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1、凿岩机械,第二节 凿岩机的构造与工作原理,风动凿岩机可分为低频、中频和高频。冲击频率在2000次/min以下为低频，20002500次/min为中频，超过2500次/min为高频。国产气腿凿岩机，除YTP26等少数为高频外，均为低、中频凿岩机。,手持式凿岩机目前使用很少。气腿式凿岩机因重量和手持式差不多，但有气腿支撑，可减轻体力劳动，在岩巷掘进中应用较广。,一、凿岩机的构造与工作原理,第二节 气动凿岩机,1、气动凿岩机的主要组成结构 按安装和推进方式不同分为：手持式、气腿式、伸缩式（向上）和导轨式四种。 按照冲击转动式凿岩的动作原理，凿岩机必须具备以下一些借以完成个主要动作和辅助动作的机构和装
2、置：冲击配气机构、转钎机构、推进机构、排粉机构、润滑系统和操纵机构。,YT25DY型多用途气腿式凿岩机, 风动凿岩机的构造 柄体A：进气进水管道、操作阀、气腿的调压阀和换向阀、水针。 缸体E：阀柜D、配气阀C、棘轮和旋转棒B、活塞F、消音罩。 机头H：锤G、转动套I、钎卡和外壳。,主要由钎子1、凿岩机2、注油器3、水管4、风管5和气腿6所组成。钎子1的尾端装入凿岩机2的机头钎套内，注油器3连接在风管5上，使压气中混有油雾，对凿岩机内零件进行润滑，水管4供给清除岩粉用的水，气腿6支撑着凿岩机并给以工作所需的推进力。,2.冲击配气原理 气动凿岩机的冲击运动是由活塞在气缸中作往复运动，并冲击钎尾来实
3、现的。冲击配气机构主要由缸体、活塞、配气阀等组成。,3转钎原理,旋转机构：内棘轮 + 螺旋棒 + 活塞 + 转动套 冲程活塞直线运动，带动旋转棒旋转 回程旋转棒迫使活塞旋转，带动转动套、钎杆旋转 。 主要部件的结构 1）冲击配气机构 配气机构是气动凿岩机的核心部件，主要有：被动阀、控制阀和无阀三种。 2）转钎机构 分为内回式和外回式两种。,无阀配气凿岩机 外棘轮式转钎机构,4 冲击机构：气缸 + 活塞 + 配气装置 冲程（活塞经重锤冲击钎尾）,环阀配气: Y-30,YT-23 控制阀配气: YT-24, 26 无阀排气: YTP-26,排气口,活塞前端面,配气阀片,回程,排气口,5、排粉系统：
4、 风水联动注水机构开钻供水、停钻停水 湿式排粉压力水，水压比风压低0.10.2MPa 强力吹扫炮眼系统,6、 润滑系统：注油器，35ml/min,悬挂式：悬挂在风管弯头处，容油量较小；,落地式：放在离凿岩机不远的进风管中部，容油量较大,二 推进机构与架钻设备 1.气腿：推进 + 架支 支设角3050 2. 掘进凿岩台车： 钻臂架支 3. 伞钻：,凿岩台车,国产CGJ-2型凿岩台车，配备两台YT24凿岩机，轨轮式 风动马达丝杠推进， 直流电动机驱动轨轮行走,One-boom rig,Three-boom rig,伞钻,1、使用范围 YT24型气腿式凿岩机的使用范围较广，最适于中硬或坚硬(f=81
5、8)岩石钻孔。它既可与FT140B型气、FY200A型注油器配套使用(图112)，也可卸掉气腿装在台车或钻架上工作。,二、气腿式凿岩机的构造及其动作原理,图11-2 气腿式凿岩机 1-凿岩机； 2-钎子； 3-注油器； 4-压气管； 5-气腿； 6-水管。,凿岩机1由柄体a、缸体部b、机头部c三大部分组成，钎予2的尾端插在凿岩机机头部c的钎套内，注拙器3连在压气管4上，使润滑油混和在压缩空气中呈雾状而带入凿岩机内润滑各运动副。气腿5支承凿岩机并给以推进力。压力水由水管6从凿岩机柄体部送入，经注水机构与插在机器内的水针直至钎子的中心孔，将炮眼内的岩粉冲洗出。 YT24型凿岩机的柄体部、缸体部、机
