凿岩设备的发展趋势是使用液压凿岩机

　　凿岩设备的发展趋势是使用液压凿岩机。高效率的凿岩机，现代化的凿岩台车和先进的爆破工艺，是缩短掘进循环中凿岩工序时间的关键。实践证明，液压凿岩机性能优于气动凿岩机，不但节能显著，且能改善作业环境。simbah252液压采矿钻车，主要用于井下矿山崩落法采矿钻凿垂直扇形或环形炮孔，并在垂直方向可钻凿1.5m间距的平行炮孔，钻车配备先进的液压凿岩机，最适宜于中深孔接杆凿岩，孔深可达30m.

　　1、采矿钻车液压系统分析

　　钻车的液压系统根据其功能和作用可分为三大部分，即钻车的定位系统、凿岩工作系统、行走系统。下面对这三部分的作用、工作原理、特点进行详细分析说明。

　　钻车的定位系统主要是在钻车工作时，起到稳定整车和固定钻臂两大作用。整个系统的执行元件由1个马达和11个油缸组成。马达可以使钻臂做360°旋转动作，其中4个地脚油缸起稳定钻车的作用，2个上下支柱油缸在钻车凿岩时起到固定钻臂的作用，其他5个油缸使钻臂作俯仰、侧摆、上下移动的动作。

　　钻车的定位系统比较简单，由液压泵泵出的压力油经高压过滤器、换向阀5和减压阀6，压力降为12mpa后，经换向阀组，作用于各个定位执行元件。各执行元件的回油经换向阀组流回油箱。

　　定位系统中的11个油缸均有闭锁功能，压力油通过液控单向阀作用到油缸一侧，控制油打开液控单向阀，油液流动，油缸动作到达要求位置后，停止给油；由于液控单向阀的作用，油缸内的油不因外力作用而产生流动，起到自锁功能。其中上、下支柱油缸的伸出动作时，压力油均经单向减压阀减压至2mpa和7mpa后作用到活塞底部，保证活塞运行平稳，定位准确，不至于因压力过高造成定位不准和破坏钻车的机械结构；活塞杆收回时，回油经单向阀和换向阀7回油箱，实现快速收回。由于定位系统的执行元件基本上是双作用柱塞缸，其特点是反应灵敏、动作迅速准确。为保证钻车工作或停车时的稳定性，各油缸内装有自锁阀，其中两根俯仰油缸和两根小侧摆油缸的进出口处都装有单向节流阀，保证油缸双向运行都能够平稳无脉动，回油经单向阀阻力小。

　　行走系统也称牵引系统，由液压马达、转向油缸、制动油缸和液压阀组成，整车的行走、转向、制动由行走系统完成。由于泵站是电机带动，行走的距离不能超过所接电缆的长度，远距离的行走只有靠其他机动车辆拖动。压力油手动换向阀10经旁通型调速阀9和顺序阀8到达阀组5.由换向阀7将控制油送达阀组5的换向阀一侧，主油管内的压力油构成回路，使马达转向或油缸动作，完成行走或转向。截止阀3和截止阀4在泵站带动行走时必须打到关的位置，成截止状态，转向油缸与液压马达才能动作，完成转向和行走任务；在拖车时截止阀3和截止阀4接通，转向油缸和液压马达与截止阀形成闭合回路，拖车时完成随动动作，凿岩过程中应把截止阀3和截止阀4接通，以免误操作，造成设备故障。

　　调速阀9使转向油缸的运行速度具有可调性，阀组5由液动换向阀与单向顺序阀组成，单向顺序阀起到过载保护作用，保护系统不因负载过大引起损坏，负载压力超过顺序阀调定值28mpa时，压力油经顺序阀卸荷，达到保护执行元件的目的。

　　定差减压阀11的作用是使控制油压力保持在3mpa.单向顺序阀8有外控和内控两种方式，保证顺序阀在任何情况下都能够接通。调速阀6安装在换向阀7的两端控制油路上，使控制油流量稳定无波动，保证换向阀7的换向平稳没有冲击，从而使钻车起速稳定，没有跳动。

　　凿岩系统支持钻车的凿岩机完成旋转、冲击、推进动作，满足实际凿岩工况的需求。

　　旋转泵2提供的压力油通过旋转回路的换向阀17，将油流引至凿岩机的旋转马达，通过冷却器和过滤器回到油箱，形成回路。

　　冲击泵3用于冲击、定位、推进和牵引回路，该泵具有压力补偿性能并用安全阀7预调到28mpa，保护回路。从冲击泵3出来的油部分流到减压阀20，部分流到冲击换向阀15，还有一个出口通过减压阀20到推进器、定位装置和钻杆座。

　　冲击油通过换向阀15流到冲击机械。当阀移到r位置时可得到高的冲击压力。梭阀8防止油通过换向阀15流回油箱；当换向阀15移到l位置时，由于油通过节流器11故获得低冲击压力。压力在压力表9上表示。冲击回路的回油通过冷却器和过滤器转回油箱，形成回路。

　　为了开眼、接杆和凿岩时可获得不同的预定速度，本系统装有溢流阀及一个换向阀21，这些溢流阀控制减压阀20获得三种推进压力.

