新型液压凿岩机部分结构参数设计研究_罗生梅

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液压凿岩机部分结构参数的设计

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《凿岩机械气动工具》2011年总目次

溜板箱体孔系加工双面卧式９轴组合机床设计 … … … … … … … … … … … … … …
《望》岿牌第三代Ｕ１０代钨、７代钴纯钢截齿的工业考核 … … … … … … … … … … …
新型中深孔采矿钻车研究 … … …… …… …… …… …… ……… … ……… …… …… … （（）３５ＳＤ型潜孔锤跟管钻具的研制 … … …… … … …… … … …… … … … … … … …… … … ３１）（０露天潜孑钻机圆盘式连杆换位储杆器的设计探讨 … …… …… … …… …… …… …… ４Ｌｆ
钎具
浅谈矿用截齿钎焊工艺的改进 … …… … …… …… …… …… ……… …… …… ……… １３）（）（１
潜孔钻头柱齿和齿孔过盈配合的弹塑性有限元分析 … …… …… … ……… …… …… １３）（）（３
高炉开口钎的力学分析和材质工艺研究 … …… …… …… …… …… …… …… ……… １３）（）（７我国钎钢钎具产品现状及发展思路 … …… …… … …… …… ……… …… …… ……… ２２）（）（７我国钎钢钎具行业应用先进制造技术的探讨 … …… …… …… …… …… …… ……… ２４）（）（２
《凿岩机械ｔ题名产品・结构期数页码
液压凿岩机技术参数分析与归纳 …… …… … …… …… …… …… …… …… ……… … 钻孔立杆机 … …… …… … …… …… …… …… … ……… … ……… …… …… ……… … 导轨式气动钻机 …… … …… …… … …… …… … ……… …… …… …… …… ……… … 阿特拉斯・科普柯公司液压凿岩机的型号与技术特点 … …… … … … … … … … … … 八英寸无阀冲击器结构原理及主要参数的特性分析 … …… …… …… …… ……… … 新型高强度铁路路基捣固镐头的研发应用 … …… …… …… …… …… …… ……… …

液压凿岩机的分析与设计

摘要在国民经济建设中，矿石是不可或缺的基础原材料。

作为重要的基础产业，矿山开采行业的发展程度成为一个国家社会发展水平和综合实力的重要衡量指标。

我国经济正处于高速发展期，基础设施建设成为国内投资最主要的方式。

因此，矿山作为最主要的原材料之一，必然也处于扩张阶段。

矿山生产过程中，大部分原料要进行矿山开采，矿山开采是生产矿山砖，柱子用量最大的原料，开采后的面积较大，硬度较高，因此矿山开采设备在矿山开采加工厂家中占有比较重要的地位。

在新的市场需求的驱动下，矿山开采设备的更新和优化升级更加迫切。

国内矿山开采设备生产企业充分挖掘市场潜力，大力发展大型环保节能的矿山开采液压凿岩机械，在绿色环保化矿山开采的转变中挥积极作用。

一般生产大型矿山开采液压凿岩机的企业对设备环保指数上都有严格的要求。

各企业在生产设备时，都充分考虑到设备在运行中可能会出现的种题。

液压系统自世纪问世以来发展很快，在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。

由于液压缸在结构方面，功能方面，已经比较成熟，目前国内外液压缸的发展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。

作为液压缸两大组成部分的控制元件和执行元件，由于技术发展趋于成熟，国无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。

良好的工艺使液压缸在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。

在油路结构设计方面，国内外液压缸都趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件及其本身在液压系统中得到较广泛的应用作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。

