【正文】 掀起了研制液壓鑿巖機及其相關設備的高潮。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，液壓鑿巖機已形成各種機型系列上百種規(guī)格，廣泛應用于礦山、水電、隧道交通等諸多領域。隨著液壓鑿巖鉆車的發(fā)展及鑿巖機器人的出現(xiàn)，為液壓鑿巖機提供了更加廣闊的使用空間，尤其在一些大型水電、礦山等大斷面的巖石掘進開挖工程中，為了提高作業(yè)效率，陜西鐵路工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 2 保證工程進度，液壓鑿巖機及鑿巖鉆車有著不可替代的作用。 液壓鑿巖臺車的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隧道開挖是現(xiàn)代交通、水利工程 等大規(guī)?；窘ㄔO中的一項難度大、耗資耗時多、勞動條件差但有十分重要的施工作業(yè)。在目前是隧道開挖中，鑿巖開挖（鉆孔）然后爆破成形的鉆爆法還是占主導地位。鑿巖設備的爆破發(fā)施工中用到的主要設備之一。自上個世紀 70 年代末以來，液壓鑿巖機和之配套的液壓臺車成了高效節(jié)能、勞動條件好的液壓鑿巖設備，在世界發(fā)達國家采掘作業(yè)中開始逐步取代原有的低效耗能、勞動條件十分差的手勢式氣動鉆孔機具。幾乎在液壓鑿巖臺車實用化的同時，國外許多廠商都將計算技術和自動控制技術引入新型鑿巖設備，將機器人技術引入液壓鑿巖臺車，從而產(chǎn)生了一種新的特 種機器人，及液壓鑿巖臺車。 鑿巖臺車用途及作業(yè)對象 鑿巖臺車是支撐鑿巖機并能完成鑿巖作業(yè)所需的推進、移位等運動的移動式鑿巖設備，是為了提高隧道開挖效率，將數(shù)把鑿巖機支架安裝在同一臺車上，可以同時進行多把鑿巖鉆機掘進工序一種專業(yè)設備。 液壓鑿巖臺車一般用于地質(zhì)條件較好，基本不要臨時支護的大斷面的隧道施工。但是，近年來在國外鑿巖臺車在圍巖復雜的隧道施工中被廣泛使用，收效良好。液壓鑿巖臺車也可作為其它工序的工作臺，如鑿頂、支撐、裝藥和設備材料臨時存放等。 液壓鑿巖臺車的開挖施工工序為： 臺車就位、多臺鑿 巖機同時鉆眼、利用臺車服務平臺進行裝藥、臺車退出掌子面、爆破、排煙、鑿頂、支護（視地質(zhì)情況而定）、裝渣機就位、裝渣運輸，同時也可進行上部鉆眼，如此循環(huán)進行作業(yè)。 采用鑿巖臺車的鑿巖效率高，鉆進速度快，能適應各類巖層，在同等開挖斷面下，可減少鑿巖機臺數(shù)。一般來說，采用鑿巖臺車建筑隧道日進尺在 10m 左右，月進尺可達 200～ 300m 左右。 Atlas Copco 鑿巖臺車液壓系統(tǒng)典型故障 Atlas Copco 鑿巖臺車在實際應用中，最常見、最普通、典型的液壓系統(tǒng)故障是系統(tǒng)壓力不足和溫度高。液壓系統(tǒng)壓力不足 的故障在沒有進行深入地研究和判斷之前，一般的處理方法就是更換液壓泵或三聯(lián)主工作操作閥，固然新的液壓泵允許泄漏量有一定的余地，更換后暫且能夠保證正常的系統(tǒng)壓力，但是正常工作不過十天半月，故障就會復發(fā)；液壓系統(tǒng)溫度高的故障得不到徹底的根治就會導陜西鐵路工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 3 致系統(tǒng)各元件磨損加劇，其結果會進一步致使系統(tǒng)壓力下降，新一輪的更換液壓泵、閥的簡單處理方法又開始了。