高气压潜孔冲击器结构原理与设计(1).

地下潜孔钻机的基本组成与工作原理一、地下潜孔钻机的基本组成图1-1为地下潜孔钻机组成的示意图，它由钻头1、冲击机构（冲击器)2、钻杆3、回转机构4、气接头与操纵机构5、调压机构6、支承调幅与升降机构7组成。

其中1、2、3合称凿岩钻具。

二、地下潜孔钻机的工作原理与特点潜孔钻机凿岩原理和重型凿岩机一样，是间歇冲击岩(矿)石，连续回转，不同的是潜孔钻机的冲击机构一潜孔冲击器装于钻杆的前端，潜人孔底，活塞直接冲击钻头，且随钻孔的延伸，不断推进。

潜孔钻机即因冲击器潜人孔底而得名。

钻机由冲击机构2中的活塞完成冲击钻头1的冲击动作，并由冶金设备回转机构4实现回转动作。

由调压机构6完成推进力大小的调节，以高效完成钻孔工作，钻机的升降与调幅由机构7完成。

各种动作由操纵机构5来控制。

支承机构可以是支架或钻车。

钻孔过程中形成的岩厭粉），则由流经钻杆与孔壁之间的气体或水排至孔外。

潜孔钻机不像凿岩机接杆钻进那样，能量损失随钎杆接头增多而增加，因它的钻杆不传递冲击能，故冲击能量损失小，因此可打更深的孔。

由于冲击器深人孔内作业，工作•173•计算它的工作参数。

1.轴推力61洽理的轴推力潜孔凿岩也主要是靠钻头的冲击能量来破碎岩(矿)石，钻头回转只是用来更换位置，避免重复破碎。

因此，潜孔凿岩不需要很大的轴推力。

轴推力过大，不仅易产生剧烈振动，还会加速硬质合金的磨损，使钻头过早损坏;轴推力过小，则钻头不能与岩(矿)石很好地接触，影响冲击能量的传递效率，甚至导致冲击器不能正常工作。

低气压型潜孔钻机的合理轴推力可用以下经验公式计算SP#$(30~35)"/ (1-1)式中P#——合理的轴推力，N;"钻孔直径，cm；f—岩石普氏硬度系数。

根据国内经验，低气压型潜孔钻机的轴推力又可按表1-1选取。

表1-1潜孔钻机合理的轴推力(2)调节推(压)力的计算潜孔钻机钻孔时，钻进部件(含钻具和回转供风机构）的自重施于孔底有一个力（向下钻时为正，向上钻时为负），它会影响合理轴推力的大小。

浅谈冲击器结构及维修保养作者：潘峰范晓彬来源：《中国新技术新产品》2015年第14期摘要：冲击器又称潜孔锤，是在矿山开采爆破孔，工程爆破孔，水井作业，油气田等领域应用广泛的一种钻孔工具。

该工具的性能在很大程度上影响到了作业的效率以及后续的开采和施工进度，所以了解冲击器的结构及维修保养对我们的生产能起到指导性的意义。

关键词：冲击器；活塞；做功；润滑；测量中图分类号：TD422.1 文献标识码：A一、冲击器结构及工作原理冲击器是一种利用压缩空气将活塞的动能转化成为钎头的撞击能的风动工具，具体结构如图1所示。

冲击器的主要部件包括：后接头，逆止阀，配气杆，气缸，活塞，外套管，钎头等。

冲击器的工作总共分为三个步骤：第一阶段强吹风阶段：钎头在自身重力的作用下处于冲击器的最下端，来自空压机的高压气体将冲击器逆止阀打开，高压气体通过配气杆，气缸，以及活塞的中心孔，从钎头头部吹出，此为强吹风，可以将工作面清理干净，为下一步钻孔做好准备。

第二阶段活塞返程阶段：当钎头与岩石缓缓接触，此时活塞上移，与气缸配合，活塞在返回腔高压气体推力的作用下，速度不断加快，当返回腔气体压力与驱动腔气体压力一致时，活塞不再受到外力作用，但由于活塞自身的惯性作用，活塞仍然会继续上移，但由于受到驱动腔阻力的作用，速度会越来越低，直至速度为零。

第三阶段驱动腔做功阶段：由于活塞与气缸的配合，使得驱动腔蓄积了很强大的压缩气体，此时活塞的速度为零，并且活塞与钎头的钎尾管会分开，这时活塞底部的瞬间气压为零，从而活塞在驱动腔高压的作用下，以很高的速度，撞击在钎头上，实现了能量的传递。