与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。

液压凿岩机液压系统设计

液压凿岩机液压系统设计液压凿岩机是一种利用液压技术工作的开采设备。

液压系统是液压凿岩机中最重要的部分之一，主要由压力油箱、高压油泵、电控箱、控制阀组、活塞泵、马达、执行器等组成。

液压凿岩机的液压系统设计需要考虑多方面的因素，包括机器的工作原理、优化性能、系统的可靠性、工作量和工作环境等。

液压凿岩机液压系统的设计首先需要理解机器的工作原理。

液压凿岩机的基本工作原理是通过泵将油液压缸内的活塞带动凿头，以达到拆除岩石的目的。

因此，液压系统的设计需要考虑油液在不同回路中的流动和压力损失问题，尽量降低系统的功率损失。

其次，优化液压系统的性能也是很重要的设计因素。

由于液压系统中的各个元件都有不同的特点，因此需要针对不同元件的性能来进行设计。

例如，在设计高压油泵时，需要考虑最大压力和流量；设计活塞泵时，需要考虑泵的直径、质量、耐用性和可靠性等。

同时，还需要根据不同的机器工作状态和工作负荷来进行调整，以保证机器的高效率和高稳定性。

液压系统的可靠性也是一个需要考虑的设计因素。

液压系统中的元件和机器都有其运行寿命，需要进行定期的检验和保养。

因此，设计时需要考虑元件的耐用性和可靠性，例如使用更耐腐蚀、更耐用的材质、加装定时器等。

此外，还要安装报警装置来监测压力、温度等参数，以便及时警示并避免故障发生。

液压凿岩机的工作环境也是一个关键的设计因素。

液压凿岩机通常在露天工地上进行工作，因此需要考虑恶劣的工作环境对液压系统的影响。

例如，在设计油箱时，需要考虑其容量、防锈涂层和位置等，以防止当油液温度过高时，油液发生氧化、腐蚀和沉淀。

同时，还要对液压系统进行密封和防水处理，以保证系统在潮湿和腐蚀的环境中正常工作。

总之，液压凿岩机液压系统设计需要考虑机器的工作原理、优化性能、系统的可靠性、工作量和工作环境等多方面的因素。

通过合理的设计，能够提高液压凿岩机的效率和稳定性，减少故障的发生，降低维护和修理的成本。

双控式液压凿岩机冲击系统动态特征和冲击性能的研究

双控式液压凿岩机冲击系统动态特征和冲击性能的研究双控式液压凿岩机冲击系统动态特征和冲击性能的研究近年来，岩石工程的发展迅速，对液压凿岩机的要求也越来越高。

作为一种关键设备，液压凿岩机在岩石分解和爆破过程中起到至关重要的作用。

因此，研究液压凿岩机冲击系统的动态特征和冲击性能对于提高岩石开采效率和质量至关重要。

双控式液压凿岩机冲击系统是一种较新型的工程设备，采用了电液比例控制技术和负反馈控制技术，可以实现高效凿岩。

在该系统中，油泵、液压缸、挠性连接件和冲击锤等组件共同完成岩石打击分解。

为了深入了解该系统的动态特征和冲击性能，我们进行了大量的实验和研究。

首先，我们通过安装传感器和数据采集系统来监测液压凿岩机工作过程中的动态参数，如冲击力、冲击频率和冲击时长等。

然后，我们对采集到的数据进行处理和分析，得出了系统的动态特征和性能参数。

实验结果表明，双控式液压凿岩机冲击系统具有较高的冲击力和频率，可以有效地打击岩石，实现高效凿岩。

其中，冲击力主要取决于液压系统的工作参数，如液压缸的尺寸和液压泵的流量。

而冲击频率受到液压系统的控制参数的影响，如液压泵的转速和液压系统的压力。

此外，我们还对双控式液压凿岩机冲击系统的冲击性能进行了研究。

通过凿岩实验，我们测试了不同工况下的岩石打击效果，包括凿岩深度和凿岩速度等参数的变化。

结果显示，双控式液压凿岩机在不同工况下都能够稳定工作，并且具有较高的凿岩效率。

综上所述，双控式液压凿岩机冲击系统的动态特征和冲击性能研究对于提高岩石开采效率和质量具有重要意义。

通过对液压系统的参数和工况的研究，我们可以进一步优化液压凿岩机的设计和使用参数，从而实现更高效、更稳定的岩石凿岩工作。

希望本研究能够为相关工程的实践应用提供指导和参考综合以上实验和研究结果，我们得出结论：双控式液压凿岩机冲击系统具有较高的冲击力和频率，能够有效地打击岩石，实现高效凿岩。

