连同推进器一起安装在特制的钻臂或台架上，并配以行走机构，使凿岩作业实现机械化。用 钻爆法掘进较大断面岩石巷道时，使用凿岩台车可以大大提高凿岩效率，减轻劳动强度，改 善劳动条件，还可以与装载机、转载机和运输设备配套，组成岩巷掘进机械化作业线。目前煤矿中使用的均为钻臂式平巷凿岩台车，按照凿岩台车钻臂的数目，一般双机和三 机台车为多。1. 2金川集团公司台车配置情况目前使用的凿岩台车品种较杂，从车辆的品种看，共有H-128、H-126、BH252, BOOMER282H35/25-1五种车型，所采用的液压传动系统有DCS-12新控制系统，BHU32老控制系统两种。这两种系统所用的结构件和大部分液压元件，在安装尺寸和本身的结构原理上都存在着差异，给车辆检修，备件储备、供应带来一定的困难。而且BHU32老系统的备件每年都存在涨价因素，控制系统很不稳定、故障率高。1. 3液压凿岩台车分类6钻牛龙撐攜址-也世：应忙山一踹；机小怙宵址世帕机枸凸ttM垃卅渾打M解址现代地下凿岩设备最主要的是凿岩机、潜孔钻机、凿岩钻车和附属设备。根据其使用的 动力不同、条件不同等，其分类如下：凿岩机械按使用动力分类(1) 气动：(2) 液压：(3) 电动：(4) 内燃凿岩机(只有手持式，地下不用)。(5) 水压凿岩机和水压潜孔冲击器。1.3.2按用途和行走方式分类按用途分1掘进凿岩钻车2采矿凿岩钻车按行走方式分1轨轮式钻车2履带式钻车3轮胎式钻车1. 4掘进钻车：掘进钻车主要用于地下矿山巷道、铁路与公路隧道、水工涵洞等地下掘进工程，也可用 于钻凿锚杆孔、充填法或房柱法采矿的炮孔，它适用于巷道断面为3.2150m2的场合。8. 4. 1掘进钻车的组成：掘进钻车因为生产条件与要求的不同，所以品种规格繁多，但基本部件已成系列，通用 性较强，基本部件如下图所示，包括推进器、钻臂、操作台、动力系统（压气、电、水、液压）和行走底盘。掘进钻车的基本部件与系统：闍7堀进钻车的细成I一推进器：2姑雅：3操作台：4讪刀系狡泊一荷走底盘（一）推进器钻车上用的推进器与前述推进器原理是一样的，只是用液压驱动代替了压气驱动。此外推进器1 一前夹钎器：2中间托钎器软骨托架;4-凿岩机托座;5软管滚筒;6活塞杆返回钢绳;8油缸;9推进钢绳0导轨钻孔深度增加，推进器长度有所增加，且有伸缩式推进器。为液压凿岩机使用的油缸-钢绳式推进器，使用油缸推进与气缸推进相比，不仅推力可增大，且缸径也可小很多。因液压凿岩机有进、回油路的两条液压油软管，且推进行程较长，为避免凿岩机前进和后退时，两条油管老拖着跑， 所以在推进器上增设了软管托架3和软管滚筒5。因钎杆较长，故又设置了中间托钎器。还有一种具有伸缩功能的推进器，如瑞典阿特拉斯科普柯公司的BMHT1000和BMHT6000系列的推进器都具有伸缩功能（下上图所示为 BMHT1000型的）。BMHT1000推 进器配有两种长短不同的钎杆，其结构有以下特点：（1）导轨架采用坚固的铝合金，质量轻、抗弯曲、抗变形与防震能力强；（2 ）采用易于更换的导轨套，使得推进器导轨具有较长的寿命；（3）具有较大的承载能力和较低的维修费用；（4）能够快速返回。图HMHTJOOO推进器1 一 1: 软架：2卜导轨果（二）钻臂钻臂是钻车的关键部件，它支撑并移动推进器使其上的凿岩机能有效地钻凿工作面上所有不同位置和角度的炮孔。钻臂主要由转柱、主支臂、托架及液压缸等组成，可实现钻臂的水平摆动、起落和伸缩，主支臂的自转，以及推进器的水平摆动、翻转和补偿推进等各种动作。钻臂的分类已如前述，有直角坐标式、极坐标式、复合坐标式和直接定位式四种，现分述如下：（1）直角坐标钻臂直角坐标钻臂如图所示，这种钻臂在凿岩作业中能完成以下动作：A为钻臂升降，B为钻臂水平摆动，C为托架仰俯角，D为托架水平摆角，E为推进器钻臂比较农钻杵类:亡疔适于单胃曲车可钻范帼利用率转动惯竝火小适于打何种掏橹孔撮作方便性直餡罂标式M小任庖好极坐标式是低却大頁缕、推血茂部分北氏議形斛H是梢大任息较好HXY是f氏轴大任意殺好A A是低城小任意址好A-Rft低稍大任意好补偿运动，这五种动作是直角坐标钻臂的基本动作。从表可看出：（1）复合坐标式中XY R类，因其综合性能优越，适用范围广，故会得到更多的应用；（2 ）极坐标式钻臂缺点较多，属于被淘汰产品（实际上已很少采用）；（3）在大型巷道中直接定位 A V型钻臂能节省许多对炮孔移位时间，且操作直观，会得到更大 的发展；（4）今后对既能用于前方凿岩，又能用于顶板和侧向凿岩的钻臂会有更大的发展（一机多能）。转柱幌旋副式转柱1摆碎缸4转杆進沱一转杆轴泌一稳车顶朴1午架谊一螺碇枠皿一活塞螺碇母44轴头沾一缸悴1 回转机构分析：回转机构是安装和支撑主支臂、使主支臂沿水平轴或垂直轴旋转、使推进器翻转的机 构，通过回转运动，使钻臂和推进器的动作范围达到巷道掘进所需要的钻孔工作区的要求。常见的回转机构有以下几种结构形式。（1 ）转柱 如图所示，为一种常见的直角坐标钻臂的回转机构，主要由摆臂缸1、转柱套2、转柱轴3等组成。转柱轴固定在底座上，转柱套可以转动，摆臂缸的一端与转柱套的偏心耳环相铰接，另一端铰接在车体上，当摆臂缸伸缩时，由于偏心耳环的关系， 便可带动转柱套及钻臂回转，其回转角度由摆臂缸行程确定。转柱回转机构的优点是结构简单、工作可靠、维修方便，因而得到广泛应用，其缺点是 转柱只能下端固定， 上端成为悬臂梁，承受弯矩大。