安百拓（EPIROC）COP MD20液压凿岩机简介

丁河江，周志鸿

（北京科技大学机械学院，北京100083）

1 MD20 液压凿岩机概况

根据慧聪工程机械网报道，美国拉斯维加斯2016 矿业展(9月26-28日)上，阿特拉斯·科普柯公司展出了更坚固耐用、 更智能的Boomer S2 地下凿岩台车，该台车配用了COP MD20 凿岩机，该台车比市场上同类产品钻孔速度快10%。同时，该凿岩机的减振技术改善了钻杆的经济效益并延长了钻杆的工作时间。COP MD20 凿岩机产品发布时间是2015年。

为了表达简洁，下文把COP MD20 简称为MD20。MD 为英文Mining Drift 的缩写，表示这型号凿岩机主要应用于矿山巷道掘进，20 表示输出冲击功率为20 kW，MD20 凿岩孔径范围为33-64 mm，最佳孔径45 mm，是平巷掘进最常用的孔径。

阿特拉斯·科普柯公司矿山与岩石开挖事业部于2017年6月18日正式独立为安百拓公司，安百拓公司继承了阿特拉斯·科普柯凿岩机械全部产品和业务。在各种工程机械展会上，MD20 凿岩机作为重点展品展出，其漂亮的外形吸引了很多眼球，MD20 凿岩机外形见图1。

图1 MD20 凿岩机外形图

国内的山东黄金等客户采购的瑞典原产Boomer S2 地下掘进凿岩台车配用MD20 凿岩机，已使用一年多了，客户反响良好。安装在双臂台车上的MD20 凿岩机见图2。

图2 安装在双臂台车上的MD20 凿岩机

2 MD20 凿岩机的优势

2.1 凿岩效率与使用成本优势

在土耳其最大铜矿之一的Eti Bakir Küre 矿山，安百拓成功将其Boomer 282 掘进凿岩台车的1838 凿岩机升级为MD20。升级后的凿岩机为客户带来了更为出色的生产效率和更低的使用成本。正是源于对MD20 凿岩机出色表现，客户随即追加2 台设备订单，并计划在未来逐步对该矿的10 台Boomer 282 台车进行凿岩机升级改造。

MD20 凿岩机将保养间隔时间增加到1000冲击小时，同时大幅降低零备件消耗，在总成本和性能方面的优势尤为突出。与1838 凿岩机对比，MD20 凿岩机的优势见表1。

表1 MD20 与1838 凿岩机对比优势

2.2 MD20 与1838 凿岩机工作与性能参数对比

与1838 系列凿岩机相比，在同样冲击流量，稍低的冲击压力情况下，MD20 凿岩机有更高的冲击频率和冲击功率，能量效率比1838HD+凿岩机提高了13.6%。

MD20 凿岩机减小了单次冲击能，增加了冲击频率和冲击功率。MD20 凿岩机性能的这一优化对于绝大多数岩石不是很硬的矿山和隧道，必然会提高钻进速度，延长钻具寿命。

如果岩石特别硬，或者孔径较大及孔较深的情况，如铁燧岩、中深孔、接杆钻进、扩孔或者中心孔直接成孔等的应用，需要冲击能大于250 J，1838 型凿岩机因为较大的单次冲击能还会比MD20 更有优势。但目前18 系列凿岩机冲击压力大多小于最高冲击压力，因此降低单次冲击能且提高冲击频率的方法会使MD20 在大多数应用上更有优势。

MD20 凿岩机主要技术参数及与COP 1838HD+对比见表2。

表2 MD20 凿岩机与1838HD+技术参数对比

2.3 老客户无缝升级

凡使用安百拓COP 1838 凿岩机并匹配BMH 2000 或BMH 6000 系列推进梁的凿岩台车，均无需更换推进梁即可升级为MD20 凿岩机。

3 MD20 凿岩机整机结构特点

3.1 减少凿岩机壳体数量

1838 型凿岩机共有6 件壳体，MD20 只有4件壳体，参见图3，去除了齿轮箱盖，中间体与齿轮箱整合成一个壳体，降低了壳体偏斜的风险。

图3 MD20 凿岩机的壳体

3.2 衬套

MD20 型凿岩机冲击活塞与配流阀的滑动接触采用衬套结构，参见图4。缸体与运动零件没有接触，大大延长缸体使用寿命，当然这也是山特维克凿岩机早就采用的结构。

图4 MD20 凿岩机衬套结构

3.3 取消长螺杆

取消了1838 型凿岩机的长螺杆，壳体之间的连接采用4 件较短双头螺柱，避免长螺杆受拉伸长与断裂的问题，降低了壳体偏斜的风险。同时可以采用通用螺柱，降低了制造成本。