二、冲击器核心部件简述1 活塞众所周知，冲击器的活塞是冲击器内最核心，最关键的一个部件，它在工作中承受的主要载荷有：（1）脉冲载荷：该负荷是由活塞以6m/s～9m/s的速度和4Hz～50Hz的频率冲击钻头尾部所产生的，它是造成活塞断裂，冲击断面崩落，并出现下凹的主要动力。

（2）扭转力矩：具有螺旋棒结构的活塞，在上下运动的过程中也会产生旋转，从而产生约 5N·M～100N·M 的旋转力矩。

高风压冲击器是一种冲击凿岩工具，但他与其它凿岩工具不同的是，凿岩过程中它始终留在孔的底部，活塞直接冲击钻头。

压缩气体经过钻杆进入冲击器，而后从钻头排出，排出的废气被用来排碴。

冲击器的回转运动由回转头提供，轴推力由推进器提供，通过钎杆传递到冲击器上。

二、结构原理：潜孔冲击器是由活塞、内缸、配气座、逆止阀和钻头附件等安装在细长的外缸内，外缸的上有装带扳手口和联接螺纹的上接头，下端装有螺纹连接的卡钎套。

卡钎套主要用于向钻头传递推进力和回转运动。

卡环控制钻头的轴向运动，而逆止阀是当停止供应压气时，用来妨止岩碴等杂物进入冲击器。

钻进过程中，钻头被推进冲击器，并压在卡钎套上，此时活塞直接冲击钻头进行凿岩。

当钻头提离孔底是，开始强吹。

三、使用与维护：1、因为冲击器的接头和接头都是右旋螺纹，所以钻进工作过程中，应始终保持冲击器右回旋。

2、开孔时，应采用最小的冲击和推进力，使钻头平稳地进入岩层。

3、推进力和钻具重量匹配是很重要的，推进器的推力必须随钻具重量的变化而变化。

4、冲击器通常采用的回转速度一般为15—25rpm，转速越快，凿速也就越快，但在坚硬岩石中，转速应减小，以便保证钻头不过分磨损。

5、因为堵块和空穴都可能导致卡钻，因此应定期采用冲击器强吹，定期清洗孔底。

6、在接杆过程中，岩碴和各种杂质会掉进冲击器中，因此必须盖好松开的钻杆螺纹端部，确保钻杆不粘岩碴和粉尘。

7、冲击器的合理润滑不能忽视，否则会加速冲击器的磨损甚至造成破坏。

四、常见故障及解决方法：故障（一）：润滑油不够或没有润滑导致过早磨损或损坏原因：润滑油达不到冲击器的冲击结构排除方法：检查润滑装臵，从冲击器顶部往下注油或增大压气含油量故障（二）：冲击结构不工作或工作不正常原因：1.气路被堵塞2.活塞和内、外缸之间，活塞和配气座的间隙太大。

3.冲击器被脏物堵死4.活塞或钎头尾管断裂排除方法：1.检查气压，检查气路是否畅通。

2.拆开冲击器，检。

一种新型无阀式中高气压潜孔冲击器的设计
余永高;丁涛;田巍;王国文
【期刊名称】《凿岩机械气动工具》
【年(卷),期】2024(50)1
【摘要】气动冲击器中,有气缸进气座内置式、外置式配气方式,尽管这两种方式结构合理,占据国内大部分的市场份额,但存在冲击器的内缸加工困难、制造精度低,冲击器内部气路弯道多影响冲击效率,整机重量大的缺点。

文中较详细介绍了此类冲击器的改进,改进后冲击器的可靠性明显提高,主要零件的制造难度降低,整机重量减少2.75kg,获得实用新型专利。

【总页数】5页(P1-5)
【作者】余永高;丁涛;田巍;王国文
【作者单位】开山集团浙江开山针具有限公司;天水凿岩机械气动工具研究所;金川公司汽车运输有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD421.25
【相关文献】
1.无阀式潜孔冲击器性能参数分段计算探讨
2.一种新型高气压潜孔冲击器的设计
3.QCK90快冲型中气压潜孔冲击器和KQG35B节能型高气压潜孔冲击器的设计开发
4.高风压无阀式潜孔冲击器的气缸结构优化及其性能分析
5.一种新型有阀式中心排气中低气压潜孔冲击器的设计
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潜孔冲击器的原理潜孔冲击器原理解析潜孔冲击器是一种常用于爆破工程中的炸药装置，它能够在潜孔的深处产生冲击波，从而实现炸药的爆炸效果。

