凿岩机课程设计.docxVIP

液压凿岩机课程设计液压凿岩机主要由冲击机构、回转机构、钎尾反弹吸收装置组成。冲击机构：冲击机构是冲击作功的关键部件，它由缸体、活塞、换向阀、蓄能器等主要部件和导向与封闭装置等组成。液压凿岩机现在主要有两种结构：单面回油前腔常压油型和双面回油型液压凿岩机。双面回油型的主要优点是：活塞形状最为合理，有利于提高活塞与钎具的寿命，增强破岩效果；排油时间长，回油管中峰值流量较小，减少了回油阻力和压力脉动；采用较高的压力油，供油流量较小，可使各方面的尺寸小一些。缺点是：阀和缸体结构复杂、工艺性差、要求加工精度高；回程制动阶段前腔可能有吸空现象；采用高压油需要加强密封。故只有加工设备与技术等个方面能够保证，此方案才可行。前腔常压油型的优点是：结构简单、工艺性好、制造成本低、回程制动阶段无吸空现象。缺点是：活塞形状不如双面回油型好、排油时间较短、回油管中峰值流量大、回油阻力和压力波动较大（此缺点可用回油蓄能器来减少其影响）。本设计采用单面回油前腔常压油型。活塞冲击机构的主体。设计的已知参数是冲击能E=90J和冲击频率f=50Hz,由用户或生产需要而定。需要设定的参数是冲击末速度和供油压力。根据我国目前钎尾允许应力计算，一般不大于10m/s,国外也不大于12m/s。供油压力各厂家根据自己的情况，选择是不同的。有的采用较高压力，这样容易在小流量下得到较高的冲击能，使机器、管路和泵等尺寸小些，但对加工精度和密封要求高。有的采用较低压力，虽然供油流量大些，但加工与密封要求较低，维修性好。我国目前自己研制的液压凿岩机多选择较低压力，一般在（10-15）Mpa。本次设计中选用=9m/s，P=14Mpa。根据理论分析和试验研究，缓和的入射波形比陡起的有较高的凿入效率。因此，细长活塞比短粗活塞凿入效率要高。这也是液压凿岩机优于气动凿岩机的理论根据。活塞是主要传递冲击能量的零件，其形状对传递能量的破岩效果有较大的影响。从波动力学理论可知，活塞直径越接近钎尾的直径越好，且在总长度上直径变化越小越好。表2-1为气动和液压凿岩机两种活塞直径的效果比较。由图可知，活塞重量只差19%，可是输出功率则相差一倍，而钎杆内的应力峰值则减少了20%。只从这点出发，可知液压凿岩机的活塞断面变化越小，且细长，是最理想的活塞形状。具体设计时应遵守以下原则：1.活塞应为细长形，并减少不必要的断面变化，以利于提高能量传递效率和提高钎具寿命；2.活塞冲击头的面积应尽量与钎尾端部的面积相等或接近，并要有一定的锥部长度，以利于冲击波的传递；3.要保证活塞全程及超行程时不致损伤两端密封结构；4.设计好防空打油垫尺寸及活塞各段的封油长度；5.一般货代与缸体的配合间隙为0.05-0.08；活塞与支承套的配表2-1 两种活塞直径效果的比较项目气动活塞液压活塞差值百分比活塞重量/kg冲击末速度/(m/s)冲击能/N.m冲击频率/bpm输出功率/kw钎杆中的应力峰值/Mpa7.99.83791648103449.410.0470260020278+19%-+24%+58%+100%-20%合间隙为0.03-0.05.在加工质量和过滤精度能保证的情况下，间隙可选小一些。根据以上原则本次设计的活塞形状如图2-2；图2-2 活塞活塞行程调节装置为了适应钻凿不同性质的岩石，许多液压凿岩机的性能参数都是可以调节的。现在主要应用活塞行程调节装置来改变活塞的行程，以得到不同的冲击能和冲击频率。这样一台液压凿岩机可适应多种情况的岩石，大大提高了液压凿岩机的使用范围。各型液压凿岩机的行程调节装置的具体结构是不同的，但原理基本上是一样的。行程调节装置的工作原理见图2-3。在行程调节杆上沿轴向铣有3个长度不等的油槽，沿圆周它们互差120度。当调节杆处于图2-3b所示位置时，反馈孔A通过油道与配留阀阀芯的左端面相通，一旦活塞回程左凸肩越过反馈孔A，活塞前腔高压油就通过阀芯的左端面，同时，活塞右侧封油面也刚好封闭了阀芯右端面与高压油相通的油道，并使其与系统的回油相通，这样阀芯在左端面高压油的作用下，迅速由左位移到右位，于是活塞前腔与回油相通，而后腔与高压油相通，活塞由回程加速度转为回程制动。由于反馈孔A是三个反馈孔最左端的一个，所以这种情况下活塞运动的行程最短，输出冲击能最小而频率最高。当调节杆处于图2-3c所示位置时，反馈孔A被封闭，活塞行程越过反馈孔A并不能将系统的高压油引到阀芯左端面，因而不会引起换向阀换向，只有当活塞越过反馈孔B时，阀芯左端面才与高压油相通，使阀芯换向，动作同前。此时活塞行程较前者为长，因此冲击能较高而频率则较低。当调节杆处于图2-3d所示的位置时，反馈孔A和B都被封闭，只有当活塞回程越过反馈孔C时才能引起阀芯换向。在这种情况下，活塞行程最长，冲击能最大，冲击频率最低。1-调节杆 2-缸体