T150潜孔钻机液压系统的设计与分析

2010-11-17汪正南

采矿技术 2010年4期

关键词：潜孔柱塞泵马达

汪正南

(铜陵有色铜冠机械股份有限公司, 安徽铜陵市 244000)

T150潜孔钻机液压系统的设计与分析

汪正南

(铜陵有色铜冠机械股份有限公司, 安徽铜陵市 244000)

在井下潜孔钻机中采用了液压传动与控制技术,实现了钻机的钻孔、行走、定位、变幅和接卸杆等功能。大量采用的集成技术使液压系统的结构紧凑,变量泵与定量马达容积调速闭式回路的设计使钻机的液压系统达到了高效节能的目的,多个大型矿山的实际应用证明,T150潜孔钻机值得在同行业中推广。

T150潜孔钻机;三联泵;液压系统;容积调速

随着高阶段、大直径深孔采矿工艺的推广应用,许多矿山急需该采矿工艺的关键设备——潜孔钻机,因此,根据井下矿山实际条件和应用环境,公司和长沙矿山矿究院共同研制开发了T-150新型全液压潜孔钻机。几年来,该型钻机在铜陵有色金属(集团)公司凤凰山铜矿、冬瓜山铜矿,大冶铜绿山铜矿、广东凡口铅锌矿等单位获得推广应用,证明其体积小、效率高、能耗低,适应能力强,操作维护方便,技术性能达到国外同类产品的水平。T-150潜孔钻机设计时采用液压传动与控制,与传统钻机的机械传动相比,具有功率重量比大、便于无级调速和过载保护、布局灵活方便等多种技术优势。

1 液压系统的组成

T-150潜孔钻机是一种自行走、大功率的回转冲击凿孔设备。它能在环形的任何方位钻凿孔深为100m、孔径为Φ89～Φ165mm的炮孔。设计的液压系统要实现行走、定位、钻孔等功能。

T-150潜孔钻机液压系统基本组成如图1所示。

图1 T-150潜孔钻机液压系统基本组成

电机1通过联轴器驱动液压泵组给钻机提供液压动力源,液压泵组由三联泵2和柱塞泵3组成。三联泵2由轴向柱塞泵①、泵③、内啮合齿轮泵②串联成一体,主要负责给钻进回转马达6和钻机行走液压马达7提供液压油。柱塞泵3主要是给钻进系统推进油缸19和变幅、定位、接卸杆油缸供油。

2 钻机主要功能的实现

2.1 钻孔和行走功能

T-150潜孔钻机运用冲击破岩原理,向钻头施加一个垂直于岩石表面的冲击力,在这个冲击力的作用下,使连续回转的钻头压入并破碎岩石,每冲击一次就旋转一定角度,以形成圆形炮孔。T-150钻机设计采用高风压潜孔冲击器,冲击是由外设空压机提供动力,液压系统提供由推进油缸施于钻具孔底的轴推力和钻进回转马达的速度与扭矩,合理的轴推力、回转速度与扭矩直接影响钻孔的效率。

T-150潜孔钻机钻孔回转和行走回路是由变量泵与定量马达组成的容积调速闭式回路,三联泵中的内啮合齿轮泵②的主要功能有2点:一是向闭式系统进行补油,二是为整个液压系统提供控制油源。三联泵2中的泵①、泵③是双向变量柱塞泵,钻孔回转和行走回路的速度与换向是通过双控阀4改变三联泵2中的泵①、泵③的斜盘倾角来实现的。三联泵中的内啮合齿轮泵②从油箱吸油进入闭式系统,泵①通过选择阀5向钻进回转马达6和左前、左后轮边行走马达7供油。泵③向右前、右后轮边行走马达7供油。集分流阀8保证前后轮边行走马达流量的合理分配。柱塞泵3通过推进电磁阀16、双向液压锁15向推进油缸19供油,由溢流阀18进行调整,以提供合理的轴推力。推进油缸19通过浮动电磁阀17实现浮动,以便于接卸杆的操作。

2.2 定位和变幅与接卸杆功能

钻机在钻孔前,钻机底盘和钻进推进架必须牢固定位,定位的牢固程度与钻孔的精度密不可分,钻机底盘主要是通过前左、前右、后左、后右四只支腿油缸10和主顶油缸11来实现定位的,钻进推进架的定位则主要通过上副顶油缸21和下副顶油缸22来实现。钻机在钻孔前必须先根据采矿设计的要求找孔位,摆动油缸13和仰俯油缸14等变幅机构担负钻进推进架找到孔位的责任。井下钻机由于受到巷道和采场高度的限制,机身一般在3.5m以下,而采矿设计的炮孔深度一般为15～60m之间,这样井下钻机一般都设计了推进长度补偿机构和接卸杆机构。T-150潜孔钻机由二只上夹紧油缸23、二只下夹紧油缸24、一只卸杆油缸25来实现接卸杆功能,并设计了补偿油缸12来补偿推进长度。

T-150潜孔钻机定位、变幅和接卸杆功能都是由柱塞泵3提供油源,一路经七联换向阀、双向液压锁15到前左、前右、后左、后右四只支腿油缸10和主顶油缸11、补偿油缸12、摆动油缸13和仰俯油缸14。一路经液压阀组20到二只上副顶油缸21、二只下副顶油缸22、二只上夹紧油缸23、二只下夹紧油缸24、卸杆油缸25。系统设计了集分流阀,以保证二只上、下夹紧油缸的同步,更好的完成接卸杆作业。