通过凿岩实验，我们发现双控式液压凿岩机在不同工况下都能够稳定工作，并且具有较高的凿岩效率。

多档液压凿岩机工作参数调节原理的研究

专题综述多档液压凿岩机工作参数调节原理的研究410083湖南长沙　中南工业大学机电工程学院杨襄璧　罗松保摘要　根据抽象设计变量理论,从理论上分析了多档液压凿岩机工作参数调节原理,揭示了多档液压凿岩机的运行机理,为多档液压凿岩机的发展作了技术准备。

叙词　多档液压凿岩机　工作参数　调节原理1　引言凿岩理论和实践表明:对于某种确定的岩石,均存在一个特定的最优单位冲击能值(折算到钎头单位刃长上的冲击能)与之相适应,只有在这一最优单位冲击能作用下时,凿岩过程所消耗的能量最小。

因此,在凿岩作业过程中,当岩石性质(如硬度)或具体凿岩爆破工艺(如平巷中深孔掘进)对孔径要求发生变化时,为降低凿岩成本,提高凿岩效率,出现了输出工作参数(如冲击能E、冲击频率f和输出功率N d等)可以调节的液压凿岩机。

凿岩机输出工作参数调节的途径有三种:其一,是仅从凿岩机的液压系统入手,主动改变凿岩机的输入流量和压力(非独立变量),而凿岩机本身的结构参数(如冲击活塞回程加速行程)并不改变。

由于液压系统本身条件的限制,这种调节范围有限,仅能实现输出工作参数较小范围的“微调”。

其二,是仅从液压凿岩机入手,主动改变液压凿岩机的结构参数,而并不主动改变其液压系统的流量和压力参数(但其会随结构参数的改变而自适应变化)。

这种调节方式的凿岩机结构复杂,受凿岩机本身的结构所限,也只能实现输出工作参数的有限“微调”。

其三,是被广泛应用的一种,即同时从凿岩机结构和液压系统入手,主动地合理地协调它们间的参数变化。

虽然这种调节方式的凿岩机结构和调节过程复杂,但能方便地实现输出工作参数较大范围的“粗调”,且便于实现自动控制。

实质上这是多档液压凿岩机工作参数调节的范畴。

受结构限制,多档液压凿岩机一般不超过三档。

在档位调节方式上,多档液压凿岩机有人工手动换档和自动换档两种。

中南工业大学在自动换档液压凿岩机研究方面卓有成效。

根据作者的一项专利技术〔1〕,研制的新一代多功能自动换档液压凿岩机即将问世,这将给液压凿岩机系列庞大家族增添一名性能先进的新成员。

有关液压凿岩设备在矿山的应用分析(论文)

有关液压凿岩设备在矿山的应用分析马英明阿特拉斯·科普柯（沈阳）建筑矿山设备有限公司程士勇沈阳开川科技有限公司摘要：我国凿岩设备随着设计的进一步完善，加上精益制造，维护和保养意识的强化，在性价比上赶超进口设备，并将完全取代进口，逐步实现批量出口，本文就液压凿岩设备在矿山的应用做了探讨和分析。

关键词：液压；凿岩设备；矿山随着液压控制和计算机技术的发展和应用，凿岩循环已实现自动化，为全自动化凿岩钻车(凿岩机器人)的研制创造了条件。

各国制造商开始研究把凿岩技术、电子计算机技术和自动控制技术相结合，进入到计算机控制凿岩的崭新技术领域。

凿岩机器人具有自动开孔、自动定位与移位以及遥控操作和远程控制等功能，不仅能完成人不能完成的作业，而且达到优于人工操作的效率和质量，因此，备受人们的青睐。

先后有挪威、日本、法国、美国、英国、瑞典和芬兰等国家的制造商竞相研制和开发，并已推广应用。

1.国内液压凿岩设备发展现状我国研制液压凿岩设备起步较早，于20世纪70年代初期开始研制液压凿岩设备。

1980年9月研制成功国内第一台YYG-80液压凿岩机及CGJ2Y全液压凿岩钻车以来，相继引进国外成熟技术装备，大大促进了研制液压凿岩设备的发展进程。

从1984年起，为加速我国有关机械制造厂生产液压凿岩设备，沈阳风动工具厂、南京工程机械厂、天水风动工具厂、宣化采掘机械厂和沈阳有色冶金设备总厂，分别引进液压凿岩机和液压凿岩钻车制造技术，并已形成批量生产，产品技术性能已达到国外同类产品水平。

