第1章 凿岩机械.ppt

第一章 凿岩机械;煤岩破碎理论是研究机械破落煤岩过程中，刀具与煤、岩体相互作用的有关能量转换、破碎机理和受力分析等问题的一门学科。研究煤岩破碎理论，对设计、制造和使用采掘机械起着理论指导作用。 ;; 1．密度 单位体积煤岩在干燥状态下的质量。 在1.3～1.45t/m3变化，计算时取1.35 t/m3。 ; 3．松散性 煤岩被破碎后其容积增大的性能。 破碎后与破碎前煤岩的容积之比——松散比(或松散系数)。; 1. 强度 煤岩体在一定条件下受外力作用开始破坏时所具有的极限应力值。 煤岩为非均质材料，各向异性，抗压、抗剪和抗拉强度关系 ; 2. 硬度 煤岩抵抗尖锐工具侵入的性能。 反映煤岩体在较小的局部面积上抵抗外力作用而不被破坏的能力，大小取决于煤岩体的结构、组成颗粒的硬度、形状和排列方式等。 硬度越大，截割、钻凿越??难。; 3．弹性、塑性与脆性 弹性、塑性与脆性反映煤岩受外力作用与其变形之间关系的性质。 弹性：所受外力撤消后煤岩恢复原来形状的性能。破碎弹性较高的煤岩，消耗的能量较多，且由于弹性变形，破碎也比较困难。 塑性：所受外力消失后煤岩不能恢复原来形状的性能。破碎塑性高的煤岩，消耗的能量较多。 脆性：煤岩破碎时不带残余变形的性能。脆性高的煤岩，容易破碎，消耗的能量也较小。; 4．坚固性 表示煤岩破碎难易程度的综合指标，是煤岩体抵抗拉压、剪切、弯曲和热力等作用的综合表现。 ;②根据煤岩的极限抗压强度(MPa)近似确定 ;5．截割阻抗 ; 为得到工作面的A值，在工作面接近顶板、底板、截高中间处，以及沿煤层倾斜方向不同部位进行多次测量，取其平均值作为该工作面的A值。;6．磨砺性 刀具在截割过程中接触煤岩而被磨损，引起截割阻力和生产费用的增加，使采掘机械工作性能和开机率降低。煤岩磨损钢铁和硬质合金的烈度称为磨砺性(研磨性)。研究表明，煤岩的磨砺性与其石英含量、石英核直径和抗拉强度有关。;式中 B——煤岩的脆性程度指数;一、切削破岩机理 流行的机理学说主要有：楔裂说、剪裂说、密实核说、断裂力学说、剪切变形说等。; 密实核说是拉伸和剪切联合作用的切削破煤(岩)机理学说，截割机理如图1-2所示。 ;三、截齿的截割阻力和比能耗;截割阻力平均值 Z=Ah kN ; 截齿和一组截齿以主切削刃相对被破碎面的方位和截齿排列次序，形成各种截槽形状。 截割力与截槽断面面积成正比，截割力随自由面增加而降低。截槽两侧具有崩裂角φ，φ随煤质脆性增加而增大，随切削深度h增加而减小。 ; 第二节 钻孔机械 用钻眼爆法掘进巷道时，钻凿炮眼机具的总称称为钻孔机械；爆破后碎落下来的煤岩用装载设备运离工作面，实现这一功能的设备统称为装载机械。; 凿岩机冲击破碎原理： 工作时活塞做高频往复运动，冲击钎尾。在冲击力的作用下，用楔状的钎头将岩石压碎并凿入一定深度，钎杆转过一定角度，形成凹痕。由钎头上产生的水平分力将岩石剪碎，形成一定深度的圆形钻孔。;（一） 气动凿岩机 结构简单、工作可靠、使用安全，应用较早且较多。 按操作方式不同分手持式、支腿式和导轨式。 按频率分低频凿岩机(冲击频率42Hz以下)和高频凿岩机(冲击频率42Hz以上)。 按转钎机构分内回转式凿岩机和外回转式凿岩机。 ;; 手持式气动凿岩机以手托持，无其他支承，靠凿岩机自重或操作者施加的推压力推进凿岩。功率小、机重较轻，手持作业劳动强度大、钻孔速度慢，钻凿小直径浅孔。 支腿式气动凿岩机用支腿支承和推进，减轻劳动强度，提高钻孔效率，用于在岩石巷道钻凿孔径24～42mm，孔深2～5m的水平或倾角较小的孔，使用广泛。 导轨式气动凿岩机装在凿岩台车钻臂的推进器上沿导轨推进凿孔。重量较重，冲击能大，采用独立外回转机构，转矩较大，凿孔速度较快，显著减轻劳动强度，改善作业条件，适用钻凿孔深5～10m、孔径40～80mm硬岩炮眼。; 气动凿岩机组成： 冲击配气机构、转钎机构、排屑机构和润滑机构等; 1．冲击配气机构 气动凿岩机实现活塞往复运动以冲击钎尾的机构。 配气机构作用： 将由操纵阀输入的压气依次输送到气缸的后腔和前腔，推动活塞往复运动——获得活塞对钎尾的连续冲击动作。 常用配气机构有被动阀配气机构、控制阀配气机构和无阀配气机构。;环状阀配气机构 1-压气入口；2-气道；3-配气阀；4-气缸后腔；5-活塞； 6-排气口；7-气动前腔；8-气路通道 ; 2．转钎机构 使气动凿岩机钎杆回转的