许多制造厂为改善受力状态，在转柱的上端也设固定支撑。 图所示为螺旋副式转柱， 其特点是外表无外露油缸，结构紧凑，但加工 难度较大。螺旋棒2用固定销与缸体5固定成一体，轴头4用螺栓固定在车架1上，活塞3上 带有花键和螺旋母。当向 A腔或B腔供油时，活塞3做直线运动，于是螺旋母迫使与其 相啮合的螺旋棒2做回转运动，随之带动缸体5和钻臂等也做回转运动。 这种形式的回转 机构，不但用于钻臂的回转， 更多的是用于推进器的翻转运动。有许多掘进钻车推进器能翻转，就是安装了这种螺旋副式翻转机构，并使凿岩机能够更贴近巷道岩壁和底板钻孔，减少挖掘量。(2)螺旋副式翻转机构如图所示，为推进器的翻转机构，它由螺旋棒4、活塞5、转动体3和油缸外壳等组成，其原理与螺旋副式转柱相似而动作相反，即油缸外壳固定不动，活塞可转动，从而带动推进器作翻转运动。图中推进器1的一端用花键与转动卡座 2相连接，另一端与支撑座 7连接，油缸外壳焊接在托架上，螺旋棒 4有固定销6与油缸外壳miI7螺旋副式翻转机构、址油口】一推进器4转功卡唾门一转功休汕一螺旋楼;5 活塞淖一用逛销汀一支押座定位，活塞5与转动体3用花键连接。当压力油从B 口进入后，推动活塞沿着螺旋棒向左移动并做旋转运动，带着转动体旋转，转动卡座2也随之旋转，于是推进器和凿岩机做翻转180。运动；当压力油从 A 口进入，则凿岩机反转到原来的位置。螺旋副式翻转机构的外形尺寸小、结构紧凑，适合作推进器的 回转机构，图中的4、5属于这种结构形式的回转机构。(3)齿轮齿条式回转机构图所示是齿轮齿条式回转机构，由齿轮 5、齿条活塞杆6、油缸2、液压锁1和齿轮箱体等组成， 它用于钻臂回转。齿轮套装在空心轴上，以键相连，钻臂及其支座安装在空心轴的一端。当 油缸工作时，两根齿条活塞杆做相反方向的直线运动，同时带动与其相啮合的齿轮和空心轴 旋转。齿条的有效长度等于节圆的周长，因此可以驱动空心轴上的钻臂及其支座，沿顺时针 及逆时针方向各转180。齿轮齿条式回转机构安装在车体上，其尺寸和重量虽然较大，但 都承受在车体上，与装设在托架上的推进器螺旋副式翻转机构相比较，减少了钻臂前方的重 量，改善了钻车总体平衡，由于钻臂能回转360。，便于凿岩机能贴近岩壁和底板钻孔，减少超挖，实现光面爆破，提高了经济效益。因此，它成为极坐标钻臂和复合坐标钻臂实现回 转360。的一种典型的回转机构，其优点是动作平缓、容易操作、工作可靠。但重量较大， 结构较复杂。2 平移机构分析：为了满足爆破工艺的要求，提高钻平行炮孔的精度，几乎所有现代钻车的钻臂都装设了 自动平移机构，凿岩钻车的平移机构是指当钻臂移动时，托架和推进器随机保持平行移位的 一种机构，简称平移机构。在钻车中常用的平移机构，有机械式平移机构和液压平移机构两 大类。属于机械式平移机构的有：剪式、平面四连杆式和空间四连杆式等几种；属于液压平移机构的有：无平移引导缸式和有平移引导缸式等。剪式平移机构因外形尺寸较大，结构繁 冗和凿岩盲区较大，故已被淘汰。近年来，在钻车中多采用无液压引导油缸的液压平移机构，这种机构的工作原理是在设 计时，严格控制支臂油缸在钻臂的回转支座上的安装尺寸与仰俯油缸。在钻臂和托架上的安装尺寸之间保持一定的比例，并通过相应的油路系统来实现 a - a 的关系，从而获得推进器的平移运动。 液压平移机构的优点是结构更简单，平移精度X1 无平移引导缸的液压平移机构 准确，因而获得广泛应用。下图是直接定位式钻臂所用的四个油缸组成的空间液压平移机构。是其机构简图的主、俯视图，图为平移机构水平摆动示意图，臂座 1和支臂2、左支臂缸3、右支臂缸4及双 向球铰8组成后变幅机构；平移臂座 7和支臂2、左平移缸5、右平移缸6及双向球铰8*1 T1J厂：iL克接定位比钻習平閒液压系统图| 齐平稱换向阀;2液压锁门一九京缸;4右立fT ；5左平林扫石平棉缸：/石平桟换向阀川一平移斤关阀13组成前平移机构，后变幅机构与前平移机构共同组成直接定位式钻臂的液压平移机构。直接 定位式钻臂的液压平移机构的几何特征是：后变幅机构与前平移机构相似或完全相等并左右 对称。直接定位武钻骨及其平移机构简图I甘蠅d-支骨丈肖乱M 朴匱讲乱d-用平移Hi*右半移iEMTM#胃座诣一双向廉较直接定位式钻臂的液压平移机构是一种无辅助油缸、无误差的液压平移机构，该平移液压系统由左平移换向阀 1、液压锁2、左支臂油缸3、右平移缸6组成左平移系统；由右平 移换向阀7、液压锁2、右支臂缸4、左平移缸5组成右平移系统；并由先导油路控制平移 开关阀8来确定液压平移系统是否执行平移动作。要保证平移机构实现平移，左右对称是该液压平移系统的特征之一，即左平移系统和右平移系统完全相同； 其特征之二是油缸采用串联连接方式，即左支臂缸3和右平移缸6、右支臂缸4和左平移缸5分别串联连接。1. 3行走底盘：掘进钻车的底盘不仅是工作机构、动力源及操作台的支撑基架，也是钻车的行走与转向机构，由于工作条件不同，可分为轨轮式、履带式和轮胎式三类。(1) 轨轮式底盘 轨轮式底盘为型钢和钢板焊成的车架与两对车轮组成，用于有轨矿山小断面巷道掘进，有拖行式和自行式两种。(2) 履带式底盘 履带式底盘多用于露天，在地下矿山使用的很少，国内只有CTH10 2F型为履带行走底盘，主要用于煤矿岩巷掘进。(3) 轮胎式底盘 因轮胎式底盘机动灵活，移动到各个工作面的时间较快，所以被广泛1 . 