6、头部用两根长螺杆与螺母紧固在一起，成为整体。 柄体部设在机器的后部，设有操纵机构，以操纵凿岩机及气腿工作。 缸体部设在机器的中部，是凿岩机的主体部分，设有配气机构及转钎机构。 机头部设在机器的前部，供凿岩机与钎子连接用，也是转钎机构的一部分。,此外还设有吹洗机构，以吹洗炮眼内的岩粉。 气腿式凿岩机的类型较多，在结构上各有特点，但其主要组成部分基本相同，都设有操纵机构、配气机构、转钎机构及吹洗机构。 2、结构原理 （1）操纵机构 操纵机构是由操纵阀、气腿的调压阀及换向阀构成，由三个操纵手柄分别操纵这3个阀，操纵机构安装在柄体上，集中控制，便于操作，如图113所示。 操纵阀(进气阀) 是控制机器开
7、动的总开关，是三个阀中最主要的一个阀，用来控制机器的起动、停止、进入机器的风量大小及强烈吹洗。其控制原理与节流阀相同，即调节操纵阀与柄体阀孔之间进气开口截面的大小来控制进入机器内部的风量大小，开口大，进气多，冲击次数多；开口小则反之；不开口则机器停止工作，操纵阀的结构如图114所示。,图11-3 操纵阀和调压阀的手杆位置 图11-4 操纵阀示意图,操纵阀是一个中空的转阀，装在柄体部上方的横孔内，左端安装操纵手柄，右端与压气管弯头相通，阀体上有三个孔，其中A孔通往气缸，使活塞运动，冲击钎子；B孔为进行强力吹风的气孔；C孔通往气腿使气腿工作。 操纵阀手柄操纵位置有5个(图113)，A孔开门截面由小
8、增大，依次对应为停止，轻运格，中运转和全运转，另外还有强力吹洗及通往气腿的气路。,（2）配气机构 配气机构是风动凿岩机的关键部件。冲击活塞以高频率在气缸内往复运动以不断冲击钎尾，完全依靠配气机构控制压气进入气缸的方向。YT24型凿岩机的配气机构由阀柜、阀盖、碗状阀芯等组成。,（3）转钎机构 转钎机构的作用，是使活塞在返回行程附，将钎子自动转一角度(图117)。 图11-7 转钎机构 1-兢轮； 2插爪； 3弹簧； 4螺旋棒 5活塞； 6转动套； 7钎套；8钎子,内棘轮l装在气缸后部，并用定位销固定。在活塞大端内装有螺母与螺旋棒相配合，螺旋棒的后端装有四个插爪2，用塔形弹簧3将插爪顶在棘轮齿上，
9、因此螺旋棒只能朝个方向转动而不能逆转。在活塞冲击行程时，棘轮不能阻止螺旋棒转动，所以活塞只作直线运动，迫使螺旋棒转动一定角度。当活塞返回行程时，由于棘轮通过插爪阻止螺旋捧转动，迫使活塞一边后退，一边沿螺旋棒的螺旋方向转动一定角度。活塞杆的直花健槽插在转动套6中，安装钎子的钎套7用压配合的方法装入转动套6内。这样，活塞每冲击一次钎尾后，在返回行程中将钎子转动一个角度，从而改变钎头下次的冲击位置。,(4)吹洗机构 吹洗机构是为清除炮限内的岩粉而设置的，由强力吹洗和自动注水机构两部分组成。 图11-9 自动注水机构 1-簧盖； 2弹簧； 3卡环； 4注水阀 5阀体； 6鼓型密封圈；7风管； 8水针,
10、自动注水机构如图119所示。当凿眼机开动时，压气通过操纵阀上的孔，经柄体通道到达注水阀4的前瑞，推动注水阀压缩弹簧2左移，使注水阀前端圆面离开胶垫，开启了水路。压力水从水管弯头经柄体通水孔道到达注水阀前端，通过开启的胶垫孔口，再经过水针及钎杆中心孔注入炮眼底部，达到排除岩粉的目的。 当凿岩机停止工作时，因注水阀阀体内压气消失，注水阀在弹簧2的作用下被推向右移，其前端圆锥面关闭向水针注水的孔道，停止注水。 在水针8的外边套有一个风管7，两者中间有一个不大的间隙，通过压缩空气，可进行轻吹洗，以防钎子内残存水倒流到机器内部(特别是打上向斜孔时极易发生这类情况)，冲掉润滑油，引起零件的磨损与锈蚀。,Y
11、T24型凿岩机配用FY200A型注油器，它安装在凿岩机进气管上，其功用是当机器工作时，自动对凿FY200A型注油器的结构原理如图1110所示。上接头7与凿岩机弯气管连接，下接头8与进气胶管连接。上接头中部装有调压阀5及呈圆柱形状的阀座6上下接头间连接有气管和壳体2，壳体用铝合金制成，可容纳润滑油200m1，打开油堵1可向壳体内注油。凿岩机工作时，压缩空气经注油器中心管和阀座6的迎风孔C以及气道D进入注油器完体内腔，对油面施加压力；同时在阀座6的出油孔B处，同压气流动岩机和气腿内部各运动件的相对运动表面进行润滑，减少零件磨损。,（5）注油器,方向与出油孔B成 角，由于压气高速流过时，要在B处造成
