【正文】 回油，其沖擊工作原理如圖 23 所示。當活塞超過回程換向信號孔位 A 時，配流閥右端推閥面與高壓油相通，因該面積大于閥左端的面積，所以配流閥向左運動進行回程換向，高壓油通過機體內(nèi)部孔道與活塞后腔相通，活塞向右作減速運動，后腔的油一部分進入蓄能器 3，一部分從機體內(nèi)部通道流入前腔，直至回程終點(圖 22b)。圖 21 前腔回油后腔常壓型液壓鑿巖機沖擊工作原理(a)回程 (b)回程換向 (c)沖程 (d)沖程換向1—缸體 2—活塞 3—套閥 4—蓄能器A—前腔 B—后腔 C—推閥腔 D—回油腔（2）后腔回油前腔常壓型液壓鑿巖機沖擊工作原理 [13]此型液壓鑿巖機是通過改變后腔的供油和回油來實現(xiàn)活塞的沖擊往復(fù)運動的，也有套閥式和芯閥式兩種，其套閥式液壓鑿巖機沖擊工作原理如圖 22 所示。當活塞在沖程中離沖擊點還有一定距離時，推閥腔 C 與壓油腔 B 相通，套閥進行沖程換向，在此過程中，活塞高速沖擊釬尾(21d)。當活塞回程到一定位置時，使推閥腔 C 與后腔 B 切斷，與回油腔 D 連通，推閥腔 B 的油壓急劇下降，于是套閥作回程換向并向右快速運動，關(guān)閉活塞前腔的壓油口，開啟回油口，活塞前端作用力急劇減小使活塞處于制動運行狀態(tài)( 圖 21b)。圖 21 所示位套閥式的沖擊工作原理。表 21 液壓鑿巖機的分類 [12]類型 有閥型 無閥型單面回油回油方式后腔回油 前腔回油雙面回油 雙面回油活塞運動 三通法控差動 三通法控差動 四通閥控 活塞自配油閥的結(jié)構(gòu) 套閥 心閥 套閥 心閥 芯閥 無國外Tamrock 公司的 HE,HL系列古河株式會社的 HD 系列Tension 公司的 RD 系列GD 公司的HPR 系列Ailmakg公司的AD 系列Sea 公司的 RPH35系列Atlas Copc 公司的 COP 系列Ingersoll.Rand 公司的 Joy 公司的典型產(chǎn)品國內(nèi) 系列 液壓鑿巖機的沖擊工作原理液壓鑿巖機以液壓流體作為傳遞能量的介質(zhì)，其沖擊工作原理主要是由沖擊機構(gòu)的配油方式?jīng)Q定的。前者按閥的結(jié)構(gòu)可分為套閥式和芯閥式:按回油方式又有單面回油和雙面回油兩種:單面回油又分為前腔回油和后腔回油兩種。這種供水方式由于水路短，易于實現(xiàn)密封，且即使發(fā)生漏水也不會影響鑿巖機內(nèi)部的正常潤滑，其缺點是機頭部分增加了長度。旁側(cè)供水裝置是液壓鑿巖機廣泛采用的結(jié)構(gòu)。中心供水式裝置與一般氣動鑿巖機中心供水方式相同，壓力水從鑿巖機后部的注水孔通過水針從活塞中間孔過，本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書9進入前部釬尾來沖洗鉆孔。因擺線液壓馬達體積小、扭矩大、效率高，故液壓鑿巖機回轉(zhuǎn)機構(gòu)普遍采用這種馬達。（2）回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)機構(gòu)主要用于轉(zhuǎn)動釬具和接卸釬桿。前者加工簡單，后者性能優(yōu)良。有的加前后缸套，以利于油路和沉割槽的加工，且維修時便于更換；有的不加襯套，為便于加工，把缸體分為幾段；而輕型液壓鑿巖機大多采用整體式缸體。4）缸體缸體是液壓鑿巖機的主要零件，體積和重量都較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔道和油槽多，要求加工精度高。目前，國內(nèi)外各種有閥型液壓鑿巖機都配有一個或二個高壓蓄能器，有的液壓鑿巖機為了減少回油的脈動，還設(shè)有回油蓄能器。3）蓄能器液壓沖擊機構(gòu)的活塞只在沖程時才對釬尾作功，而回程時不對外作功，為了充分利用回程能量，需配備高壓蓄能器儲存回程能量，并利用它提供沖程時所需的峰值流量，以減小液壓泵的排量。而芯閥是一個部件，由多個零件組成，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可制成三通或四通閥。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書82）配流閥液壓鑿巖機的配流閥有多種形式，概括起來有套閥和芯閥兩大類，芯閥按形狀又可分為柱狀閥和筒狀閥。