4动力系统：钻车上的动力系统包括压气、水、电和液压各系统，因压气、水、电系统均较简单，故不在此介绍，现只介绍液压系统和自动控制系统。液压系统：9(D6o2SLU憎7 19 卡液汗和:必钻乍的非押沛矗毎轨1 參畔典由沙一庭啊询一梯文H*红MIf咸展压升址适雄擁科理一单訂闾M后宦10M况川b啊油.Im 呻问I、潦阀m 橫五 11iz 啊种曲油LxiM 揀巾洌亂J4 卅底仙西皿阀iieL7ItaiAtni wtzM in 積八恬领恥 防 hN. tl #UlJL P .V. -fflfc153025掘进钻车的液压系统，分为气动钻车和全液压钻车两类。气动钻车的液压系统仅用来控制钻车的行走、稳车、 钻臂和推进器的调幅、定位动作；全液压钻车的液压系统除了具有 上述各功能之外，还应具有运转和控制液压凿岩机的功能。上图所示为某一全液压掘进钻车的手控液压系统。钻车的行走、稳车、定位、调幅、推进等动作由油泵 P3供油控制。系统压力由多路换向阀1中左边的溢流阀调整。上述各种动作都由多路换向阀1控制，液压油最后经精滤油器 26和冷却器29返回油箱中，具体 动作的控制如下：（1 ）钻臂和推进器的调幅、 定位和平移多路换向阀1有两条支路向支臂油缸8和俯仰角油缸12供给压力油。通过油管与液压锁相连接，从而形成一个无引导 油缸的自动平移回路。当支臂油缸伸缩时，俯仰角油缸便能按比例伸缩，使推进器自动平移。另外两条支路向回转油缸 11和摆角油缸13供压力油，经油管和液压锁构成另一条自动平 移回路（横向平移）。单向节流阀9可防止钻臂下落时产生振动。（2）推进器的补偿 多路换向阀的一条支路直接与补偿油缸14相连，形成控制推进器的补偿回路。（3）行走与支撑 多路换向阀的另一条支路接到旋阀2上，再由旋阀分别向前支腿油缸3、后支腿油缸7或行走马达4供油。多路换向阀可控制进油的方向。行走回路中，还有两个自闭合回路，即由溢流阀5、单向阀6和液压马达4所构成的回路。这是两条制动回路， 分别承担 钻车前进和后退时的制动。液压凿岩机的冲击系统由油泵P1供油，经换向阀24进入凿岩机冲击部，回油经精滤器 28、冷却器29回到油箱，构成一个开式循环系统。换向阀有三 个挡位，即空载、轻冲、全冲。转钎系统由油泵P3供油，经多路换向阀最右边的一个支路与液压凿岩机的回转马达相连接，形成转钎回路。通过流量阀22调节钎具转速，钎杆正转进油缸 17 相连接，回路中串联有减压阀 16 和防卡阀 20 ，形成推进回路。减压阀可以调 节推进系统中的压力。 调压阀 15 是调节轻推进压力用的。 液控阀 23 的作用是当换向阀 24 处于轻冲位置时， 能自动保证推进缸进入轻推进状态。 液控阀 21 与防卡阀 20 构成防卡钎 系统。 当液压凿岩机正常工作时，转钎液压马达正常运转，防卡阀处于正常位置。 一旦发生 卡钎，转钎油压上升，当超过额定压力23MPa时，防卡阀即换向，使凿岩机退回，直到转钎油压降到正常值时， 防卡阀又恢复到正常推进位置。 在防卡阀退回过程中， 凿岩机自动 处于轻击状态。 本液压系统在凿岩过程中可半自动控制， 即在完成一个炮孔的钻进过程中除 少量人工扳动手柄操作外，其余全部实现自动控制，在钻孔完毕时可自动停钻和自动退回。 （1）钻进过程半自动控制系统换向阀 24 、液控阀 21 和 23、防卡阀 20、减压阀 16 、溢流阀 27 和调压阀 15 、25 及 其管路构成了钻进过程半自动化控制系统。启动油泵P1并使冲击换向阀手柄处于I位（图中上位）时，冲击系统空载运转，压力油经换向阀返回油箱，此时油压仅能克服管路系统阻力。 当将换向阀手柄转至n位，同时将推进和转钎手柄置于工作位置时，系统为轻冲击和轻推进 工作状态，即开孔状态。系统压力由调压阀15和25所确定。当将换向阀手柄转至川位 （图 中下位），即全冲击和全推进位置，此时液压凿岩机正常工作。系统压力由减压阀和溢流阀 确定。当发生卡钻故障时，转钎回路中油压升高，液控阀21 换向、防卡阀亦换向，凿岩机立即自动退回；由于防卡油路的影响，引起液控阀换向，于是凿岩机自动改变为轻冲击状态， 一旦卡钎故障消失，转钎回路油压降低到正常值时，推进和冲击系统恢复正常，继续钻进。（2）自动停钻和自动退钎系统由多路换向阀 1 中的推进阀、限位阀 18、换向阀 24 及其管路组成自动停钻和自动退钎系统。当完成一次钻进时，装在推进缸17 上的碰块，触动限位阀 18 的阀芯使限位阀换位，压力油即通向推进阀和冲击换向阀24 的液控口，使两阀换向，于是凿岩机自动停钻、钎杆自动退出钻孔。当凿岩机和钎杆自动退回后，限位阀恢复 正常，为下一次钻进创造了条件。1 5 国外掘进钻车世界各发达国家都生产掘进钻车的系列产品，瑞典阿特拉斯科普柯（Atlas Copco ）公司和芬兰汤姆洛克（Tamrock）公司发展最快，成为当今世界全液压钻车市场占有率最高的 两大公司，其产品性能和质量也誉满全球。因此重点介绍以上两个公司的产品。瑞典阿特拉斯科普柯公司全液压掘进钻车瑞典阿特拉斯科普柯公司生产系列齐全的露天与地下用的各种钻车，其行走底盘有轨轮式、轮胎式、履带式三种系列，有成系列的底 盘、液压钻臂和推进器，可以组成用户所需要的各种钻车。较新系列的掘进钻车为RocketBoomer，其适用巷道最小面积为 6m2,最大为169m2。表中DCS （ DirectControlled Drilling System ）为直接控制系统，RCS（ Rig ControlSystem ）为钻车控制系统。