12、负压，因此润滑油被迫沿输油管4、孔A，调油阀间隙、从孔B喷出，并被通过的压气吹成雾状带人凿岩机内部及气腿内部润滑各运动部位。用螺丝刀调节调油阀5与阀座6的锥面间 隙，即可控制注油器的出油量。逆时针旋转调压阀时，油量增大，顺时针旋转时，油量减少，直至关死油路，一般每分钟耗油量以253mI为宜如果观察排气中带有细腻而均匀的油珠，即表示油量适当。调油阀经调节后要特别注意拧紧螺母，以免螺母松脱和调油阀失灵、丢失。,图11-10 FY-200A型注油器 1-油堵；2壳体；3端盖；4油管 5调油阀； 6阀座； 7上接头；8下接头,YT24型凿岩机配用PT140型气腿，用以支持凿岩机并给予一定的推力。气腿的
13、原理如图1111所示。它是一个双作用单活塞杆气缸。气缸有三层套管，即外管3、伸缩管4及风管5。外管3(缸体)的上部与架体2用螺纹连接，横臂1装在凿岩机缸体下部的横园圆孔内并用螺帽固定，从而将气腿与凿岩机连接在一起，以便能相对转动。伸缩臂4（活塞杆）的上部固定有胶碗活塞，它的下部装有支爪支承在底板上。风管5安装在中空伸缩管4内腔，上端与架体2连接。当压缩空气由横臂l的气道4进入时，经架体2的气道到达外管3的上腔(活塞上面)，推活塞和伸缩臂4下移（即外管上升），气腿伸长（推进）；同时气腿外管3下腔的废气，经伸缩管4上的径向孔、风管5内孔、架体气道、由横臂1地气道B排入大气。如将进、排气方向对换，则
14、气腿快速缩回。,（6）气腿结构原理,图11-11 FT140B型气腿原理,第三节 气动凿岩机主要性能参数的计算与分析,气动凿岩机主要性能参数包括活塞冲击功、冲击功率、冲击频率、转数、扭转力矩、合理轴推力和气耗量。在计算分析时，通常对计算条件做出一些假定。 一、冲击功 冲程时，作用在活塞上的力为 -冲程时后腔中压气的平均指示压力， ； -管网压力， ；,-凿岩机冲程时的构造系数； -气缸后腔中压气的有效作用面积， ； -气缸直径， ； -螺旋棒平均直径。 活塞的冲击功为 -活塞的设计行程， ； -活塞行程系数，一般为0.850.90。 活塞冲击功率为 KW -活塞冲击频率,二、冲击频率 冲击频率
15、是指活塞每分钟冲击钎尾的次数。 冲击频率 为： = 式中 ，其值一般在0.320.42之间。,三、钎子转数 钎子的转速是借助螺旋棒转钎机构来实现的。 钎子每分钟转速为： 钎子转角 与活塞实际行程（ ）成正比，与螺旋导角 的正切值成正比关系。,四、转矩 凿岩机转矩的大小，取决于回程时压缩空气对活塞的作用力 ，以及螺旋棒的导角 凿岩机转矩为： -摩擦角，度， ； -摩擦系数。,五、耗气量 耗气量是气动凿岩机在单位时间内所消耗的自由空气的体积。耗气量的大小，主要与凿岩机结构形式有关。 外回转凿岩机冲击部分的耗气量与内回转凿岩机的耗气量可按下式计算： -活塞冲程和回程的有效受压面积， ； -活塞的实际行程， =0.85； S-结构行程，cm； -耗气量修正系数； -压气管路压力， ； -排气压力，一般取0.12 ； -凿岩机冲击频率， 。,目前普遍采用湿式凿岩。凿岩机耗水量一般用下式确定： 式中 -水与粉尘体积比，一般取1218； F-孔底面积， ； -凿岩速度。,六、耗水量,七、凿岩机的轴推力 最优轴推力由下式确定： N； -脉冲应力；F-钎杠断面积， ； -考虑从岩石返回的那部分冲量的系数， 0 0.2； -凿岩机冲击频率，Hz。 我国有关单位根据试验资料，推荐下式： 式中 A-凿岩机冲击