我国液压凿岩设备近年得到快速发展。

但因机械制造工艺液压技术总体水平限制，虽然研制开发类型很多，但形成生产的产品较少，引进国外技术或仿制国外产品居多。

2.1液压凿岩设备环保化柴油发动机采用电子控制喷油系统，可随时调节喷油量和喷油定时，使油气混合均匀，燃烧充分，大幅度降低NO、CO 和PM等有害气体排放，减少对环境污染；采用人机工程学设计驾驶室，具有防滚翻(EPOS)、防落石(ROPS)、隔噪音、全景视野、空调和空气净化等功能；液压凿岩机噪音小、不排油雾、无排气噪声，使操作人员更加安全、舒适、环保。

我国液压凿岩机设计研究现状与建议

我国液压凿岩机设计研究现状与建议目前我国在液压凿岩机设计研究方面还存在一些不足之处，主要表现在以下几个方面：第一，液压凿岩机的结构设计不够合理。

虽然我国的液压凿岩机能够满足一定的使用需求，但是相比于国外的同类产品，还有很大的改进空间。

国外的液压凿岩机结构简单、紧凑，而我国的部分液压凿岩机结构复杂，存在结构过于庞大的问题，不利于施工现场的操作和维护。

第二，液压凿岩机性能不稳定。

一些国内液压凿岩机在高负荷和长时间工作情况下易出现故障，甚至出现停机现象。

这主要是由于液压系统设计不佳，导致系统压力不稳定，无法确保完全可靠的工作。

同时，一些国内液压凿岩机的故障诊断与修复技术较为落后，需要通过经验来进行维护，效率低下，影响了施工进度。

第三，液压凿岩机在环保方面还有待提高。

由于液压凿岩机在工作时会产生一定的噪音和振动，对施工人员和周围环境造成一定的干扰。

此外，液压凿岩机使用的液压油对环境污染也存在一定的隐患，需要进一步改进液压系统设计，降低噪音和振动的产生，同时探索使用环保型液压油，减少对环境的影响。

针对以上问题，我建议在液压凿岩机设计研究方面进行以下改进和完善：一、结构优化设计。

通过减少液压凿岩机的尺寸和重量，优化结构设计，增强其运输和操作的便捷性。

同时，可以借鉴国外的一些成熟设计理念，改进内部结构，提高整体性能。

二、液压系统优化。

完善液压系统设计，确保系统稳定工作。

采用先进的液压元件和控制技术，提高系统的响应速度和控制精度。

同时，引入故障诊断与修复技术，提高故障排除的效率和准确性。

三、环保设计。

加强环境保护意识，注重液压凿岩机的噪音和振动控制。

改进凿岩机的结构和设计，减少噪音和振动的产生。

在液压系统方面，选用环保型液压油，减少对环境的污染。

四、加强国际合作与交流。

在液压凿岩机设计研究方面，加强与国外相关研究机构的合作与交流，引进和消化吸收国外先进技术。

通过与国外同行的学习与交流，扩大液压凿岩机的研究视野，推动我国液压凿岩技术的进一步发展。

毕业设计(论文)-全液压驱动凿岩钻机液压系统分析及故障诊断

本文简单介绍了全液压凿岩机的作用，并详细说明了液压凿岩机国内外的发展历史及其发展历程。

针对煤矿用液压凿岩机对其特点进行了分析和说明。

液压系统是液压凿岩机的重要部分，所以重点针对某一液压凿岩机机型的液压系统常见故障进行分析阐述；液压系统故障主要表现在液压元件上，故对常用液压元件（液压缸，液压泵等）故障进行了较详细的分析介绍，最后简单叙述了一下液压凿岩机和其液压油的管理维护。