因此，就是這種最常見的、最普通的系統(tǒng)故障如果不進行深究、根治，將會造成 Atlas Copco 鑿巖臺車維修成本居高不下。 Atlas Copco 鑿巖臺車液壓系統(tǒng)典型 故障形成的原因和危害 Atlas Copco 鑿巖臺車進行鑿巖作業(yè)時液壓控制閥工作時都處在封閉壓力油的工作狀態(tài)，且工作壓力一般都在 180230Bar 之間，在高壓工作狀態(tài)下泄漏是不可避免的，外泄可以用肉眼直觀的看到，容易發(fā)現(xiàn)和處理，相對內(nèi)泄就不易發(fā)現(xiàn)和察覺，內(nèi)泄的故障不但不易被查找，而且會造成液壓系統(tǒng)功率損失。液壓系統(tǒng)的功率損失一方面會造成能量上的損失，使系統(tǒng)的總效率下降，另一方面損失大部分能量轉變?yōu)闊崃?，引起油溫升高。其后果不僅使液壓系統(tǒng)效率下降，也加速油質(zhì)惡化，液壓油溫度超過 65℃每升高 9℃，油液的使用壽 命將縮短一半。其結果會導致： 1．工作油液粘度下降，泵的泄漏增加 2．液壓系統(tǒng)及元件的密封性能降低，甚至失效，使泄漏增加 3 液壓閥件的閥芯、閥體之間因熱膨脹而出現(xiàn)閥芯卡死現(xiàn)象，不能工作 4．油液潤滑性能降低，液壓元件的磨損加快，加速了元件的磨損失效，縮短了元件的使用壽命 5．油液汽化、蒸發(fā)，容易使液壓元件中產(chǎn)生氣穴、穴蝕 6．液壓膠管內(nèi)壁脫落，容易堵塞濾油器、水冷卻器和液壓閥內(nèi)的小孔，使液壓系統(tǒng)不能正常工作 7．縮短液壓系統(tǒng)設備的大修和報廢期 Atlas Copco 鑿巖臺車液壓系統(tǒng)典型故障以往的診 斷技術 Atlas Copco 鑿巖臺車液壓系統(tǒng)典型故障 —— 壓力不足和高溫故障在實際設備維修當中是最難查找的故障，這也是液壓系統(tǒng)本身的缺點所在，但究其根源兩者是一致的，都是內(nèi)泄引起的。 在生產(chǎn)實際中 Atlas Copco 鑿巖臺車液壓系統(tǒng)典型故障的診斷一直延用且僅有的方法是：在系統(tǒng)采取直通法或旁通法安裝壓力表。然后，必須依次短接兩聯(lián)電纜卷控制 /定位泄荷操作閥、兩聯(lián)頂棚控制操作閥、五聯(lián)支腿控制操作閥、六聯(lián)大臂定位控制操作閥、先導控制操作閥、 25Bar 先導減壓閥、三聯(lián)主工作操作閥或更換閥體右側安裝的 280Bar 的 安全閥觀察壓力表的讀數(shù)，通過比對找出內(nèi)泄的控制陜西鐵路工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 4 元件，然后進行處理。 Atlas Copco 鑿巖臺車液壓系統(tǒng)元件的布置結構緊湊，反復拆卸是很費勁的事，采用這種方法診斷的缺點在于： 1．診斷一次短接 7 個控制閥一個也不能少，勞動強度非常高，且至少需要 68個小時的時間，維修效率非常低，大大的降低了鑿巖臺車的生產(chǎn)效率； 2．診斷精確性差，對于泄漏量小于 1000ml/min 的控制閥診斷不出來； 3．頻繁的拆卸系統(tǒng)管路，不但會污染液壓系統(tǒng)，造成二次故障。而且造成油液外溢、浪費，污染環(huán)境； 4．對液壓泵的磨損是否在正常范圍 內(nèi)沒有嚴格的界定，往往造成誤判斷而進行更換； 5．液壓系統(tǒng)油液溫度過高容易誘發(fā)火災事故的發(fā)生。 