【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 人工操作 ， 自動(dòng)裝置只實(shí)現(xiàn)了測(cè)量與顯示 ， 以檢驗(yàn)電子控制系統(tǒng)的可靠性和適用性。 這臺(tái)工程樣機(jī)初次用于奧斯陸的一個(gè)大型下水道工程 ,需要鉆爆 12 條隧道。任務(wù)和時(shí)間都很集中 ， 大約一年時(shí)間里 ， 這臺(tái)鉆車連續(xù)工作 (按兩班制 ) ,共鉆孔 380000 m ,爆破量接近 270000 3m 巖石。工程實(shí)踐表明該臺(tái)車鉆孔能力高 ， 電子裝置和傳感器的維護(hù)工作非常少。工程結(jié)束后 ， 對(duì)鉆車的全面檢查結(jié)果顯示 ， 自動(dòng)測(cè)量與顯示系統(tǒng)有助于減小工作過(guò)程中臂的磨損。 第 2 臺(tái)工程樣機(jī)于 1979 年完工 ， 增加了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制鉆臂定位和鉆孔循環(huán)。兩個(gè)月的調(diào)試結(jié)束后 ， 這臺(tái)鉆車被用于挪威南部的兩個(gè)公路隧道工程 ,開(kāi)始的時(shí)候使用手動(dòng)控制 ， 逐漸過(guò)度到自動(dòng)方式 ， 經(jīng)過(guò)對(duì)自動(dòng)支撐和折彎補(bǔ)償處理的程序調(diào)整后 ， 鉆車主要工作在自動(dòng)控 制模式 ， 設(shè)備的運(yùn)行令人滿意 ， 在堅(jiān)硬的玄武巖上累計(jì)鉆孔 120 000 m， 自動(dòng)進(jìn)行彎道邊緣孔的鉆鑿也達(dá)到了非常理想的效果 ,維護(hù)工作非常少 。 以上 綜述了鑿巖臺(tái)車自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程 ， 以 Atlas 最新推出的全電腦控制鑿巖臺(tái)車為例 ， 介紹了臺(tái)車自動(dòng)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀。提出模塊化的軟硬件設(shè)計(jì) ， 分布式控制 ，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和三維圖形顯示技術(shù)是鑿巖臺(tái)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展方向 。 第二章 設(shè)計(jì)要求分析及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的制定 設(shè)計(jì)要求分析 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 12 設(shè)計(jì)題目 鑿巖臺(tái)車液壓 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)說(shuō)明 推進(jìn)梁上的推進(jìn)油缸的最大載荷 wF =25KN 活塞桿行程： S=1600 mm 活塞桿單行程的動(dòng)作時(shí)間： t=50 s 千斤頂（液壓缸）的 活塞桿最大受力： WF = KN 活塞桿行程： S=400 mm 活塞桿單行程的動(dòng)作時(shí)間： t=50s 仰俯液壓缸的 活塞桿最大受力： WF = 510? N 活塞桿行程： S=450 mm 活塞桿單行程的動(dòng)作時(shí)間： t=30s 舉升液壓缸的 活塞桿最大受力： WF =127 KN 活塞桿行程： S=550 mm 活塞桿單行程的動(dòng)作時(shí)間： t=40s 大臂延伸液壓缸的 活塞桿最大受力： WF = 25 KN 活塞桿行程： S=1250 mm 活塞桿單行程的動(dòng)作時(shí)間： t=40 s 推進(jìn)補(bǔ)償 液壓缸的 活塞桿最大受力： WF = 20KN 活塞桿行程： S=1250mm 活塞桿單行程的動(dòng)作時(shí)間： t= 45 s 靠幫 液壓缸的 活塞桿最大受力： WF = 51KN 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 13 活塞桿行程： S=300mm 活塞桿單行程的動(dòng)作時(shí)間： t=40s 轉(zhuǎn)向液壓缸的 活塞桿最大受力： WF =127KN 活塞桿行程： S=400mm 活塞桿單行程的動(dòng)作時(shí)間： t=40s 鑿巖機(jī)液壓馬達(dá)的 轉(zhuǎn)速： n=140 1minr ?? 轉(zhuǎn)矩： T= M? 壓差： p? =20MPa 工況分析及其技術(shù)參數(shù) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的擬訂 本系統(tǒng)采用了五個(gè)泵， 一個(gè)變量泵，四 個(gè)定量泵，一個(gè)油箱 ，十七個(gè)油缸。在液壓系統(tǒng)要完成的任務(wù)和要求的基礎(chǔ)上，大概的計(jì)算一下系統(tǒng)的輸出功率范圍，以便確定液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)形式，包括一下幾個(gè)具體內(nèi)容。 選用開(kāi)式系統(tǒng)或閉式系統(tǒng) 通常 對(duì)于固定式的機(jī) 械設(shè)備總是采用開(kāi)式系統(tǒng)。