通過對氣動鑿巖機和液壓鑿巖機兩種活塞的效果比較發(fā)現(xiàn)，液壓鑿巖機的活塞只比氣動鑿巖機的活塞重19％，可是輸出功率卻提高了一倍，而釬桿內(nèi)的應(yīng)力峰值則減小了20％。圖 21 沖擊式鑿巖機作業(yè)原理1—活塞 2—釬尾 3—接釬套 4—釬桿 5—釬頭1）活塞活塞是傳遞沖擊能量的主要零件，其形狀對破巖效果有較大影響。如有帶行程調(diào)節(jié)裝置的，也有無此裝置的；有采用中心供水的，也有采用旁側(cè)供水的；缸體內(nèi)有帶缸套的也有無缸套的；為了防止深孔鑿巖時釬桿卡在巖孔內(nèi)拔不出來，國外有幾種新型液壓鑿巖機在供水裝置前面還設(shè)有反沖裝置。第 2 章 液壓鑿巖機的沖擊工作原理及結(jié)構(gòu)分析 液壓鑿巖機的基本結(jié)構(gòu)液壓鑿巖機主要由沖擊機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、供水排粉裝置及防塵系統(tǒng)等部分組成，其鑿巖作業(yè)是沖擊、回轉(zhuǎn)、推進與巖孔沖洗功能的綜合。（3）建立數(shù)學(xué)模型，導(dǎo)出活塞系統(tǒng)、配流閥系統(tǒng)、蓄能器、防空打裝置以及配流本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書7閥換向信號孔位置的設(shè)計計算公式。本文的主要設(shè)計內(nèi)容如下：（1）原理介紹，介紹液壓鑿巖機的基本結(jié)構(gòu)和沖擊工作原理。研制開發(fā)輕型獨立回轉(zhuǎn)液壓鑿巖機就是在這樣的背景下提出的。盡管世界鑿巖機，尤其是液壓鑿巖機技術(shù)有很大發(fā)展，但在我國其主導(dǎo)產(chǎn)品幾十年來沒有大的變化。由于種種原因，國內(nèi)產(chǎn)品還遠遠不能滿足市場的需求，一些生產(chǎn)廠和大學(xué)研究機構(gòu)投入了相當?shù)娜肆唾Y金進行液壓沖擊機械的開發(fā)研究，以提高我國在這一領(lǐng)域的技術(shù)水平。任何一種機械產(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計、制造到投入使用，離不開各種信息(包括結(jié)構(gòu)參數(shù)、控制參數(shù)、價格因子及市場需求等)的集中分析、儲存、加工和處理，使用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實現(xiàn)以智能、動力、結(jié)構(gòu)和傳感組成的有序信息流的在線分析與處理，完成對液壓沖擊機械系統(tǒng)的信息化設(shè)計與控制。以計算機為核心，采用各種可視化軟件(Ⅶ、VC 等)，實現(xiàn)測試技術(shù)與手段的虛擬化。這里指鑿巖破碎過程的計算機化，它包括兩個方面：一是采用電液控制技術(shù)，對液壓沖擊器的工作參數(shù)進行控制，使其可根據(jù)工作對象的不同物理性質(zhì) 自動地無級調(diào)節(jié)活塞行程，從而改變其輸出的沖擊能和沖擊頻率，以保證在最佳工況下工作；二是對液壓鉆車鉆臂定位系統(tǒng)控制，使其能迅速而準確可靠地移動到指定位置，目前中南大學(xué)完成的國家“863”項目——隧道鑿巖機器人的研究就是這個本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書6發(fā)展方向。瑞典 公司的 COP1838 液壓鑿巖機的鉆孔速度比 COP1238 型提高 80％，釬具壽命延長 80％。m。瑞典 公司的COP1238HF 型液壓鑿巖機沖擊頻率可達 zH105?，沖擊能達 440J,扭矩 500700N瑞典 AtIaCopco 公司推出COP183CoP1440 系列液壓鑿巖機取代 O0lP1238 系列機型；德國的 Krupp 公司推出了沖擊能和頻率可調(diào)節(jié)的液壓破碎錘，實現(xiàn)了液壓破碎錘工作參數(shù)輸出的連續(xù)控制；國內(nèi)中南工業(yè)大學(xué)先后研制 YYG90、YYG9IOA、YYG90B、YYG145 等系列液壓鑿巖機。