针对煤矿用架柱式大功率气动钻机的设计

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1、52煤矿支护2013年第2期石家庄中煤杯参评论文煤矿用架柱式大功率气动钻机的设计刘占宏王树盘[石家庄中煤装备制造股份有限公司，河北石家庄050035]摘要介绍了煤矿用大功率气动钻机的整体方案、关键部位的设计原理和结构，分析了其工作原理，为进一步改进设计和参考设计提供了依据。关键词煤矿大功率气动钻机和阀体不同的配合位置可实现两种马达的无刖昌级调速，最终达到钻机转速、钻机推进力与钻速的最佳匹配。用螺旋钻杆回转钻进或根随着我国煤矿开采技术的不断进步，对据工矿实际需要临时调整。煤矿安全的要求已达到前所未有的高度。国回转器马达和回转

2、马达均采用了单独的家及各地煤炭管理机构对于“有掘必探、有消声器，回转马达并在齿轮箱体底部托板内采必探、先探后掘、先探后采”的十六字方增设了金属网格板消声，使噪音降到90dB针要求越来越严，探孔的深度也有越来越(A)以下，基本上解决了气动钻机噪声大深，与之配套的大功率气动的钻机的研究也的问题。钻机主轴配有水套，可直接给钻孔取得了非常大的进步。本文介绍了石家庄中通水。整机效果如图1所示。煤装备制造股份有限公司研制的架柱式大功率气动钻机的设计方案及结构特点。1整体方案煤矿用架柱式大功率气动钻机采用分组式布局，整机由主机、操纵台、

3、消音器三大部分组成。各部分之间用软胶管相连，便于在井下不同场地灵活摆布。在运输条件差的时候，主机还可进一步解体。架柱采用框架图1钻机整体实物图结构，拆卸方便，钻孔高度、角度调节方便，架柱采用内注式液压支柱固定，稳固牢2关键部位设计固，可减除额外配备乳化液泵站、液压泵站2．1主机设计的繁琐。钻机以压缩空气为动力，气动回转马达主机由回转器、行走总成、导向台、钻和给进马达独立工作。压缩空气经油雾器除杆导向架、支架和钻套等组成。尘雾化后，进入两个换向阀，分别控制回转(1)回转器总成设计马达和进给马达。换向阀阀体圆周方向选用回转器总

4、成由回转马达、减速箱组成，回转马达采用气动方式。气体的可压缩性使了轴向的小圆通气孔均匀分布的结构，阀芯2013年第2期煤矿支护53气马达有明显的“弹性”机械特性。当工作不大，但切削效果也不太理想。在钻削区，负载阻力增加，输出转速降低，输出转矩提钻速与推力呈线性关系，钻速快而比功最高。同时，气马达的进气量易进行调整，能小，是切削破岩的最佳区域。在该区域内推根据负载状态及时改变。钻机的转矩T、输力P和钻速v的关系可用下式来描述。出功N、耗气量Q和转速n之间的关系曲一—线如图2所示，从图中可以看出其转矩一转__{速是软特性。、—

5、—一笏r厂I1llIIIlIIUIIIIIlIlL_J缓琵纺／＼一一图2钻机性能参数关系曲线图气动马达功率为：N—pvnz×103图3行走总成示意图bUv—k(p—P)式中：N一气动马达输出功率，kw；式中：k与f有关的比例系数(当f一2～P一气动马达平均工作压力，MPa；6时，k一10—1．35f；当f一6—16时，kz一马达气室数；一3．1—0．19f)，单位：mm／(kN·min)；v一马达气室有效容积；p一钻削初始推力(当P一35f时，n一气动马达转速，r／rain。P—v／k+25f)，单位：kN。设计方案确定采

6、用马达为齿轮式马达，适用风压0．4～0．63MPa，最大输出功率为设计方案中行走马达采用齿轮式马达，适用风压0．4～0．63MPa，最大输出功率为6kw。马达有2个进气口和1个排气口，可2kW，最大推进力18kN。马达同样设计2以实现正反转。马达通过输出齿轮轴与减速个进气口和1个排气口，可以实现正反转，箱连接，减速箱2级减速输出转速、转矩。达到推进和撤出钻具的功能。马达通过输出(2)行走总成行走总成由行走马达和减速箱组成。减齿轮轴与减速箱连接。速箱采用涡轮、蜗杆传动方式，保证传动部(3)减速机构分结构紧凑，实现较高的减速比

7、传动，既保减速机构如图4所示。减速机构6包括安装在减速机构壳体内的一级被动齿轮13、证控制推进速度在一个合理的范围内，同时实现较大的推进功率。蜗杆1O、蜗轮12和输出齿轮轴11。气动马根据破岩学理论，钻削破岩可分为四个达的输出轴20与一级被动齿轮啮合，一级区。在研磨区钻速与推力呈线性关系，此时被动齿轮13安装在蜗杆10的一端，蜗杆加大推力钻头并不能正常切削岩石而处于研1O通过两轴承安装在减速机构6内。蜗杆磨状态，故钻速增加很小，而功率消耗很与蜗轮配合，蜗轮上连接与齿条啮合的齿轮大。在阻塞区内钻速随着推力的增加而下轴。减速机

8、构与气动马达的壳体连接成一降，而消耗的功率则随着推力的增加而上升体，它们与气动钻机同时固定安装在一块导很快，显然在阻塞区内也无法正常切削。在向台18上，它们一起沿导轨前后移动。研磨切削过渡区，推力与钻速是非线性关2．2操纵台设计系，钻速随推力增加而增加，虽然功率增加操纵台(如图5所示)是钻机的控制装54