关键字：凿岩机液压系统This article simply introduced the entire hydraulic pressure rock drill function, and specify hydraulic pressure rock drill domestic and foreign development history and development course.Has carried on the analysis and the explanation in view of the coal mine with the hydraulic pressure rock drill to its characteristic.The hydraulic system is the hydraulic pressure rock drill important part, therefore key aims at some hydraulic pressure rock drill type the hydraulic system common breakdown to carry on the analysis elaboration; The hydraulic system breakdown mainly displays on the hydraulic pressure part, therefore to the commonly used hydraulic pressure part (hydraulic cylinder, hydraulic pump and so on) the breakdown carried on the detailed analysis to introduce, finally narrated the hydraulic pressure rock drill and its hydraulic fluid management maintenance simply.Key words:hydraulic，system for rock drill目录1.全液压驱动凿岩钻机的作用和发展概况 (2)1.1全液压驱动凿岩钻机的作用 (2)1.2全液压驱动凿岩钻机的发展概况 (2)1.2.1国外产品的发展与应用概况 (2)1.2.2国外产品在国内应用 (3)1.2.3国内发展状况 (4)2.煤矿用液压凿岩钻机的特点 (5)2.1煤矿井下工程专用液压凿岩钻孔机械 (5)2.1.1煤矿用坑道钻机 (5)2.1.2煤矿用井巷液压钻机 (5)3.典型液压元件的常见故障分析 (6)3.1液压泵的故障分析 (6)3.1.1齿轮泵的故障分析 (6)3.1.2叶片泵的故障分析 (10)3.1.3柱塞泵的故障分析 (12)3.2液压缸常见故障分析 (14)3.3单向阀的故障分析 (16)3.3.1普通单向阀故障分析 (16)3.3.2液控单向阀故障分析 (16)3.4换向阀故障分析 (17)3.4.1液动换向阀的故障分析 (18)3.4.2手动换向阀的故障分析 (18)3.5溢流阀的故障分析 (19)3.6减压阀的故障分析 (20)3.7节流阀的故障分析 (20)3.8液压辅助元件故障分析 (21)3.8.1过滤器故障分析 (21)3.8.2蓄能器故障分析 (21)4.液压凿岩钻机液压系统分析 (23)5.液压凿岩钻机的故障及分析 (24)5.1冲击机构故障 (24)5.2回转机构故障 (25)5.3密封失效 (25)5.4防治液压凿岩机故障的措施 (25)6.液压凿岩钻机的管理和维护 (27)6.1班前检查班 (27)6.2 日常维修 (27)6.3定期检查与修理 (27)7.液压油的管理和维护 (29)7.1正确选用液压油 (29)7.2液压油的污染和危害 (30)7.3控制液压油污染 (31)结论 (32)参考文献 (34)前言随着社会进步、矿山工程事业的发展和各类基础工程建设的不断发展，凿岩机在其方面的作用越来越大，人们对凿岩机提出了愈来愈高的要求，如环保节能，综合高性能，可靠耐用。

新型液压凿岩机部分结构参数设计研究

时根据所凿岩的介质软硬不同，自动出现两种不同会的动作，种是遇到较硬的岩石时，一冲击活塞Ｄ不能
ｒｌ＂ｔ， ≥ 来自满行程运动，冲击活塞Ｄ在冲击行程中途发生反弹；另一种是凿岩较软的粘土、石等时，击活塞Ｄ满砂冲行程运动，冲击活塞Ｄ在冲击中无反弹。对于中途发
ＬＵＯｈｅｇｍｅ，ＷＡＮｈｎ，ＸＩａ．ｉＳｎ．ｉＳｅｇＥＸｉｏ１
（．１兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室，甘肃兰州
２兰州理工大学机电工程学院，肃兰州．甘
７０５；３００
７０５）３００
图１新型液压凿岩机冲击机构工作原理示意图
该新型液压凿岩机冲头压控自动换向工作装置所
左腔Ｃ中的油液通过Ｕ口、控单向阀４二位四通液液、
用到的两位液控换向阀来自专利（Ｌ３３５８９，Ｚ０１４６．）原理不再赘述。新型液压凿岩机冲击机构工作原理如
１６０
液压与气动
２１０１年第４期
换向阀９的外控口Ｋ，二位四通液控换向阀９的主阀芯右移换向，二位四通液控换向阀９的Ｐ口与Ｂ口使接通，口与Ｏ口接通，力油经二位四通液控换向Ａ压
＝
阀９的Ｐ口、Ｂ口、液控单向阀４及ｕ口进入Ｃ腔，出油经Ｆ腔、口、口与Ｏ口回油箱，ｘＡ冲击活塞Ｄ在压力油及Ｈ腔气体弹簧的双重作用下加速右冲。右冲