潜孔冲击器的原理主要包括潜孔装药、引爆装置和冲击波传播三个方面。

潜孔冲击器的原理涉及到潜孔装药。

潜孔装药是将炸药安置在潜孔中的过程，其目的是将炸药放置在目标岩石或土层的深处，以实现有效的破碎效果。

潜孔装药的位置和方式对于冲击波的产生和传播起着至关重要的作用。

通常情况下，潜孔装药需要放置在目标岩石或土层的弱面或断层等易破碎部位，以便更好地发挥冲击波的破坏效果。

潜孔冲击器的原理还涉及到引爆装置。

引爆装置是潜孔冲击器中的关键组成部分，它能够在适当的时机引爆炸药，从而产生冲击波。

引爆装置的设计和选择要考虑到爆炸安全性和可靠性的要求。

常见的引爆装置包括电雷管、雷管和延时引爆装置等。

电雷管是一种利用电信号引爆炸药的装置，其优势是操作简便、精确可靠；雷管是一种利用火花引爆炸药的装置，其优势是适应性强，能够在恶劣环境下正常工作；延时引爆装置是一种能够在预定时间延迟引爆的装置，其优势是能够实现多孔的连续爆破。

潜孔冲击器的原理还涉及到冲击波的传播。

当炸药引爆后，产生的爆炸气体会在瞬间扩张，形成高速的冲击波。

冲击波的传播路径取决于岩石或土层的物理性质和孔道的几何形状。

冲击波的传播速度一般在几千米/秒到几万米/秒之间，取决于介质的密度和弹性模量等因素。

冲击波的传播会导致周围介质的破坏，形成碎石、破裂和塌陷等现象。

潜孔冲击器的原理主要包括潜孔装药、引爆装置和冲击波传播三个方面。

潜孔装药的位置和方式要合理选择，以实现最佳的破碎效果；引爆装置的设计和选择要考虑爆炸安全性和可靠性；冲击波的传播路径和速度取决于介质的性质和孔道的形状。

通过合理应用潜孔冲击器的原理，可以实现爆破工程中的高效破坏和开采作业。

潜孔冲击器工作原理
潜孔冲击器是一种用于地下爆破作业的装置，工作原理如下：
1. 装药：将爆炸药物注入到潜孔冲击器的引爆腔中。

爆炸药物通常是硝化甘油混合物，具有高爆炸性能。

2. 下井：将装好药物的潜孔冲击器降入地下钻井孔中。

钻孔的深度和角度取决于具体的工程需求。

3. 引爆：在钻井孔底部的导火线处进行引爆，通过外部引爆装置或电信号触发。

导火线将点火信号传导到爆炸药物，引发其爆炸。

4. 冲击波传播：爆炸药物爆炸产生的高温和高压气体迅速膨胀，并产生强大的冲击波。

冲击波以极高的速度传播到地下岩石中。

5. 岩石破裂：冲击波传播过程中，高速冲击力使地下岩石承受剪切和拉伸应力，超出其抗压强度和抗张强度，导致岩石的破裂。

6. 破碎物排出：岩石破裂后，碎片和破碎物被强大的冲击力和气体推动，从钻井孔中排出。

总的来说，潜孔冲击器通过引爆药物产生的冲击波破坏地下岩石，达到地下爆破作业的目的。

冲击器工作原理引言：冲击器是一种常见的工业设备，广泛应用于各个行业。

它通过冲击力来实现物体的加工、组装、拆卸等操作。

本文将详细介绍冲击器的工作原理，包括其结构组成、工作过程以及应用领域等方面。

一、结构组成1.1 冲击器外壳：冲击器外壳通常采用高强度合金材料制成，以保证其耐用性和安全性。

1.2 冲击机构：冲击器的核心部分是冲击机构，它由电机、减速器、曲柄连杆机构等组成。

电机提供动力，减速器将电机的高速旋转转换为高扭矩低速输出，曲柄连杆机构将旋转运动转化为线性冲击力。

1.3 控制系统：冲击器的控制系统包括电气控制和液压控制两部分。

电气控制负责启停、速度调节等功能，液压控制用于调节冲击力的大小。

二、工作过程2.1 电机启动：当冲击器开始工作时，电机接通电源，开始旋转。

2.2 减速器传动：电机的旋转通过减速器传动到曲柄连杆机构，使其产生往复运动。

