譚 榮，陳欠根,2，趙宏強(qiáng) ,2

（1.湖南山河智能機(jī)械股份有限公司技術(shù)中心，湖南 長沙 410100；2.中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖南 長沙 410083）

大孔徑分體臂式潛孔鉆機(jī)

譚 榮1，陳欠根1,2，趙宏強(qiáng)1,2

（1.湖南山河智能機(jī)械股份有限公司技術(shù)中心，湖南 長沙 410100；2.中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖南 長沙 410083）

介紹了大孔徑分體臂式潛孔鉆機(jī)的應(yīng)用、功能、技術(shù)參數(shù)、技術(shù)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)以及工作原理。

潛孔鉆機(jī)；大孔徑分體；臂式

1 概述

潛孔鉆機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、煤炭、建材、鐵路、水電建設(shè)、國防施工及土石方等工程爆破孔鉆鑿作業(yè)中。傳統(tǒng)的大孔徑潛孔鉆機(jī)絕大部分鉆機(jī)和空壓機(jī)為一體式，機(jī)器重量重、體積大，移動(dòng)不方便，機(jī)動(dòng)性能差。鉆機(jī)和空壓機(jī)易受鉆孔時(shí)產(chǎn)生粉塵的影響，容易磨損，維護(hù)成本高，使用壽命短。另外因?yàn)榇罂讖綕摽足@機(jī)的鉆桿粗和長，鉆架大和高，所以傳統(tǒng)的大孔徑潛孔鉆機(jī)都采用固定式鉆架或仰俯式鉆架，不能調(diào)整鉆孔角度或調(diào)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(gè)孔，作業(yè)范圍小，輔助作業(yè)時(shí)間長。

湖南山河智能機(jī)械股份有限公司與中南大學(xué)研制了一種鉆機(jī)與空壓機(jī)分開，機(jī)器重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、移動(dòng)方便、機(jī)動(dòng)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(gè)孔，作業(yè)范圍廣，鉆機(jī)與空壓機(jī)受鉆孔產(chǎn)生的粉塵影響小，機(jī)器不易磨損，維護(hù)保養(yǎng)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(jī)。

2 技術(shù)參數(shù)

鉆孔直徑 152～255mm

鉆孔深度 0～24m

適應(yīng)巖石 普氏f8～18

鉆具轉(zhuǎn)速 0～50 rpm

工作臂長 2200 mm

舉升角度 -30～50°

擺動(dòng)角度 -45～20°

推進(jìn)軸壓 4000～20000N

推進(jìn)行程 4.38m

補(bǔ)償行程 1200mm

前傾角度 140°

翻轉(zhuǎn)角度 -90～20°

回轉(zhuǎn)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(hào) 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(dòng)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(jī)容量 75kW

主氣管內(nèi)徑 （2寸）50mm

輪廓尺寸(長×寬×高)

工作狀態(tài) 7790×2945×7800 mm

運(yùn)輸狀態(tài) 9040×2945×3400 mm

總重量 17噸

3 技術(shù)特點(diǎn)

SWDF200大孔徑分體臂式潛孔鉆機(jī)，把重量重、體積大的空壓機(jī)不直接裝到鉆機(jī)上?？諌簷C(jī)的移動(dòng)可由鉆機(jī)拖掛在后面進(jìn)行移動(dòng)，采用標(biāo)準(zhǔn)的拖輪式移動(dòng)空壓機(jī)，性能可靠，維修方便。

同時(shí)，SWDF200大孔徑分體臂式潛孔鉆機(jī)還具有以下特點(diǎn)：

（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(jī)所有的操縱、姿態(tài)調(diào)整、鉆孔位置選定都由先導(dǎo)操縱手柄集中控制，帶冷暖空調(diào)的人機(jī)工程設(shè)計(jì)司機(jī)室，大大改善了勞動(dòng)條件，所有的指示燈、報(bào)警燈安裝于同一面板，司機(jī)對(duì)作業(yè)情況一目了然。駕駛室設(shè)有冷暖空調(diào)，密封好，防止室外粉塵進(jìn)入室內(nèi)，改善了工人的工作條件。

（2）采用高可靠性履帶行走機(jī)構(gòu)，液壓調(diào)平機(jī)構(gòu)，鉆具回轉(zhuǎn)采用液壓馬達(dá)，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(jī)的工作面適應(yīng)能力。

（3）沖擊器、鉆桿自動(dòng)拆裝機(jī)構(gòu)，采用兩對(duì)夾持牢固的液壓缸，確保了開孔和鉆進(jìn)過程中鉆桿的有效導(dǎo)向以及鉆桿自動(dòng)可靠的拆裝。減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

（4）鉆具回轉(zhuǎn)用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)齒輪減速機(jī)，回轉(zhuǎn)速度可無級(jí)調(diào)節(jié)。

（5）自動(dòng)防卡桿機(jī)構(gòu)，在發(fā)生意外時(shí)鉆具能自動(dòng)提升保護(hù)設(shè)備。

隋唐五代時(shí)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(lián)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?？梢哉f，這一用法，自隋唐到宋代，人們的“尚巧”觀念都是基于對(duì)制作、創(chuàng)作方面的工藝、技能等方面的肯定和推崇，是單純從技術(shù)、技能方面來言說的。比照本文前述所引用的唐宋時(shí)期“尚拙”問題的文獻(xiàn)，亦可對(duì)此有較為充分的理解。