　　开眼时的推进：开眼时必须限制推进速度和压力，通过换向阀21使溢流阀23控制减压阀20提供2mpa的推进压力，通过换向阀14使油流过调速阀12a，从而使推进器低速推进，换向阀10是用来控制推进器动作方向。

　　凿岩时的推进：凿岩时，通过换向阀21使溢流阀24控制减压阀20提供7mpa的推进压力，此时阀14不动作，于是油通过流量控制阀12b，该控制阀是全开的，油连续流到推进器，推进器接受实际穿孔速度所需的油量。在凿岩时如钻入空穴，调速阀5通过限制推进器出来的回油量可起限制速度的作用。

　　接、卸、操作钻杆时的推进：钻杆接杆、卸杆操作时前和后的快速推进是通过换向阀16来控制的，换向阀21使溢流阀25控制减压阀20提供14mpa的推进压力，气阀的c给出气压信号使换向阀16动作，来实现推进油缸前后运动；在接杆和卸杆时，向前和向后的推进速度与旋转速度及拧螺纹速度相适应。阀14不作用，阀10在接杆时到f位置，卸杆时在b位置。四个单向阀4起整流器作用，流量调速阀12将推进速度调得与钻杆螺纹相匹配。

　　防卡钻装置：具有减少钻杆和钻头在有裂隙或有空穴的岩石凿岩时卡钻的危险的作用。当钻头或钻杆在孔内卡住时，旋转回路的压力增加，当压力超过压力开关7的预调值时，压力开关就动作，使换向阀10在b位置，此时推进油缸返回，推进回路的压力下降，压力开关6动作，它给冲击换向阀15一个电脉冲，阀15就转为低压冲击。

　　当旋转回路的压力降到压力开关的调定值以下时，开关不动作，换向阀10和换向阀15又一次反向动作，继续向前推进并继续转为高压冲击。

　　带压力补偿的a8v58dd2r101f1双轴向柱塞变量泵3，用于冲击、推进、钻杆座、定位、牵引回路.其以55kw电动机为动力，泵的最大排量为58cm3r-1，电动机的定额转速为1480rmin-1，该泵的齿轮传动比为1.24，泵的转速为1830rmin-1，最大流量为106lmin-1。当系统压力比阀5上的压力调定值低，阀的定位就由弹簧控制，阀被关闭，作用在调节活塞的活塞杆侧的系统压力使泵保持最大排量.当系统压力升高到调定压力时，阀5被打开，系统压力传到调节活塞的活塞侧，然后重新调节泵，减少排量到平衡位置，即在阀5的压力调定值处油流量与系统的要求相匹配。阀5和调节活塞4a之间的节流器4b是用来防止压力变化在调节系统中产生波动，调节活塞是弹簧承载，启动时给以全排量。

　　当用此泵的油量凿岩时，减压阀8通过换向阀9动作；减压阀给活塞侧或调节活塞一个外压力，然后重新调节泵，调至比牵引用的内装阀5的压力低一点。

　　泵2是手动调动流量的，用于旋转回路，其流量可以人工调节，调节范围为0～106lmin-1.

　　凿岩时，旋转回路的工作压力与抵抗旋转阻力所需压力相适应，并取决于转速、使用的钻具型号和所钻凿的岩石性质，正常值通常在4～5mpa之间。旋转回路的安全阀预调到11.5mpa，保护旋转回路。

　　2、系统故障现象及其维修

　　液压凿岩机的冲击器是一种高频运动的冲击机构，冲击频率为40～60hz，其运动过程中流量在系统中变化是剧烈的非定常流动，产生高压冲击，对泵阀和胶管等元件损害较大。此外由于凿岩机的密封失效，油液中进入少量矿粉、水分，对凿岩机、阀块和油缸等元件的磨损加大，系统污染较大，增加系统出现故障的概率，常见的故障现象和解决办法如下。

　　2.1、系统冲击压力下降

　　凿岩台车在工作过程中冲击压力逐渐下降，产生掉压现象，这主要是由于凿岩机的冲击器导向活塞泄漏，系统各元件的磨损，间隙增大，泄漏量自身超量，高压泵容积效率下降等因素。解决办法：为了延长工作期可在冲击系统设置一适当蓄能装置，补充泄漏量，同时吸收高压冲击波，从而能有效地保护系统保持冲击压力稳定。

　　凿岩机是一种高频剧烈运动的冲击机构，其冲击频率为40～60hz，形成的高压冲击波产生几倍于工作压力，尽管回路有安全阀，凿岩机蓄能器吸收部分冲击波，但大部分压力波直接作用在泵上，一般来说恒压阀的换向时间为50～60ms，但泵的反应能力为3～5hz，这样泵的变量远滞后于泵冲击波的作用。