陜西鐵路工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 5 第 2章 液壓鑿巖臺車安全操作 液壓鑿巖臺車安全操作規(guī)程 1．工作前檢查泵、空壓機等正常；并檢查管路、接頭等應無漏油、漏水和漏氣等現(xiàn)象。 2．工作前應確定各部操作桿、控制裝置及儀表應處于正常。 行走作業(yè) 1．降下升降平臺，倒回滑動工作臺，縮回臂架，將導桿擺成水平，鑿巖機保持在始動位置，縮回支腿，方能行走。 2．臺車行走前，應查看場地周圍，確認前后左右無人及障 礙物后，再按照引導人員的指示信號作業(yè)。切不可誤觸操作桿。 3．行走時要平穩(wěn)，避免緊急操作發(fā)生意外事故，特別在上下坡時更應注意。由于臺車的機體很長，即使轉向角不大、機體的前端與尾端也會極度擺動，故操作時要特別慎重。 4．行走于狹窄坑道時，要特別注意四周。卷起電纜時，操作人員必須按照引導人員的指示進行作業(yè)。 5．液壓油溫應保持在 30～ 70℃范圍，超過 70℃時，應立即停止行走。 鑿巖及其它作業(yè) 1．進入鑿巖作業(yè)之前，應清除作業(yè)面上的浮石，特別是在鑿鉆錨桿孔時更應注意安全。 2．連接水管前，先用壓縮空氣 排除管內(nèi)的塵埃。 3．將絕緣的電纜線準確地接在供電裝置上。 4．必須先張開支腿后，方可進行鑿巖作業(yè)和升降平臺上的作業(yè)。 5．在鑿巖作業(yè)和升降平臺上作業(yè)時，嚴禁移動機體。否則將損傷臂和導桿。 6．若臂需移位時，必須先退回導桿，使頂點離開工作面，同時注意臂下是否有人，并且注意人應在臂移位時能觸及到的安全距離以外。注意兩臂不要互相碰撞，撞壞油管。 7．操作升降平臺動作時，一定要用手勢或信號提醒下方作業(yè)人員注意，隨時查看下方的臂與導桿的位置是否正確。 陜西鐵路工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 6 8．移動臂時，不可讓軟管絆繞。 9．注意鑿巖作業(yè)孔粉塵排出量 大小，防止堵塞。 10．嚴禁用臺車“找頂”或清除危石。 停車作業(yè) 1．不能將臺車停放在軟地基處，以及側壁和頂部有落石或巖崩危險的地方。 2．臺車停放后，應將導桿和臂就行走狀態(tài)擺成水平位置，各操作桿置于中位，停止電動機和發(fā)動機。 3．避免在斜坡上停車。若必須停車時，應張開支腿并墊以三角墊木，防止機器下滑。 4．操作人員因故暫離臺車而停止作業(yè)時，也應切斷臺車電源。 其它注意事項 1．當發(fā)動機過熱時，立即停止運轉，待水溫降低后再加注冷卻水。冷卻水溫80～ 90℃時為正常。 2．發(fā)動機運轉時， 不可碰撞消聲器和排氣管部分，切忌在通風不良處長時間運轉。 3．關上電源開關后，方可檢查電氣系統(tǒng)。 4．運轉中，因導管、軟管、液壓部件等損傷引起漏油時，應立即停止發(fā)動機或電動機。 5．經(jīng)常檢查電纜是否有破損，是否被履帶車輛壓住或物體掛住、卡死以及長度是否足夠。 陜西鐵路工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 7 圖 鑿巖臺車 操作安全注意事項 1．操作人員必須經(jīng)過安全教育和技術培訓，熟悉本機結構、性能、作業(yè)范圍和本規(guī)程，并能夠掌握操作技術，經(jīng)考試合格后，方可獨自操作。 2．操作人員必 須戴安全帽，戴好防塵口罩，穿好工作服，扎好袖口。嚴禁酒后或精神情緒不正常的人員操作。 3．操作人員必須遵守勞動紀律，堅守崗位，精神集中，嚴格執(zhí)行操作規(guī)程。