（6）孔底濕式除塵方式，利用風(fēng)水混合物作為除塵介質(zhì)將孔底巖粉濕化，然后將其排到地表，保持清潔的作業(yè)環(huán)境。通過駕駛室外截止閥可調(diào)節(jié)水流量大小。

（7）靈活的鉆臂和推進(jìn)梁以及可靠的滑架補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，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(jié)構(gòu)及工作原理

SWDF200大孔徑分體臂式潛孔鉆機(jī)為沖擊回轉(zhuǎn)式鑿巖鉆孔機(jī)械，由推進(jìn)系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)裝置、鉆臂、鉆架、補(bǔ)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(jī)架、供氣系統(tǒng)、柴油機(jī)泵組、液壓系統(tǒng)、司機(jī)室、操縱系統(tǒng)等部分組成（見圖1所示）。

（1）鉆架

鉆架是潛孔鉆機(jī)的主要部件，是回轉(zhuǎn)裝置滑行、鉆具推進(jìn)和提升的導(dǎo)軌，是由槽鋼焊成箱形結(jié)構(gòu)。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(bǔ)償油缸及滑動(dòng)導(dǎo)槽與滑架連接，由補(bǔ)償油缸的作用鉆架可相對(duì)滑架上下滑動(dòng)，鉆架起落時(shí)，補(bǔ)償油缸將鉆架提起，鉆孔作業(yè)時(shí)，補(bǔ)償油缸將鉆架推出使鉆架下支點(diǎn)支撐在作業(yè)面上。

（2）滑架

滑架是由鋼板焊接的方箱結(jié)構(gòu)件，用以連接支撐鉆架?；苡射N軸與機(jī)架支座鉸接，工作時(shí)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(shí)現(xiàn)。

（3）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

回轉(zhuǎn)是由兩臺(tái)液壓馬達(dá)做動(dòng)力，經(jīng)齒輪減速可輸出0～50轉(zhuǎn)/分連續(xù)可調(diào)的轉(zhuǎn)速。

（4）推進(jìn)機(jī)構(gòu)

圖1 SWDF200大孔徑分體臂式潛孔鉆機(jī)結(jié)構(gòu)圖

推進(jìn)機(jī)構(gòu)由推進(jìn)液壓馬達(dá)、鏈輪組、鏈條組成。鏈條的一端繞過主動(dòng)鏈輪通過銷軸固定在滑板的上部，另一端繞過從動(dòng)鏈輪通過銷軸與回轉(zhuǎn)器座連接，推進(jìn)與提升是通過控制液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。推進(jìn)液壓馬達(dá)自身由于控制系統(tǒng)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(shí)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(dòng)作便可將上下鉆桿連接螺紋松開，再通過回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)便可將鉆桿卸下。

（6）除塵裝置

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

（7）行走機(jī)構(gòu)

行走由行走架、液壓馬達(dá)、多級(jí)行星式減速機(jī)、履帶、驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向動(dòng)輪及張緊裝置等部分組成。由液壓馬達(dá)通過多級(jí)行星式減速機(jī)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。減速機(jī)內(nèi)藏于履帶寬度之中。黃油缸調(diào)節(jié)，彈簧張緊。帶停車制動(dòng)器。減速機(jī)內(nèi)裝N220潤滑油。

（8）機(jī)架

機(jī)架是鉆機(jī)的骨架與安裝平臺(tái)。除塵裝置、柴油機(jī)泵組、油箱、閥組、司機(jī)室等均安裝在機(jī)架上。機(jī)架與履帶架用鉸軸連接，左右各安裝有一調(diào)平油缸，作業(yè)時(shí)用于鉆機(jī)調(diào)平支撐，使履帶盡量接觸地面，利于穩(wěn)定機(jī)器。

（9）壓氣系統(tǒng)

本鉆機(jī)外接空壓機(jī),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(jié)構(gòu)及配氣原理詳見HD85沖擊器說明書。

（11）柴油機(jī)泵組

由75kW，2200rpm的康明斯柴油機(jī)與四聯(lián)液壓泵組成。柴油機(jī)使用手冊作為本鉆機(jī)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(jì)等組成。油箱的容積為580L。

（13）鉆桿庫

鉆桿庫由上擺桿機(jī)構(gòu)、下擺桿機(jī)構(gòu)、擺桿油缸、棘輪轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)及油缸支座等組成。上擺桿機(jī)構(gòu)裝在鉆架的上部，送桿臂卡住副鉆桿的上端，下擺桿機(jī)構(gòu)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(nèi)螺紋接頭的中心孔內(nèi)，在油缸的作用下，可將副鉆桿送入或退出回轉(zhuǎn)中心。轉(zhuǎn)位油缸可把鉆桿轉(zhuǎn)到鉆桿庫出口位置。

（14）液壓控制系統(tǒng)原理

SWDF200大孔徑分體臂式潛孔鉆機(jī)的各個(gè)動(dòng)作，都用液壓先導(dǎo)閥或電磁閥操縱控制，可以無級(jí)調(diào)節(jié)工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度。鉆機(jī)的液壓動(dòng)作分為：履帶行走、調(diào)平、推進(jìn)機(jī)構(gòu)補(bǔ)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(zhuǎn)位、鉆具夾緊、卸桿、動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)、鉆具推進(jìn)提升等動(dòng)作。

圖2 SWDF200大孔徑分體臂式潛孔鉆機(jī)施工圖

5 使用情況

目前，該鉆機(jī)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(shí)間48分鐘，具有作業(yè)效率高、機(jī)動(dòng)靈活、操作舒適、運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)，深受客戶好評(píng)。

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