　　在凿岩工况时，泵的排量一般调到最大角也就是易产生死角的位置，这样尽管有很高的流量输出，但是这时柱塞铰接球套承受很大的作用力，磨损加剧，发生球头断裂纹脱落，从而使柱塞与缸体表面划伤，容积效率下降；配油盘对容积效率的影响最为关键，如果油液杂质的进入直接磨损配油表面、配油盘缸体和恒压阀等元件，如果发生磨损会给修复工作带来很大困难，从现场看a8v泵的损坏程度80由此引起。

　　a8v泵齿轮增速机构，在齿轮的润滑不到位或磨损间隙增大，或轴承间隙增大都会引起振动，泵的噪声大，并且输出流量脉冲加剧，对泵及系统元件都会产生一定影响。解决的办法就是预防污染、修磨配流盘和更换新泵。

　　液压凿岩机是台车系统的最主要的执行元件，经多次实验分析，内泄是影响其正常工作的主要因素，在实际使用时往往忽视其内泄造成的影响。在试验压力为11mpa时，冲击部分内泄如果超过5lmin-1，则冲击压力及冲击频率就会下降，其泄漏途径主要是冲击活塞和油缸之间，芯与阀体之间，活塞导套或减振活塞，这时应予修复，并进行相应的检测，使冲击部分内泄减为1～3lmin-1。在测试压力为4mpa时，回转马达的内泄量应控制在8lmin-1以内，但由于回转泵流量储备大，因此调整回转泵的流量能够补偿这方面泄漏所造成的影响，在实际使用时，如果回转系统压力超过10mpa，说明齿轮啮合太紧，钎杆在钻机内被卡住，以及防卡钎阀不起作用等，瑞典阿拉斯公司要求对液压凿岩机应坚持定期大修，大修周期按不同机型而异，cop1038hd型的大修周期约为钻凿6000m岩孔的运转时间。

　　通过对台车单臂系统中的四个减压阀的测试发现平均外泄总和达13lmin-1，合理外泄总和应小于4lmin-1，此类调压阀的在线测试方法为将阀的t口接出，用量杯测出泄漏量。冲击回转组合换向阀在压力为15mpa时，平均泄漏总和为3.2lmin-1，该阀泄漏途径一是换向阀芯磨损，二是安全阀的泄漏，三是单向阀的反向泄漏。低冲阀组在25mpa时，平均泄漏为0.025lmin-1，有30的阀组溢流阀的开启压力达不到15mpa，有些甚至2.5mpa就已开启。对低冲阀组的在线测试方法，可以将液压泵的通往低冲组的管路断开，如系统压力上升，则此阀组有内泄。因此，可看出安全阀阀芯的冲击损坏是比较严重的。其他液压阀臂定位换向阀、apb阀、防卡钎换向阀等平均泄漏总和不超过1lmin-1，从上述测试结果看出在单臂系统中液压阀的平均泄漏总和约为20lmin-1，另外，有30的单向阀反向导通，液压锁失效为20，这就会影响工作系统的工作效率。液压阀的修复主要采取加大阀芯的方法，然后与阀体配研。如果是锥阀阀芯，最好重新加工阀芯，并与阀座配研。

　　台车系统液压缸的数量是相当大的，从台车油缸泄漏检测结果可以看出，支腿缸、伸缩缸、顶棚缸、推进器延伸缸等缸的平均泄漏是很小的，摆动缸的平均泄漏量是10lmin-1，吊篮缸的平均泄漏量是12lmin-1，推进缸的平均泄漏量是8lmin-1，在测试中发现油缸的泄漏部位主要集中在油缸行程的经常工作段；把检测的所有油缸泄漏量作以平均统计，那么单臂所有油缸平均泄漏总和为18lmin-1。油缸泄漏的解决途径主要有两个，第一种方法是更换油缸活塞油封，但对于在经常工作段泄漏的油缸，其作用不大，这是因为油缸的经常工作段的缸内径磨损加大。这时采用耐磨修补胶的方法，使油缸内径恢复到原尺寸，经长期使用效果很理想，特别是缸内径拉毛的细长油缸更显其优越性。

　　3建立专业维护队伍的必要性现代的地下矿采掘设备已趋于无轨化、液压化、连续化、动力源多样化、辅助作业综合机械化和生产设备局部自动化。进入20世纪90年代后，电子计算机已逐步应用于凿岩台车，机器人和光纤通讯技术也开始在国外一些矿山得到应用，电子传感器、智能芯片等已经引入凿岩机械；操纵控制轻便化、自动化，采用液压伺服机构，远距离跟踪和局部自动化的设备日渐增多，现在的凿岩机还可以实现电子监控与遥控作业。伴随着技术水平的提高也增加了系统的复杂性，而且现在国内矿山企业普遍存在人员素质差，管理水平低的问题，致使好的设备发挥不了最大效能，因此，建立完善的技术服务体系和专业维修队伍，对职工进行必要的技术培训十分必要。对减少故障发生，提高机器的使用寿命，增加产量具有重要的意义。

　　从现场使用的实际情况出发，参考了大量的资料，系统地详细地分析了simbah252台车液压系统的工作原理。

　　分析和总结了simbah252凿岩台车的液压系统的常见故障，以及发生故障的原因，处理方法。

　　较详细全面论述液压凿岩台车的液压系统、工作原理和结构特点，值得同类矿山借鉴和参考，推广和应用。