即系統(tǒng)中包括一個(gè)主油箱，作為油液循環(huán)的開(kāi)口環(huán)節(jié)，有利于油液的冷卻和凈化。但不夠緊湊，不過(guò)固定式的機(jī)械設(shè)備對(duì)于緊湊的要求并不嚴(yán)格，本系統(tǒng)采用開(kāi)式系統(tǒng) .。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 14 選用節(jié)流調(diào)速 或 者 容積調(diào)速 這要 根據(jù)系統(tǒng)的功率大小和系統(tǒng)的特點(diǎn)而定。正如前述，對(duì)于系統(tǒng)的功率要求不高的小功率系統(tǒng)，常用節(jié)流調(diào)速，固其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單方便；對(duì)于效率要求較高的大功率系統(tǒng)，則寧愿使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的容積調(diào)速或分級(jí)調(diào)速，皆在盡量減少能量損失。 此鑿巖臺(tái)車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求功率較高，但采用 節(jié)流調(diào)速。 選用油泵的類型 目前 ，液壓系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛的油泵有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。一般情況下，中低壓系統(tǒng)多使用齒輪泵和葉片泵，而高壓系統(tǒng)則主要應(yīng)用各種柱塞泵，當(dāng)然這種劃分并非是絕對(duì)的。近些年來(lái)，由于設(shè)計(jì)和制造工藝的不斷改善和提高，齒輪泵和葉片泵的工作壓力也有顯著的提高，有些已經(jīng)達(dá)到高壓水平，所以選擇的應(yīng)有一定的靈活性， 本系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，因此采用主泵為柱塞泵，還有齒輪泵。 選用油缸和馬達(dá) 一般 來(lái) 說(shuō) ，工作 機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，都選用各種油缸驅(qū)動(dòng)；作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，都采用各種油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)；擺動(dòng)的，則選用各種擺動(dòng)油缸驅(qū)動(dòng)。同樣，這也不是絕對(duì)的。 確定控制方式 控制方式 從不同的角度來(lái)分，可以有手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、電液動(dòng)等；也可以分為壓力控制、 行程控制，還可以分為內(nèi)控式和外控式等。根據(jù)功率范圍、精度要求、自動(dòng)化程度、能源形式、使用場(chǎng)合以及 使用的頻率程度和利用率等因素而定。 確定工作液體 常用 的工作液體有礦物油、合成油和水浮油。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)幾乎都采用前兩種油液，特別是各種礦物油，它既可以滿足一般的液壓系統(tǒng)的要求，價(jià)格又便宜，合成油具有優(yōu)良的品質(zhì)指標(biāo)和特殊性質(zhì)。但目前產(chǎn)量較少，成本高，不宜使用，常用于某些專門技術(shù)要求的精密系統(tǒng)中，而 水乳油液只用于水壓機(jī)或者某些需要抗燃的系統(tǒng)中。總之，在滿內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 15 足要求的前提下，盡量選擇價(jià)格便宜的，一般工作液體不可以優(yōu)材劣用， 以免造成浪費(fèi)。 第三章 鑿巖臺(tái)車的液壓系統(tǒng)工作原理圖的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)工作過(guò)程及其分析 鑿巖機(jī)的旋轉(zhuǎn) 一般情況下，鑿巖機(jī)內(nèi)的液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的 壓力 — 5MPa。在液壓回路中裝有溢流閥，以防止鑿巖機(jī)在鑿巖的過(guò)程中比卡住，使的系統(tǒng)的壓力升高，而導(dǎo)致油管的破裂。在 操作 手動(dòng)換向閥 換向 時(shí) ，油液的流動(dòng)情況為： 進(jìn)油路： 油箱 → 回轉(zhuǎn)泵 →調(diào)速閥 →手動(dòng)換向閥 →液壓馬達(dá) 回油路： 液壓馬達(dá) →手動(dòng)換向閥 → 回 到油箱 鑿巖機(jī)的沖擊 鑿巖機(jī)的 沖擊有低壓沖擊和高壓沖擊，在臺(tái)車出廠時(shí)，設(shè)定低沖擊的壓力為 13MPa,高沖擊的壓力在 19 — 21MPa。 鑿巖機(jī)在鑿巖的過(guò)程中，鑿巖機(jī)的釬桿 既要 旋轉(zhuǎn)，又要沖擊和推進(jìn)，這樣才能把巖石鑿開(kāi)，便于打孔。 鑿巖機(jī)的推進(jìn) 鑿巖機(jī)的推進(jìn)是把鑿巖機(jī)放在一個(gè)油缸上，是由油缸的活塞桿往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)此動(dòng)作的。