2.3 冲击力产生：曲柄连杆机构的往复运动将机械能转化为冲击力，通过冲击头传递给工件。

三、工作原理3.1 动能转化：冲击器利用电能将动能转化为冲击力，实现对工件的冲击加工。

电机提供动力，减速器和曲柄连杆机构将旋转运动转化为往复运动，从而产生冲击力。

3.2 冲击力调节：通过控制系统，可以调节冲击器的冲击力大小。

液压控制系统通过控制液压缸的工作压力来调节冲击力的大小，实现对不同工件的适应性。

3.3 工作稳定性：冲击器具有较高的工作稳定性，能够在高频率、高负荷的工况下正常工作。

采用合理的结构设计和材料选择，可以提高冲击器的工作寿命和可靠性。

四、应用领域4.1 金属加工：冲击器广泛应用于金属加工领域，如冲压成形、铆接、拆卸等工艺。

4.2 汽车制造：在汽车制造过程中，冲击器被用于车身焊接、零部件组装等工作。

4.3 建筑工程：冲击器在建筑工程中也有重要的应用，如混凝土振捣、桩基施工等。

五、总结冲击器作为一种重要的工业设备，其工作原理基于动能转化和冲击力调节。

通过合理的结构设计和控制系统，冲击器能够稳定可靠地完成各种加工操作。

潜孔冲击器是气动水井钻机的重要部件，主要用于给钻头提供轴向往复碎岩冲击力，以便冷却钻头和挟带岩屑等，潜孔冲击器的结构如下图所示，主要由活塞、后接头、外套管、逆止阀、调气塞、气缸、配气座、导向套、蝶形弹簧、卡环、弹簧、保持环、胶圈、前接头等组成。

活塞潜孔冲击器的活塞是冲击器的主要运动件，甚至是准一的运动件。

潜孔冲击器活塞按结构可分为同径活塞、异径活塞、串联活塞三种。

从活塞在配气装置的作用及工作中承受的负荷来看，活塞应有较高的尺寸精度与表面光洁度，使其有良好的密气作用及宜于在高速度下作往复运动(其速度可达10m/s)；有合理的几何形状，不仅保证其有足够的强度，而且要能效地传递冲击能量。

配气阀有阀型冲击器的配气阀多种多样。

从配气阀与活塞运动的偶合性来看、阀应该体轻、动作灵敏；从配气分流来看，阀应该有良好的密气性及较小的局部阻力损失；从使用维护来看，阀应该有较高的寿命。

阀片一般采用低合金钢制作。

近年来国内外用尼龙和铝合金制造的显示出具有质量轻、抗冲击和使用寿命长等优点。

缸体缸体既是活塞运动的导向装置、又是整个冲击器的机架。

从配气角度来说，缸体还用来输送工作介质。

为此、在实际结构中可分为单缸结构及双缸结构。

‘所谓单缸结构，就是只有缸体零件，其外径大小为冲击器外形轮廓尺寸、内径（即冲击器活塞直径)；双缸结构也称内外两缸结构，这两种结构比较如下:(1)单缸站构简单、双缸结构复杂。

(2)单缸结构包容的活塞径向尺寸较大，因而有效功相对较大。

(3)单缸其内径、外径只要有一侧磨损超限即行报废、而双缸则要更换其中的损坏件；双缸之间的连接方式有焊接连接和螺纹连接方式，后者宜于更换。

就气缸结构来看，采用单缸结构上下接头。

又以螺纹与缸体相接，是现代潜孔冲击器发展趋势。

钻头的连接与吊挂装置钻头的连接与吊挂装置的主要作用:容纳钻头的尾部，控制钻头的伸缩位置，钻井机回转冲击钻孔时传递扭矩，带动钻头转动；钻头尾部受活塞冲击时，可在一定范围内轴向移动；在潜孔冲击器被提离孔底与悬吊时，吊挂钻头尾部，使钻头不致从冲击器中滑出。

摘要本毕业设计来源于实际生产需求，主要任务是设计在露天、粉尘、潮湿、空气质量不好的比较恶劣的环境中工作的潜孔钻用冲击器。

潜孔冲击器由于其钻进效率高, 钻头寿命长, 钻进所需推进力小, 转速低以及钻孔不易偏斜等优点, 在钻孔作业中有较大的优势, 故在矿床勘探、水文地质和凿岩工程等许多领域中, 对潜孔冲击器的需求量越来越大。