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图1
新型液压凿岩机冲击机构工作原理示意图
左腔 C 中的油液通过 U 口、液控单向阀 4 、二位四通液控换向阀 9 的 B 口及 O 口回油箱，冲击活塞 D 开始向 W 口与 F 腔接通，左运动，冲击活塞 D 到达最左位时，压力油经过单向阀 11 、节流阀 10 进入二位四通液控
3
(1)
— — 前后腔与中间腔的压力差( Pa) 式中: Δp i — — — 间隙处油液的动力黏度 ( Pa·s) μi — li — — — 台肩长度( m) d— — — 活塞台肩公称直径( m) — — 活塞与缸体的间隙( m) δi — — — 相对偏心比 ε— 式( 1 ) 中，等号后第二项的正号为 i = 2 时选取，负号为 i = 1 时选取。则由缝隙泄漏和摩擦引起的功率损失为: E f， i =
黏度可表示为: μ i = μ0 e
αp i － λΔT i
液压与气动
W1 + W2 = W ， δ1 = δ2 即可求得允许的最大间隙 δ max 。 2 ) 最小间隙的计算
107
( 3)
由于液压凿岩机冲击机构的冲击频率很高，即活，，塞的运动周期极短因此可以认为活塞在一个周期内的运动过程为绝热过程，根据热平衡原理可得: E f， i = ρ cQ i Δ T i ( 3) 、 ( 4 ) 式中: 在( 2 ) 、 — — 油的黏压系数( 1 / Pa) α— pi — — — 前后腔的压力( Pa) — — 油的黏温系数( 1 / k) λ— — — 油的密度( kg / m3 ) ρ— c— — — 油的比热容 J / ( kg·K) — — 常温常压下油的动力黏度( Pa·s) μ0 — — — 缝隙中油的局部温升( K) ΔT i — ( 2) 、 ( 3 ) 代入式( 4 ) 并整理得: 将式( 1 ) 、
2 3 πd Δp i δ i πdμ i l i ·2 ( 1 + 1 ． 5 ε2 ) + xp ( 2) 12 μ i l i 1 － ε2 δi 槡在一定的压力和温度范围内，缝隙中油液的动力
程加速、回程制动和冲程加速等三种状态。根据活塞
2011 年第 4 期
2 T T 2 Δp i a i ( ρcΔT i － Δp i ) e λΔ i ± b x p ΔT i e λΔ i － c i x p = 0 · ·
液压油在活塞与缸体之间的缝隙中流动时，会产使缝隙处油液的温度升高，间隙越小，局生大量的热，部温升越高。而局部温升过高，将影响液压凿岩机冲击机构的性能，因此，必须对局部温升加以限制。设最大局部温升为 T，由式 ( 6 ) 和 ( 7 ) 两式可知，当台肩长 W2 最小的间存在使能量损失 W1 、度 l1 和 l2 为定值时，隙 δ1 、 δ2 ，则由式( 5 ) ～ ( 7 ) 可求得在最大局部温升不 W2 最小的 δ1 、超过 T 时使 W1 、 δ2 ，这样即可确定二者之中的较大者为活塞和缸体之间的最小间隙 δ min 。 3． 3 封油长度的计算在以前的液压冲击机构设计中，一般是根据冲击机构的结构要求确定活塞的总封油长度 l，并取前后腔封油长度相等，显然，这种设计不是最优的，由式( 6) W2 有和( 7 ) 两式可知，当间隙为定值时，能量损失 W1 、极小值，因此可分别计算出最优封油长度 l1 和 l2 ，当 l1 + l2 ≤ l 时， l1 和 l2 即为前后腔封油长度的最优值; 当 l1 + l2 ＞ l 时，需要按 l = l1 + l2 重新确定前后腔封油长度值。把 l2 = l － l1 代入式 ( 7 ) ，然后再和式 ( 6 ) 相加，得前后腔台肩封油段总的能量损失为: W = πd