3.4 前端结构

钎尾导向套采用了与山特维克类似的前后双导向套结构，对钎尾起到更好的支撑和导向作用，延长导向套、水封和钎尾的寿命。前端结构可保护水封、四棱套及旋转衬套。

3.5 回油蓄能器

1838 系列凿岩机回油蓄能器安装在回油管路上，MD20 凿岩机回油蓄能器结构与安装方式和高压蓄能器相同，大大增加可靠性，减少了一个日常故障点。

4 冲击系统结构特点

4.1 单面回油技术路线

冲击活塞双面回油一直是阿特拉斯凿岩机最主要的特色，也是独家特色。MD20 凿岩机冲击系统改变了1838 凿岩机的双面回油技术路线，采用了山特维克等凿岩机的前腔常压、后腔变压技术路线，参见图5。这一改变使得凿岩机的设计计算和加工制造难度大幅降低，避免了两腔换向不同步带来的诸多问题。

MD20 凿岩机的技术参数见表3。

表3

4.2 信号油路

活塞前腔E 为常高压，高压油从活塞前腔E处获得，活塞中腔D 为常低压，低压油从活塞中腔D 处获得，通过内部孔道到达配流阀A 腔，参见图5。这一结构可能是已知有阀式冲击机构中最简单的了。

4.3 配流阀驱动

配流阀仍旧为芯阀结构，但驱动方式变为阀芯B 腔常高压，A 腔变压，参见图5。此处的B 腔为专利技术（EP2925491B1），B 腔作用于阀芯内孔处，该设计非常巧妙，可减少配流阀及壳体的加工成本,减少阀体质量，提高响应速度。但阀芯的导向性较差，为此，阀芯上又增加了其它结构来弥补。

4.4 配流阀结构

配流阀的配油结构未采用主流的三通阀设计，而采用了原有双面回油结构的设计，这一设计除了技术上传承的原因外，可以保证在阀芯直径和行程较小的情况下，过流面积成倍增加，参见图5。

图5 MD20 凿岩机冲击液压系统原理示意图

4.5 活塞制动凸缘

凿岩机工作时，空打是经常发生的现象,不可避免。MD20 凿岩机在冲击活塞结构上增加了耐空打的制动凸缘，参见图6。制动凸缘使得凿岩机更耐空打，延长凿岩机的使用寿命，参见图7。提高凿岩机对于复杂地层的适应程度，使得卸杆更加容易。山特维克与蒙特贝凿岩机早就采用了制动凸缘结构。

图6 MD20 凿岩机带制动凸缘的冲击活塞

图7 MD20 凿岩机冲击活塞的正常冲击状态与空打状态

4.6 取消活塞中心通孔

取消了冲击活塞中心的细长孔，降低了活塞的加工难度和制造成本，稍微增加了活塞重量。

5 缓冲系统结构特点

5.1 两级缓冲

仍旧采用安百拓标志性的外部供油两级缓冲，取消了缓冲蓄能器与缓冲单向阀，减少了零件数量，大大降低了结构复杂程度与加工制造成本。

5.2 钎尾止动套位置

钎尾止动套内置于缓冲活塞内，取消了后导套黄铜套，这样既减少了零件数量，易于加工制造，而且避免了后导套黄铜套变形引起的止动套损坏。

6 密封与润滑

6.1 静密封

所有液压用静密封均采用聚氨脂方圈，不再使用O 型圈。

6.2 缓冲密封

缓冲密封采用德国工程师为其特殊定制的密封设计与材料组合，该密封在可承受钻具反弹力的同时，更好地承受300-400 rpm 的旋转速度。

6.3 密封件厂家

MD20 凿岩机内密封件全部采用由德国麦克-弗罗伊登贝克公司 （Merkel Freudenberg）产品，而不是以前常用的特瑞堡（Trelleborg）产品。

6.4 壳体端面密封

MD20 凿岩机所有壳体（包括蓄能器）端面连接部分均增加了密封圈（参见图8），减少了端面气蚀，延长了地下凿岩机壳体寿命。连接端面增加了密封圈后，MD20 凿岩机润滑油消耗与1838 型凿岩机相比也有较大减少，详细数据见表2。