隨著全球經(jīng)濟的巨大發(fā)展，資源開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)顯得尤為重要 世界市場特別是中國市場對液壓沖擊設(shè)備的需求量日益擴大，對其性能的要求也越來越高，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。計算機輔助設(shè)計應(yīng)用于液壓沖擊機械，大大提高了設(shè)計質(zhì)量，為這種機械產(chǎn)品的理論設(shè)計研究和產(chǎn)業(yè)化提供了堅實的技術(shù)保證。該軟件的參數(shù)優(yōu)化是以液壓沖擊機構(gòu)的理想線性模型為基礎(chǔ)，而仿真驗算是以沖擊機構(gòu)的非線性模型為基礎(chǔ)。關(guān)于這種新型液壓沖擊機械的理論研究、結(jié)構(gòu)設(shè)計與控制方法目前尚屬空白，因此，開發(fā)研制這類性能更為先進的設(shè)備便成為促進液壓沖擊機械技術(shù)進步的重要課題。對于液壓沖擊器工作參數(shù)調(diào)節(jié)理論的研究，國內(nèi)外的許多學(xué)者作了大量的工作。它主要是通過控制活塞回程壓力大小來無級調(diào)節(jié)沖擊器的單次沖擊能；同時，通過控制變量泵的流量，無級調(diào)節(jié)沖擊器的頻率。因此，在主機功率變化不大的情況下，開發(fā)無級調(diào)節(jié)工作參數(shù)的液壓沖擊器就成了研究熱點。上述液壓沖擊器都是基于行程反饋原理設(shè)計的，這些液壓沖擊器輸出工作參數(shù)的調(diào)節(jié)主要是通過改變系統(tǒng)的輸入壓力(流量) ，或增設(shè)多個回程反饋信號孔，通過控制各信號孔的開關(guān)來調(diào)節(jié)活塞行程，以改變液壓沖擊器的沖擊能和沖擊頻率。目前，世界上許多液壓沖擊機械制造商紛紛推出一些行程可調(diào)的液壓沖擊器系列產(chǎn)品，如瑞典 公司于 20 世紀 80 年代率先推出了 CoP1238 系列三擋液壓鑿巖機；美國Gardner—Denver 公司 HPR—1 型自動調(diào)節(jié)行程液壓鑿巖機；法國 公司的 RPH200 型三擋液壓鑿巖機以及日本三菱商事株式會社的 MKB1300 型液壓碎石機。(如鑿巖爆破工藝的平巷中深孔掘進)發(fā)生變化時，為了降低鑿巖破碎成本和提高生產(chǎn)效率，出現(xiàn)了輸出工作參數(shù)可以調(diào)節(jié)的液壓沖擊器。 液壓沖擊器輸出參數(shù)調(diào)節(jié)的研究沖擊鑿巖破碎理論與實踐表明：對于某種確定的工作對象(如巖石、路基等)，均存在一個特定單位最優(yōu)沖擊能與之相匹配，只有在這一最優(yōu)的單位沖擊能作用下，工作對象破碎過程所消耗的能量才最少。 釬尾反彈能量吸收裝置及防空打裝置的研究液壓沖擊器工作時不可避免地會出現(xiàn)釬尾沖擊反彈現(xiàn)象和空打現(xiàn)象，因此，釬尾反彈能量吸收裝置與防空打裝置的工作性能對液壓沖擊器的使用壽命起著很大的影響。中南大學(xué)齊任賢、劉世勛教授對換向閥控制過程進行了理論分析，同時對換向閥的造型設(shè)計和參數(shù)優(yōu)化進行了研究，得出了一些有益的規(guī)律性結(jié)論：如換向閥作高速運動時，由于回油阻力的響，可能出現(xiàn)速度飽和現(xiàn)象。配流閥對活塞的控制屬于開關(guān)型控制，閥換向過程中的時間、位移、耗油量等都是影響沖擊機構(gòu)性能的重要因素。提出了回油蓄能器的參數(shù)設(shè)計方法；以集中參數(shù)為基礎(chǔ)，建立了高壓隔膜式蓄能器的動態(tài)模型，分析了蓄能器系統(tǒng)的頻率特性，在此基礎(chǔ)上，進一步分析了蓄能器與液壓沖擊器的耦合特性，得出了最優(yōu)工作參數(shù)比；通過實驗測定液壓碎石機的蓄能器工況，研究了蓄能器充氣腔容積和充氣壓力的變化對液壓碎石機性能的影響。因此，液壓沖擊器系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器的目的就是為了吸收這種壓力脈動和液壓沖擊，同時在正常工作時吸收供過于求的能量，當系統(tǒng)短時間內(nèi)需要大量壓力油時，蓄能器可補充供不應(yīng)求的能量，這樣可減小液壓泵的容量，從而減少電機功率消耗和系統(tǒng)發(fā)熱。