和反转由多路换向阀控制。推进系统也由油泵P3供油，经多路换向阀右数第二个支路与推第二章 凿岩台车的选择、使用与维修2.1 钻车的选择 :由于现有凿岩钻车结构形式繁多，其整机功能和适用范围各不相同，故合理选用机型颇 为重要。选用钻车时，应考虑所选设备的技术、经济指标的合理性和先进性，分析对比择优 选用。经济指标包括设备的投资、能源消耗、设备维修和管理、设备折旧等方面的费用。通 常是将所有费用换算成每钻 1m 炮孔时所需的费用。技术指标包括设备的先进性和对凿岩爆破工艺要求的适应性，具体来讲所选设备应具备：（ 1）凿岩速度快、工作稳定可靠、结构简单、便于操作和维修；（2）满足各种凿岩爆破工艺对钻孔布置和深度的要求，以及巷道断面尺寸和运输方式等方面要求。有关钻车的结构、 性能和适用范围已于前几节予以说明，不再赘述。2.2 钻车的使用（1）使用前的准备工作1）钻车进入工作面之前，应先处理工作面的松石、残误炮；清理巷道，如使用轨轮式钻车， 还要检查轨道安装是否符合要求，轨道前端离工作面岩石最凹处的距离不得大于 2.5m ；2）将钻车开到工作面，把钻车固定在适当位置，使其能打出所需深度的炮孔；3）检查油箱储油量是否充足，若油面低于指示刻度时，则应及时补充合格的液压油；4）各个润滑部位要加注润滑油；5）如用气动凿岩机，要接好气水管，接气管时应开气吹干净管内的泥沙等杂物，以免损坏 气动设备，如钻车为柴油机驱动行走，电机驱动油泵时，要接通电源；6）准备好本班用的钎杆和钎头及必要的工具和易损零件；7）凿岩之前，先进行空车试运转，检查各部零件是否完整，紧固部分是否松动，各电机联 轴器上的螺钉和销子不得有松脱现象；气、水、油路系统是否有泄漏，如有异常现象，应处 理好后，再开车生产。（2）钻车的操作注意事项1）司机必须熟悉各操纵阀的作用、位置及完成钻车的各种动作的方向，严格按照操作程序， 进行准确的操作；2）每次凿孔之前必须准确找好眼位及方向，凿岩过程中不要随意调整方位，以免发生卡钎 及断钎事故；3）钻车上如无防卡系统，卡钎时，可关闭推进气（油）源，同时用锤边敲边用推进缸往外 拔，不能用回缩补偿缸往外拔钎杆；4）凿岩作业中要随时注意稳车装置与各部的连接是否牢固，油温、油压是否过高；5）钻臂移位时，一定要先将推进器退回，使顶尖离开工作面，如有两个或多个钻臂，移位 时注意不要产生剧烈碰撞；6）钻车工作时，严禁钻车周围和钻臂下站人，防止将人碰伤或挤坏；7）开始凿岩前，要先用推进器推进凿岩机，使钎头顶在工作面上的孔位处，合上夹钎器， 托住钎杆，打开水阀，用气阀（气动凿岩机时）或液压阀（液压凿岩机时）控制，先轻推进、 轻冲击，进行开孔。待孔深达 1015mm后，再转入全运转，此时应打开夹钎器，以免磨 损夹钎器镶套；8）凿岩结束后，放平推进器，收拢并放低钻臂，收起液压千斤顶等稳车装置，卸下水管， 将钻车开到安全地点。2.3 掘进钻车的维修原则钻车的维护 正确操作、使用和精心维护保养设备是高速高效率凿岩、减少事故、延长 钻车使用寿命的关键。所以，要注意如下几点：1 ）经常保持钻车的清洁完好；2）钻车在工作时应随时检查各部件有无松动、丢失、漏油（气）等现象，发现问题及时 处理；3）要保证液压油的清洁，油量充足，无污物等。换油时要清洗各部分系统，包括油箱和 过滤器，加入新油时，必须过滤，不得使新油和旧油混合。每季度清洗一次，注意不能使不 同牌号的油混在一起；4）新钻车使用后，经过 50h 的运转，要更换一次油，以后要根据油的污染程度进行更 换，或按使用说明书规定时间进行换油；5）钻车运转 3000h 以上，各液压元件要拆开检查，平时发现钻车有异常现象，也应及 时处理；6）爱护油管接头、电缆，防止碰、压、挤、拖坏，一旦发现有损坏的，要迅速更换；7） 钻车中的油泵运转适宜的温度范围为2555 C,过低则启动效率低，过高会使油 的寿命缩短，据测定，油温升到 80 C 以上，油的寿命会缩短一半；8）经常检查润滑装置的工作是否正常，各润滑点要按规定时间注油。每台钻车具体的维 护保养应按该钻车的使用说明书进行。钻车的修理过去的钻车一般分为小修、中修和大修三种，各检修周期因产品不同而异。如我国的气 动钻车，一般小修为每月进行一次，中修每 6 个月进行一次，大修每年进行一次。而 20 世 纪80年代的阿特拉斯科普柯公司的全液压钻车规定小修36个月一次，中修一年一次，大修两年一次。而 20 世纪 90 年代后有些钻车已安装了完善的故障监测与诊断系统， 则可视情维修。 各次检查的具体内容可参见该钻车的使用与修理说明书， 这里不再赘述。 ( 3) 钻车的常见故障及处理 各厂家钻车的使用说明书都有常见故障及消除方法的内容，这里仅 列出一般的故障现象、原因和消除方法 .第三章 Atlas Boomer 282 台车液压系统采矿钻车的分类采矿凿岩钻车是为回采落矿而进行钻凿炮孔的设备。不同的采矿方法， 需要钻凿不同方向、不同孔径、不同孔深的炮孔。因此也就有了不同种类的地下采矿凿岩钻 车。(1 )按照凿岩方式，地下采矿凿岩钻车可分为顶锤式(Top hamme)钻车和潜孔式(Downthehole )钻车。本章介绍顶锤式采矿钻车。潜孔式采矿钻车将在第9 章介绍。( 2)按照钻孔深度，可分为浅孔凿岩钻车和中深孔凿岩钻车。国外有的浅孔采矿凿岩钻车是与掘进凿岩钻车通用的。