1128 收稿日期: 2010作者简介: 罗生梅( 1964 —) ，女，青海西宁人，副教授，硕士研究生导师，主要从事成套装备及自动化研究工作。
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液压与气动
运动的等加速模型，活塞运动速度为: v =
2011 年第 4 期
换向阀 9 的外控口 K，二位四通液控换向阀 9 的主阀，芯右移换向使二位四通液控换向阀 9 的 P 口与 B 口 A 口与 O 口接通，压力油经二位四通液控换向接通， B 口、阀 9 的 P 口、液控单向阀 4 及 U 口进入 C 腔，出 X 口、 A 口与 O 口回油箱，油经 F 腔、冲击活塞 D 在压力油及 H 腔气体弹簧的双重作用下加速右冲。右冲时根据所凿岩的介质软硬不同，会自动出现两种不同的动作，一种是遇到较硬的岩石时，冲击活塞 D 不能满行程运动，冲击活塞 D 在冲击行程中途发生反弹; 另一种是凿岩较软的粘土、砂石等时，冲击活塞 D 满行程运动，冲击活塞 D 在冲击中无反弹。对于中途发生反弹的自动动作过程是: 冲击活塞 D 在击打冲头 G 时，由于冲头 G 下的岩石较硬，冲击活塞 D 未到达缸套 E 的底部，冲击活塞 D 发生反弹，使冲击活塞的左腔 C 压力升高，大于系统调定压力，这一压力由 Y 口 14 传入二位二通液控换向阀的控制口 K＇，二位二通液控换向阀 14 的主阀芯右移换向，该阀的 P 口与 O 口接通，使二位四通液控换向阀 9 的外控口 K 压力为 “零” ，二位四通液控换向阀 9 复位到左侧位置，压力 A 口及 X 口进入油经二位四通液控换向阀 9 的 P 口、 U 口、冲击活塞 D 的 F 腔，回油由 C 腔、液控单向阀 4 、二位四通液控换向阀 9 的 B 口及 O 口回油箱，冲击活塞 D 左行回位，开始下一次冲击循环; 第二种冲击活无反弹的自动动作过程是: 当冲头 G 塞 D 满行程运动，下的岩石较软时，冲击活塞 D 满行程运动，在冲击活 V 口与 C 腔接通，塞 D 运动到最右边时，压力油由 V 口到达二位二通液控换向阀 13 的控制口 K″，二位二通液控换向阀 13 的主阀芯右移换向，该阀的 P 口与 O 口接通，使二位四通液控换向阀 9 的外控口 K 压力为 “零” ，二位四通液控换向阀 9 复位到左侧位置，压力 9 P 、 A X 油经二位四通液控换向阀的口口及口进入 U 口、冲击活塞 D 的 F 腔，回油由 C 腔、液控单向阀 4 、二位四通液控换向阀 9 的 B 口及 O 口回油箱，冲击活塞 D 左行回位，开始下一次冲击循环。在二位四通液控换向阀 9 的外控口 K 的油路上，有一个复位控制的二位二通电磁阀 7 ，当该阀通电时，，使二位四通液控换向阀 9 的外控口 K 压力为“零 ” 二位四通液控换向阀 9 复位到左侧位置，使阀 9 的 P 口与 A 口接通，主油路使冲击活塞 D 左行回位。 2 冲击活塞运动学分析在一个运动周期内，活塞的运动大致可以分为回
{
a r1 ·t，－ v rm + a r2 ( t － t r1 ) ， ai ( t － tr ) ，
0 ≤ t ≤ t r1 t r1 ≤ t ≤ t r tr ≤ t ≤ T
