凿岩钻机自动回退功能分析设计

刘永磊/LIU Yong-lei

(中铁隧道装备制造有限公司，河南 郑州 450016)

目前，凿岩钻机广泛应用于打锚杆、炮孔、地质预报等方面，功能向着自动化、人性化、智能化方向发展，本文分析了国外主流凿岩钻机自动回退功能的逻辑原理，提出了逻辑更加简单，功能更加完善的新设计。

1 国外主流凿岩钻机回退功能分析

1.1 阿特拉斯凿岩钻机自动回退功能分析

如图1所示，推进缸2推动凿岩钻机向前钻孔，当到达推进梁的前极限位时，接触到开关阀1，该阀在凿岩机的碰撞作用下切换到左位，高压油到达多路阀3的液控腔，推动阀芯回到中位，使凿岩机停止在前极限位，但不能自动回退到初始位。

图1 阿特拉斯凿岩钻机推进回路液压原理

1.2 山特维克凿岩钻机停钻回退功能分析

如图2所示，推进缸16推动凿岩钻机向前钻孔，当到达推进梁前极限位时，检测缸1受力回缩，快速向油路排油，单向阀7关闭，只能从阻尼孔10处泄压，该处压力升高，到达压力继电器11设定值后，压力继电器11得电，通过电路逻辑使液控手柄定位电磁铁S1、S2失电，手柄回中，同时使两位三通电磁阀得电并保持，高压油通过梭阀进入多路阀液控腔，推动阀芯处于下位，推进缸回退，当后退到回极限位时，检测缸2受力回缩，快速向油路排油，阻尼孔4处压力升高，到达压力继电器3设定值，两位三通电磁阀失电，凿岩机停在后位，完成自动回退动作。

图2 山特维克凿岩钻机推进回路液压原理

从上面推进动作分析可以看出，阿特拉斯钻机的推进回路为全液压回路，较简单但逻辑功能也简单，钻孔到位后凿岩机只能停在前位。山特维克钻机则为液压和电逻辑结合，相对复杂一些，功能也完整，实现了自动钻孔自动回退。两种逻辑分别通过两位开关阀和检测缸做为逻辑的起点，易在撞击时损坏密封引起动作失灵，并需要在推进梁上面安装管路，过多的管路影响整机外观，山特维克原理中的压力继电器失灵也会导致动作逻辑中断，自动停钻回退功能失效。

2 新型自动回退功能设计

如图3所示，推进缸2推动凿岩机向前钻孔，当到达推进梁前极限位时，行程开关1得电，使二位四通电磁阀得电并保持，先导油路高低压切换，推动主阀芯处于下位，推进缸回退，当后退到回极限位时，行程开关3得电，使二位四通电磁阀失电，液控手柄定位电磁铁S1、S2失电，凿岩机停在后位，完成自动回退动作。

图3 新型钻机推进回路原理

该新型自动回退功能设计，采用简洁的控制逻辑，较少的逻辑元件，实现了功能完整的自动回退动作，减少了液压管路的布置，也减少了故障点，容易维修保养。

3 结 语

本文分析了两种外国主流钻机的自动钻机自动回退功能的逻辑原理和动作顺序，指出两种逻辑的优点和存在问题，提出采用行程开关引发的弱电逻辑实现自动钻孔自动回退功能，简化了控制原理，减少了元件、管路和故障点。目前我公司盾构所配套的超前锚固钻机和正在研制的液压凿岩钻机都采用此自动回退设计，应用效果良好。