如阿特拉斯科普柯公司的BOOMERH120系列、汤姆洛克公司的Monomatic系列、Minimatic系列、Paramatic 系列，法国赛科马(Secoma公司的水星14型 单臂钻车等等， 都是既可以用于掘进钻孔，又可以用于浅孔采矿钻孔。我国的三山岛金矿、新城金矿、焦家金矿的采矿方法是充填法，他们都把水星14 钻车用于采矿钻孔作业中。在第 7 章已介绍了采矿、掘进两用的凿岩钻车，本章仅介绍地下顶锤式中深孔凿岩钻车。(3)按照配用凿岩机数量，地下采矿凿岩钻车可分为单机、双机，也称为单臂、双臂钻车。(4)按照钻机的行走方式，可分为轨轮式、履带式、轮胎式采矿钻车。(5)按照动力源，可分为液压钻车和气动钻车。如果钻车的全部动作(行走、钻臂的变幅变位、推进、凿岩等)都是 由液压传动来完成的，则称为全液压钻车。如瑞典的Atlas Copco公司的Simba H250/1250系 列、Simba H1350系列。天水风动工具厂的 CYTC12型。芬兰Tamrock (汤姆洛克)公司的Solo 系列。如果钻车的全部动作(行走、钻臂的变幅变位、推进、凿岩等)都是由液压传动来完成的，则称为全液压钻车。如瑞典的Atlas Copco公司的Simba H250/1250系列、Simba H1350系列。天水风动工具厂的 CYTC12型。芬兰Tamrock (汤姆洛克)公司的 Solo系列，都是全 液压钻车。如果钻车的全部动作都是由气压传动来完成的，则称为气动钻车。如我国的CTC14.1、 CTC14.2 等是气动钻车。环形孔钻车也有一类钻车，它的凿岩动作是由气动凿岩机 完成的，除凿岩之外的其他动作都是由液压完成，这类钻车有时也被称为气动液压钻车，如 湘潭风动机械厂的采矿钻车。按照炮孔排列形式，可分为环形孔钻车和扇形孔钻车。环形孔 钻车，它可以钻放射状孔。环形孔又可分为垂直面环形孔、倾斜面环形孔与圆锥面环形孔。 垂直面环形孔是在回转轴处于水平位置，推进器垂直于回转轴时形成的。采矿钻车的基本动作与组成本节介绍顶锤式地下采矿凿岩钻车的动作与基本组成。1.2.1基本动作及完成动作的机构钻车的基本动作有行走，炮孔定位，炮孔定向，推进器补偿，凿 岩机推进，凿岩钻孔 6种，分述如下：（1）钻车的行走。地下采矿钻车一般都要能自行移 动，行走方式可分为轨轮、履带、轮胎，行走驱动力可由液压马达或气动马达提供。（2）炮孔的定位与定向。采矿钻车要能按采矿工艺所要求的炮孔位置与方向钻孔，炮孔的定位与定 向动作由钻臂变幅机构和推进器的平移机构完成。（3）推进器的补偿运动。推进器的前后移动又称为推进器的补偿运动，一般都由推进器的补偿油缸完成。（4）凿岩机的推进。在采矿钻车凿岩作业时，必须对凿岩机施加一个轴向推进力（又叫轴压力），以克服凿岩机工作时 的后坐力（又叫反弹力），使得钻头能够贴紧炮孔底部的岩石，以提高凿岩钻孔的速度。凿 岩机的推进动作是由推进器完成的。推进方法一般有三种方法：1）油缸推进；2）油马达（气马达）一链条推进；3）油马达（气马达）一螺旋（又称丝杆）推进。（5 ）凿岩钻孔。这是钻车最基本的动作， 由凿岩系统完成。除了以上5种基本运动外，尚有钻车的调水平， 稳车, 接卸钻杆，夹持钻杆，集尘等辅助动作，各由其相应的机构去完成。F毎益文JSfT沽XLZkAlt xte疳右El务冷配fl 丈神尬如痈3.2.1 BUT28 液压原理图第二节II液压原理图*丁”讣好咸用串scWf/fl）3.2.2DCS-12液压原理图It唧5I l：L WBtFE匚3.2.3制动系统液压原理图DCS- 压原疼国用于9 0竿代反2 251/251专用夢路岡摧制LW射闵*主抠東f齿轮汞菊賂油 漉卸荷扃肋，齿鸵泵节能调建 呻击丰勒可團两换澗压式苗卡軒挫制 推进用參彖先爭控制主减压闢 体积小.管路少1IEEEL KJTORyrESH盾擀3.2.4变速补油系统液压原理图111e 13.3.1试压1、按图，接上与操作台相联的各种液压管，工作元件进出口管路短接2、油箱加足合格的液压油，泵排气3、将减压阀中的压力阀调到最低（螺纹退出）4、将调压阀中的两个压力阀调到最高（螺纹拧进）5、将防卡钎阀中的压力阀、节阀调到最高（螺纹拧进）6、将回转泵出口的调速阀中的压力阀调低（螺纹退出）7、开主泵（第一次点动，检查旋转方向）8、三联阀各手柄到停止位置，观察各处有无漏油现象，主泵压力调到最高压力（200-210Bar）9、将三联阀各手柄移到各个位置试验，将各油管中的空气排掉，有无漏油现象10、停泵11、恢复各工作元件的进出口油管3.3.2调减压阀1、 将三联阀中推进片移到推进位置（前推），将推进油管拆下堵住 （或凿岩机前面用木头顶 住）2、将三联阀中冲击片移到停止位置（后拉）3、将三联阀中回转片移到停止位置（中位）4、开泵5、调减压阀中的压力阀，使推进压力表压力达120Bar，固定住该压力阀3.3.3 调调压阀1 、 三联阀手柄不动2、调调压阀中的手轮，看推进压力表应该在 65-110Bar 间灵敏地变动3、将该手轮调到 65Bar 或略高4、将三联阀冲击片拉到中位（轻冲击）5、调调压阀中的螺纹压力阀，到一定时候推进压力表应该下降6、将该阀调到需要的开口压力（ 40Bar 左右）锁住7、停泵3.3.4 调防卡钎阀1 、 将三联阀中推进片移到推进位置（前推） ，将推进油管拆下堵住（或凿岩机前面用木头 顶住）2、将三联阀中冲击片移到停止位置（后拉）3、调回转泵的调速阀中的压力阀调到最低（退出）4 、 开泵5、将三联阀中回转片移到正转位置（前推） ，将凿岩石机旋转马达油管拆下堵塞住（或将 钎杆卡住不让其转动）6、调回转泵的调速阀中的压力阀，使回转压力比正常工作时（如65-70Bar ）高10-15Bar即 80Bar）7、调防卡钎阀中的压力阀， 边调边看推进压力表， 某时推进压力突然下降， 将该压力阀固 定在此推进压力突然下降的点上（或在防卡钎阀的测验压点上接上压力表，将此压力阀调定在 65-70Bar）8、调回转泵的调速阀中的压力阀，将回转压力调到起调压力（如40Bar，此压力高，则减压调节范围小，压力低则调节范围大，但影响最高推进压力）9、调防卡钎阀的节流阀， 退出的某时推进压力会开始下降。 