— — 活塞回程加速阶段加速度( m / s2 ) 式中: a r1 — a r2 — — — 回程制动加速度 ( m / s2 ) ai — — — 冲程阶段加速度 ( m / s2 ) t r1 — — — 活塞回程加速时间( s) tr — — — 回程时间( s) T— — — 运动周期( s) v rm — — — 回程最大速度( m / s) 冲击末速度 v im = a i t i ，其中 t i = T － t r 为冲程加速时间，回程最大速度为: v rm = － a r1 ·t r1 = a r2 ( t r － t r1 ) 3 活塞台肩部分的设计在活塞往复运动过程中，由于压差和活塞相对运动的影响，油液在活塞与缸体的间隙密封段将产生缝隙流动而出项泄漏现象，另一方面，由于间隙处的油液内存在剪切应力，活塞将受到黏性摩擦阻力的作用，该力的方向始终和活塞运动方向相反。由此可见，由泄漏和摩擦引起的能量损失是活塞台肩处能量损失的两大要素，使上述能量损失之和最小是活塞台肩设计的目标，而活塞与缸体之间的间隙以及封油长度是台肩设计的两个关键参数。 3． 1 能量损失分析根据流体力学可知，通过活塞与缸体间环形缝隙的泄漏量为: Q = πd Δp i δ i πd δ i · ( 1 + 1 ． 5 ε2 ) ± xp 12 μ i l i 2
1．液压泵 2．溢流阀 3．冲击机构 4．液控单向阀 5．减压阀 6、 10 、 12 、 15．节流阀 7．二位二通电磁阀 8 、 11．单向阀 9．二位四通液控换向阀 13 ～ 14．二位二通液控换向阀
文献标识码: B
4858 ( 2011 ) 04010504 文章编号: 1000-
摘要: 介绍了新型液压凿岩机冲击机构工作原理，根据活塞回程加速、回程制动及活塞冲程加速运动规律，列出了活塞运动速度的表达式; 以活塞台肩封油段的能量损失最小为优化目标，给出了活塞与缸体之间间隙以及封油长度的计算方法。通过论证该设备凿岩效率高、能耗低，对改善凿岩机工作性能具有重要意义。关键词: 新型液压凿岩机; 液控换向阀; 间隙; 封油长度中图分类号: TD421． 2 ; TH138 前言冲击式凿岩机是采掘业中的关键设备，随着采掘业的发展，传统的液压凿岩机已无法满足实际需要。因而有必要研制新型液压凿岩机，这种液压凿岩机中的压力控制自动换向工作装置，与传统的液压凿岩机自动换向工作装置相比，其优点主要是在新型液压凿岩机装置中使用了二位二通液控换向阀、二位四通液控换向阀以及与二位四通液控换向阀相连的二位二通电磁阀和与二位四通液控换向阀依次相连的溢流阀、减压阀、节流阀、单向阀。而且新型液压凿岩机冲头换向灵敏、换向可靠、换向频数高、复位快速。这种凿岩机冲头还可以根据不同的工况条件 ( 粘土、岩石、砂石) 实现自适应控制，凿岩效率高、能量消耗低。本文通过对新型液压凿岩机冲击机构的研究，给出了部分。结构参数的设计计算方法 1 新型液压凿岩机冲击机构工作原理该新型液压凿岩机冲头压控自动换向工作装置所用到的两位液控换向阀来自专利 ( ZL03134568． 9 ) ，原理不再赘述。新型液压凿岩机冲击机构工作原理如图 1 所示，在初始状态由于 H 腔气体弹簧的作用，冲击活塞 D 处于右侧位，主油路的泵 1 出口与二位四通液 P 口由阀芯到 A 口，控换向阀 9 的 P 口相连，再由管路到 X 口形成直通状态。当泵 1 启动开始工作，压力油由 X 口到达冲击活塞 D 的右腔 F，液控单向阀 4 打开，