但必須指出，由于液壓沖擊機構(gòu)運動的復(fù)雜性，非線性模型也是建立在一些假設(shè)基礎(chǔ)上的，所以也只能是近似地描述沖擊機構(gòu)的運動規(guī)律。非線性模型較多地考慮液壓沖擊機構(gòu)的影響因素，較全面地分析了沖擊機構(gòu)的受力狀態(tài)，用高階非線性微分方程組描述其運動規(guī)律。這種模型揭示液壓沖擊機構(gòu)的運動規(guī)律直接明了，有確切的數(shù)學(xué)表達式，可方便地求得解析解。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書2 液壓鑿巖機的研究現(xiàn)狀 數(shù)學(xué)模型的研究按照人們在研究沖擊機構(gòu)時所采用的數(shù)學(xué)模型不同，可以把研究液壓沖擊機構(gòu)的方法分為線性模型法和非線性模型法兩種。1980 年長沙礦冶研究院研制成功了我國第一臺 YYG—80 型液壓鑿巖機，不久以后，由中南工業(yè)大學(xué)研制的 YYG90 型液壓鑿巖機、北京科技大學(xué)研制的 YS—5000 型液壓碎石機和長沙礦山研究院研制 D型液墊式 液壓碎石沖擊器也相繼通過了國家有關(guān)部門組織的技術(shù)鑒定。我國開展液壓沖擊機械的研究工作起步于 70 年代初期，基本與國際研究水平同步 ，但由于當時我國液壓技術(shù)發(fā)展較慢，液壓鑿巖機與液壓碎石機未能在我國普遍推廣應(yīng)用。前兩者的液壓鑿巖設(shè)備銷售量占世界銷售總量的一半以上。90年代先進國家的巖石開挖工程采用的液壓鑿巖設(shè)備占鑿巖設(shè)備總量的80%以上。由于液壓鑿巖機和氣動鑿巖機相比具有明顯的優(yōu)越性，瑞典、英國、美國、德國、芬蘭、奧地利、瑞士和日本等國陸續(xù)研制出各種型號的液壓鑿巖機，使液壓鑿巖機技術(shù)和生產(chǎn)在30多年間有了很大發(fā)展。以上幾種液壓鑿巖機都因一些關(guān)鍵的技術(shù)問題沒能很好地解決，所以未能在生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。大約40年之后，另一位英國人薩特立夫也制成了一臺液壓鑿巖機。 Impact mechanism 。 Independent turned。 Design。 The piston air defense play device design。關(guān)鍵詞：鑿巖機；設(shè)計；輕型；獨立回轉(zhuǎn)；研究；沖擊機構(gòu)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書IIAbstractDrilling machinery is widely used in excavation, construction and other filed. In despite of the world Hydraulic rock drill sespecially Hydraulic rock drill technology had great developed, in our country the main product of rock drill had little change in recent decade . A large number of small and mediumsized mining in our country and the general engineering construction in mon use is still high energy consumption, broken rock the efficiency is low, the more vulnerable parts, life expectancy, noise is high, the pollution of the environment a pneumatic drill machine, leg type developed light independent rotary hydraulic drill machine is in this context of the proposed