工作中發(fā)現(xiàn)故障和不安全因素要及時主動排除，不能排除的，及時向上級反映。如情況嚴重，應立即停機，并通知相關部門。如發(fā)生事故，應立即向領導報告。 崗位存在的主要危險有害因素 1．設備線路短路或發(fā)動機機體上有油污等易燃物、遇高溫自燃或明火引發(fā)火災事故。 2．電氣線路漏電或不按規(guī)程用電造成電傷害事故。 3．臺車在運行中出現(xiàn)熄火故障，使制動、轉向失靈 或誤操作等而造成溜車、撞車等車輛傷害事故。 4．違章操作，造成設備或人身傷害事故。 5．現(xiàn)場存在浮石掉落、偏幫、冒頂、垮塌等事故隱患時，易造成人身傷害事陜西鐵路工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 8 故 .更換輪胎、維護保養(yǎng)、檢修時易出現(xiàn)物體打擊和重物墜落傷害等事故。 液壓鑿巖臺車過程控制原理 液壓鑿巖臺車實現(xiàn)高精度鉆孔的原理就是借助于給定的參照系，利用液壓管理系統(tǒng)，對臺車大臂、推進梁、鑿巖機以及臺車本身進行智能信息化管理，實現(xiàn)鑿巖過程自動化。 液壓鑿巖臺車施工過程控制 1．利用鉆臂進行鉆孔定位時，應盡量選擇凹凸適中的位置進行定位，以 免造成凸出部分因鉆桿長度不夠而造成鉆孔深度不夠，影響爆破效果。 2．每次作業(yè)前，需進行傳感器誤差鑒定，通過人工操作鉆臂找準隧道兩底角及中線的測量標注點，判斷與臺車液壓自動找點位置是否一致，如不一致，需對傳感器角度進行重新標定。 3．在鉆孔過程中，操作手要時刻關注鉆桿入孔情況，若出現(xiàn)彎曲情況，應及時停止鉆孔，并及時糾正。 4．在進行周邊眼鉆孔時，若出現(xiàn)欠挖時，應進行人工操作處理掉欠挖，在進行周邊眼鉆孔。 5 在．臺車自動鉆孔過程中，操作手應時刻關注鉆臂的移動情況，避免與凸出巖石產(chǎn)生碰撞，損壞設備。 6．當出現(xiàn)個 別巖層較破碎時，操作手應人工干預鉆臂，對鉆孔進行多次沖洗，清理碎碴，便于后續(xù)的裝藥工作。 7．當遇到水量較大地段，裝藥困難，應先施鉆引水孔，再鉆炮孔。 8．臺車鉆孔時應避開在上一循環(huán)遺留的殘眼上開孔，由于前端殘眼段跟后續(xù)眼深段有臺階，造成裝藥困難、掉塊亦較多。當出現(xiàn)這種情況時，操作手應當進行人工干預鉆孔。 液壓鑿巖臺車的缺點 1．火工品超耗嚴重。鉆孔數(shù)量增加，正常情況下人工鉆孔數(shù)量 110～ 120 個左右，循環(huán)進尺 3m 左右，炸藥用量約 200kg，均方炸藥用量 ；相對而言，火工品器材（炸藥、導 爆索、毫秒雷管等）用量均嚴重超耗。 2．循環(huán)搭接錯臺較大。主要原因是大臂與鉆桿存在尺寸差異，當大臂靠近巖面時，鉆桿靠近內(nèi)側，與上一循環(huán)搭接處就會存在錯臺。 陜西鐵路工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 9 3．設備標配鉆頭φ 45，鉆桿φ 45，這種情況下須使用φ 40（大藥卷），曾試過換φ 40 鉆頭，使用小藥卷減少炸藥用量，但不到一個孔鉆頭就會損壞，或者鉆桿會折斷。這也是炸藥超耗的一個重要原因，也體現(xiàn)了它的局限性。 4． 由于斷面寬度不足，導致掏槽眼鉆孔時外插腳較小，一次掏槽很難完成，因此掏槽眼深度不足，只是起到增加臨空面的作用。 陜西鐵路工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 10 第 3 章 XE3