比下降点略高一点时固定该节 流阀10、来回调回转泵的调速阀中的压力阀，当回转压力从 40-85Bar 间变动时，会见到推进压 力有时变小，有时突然接近到零，反复出现时，防卡钎阀为正常11、 将回转泵的调速阀的压力阀调到正常工作位置（180Bar）并固定（如有条件，将原调速阀的先导溢流换一个用来进行调试，调试后换回原阀，则可不进行此步）12、停泵13、接好调试时拆开并堵住的推进、旋转油管（或松开凿岩机卡钎杆的卡具及堵的木头）3.3.5 试三联阀液控三联阀各片到停止位1、开泵2、移动推进片手柄到推进位，当推进油缸到头时，三联阀手柄会自动回到停止位（或手按一下推进限位阀），推进油缸退回3、关泵3.3.6调节流阀如有条件，可以进行冲击试验时，才能进行试验该节流阀1、开泵2、将推进片移到推进位3、将冲击片移到轻冲击位调到合适轻冲击压力4、调里面的一个节流阀，冲击表压力与凿岩机的冲击声应该有变化，的位置5、将冲击片移到重冲击位调到需要的冲击压力6、调外面的一个节流阀，冲击表压力与凿岩机的冲击声应该有变化，位置7、三联阀各片到停止位8、关泵3.3.7其它1、调试按上述步骤顺序进行2、当发现故障时，应立即处理，再从中止的部分从头开始338 BHU-32 控制系统与DCS-12控制系统比较BHU-32控制系统与DCS-12控制系统比较比较BHU-32控制系统DCS-12（钻进）控制系统主泵6恒压变量径向柱塞泵，排量3制负载敏感控制轴向柱塞泵，排量71,功率余量大，控訝性能好起动电机直接起动，起动困难电机Y/ 转换，增加卸荷阀，三级起动，起动容易旋转泵价能旋转泵恒压变量径向柱塞泵，高，不易调速，节流调速时耗E耗大定量齿轮泵加调速阀，寿命长，易调速，节流调速能毛小，减少发热量控制阀多标准单功能操作阀改型，管路 久泄漏点多操集成阀，减少阀块1个、插装阀芯3个，动力管3根， 棗作台无阀间动力接管，可靠性好，减少了泄漏点冲击压固定节流孔，不可调，重冲击E力不可低于定位压力可调节流阀，可分别调节轻、重冲击压力旋转正反转同一限压阀，卸钎困难正反不同限压阀，卸钎扭矩大防卡钎及一级限压式防卡钎，控制性能7安全性差扌压 钎二级调压式防卡钎，除限压退回外，利用旋转压力作垄制信号，经防卡钎阀放大后，以1: 3自动降低推进E力，进行二级减压式防卡钎控制，也可转成一级防卡 千阀互换性价老式系统用，泵、阀采购困难，格高，与主流机型不通用与与泵与阀件与251、282、353等机型全部通用， DCS12亍DCS18除主泵外，阀件大部分通用，主流的多路阀亍插装阀，易采购，改装车与原车也全部通用体积安装安装困难，体积大，集成度低装体积小，集成度高（操作台还带风水阀系统），易安性!1格性能差，价格高性能优，价格低，性能价格比高第四节H 282台车液压系统故障及排除3. 4.1液压凿岩机液压泵气塞故障的分析与排除（一）国内外液压凿岩机的液压泵一般都选用柱塞泵，因为柱塞泵的柱塞和塞孔加工容易保 证配合精度，密封性好，防漏性能好，因而这种泵的容积效率高，而且具有流量可调、工作 压力高等特点，所以在液压凿岩机的液压系统及其他高压系统中，获得了广泛的应用。（二）气塞概念与危害：柱塞泵工作时，如果其内腔被空气侵入，本来应该由油液充满的空间被空气所占据，便 会产生吸不进油、排不出油和打不上压力的现象，称作液压泵气塞”。液压泵气塞会使系统产生低速爬行、噪声、振动、局部过热等现象，破坏液压系统的工 作，而且还会使液压泵严重磨损，因此应采取积极预防措施并及时排除气塞故障才能保证液 压凿岩机稳定作业。（三）产生气塞的原因液压泵柱塞的工作腔内有剩余容积，即柱塞充油完毕后工作腔内排不出去的那部分油所 占领的容积。柱塞泵吸油口的液压油中侵入了大量的空气或发生了严重的气体分离。（四）预防的措施： 1使用中必须特别注意油箱中油面的位置，油位是否在允许的高度之内，使液压泵的吸油管 口及回油管的末端经常处于油面之下。2注意保持液压泵吸油管路密封良好，同时系统要有严格的密封装置，防止空气对系统的侵 入。3液压泵使用前，应在壳体内灌满油液，排除空气。4拆装、更换系统附件后，及时排除带入的空气。5防止系统中各点压力低于大气压力，经常检查进油管路过滤器是否堵塞，以免吸油口压力 过低，侵入空气。6更换进油管时，应保持原来的口径和长度。7油箱中如有气泡，应及时排除，防止再循环。（五）排除 :1. 迅速接通负载，使空气回油箱排出。2. 拧松液压泵出口管的接头，使泵内的空气直接排出。 实践表明，当油液中含空气量较少时，采用第一种方法即可奏效，如果进入空气较多，必须 采用第二种方法，但应避免泵长时间在气塞状态下运转，造成液压泵的磨损。