鑿巖機(jī)的高推進(jìn)壓力為 — 10MPa，低推進(jìn)的壓力為 4MPa。 在鑿巖機(jī)鑿巖的過(guò)程中，鑿巖機(jī)的釬桿既要旋轉(zhuǎn)，又要沖擊和推進(jìn)，是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，這樣才能把巖石在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)鑿開(kāi)，便于打孔，提高在礦山作業(yè)的時(shí)間和內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 16 減小工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在液壓回路中裝有溢流 閥，以防止鑿巖機(jī)在鑿巖的過(guò)程中比卡住，使的系統(tǒng)的壓力升高，而導(dǎo)致油管的破裂。 鑿巖機(jī)的定位 鑿巖機(jī)在礦山作業(yè)時(shí)，打孔要有一定的精度和準(zhǔn)確度，尤其是在巷道工作面的 。 鑿巖機(jī)的定位系統(tǒng)對(duì)整個(gè)鑿巖機(jī)的在精確 作業(yè) 有很高的要求。 鑿巖機(jī)的定位是通過(guò)定位手 柄的上下左右四個(gè)位置的選擇，就可以控制臺(tái)車大臂上下左右的移動(dòng)，其實(shí)大臂的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)手動(dòng)比例換向閥來(lái)控制四個(gè)液壓缸實(shí)現(xiàn)的。 本系統(tǒng)中的液壓回路及其作用： 卸 載 回路 此回路的 功能是在臺(tái)車啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)需要?jiǎng)x車是 給臺(tái)車底盤卸載。還有當(dāng)鑿巖機(jī)在打孔的過(guò)程中，由于鑿巖機(jī)被巖石卡住時(shí)，系統(tǒng)的壓力會(huì)隨著卡住時(shí)間的推移而升高，此時(shí)，從油泵壓出來(lái)的液壓油通過(guò)卸荷閥回到油箱了，以防止 壓力升高，損壞液壓元器件。 節(jié)流 調(diào)速回路 由于我國(guó)的各個(gè)礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和礦石的軟硬度都是有所不同的，所以鑿巖機(jī)在作業(yè)時(shí)，針對(duì)不同的礦山地質(zhì)情況，需要調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力 。在系統(tǒng)的回油處也設(shè)有節(jié)流閥。 第四章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 初選系統(tǒng)工作壓力 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第五版第 5 卷表 21— 211 選系統(tǒng)工作壓力為 25MPa。 液壓執(zhí)行元件的計(jì)算與選型 推進(jìn)鑿巖機(jī)的液壓缸的計(jì)算與選型 已知 參數(shù)（工藝給定）： 活塞桿最大受力： WF =25KN 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 17 活塞桿行程： S=1600mm 活塞桿單行程的動(dòng)作時(shí)間： t=30s 液壓 缸內(nèi)徑的確定 ： 根據(jù)公式：mWFF ?? =P1 A2 P2 A1 式（ 1） 選自《機(jī) 械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本液壓傳動(dòng)與控制》 式 — 5 式中： A1 =4? D2 無(wú)桿腔活塞有效工作面積 （ m2 ） ； A2 = 4? ( D2 — d2 )有桿腔活塞有效工作面積 （ m2 ）； FW : 外載荷； F: 活塞受力 P1 : 油缸的工作腔受力； P2 : 油缸的回油腔壓力 ； d： 活塞桿直徑； D： 油缸的內(nèi)徑； m? ： 液壓缸機(jī)械效率； 令 桿徑比： ? =Dd 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本液壓傳動(dòng)與控制》表 — 5， 取 ? = 有 D= ])1([ 4 221 PP Fm W ????? 式（ 2） 其中： FW = 25KN= 25 310? N m? = 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 18 P1 = 25MPa = 25 610? Pa P2 = 1MPa = 1 610? Pa ?? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本液壓傳動(dòng)與控制》表 — 4 取 P2 = 1MPa 把數(shù)據(jù)代入式（ 2）中得 ： D = 62310]1)(25[ 10254 ?????? ??= mm 根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑的推薦值選： D = 63 mm 驗(yàn)算系統(tǒng)的壓力： 由 式 （ 1） 可得： 21221 AAPAFPmw ?? ? 式（ 3） 把已知參數(shù)代入式 （ 3） 有 P1 =4)(0 6 10254223???? ?? +1? 1?= 因而初選壓力符合要