选取宁夏地区3项110 kV智能变电站装配式建筑工程作为评价样本(N1,N2,N3)，探讨本文所构建的基于直觉梯形模糊数多因子群决策方法的110 kV智能变电站装配式建筑造价评价模型的可行性和应用性。由来自电网公司造价管理部门的3名专家Sk(k=1,2,3)组成的造价评价小组，分别对各工程的4项智能变电站装配式建筑关键造价影响因子：钢柱C1，楼板屋面板C2，外墙C3，屋面保温C4进行评价，评价值为直觉梯形模糊数，构成智能变电站装配式建筑造价影响因子的直觉梯形模糊决策矩阵并依据国网公司装配式建筑典型设计方案，计算得出理想直觉梯形模糊向量如表1所示。

6.5 齿轮润滑

齿轮箱采用液压油润滑，无须再定期打黄油。

7 管路与管接头布置

7.1 取消了泄油管路

泄油管路取消后，相比1838 型液压凿岩机减少了一根管路，便于管路布置并减少了成本。

7.2 增加润滑油雾回收管路

MD20 凿岩机增加了润滑油雾回收管路，参见图8。减少了油雾对环境的污染，在凿岩机左右两侧都有油雾回收管路接口，方便用户选择使用。

图8 MD20 凿岩机油雾回收管路

7.3 管接头布置

回转马达的进回油口位于安装面上，通过齿轮箱与壳体间的孔道，最终通到凿岩机尾端，这样所有液压油管及润滑油管接口都是布置在凿岩机尾端，而且都有左右对称接口。在凿岩机安装于双臂台车的左右臂时，管路可以对称安装，使凿岩机管路安装更方便整洁。每根油管在卷筒上有独立的槽位，管路不易磨损，参见图9。

图9 MD20 凿岩机油管排管结构

8 MD20 液压凿岩机技术规格参数

表4 重量与外形尺寸

表5 冲击系统参数

表6 回转系统参数

表7 冲洗系统参数

表8 缓冲系统与润滑系统参数

表9 维修备件包的件号

表10 钎尾规格

9 结语

（1）MD20 凿岩机颠覆了1838 系列产品设计思路，是全新开发的产品，所有零件中仅充氮阀与原凿岩机互换，其它零件从内到外全部与1838系列不通用。

（2）安百拓公司从实际出发，不钻牛角尖，大胆借鉴其它厂家产品优点，敢于自我否定，表现了其研发团队强大的自信心和勇气。这种不墨守成规，敢于打破思维定式，博采众长，持续改进的精神，值得我们学习。

（3）国内一些凿岩机的企业，沿用双面回油技术。如果安百拓放弃了双面回油技术，那可能标志着这一技术路线以后很难有新的发展。

（4）COP1838 凿岩机从80年代末上市以来已经经历了多次升级换代。从COP 1838 到COP1840 到COP 1838 HD，再到COP 1838HD+，衍生出一系列产品，但都是小改小革，基本结构没有变化。1838 系列凿岩机可能会像COP 1032和COP 1238 一样，逐渐退出市场。

（5）凿岩机没有最优技术，只有相对优化技术方案。只要适用，符合当前市场需求就是好技术。MD20 凿岩机产品给我们很大惊喜和震撼，我们期待安百拓公司研发出凿岩效率更高、可靠性更好的产品。

（6）凿岩机产品，没有最好，只有更好。MD20凿岩机面市已经六年了，可能比MD20 更好的产品正在研发中。国内凿岩机产品比几年前有了很大发展，但还在继续追赶1838 型凿岩机的水平，现阶段国产液压凿岩机在性能与可靠性方面同国际先进水平尚有较大差距，国内同行仍需更加努力。