3 4.2 全液压凿岩台车液压系统进水故障的排除液压系统进水是全液压凿岩台车常见的一种故障，会造成很大损失。分析台车液压系统 进水故障的步骤如下：（一）查找故障部位：（1）加入的液压油中是否含有水；（2）大气中的水分通过油箱通气孔是否会进入液压系统的液压油；（3）液压油箱封闭不严，油箱上的水流入液压油中管路误接。（4）液压油散热器漏水。（ 5）凿岩机内部漏水。（二）凿岩机内部漏水。水与液压油在凿岩机内部由密封件隔离，凿岩机工作时，其中的活动部件会将油或水带 入对方系统中。加之一些易损件质量不过关，有可能形成水的通道，因此这里出现故障的可 能性极大。因为在液压系统工作时，其中的液压油做循环流动，在管路中流动的液压油，其 流动中心的压力最高，管壁处压力最低，这时，在管壁上若存在一个有较低外压的流水的小 孔时，高速高压流动的液压油即会将该处小孔内的水带走，并迫使距离小孔较远处的水流向 该处。这种情况连续发生，在液压油中就混入了大量的水分。（三）检验凿岩机是否有水漏入液压油中 可将凿岩机的所有液压油管、水管拆去，然后用螺的压塞堵住凿岩机液压油口，直至剩下一 个与冲击作用有关的油口，再通过该口将缩空气通人凿岩机的液压油腔，看是否漏气。 采用上述检验方法，可证实这台全液压凿岩台车，存在有水漏入液压油的情况。由于液压系 统混入了水，由此先后修理或更换过工作液压泵、工作阀组，液压系统中的密封及其他一些 配件也造成了严重损坏。（四）排除故障： （1）换下损坏或质次的水封。水封的质量问题应予高度重视。（2）换下其他有缺陷的相关配件。检查其他相关配件，看是否存在严重磨损、变形超限的情 况，以保证各零部件的形位尺寸符合正常工作要求。3 4.3 台车液压泵故障诊断与排除 瑞典阿特拉斯凿岩台车（以下简称台车）液压系统工作压力下降，并不一定是泵的故障。 钻机、阀和液压缸的故障也会引起压力下降，应通过科学手段结合实际经验去分析判断，这 一科学手段就是对液压系统的各个元件进行科学的测试。台车泵的价格昂贵，结构复杂，因 此，确定泵的故障后，应送到有相当经验和试验设备的人员那里修理。（一）检测： 对液压泵进行检测，主要有以下 3 种方法： （1）逐项排除检测法：首先，将通往臂定位系统的油口堵死，此时压力仍升不起来，则将通 低冲阀的管路堵死，如果压力还升不起来，则将冲击油管接到别的较好系统上，此时压力依 旧，则说明泵可能有问题。（2）使用台车修理间检测装置检测：这一装置既可测钻机的压力和流量参数，也可测泵的参 数（有许多人以为它只能测钻机），但测泵时要加工管接头以便与泵的油管相接，切记在测 试之前将液压泵的调压手柄旋松，开机后旋紧使压力逐渐上升，因为，不这样做很可能在开 机时将仪器内安全阀的保险片冲破。（ 3）在试验台上检测：这一测试方法精度高，对被修泵来说可以提供较为准确的判断。（二）故障排除：瑞典Atlas台车使用A10V泵系统。 通常，向冲击与推进机构供压力油的泵称为冲击泵，向回转机构供压力油的泵称为回转 泵，其中冲击泵为压力补偿变量机构，回转泵为手动变量机构。对多个进口原装新泵进行了测试，从测试结果看其流量压力特性曲线如图a，从全流量至零流量压力最大增高 3%5%,泵在正常工作时其输出流量通常在该曲线的垂直段的某一点 上，以最大流量供给系统所需要的流量，当负载需要的压力降低时，泵才在该曲线的水平段 工作。如果图b所示的压力流量特性曲线，则液压系统工作就显得吃力，这是由于在考虑系统合 理泄漏的条件下，台车应保证90L/min以上的流量供给，液压泵应予以修复。流量压力特性曲线：a流童压力特性曲銭b流童B方心性曲线（三）液压泵的维修：对缸体，应采用镶套技术，所用铜材是铜加工研究所特制的耐磨锡磷青铜材料，具有良 好的储油性和耐磨性。镶套，要保证铜套与孔有一定的过盈量，并开设有安全泄压通道，以 免铜套推出。镶套后，再进行各孔的精加工，以确保各孔的分度精度。配流盘与缸体的配合面采用刮配，配合精度在0.005mm以内，这样既保证了密封性，且具有良好的储油性，易于建立油膜。如果采用研配，虽然配合精度能保证，但研磨剂嵌入铜体 内易伤害配流盘表面，使之寿命降低。德国的力士乐泵并不采用研配方法，而国产泵使用这 种方法，这也是国产泵使用寿命低的原因之一。这种泵的缸体是由中心杆支承的，尽管其球面配流盘也分担一部分侧向力，中心杆的磨 损会使缸体的自位性变差，从而导致压力不稳。磨损的中心杆经电刷镀，再磨削至与配流盘 的配合间隙为0.03mmt轴承的磨损也会影响其性能，严重时会使轴承与轴和泵体烧结成一体。一般这种泵轴承在大 负荷下使用5000h即应更换。由于台车液压泵的吸油口没有滤油装置，因此油液中的杂质使泵的损坏最为频繁。在加 新油时，不得直接倒入，而应通过3um的滤油器，用手动泵泵入油箱。特别是，若油箱中的油液呈乳白色，则说明有水进入油液中，这是决不允许的，应检查 冷却器是否漏水。冷却器漏水的检查方法是：将冷却器两油口的一端堵死，另一端通高压空 气，整体放入水中即可观察出是否漏水。一旦水进入液压油中，会使油的粘度下降，加剧系 统的泄漏，同时使油液的润滑作用降低，破坏摩擦副接触区（例如，配油盘与柱塞缸体、缸 体与柱塞之间）的油膜厚度，以致加速泵和其他液压件的磨损，在短期内系统压力下降。3. 4.4CS12系统的内泄漏内泄漏是液压系统故障中比较难以判断的慢性故障，一般要采用流量计、压力表等多种 液压测量仪器，对系统的某个部位进行测量后才能够确定。某些元件和内泄漏可从外部现象来判断。