本文在详述国内外研究潜孔钻用冲击器现状的基础上，从参数优化, 计算机设计, 关键件设计与制造等方面对潜孔冲击器整体结构设计进行了阐述。

重点是对冲击器活塞运动受力分析及结构设计。

本文所设计的潜孔钻用冲击器是一种潜入孔中的以压气为动力，通过配气装置控制活塞作往复运动，并冲击钻头将能量传递至钻头而破碎岩石的机具。

与这同时，冲击器还在钻机旋转装置及推进装置共同作用下，实现旋转与推进动作。

于是，岩体由表及里的受到破坏，并形成具有一定孔径的爆破孔。

关键词：潜孔冲击器 ; 活塞 ; 工作原理 ; 参数设计ABSTRACTThe design graduate from actual production demand, the main task is to design in the open air, dust, humidity, poor air quality in an environment relatively poor work of the down-the-hole drilling with impactor. Down-hole drilling because of its impact with high efficiency, long life bits, for promoting the drilling of small, low-speed drilling and not skewed the advantages of the drilling operations have greater advantages, deposit it in the exploration, Hydro-geological and drilling works, and many other areas, the potential impact of Hole's demand is increasing.This paper in detail at home and abroad to study potential impact of drilling holes for the status quo on the basis of the parameters optimization, computer design, the key pieces of design and manufacturing, and other aspects of the down-the-hole for the overall impact of structural design was described. Focus is on impact with the Pistons Movement Analysis, listing differential equation.In this paper, designed by the down-the-hole is the impact of drilling with a hole into the air as a driving force to pressure by the Pistons with gas control device for reciprocating movement and energy transfer will impact drill bits and broken rock to the machines. And the same time, the impact is also promoting the rig rotary devices and devices working together, and promote the realization of spin moves. Thus, the rock Youbiaojili destruction and formation of a certain diameter of the blast hole.Keywords: Down-hole impactor ; Pistons ; Principle ; Design parameters目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1绪论 (1)1.1国内外潜孔钻用冲击器的研究现状 (1)1.1.1国内外潜孔钻用冲击器的研究发展概述 (1)1.1.2潜孔冲击器配气方式的主要研究现状 (5)1.2国内外潜孔钻用冲击器的发展趋势 (7)1.3本课题的研究目的及意义 (8)2潜孔钻用冲击器的总体方案设计 (9)2.1潜孔冲击器工作原理 (9)2.2潜孔冲击器原始性能数据选取 (12)2.2.1单次冲击功的选取 (12)2.2.2冲击器冲击频率的选取 (14)2.2.3活塞冲击速度的选取 (17)2.2.4空气耗用量的计算 (17)2.2.5冲击功率的确定计算 (19)2.3冲击器配气机构设计 (19)2.3.1配气面积的设计计算 (21)2.3.2配气长度的设计计算 (22)2.4冲击器基本结构参数设计 (24)2.5冲击器活塞运动规律的分析及其结构设计 (25)2.5.1冲击器活塞运动分析 (25)2.5.2冲击器活塞结构和主要性能参数设计 (31)2.6冲击器主要零件选材和工艺要求 (34)参考文献致谢附录1 绪论潜孔钻机主要用于露天矿山开采，建筑基础开挖,水利、电站、建材、交通及国防建设等多种工程中的凿岩钻孔。

潜孔冲击器的工作原理
潜孔冲击器是一种利用爆炸气泡破裂产生的潜动波来进行爆炸破岩的工具。

其工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 岩体预处理：首先，需要在岩体中预先钻孔，形成潜孔，并在潜孔中安装好潜孔冲击器。

2. 导爆管填充：将导爆管填充好炸药，通常使用炸药芯棒作为填充物。

3. 爆炸燃烧：当潜孔冲击器的导爆管受到电火花或其他信号触发时，导爆管中的炸药被引爆，产生高温高压气体。

4. 潜动波产生：由于炸药的燃烧，导爆管内的气体迅速升温膨胀，形成爆炸气泡。

当爆炸气泡增大到一定程度时，由于内外压力差异，爆炸气泡迅速破裂，产生剧烈的潜动波。

5. 潜动波传播：潜动波从爆破点向四周快速传播，进一步破坏周围的岩石。

6. 岩石破裂：潜动波持续传播，通过冲击、压力等效应，使周围的岩石发生破碎、剥离等破坏作用。

总的来说，潜孔冲击器通过爆炸气泡破裂产生的潜动波来进行爆破作业。

这种方法具有爆破作用范围大、破岩效果好等优点，广泛应用于矿山、隧道等岩石工程中。