如大臂等支承油缸，可通过大臂的下沉等现象 判断。但阀的内泄漏，特别是主泵的内泄漏不容易判定。（一）DCS12系统的内泄漏判断 方法一：原车的仪表完好即可条件下，用新车的使用数据作参考判断。 方法二：故障判别的主要原理：液压系统泄漏量的增加，使液压泵的功率增加。增加的这部分功率，变成了热量，加快 了系统发热。增加的这部分功率是由电动机输入的，观察电机输入功率的变化，可以推断故 障的原因。（二）具体步骤首先获取在额定压力下待机状态时的电机有关数据：额定电压380V寸，电机电流值。一般37KW的电机应该在30A左右。如果达到 40A,则系统肯定有较大的内泄漏问题。1. 将主泵的压力油管从操作台上拆下，并堵住。2. 将启动电磁阀的电源插头拔掉，起动主泵，观察并记录电机电流，用测压表测量主泵出口 压力（应该在18Bar不能超过25Bar，否则要调整主泵的流量调节阀）。泵的内泄漏检查3. 再按启动电磁阀的阀芯，使主泵压力上升，应该在额定压力210Bar左右，此时观察电机电流的上升值，如果上升 5A以下，应该判定主泵是正常的，内泄漏不大，可以使用。如果上升 超过8-10A，则该主泵的内泄漏比较大，应该解体检查该泵。4. 这一电流升高值的数据要通过对比与实验才能最后确定（A10VO71泵的容积效率为在 95鳩上，在210Bar压力下，损失功率约为 2KW电流约在3A以下）。由于电机带有A10VO71泵与一个回转齿轮泵，在有疑虑的情况下，将回转调速阀的压力调到最 低，或将该齿轮泵拆下，单独考核 A10VO71主泵，以便得出正确的结论。 必要时，略调一下主泵的限压阀，看一下调节装置是否有效。最后将泵的压力调到要求的系 统压力值（一般为 200-210Bar ）。听一下主泵有无异常的噪声等。操作台上有内泄漏检查 如果判定主泵正常后，再将压力油管接到操作台，切断操作台到大臂等其他的油管， 接好启动电磁阀， 后开主泵观察。 在三联阀均在停止位置时， 主电机电流再上升的值也不大 于 3-5A （正常情况只有防卡钎阀的节流孔泄漏形成的） 。超过时，应检查操作台上有内泄 漏现象（主要为三联阀阀芯及该阀的主溢流阀）。油缸、推进减压阀及三联阀的推进阀芯的内泄漏判断再将推进油缸拉到最前（但要用木头卡住，不致自动返回）或最后端，运动停止后观察 电流电流有无变化（不应该有任何上升），如有上升，则该油缸、推进减压阀及三联阀的推 进阀芯有内泄漏。大臂系统的阀件的内泄漏的检验通过后再接上大臂油管，但去掉与底盘相连的油管。再次启动主泵，这次电机电流比上 次再升高的值也不应大于 5A （主要是大臂操作先导油源的减压阀有正常的确良泄漏油），如 电流上升过大，应该考虑大臂系统的阀件有内泄漏。底盘的多路阀是否有内泄漏或溢流阀异常开启的检验 最后再接上底盘上的油管观察，应该不再上升，如有上升，则应该检查底盘的多路阀是否有 内泄漏或溢流阀异常开启。正常情况下，此时电机的总电流应该不超过40A。总结液压系统内泄时，将液压能转换为热能，表现为压力下降，油温升高，油液变稀，而油 液变稀使泄进一步加大，从而形成压力、效率更低，油温更高的恶性循环。 为了使液压系统能正常工作，必须快速排除故障。但由于液压元件的内泄漏故障的隐蔽性、 内部结构及工作状态不能直接观察到，同时产生故障的过程是渐发性的，因此不易找到和确 定故障部位，排除故障较为困难。一般要采用流量计、压力表等多种液压测量仪器，对系统 的某个部位进行测量后才能够确定。我们在判断故障的过程中，必须熟悉设备构造，了解液 压元件功能，采取全面分析、逐步排除的方法，本着少拆卸，先易后难，逐步逼近的原则， 可较快的排除这一故障，达到省时省力，事半功倍的效果。3. 4.5DCS12液压系统发热、欠压故障的分析与简易判别方法发热原因分析：溢流阀泄漏、液压泵磨损内泄、工作元件内泄、阀件内泄 欠压原因分析：系统调节不当（溢流阀调整） 、液压泵供油不足、流量阀调节不当、元件 过量泄漏特别要强调的一点是，液压系统的工作介质的质量好坏，决定了液压系统故障率与寿命 的高低。保证液压油的油量、油质和清洁度是液压设备最基本的要求。系统调节不当，这类故障的现象为：发热快，但最压力比较稳定，只是达不到系统要求的最高压力。主要是溢流阀的溢流压力调节不合理，如A10VO71变量泵的最高限压调得较高（如230Bar）,而工作阀的溢流压力调得较低（如某一多路阀溢流压力调到200Bar）,此时泵一值处于高压大流量溢流状态，发热极快，在改造、换带主溢流阀的多路阀或修理后会发生 此类问题。特别要注意，当泵的最高限定压力与某一多路阀主溢流阀压力十分接近时，还会 发生系统压力震荡现象，此时变量泵快速变量，变量机构很快磨损而造成主泵的损坏。溢流阀损坏泄漏时，或变量泵的限压阀及变量机构损坏时，会发生压力突然变低，时高 时低或压力不稳的现象。流量调节阀调节不当，只是对某一动作起作用，比较容易判别，使该动作的工作压力变 小，动作变慢或效率变低（如冲击） ，但总的系统压力变化不大。泵的供油不足时，表现为小流量压力正常，大流量时压力降低（如轻冲击压力正常，但 重冲击时压力变低） 。在外部条件不变的情况下，系统过热是主要症状，通过逐项排除法，确定故障的原因。 包括内泄漏与系统调节不当。内泄漏是液压系统故障中比较难以判断的慢性故障，一般要采用流量计、压力表等多种 液压测量仪器，对系统的某个部位进行测量后才能够确定。某些元件和内泄漏可从外部