第二章掘進機械§2-1概述/sundae_meng

掘進設備按掘進工藝分為鉆眼爆破法掘進設備和綜合機械化掘進設備。完成鉆爆法掘進工序所需設備：鉆(鑿)孔機械、裝載機械、轉(zhuǎn)載機械及巷道支護及修整機械等。第二章掘進機械§2-1概述一、掘進機械的分類/sundae_meng§2-1概述

設備配套機械化作業(yè)線主要形式有：

①耙斗裝載機為主的機械化作業(yè)線：該作業(yè)線實現(xiàn)鑿孔和裝載平行作業(yè)，且結(jié)構(gòu)簡單，在國內(nèi)煤礦廣泛使用；②鑿巖臺車為主的機械化作業(yè)線：該作業(yè)線適用于大斷面巷道掘進，效率高，勞動強度低；③鉆裝機為主的機械化作業(yè)線：鉆裝機鉆鑿炮孔、錨桿孔和裝載轉(zhuǎn)運煤巖，并將巖石裝入礦車。巷道支護采用錨桿安裝機和混凝土噴射機。/sundae_meng§2-1概述

綜合機械化掘進設備直接用掘進機完成破落煤巖、裝載、轉(zhuǎn)載及支護等工序，實現(xiàn)工序的平行作業(yè)。綜合機械化掘進設備優(yōu)點：安全、快速、高效——掘進機械化發(fā)展方向。綜合機械化掘進設備：懸臂式掘進機、連續(xù)采煤機、掘錨聯(lián)合機組、全斷面掘進機。/sundae_meng§2-2鉆孔機械與裝載機械

用鉆眼爆法掘進巷道時，鉆鑿炮眼機具的總稱為鉆孔機械。/sundae_meng

鑿巖機沖擊破碎原理四個動作：沖擊釬桿；旋轉(zhuǎn)釬桿；推進釬桿；排渣1-鑿巖機缸體；2-活塞；3-釬桿；4-釬頭§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng一、鉆孔機械

按動力不同可分為氣動、液壓、電動和內(nèi)燃鑿巖機四類。（一）氣動鑿巖機

按操作方式不同分手持式、支腿式和導軌式。按頻率分低頻鑿巖機(沖擊頻率42Hz以下)和高頻鑿巖機(沖擊頻率42Hz以上)。按轉(zhuǎn)釬機構(gòu)分內(nèi)回轉(zhuǎn)式鑿巖機和外回轉(zhuǎn)式鑿巖機。

§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng§2-2鉆孔機械與裝載機械支腿式氣動鑿巖機用支腿支承和推進，減輕勞動強度，提高鉆孔效率，用于在巖石巷道鉆鑿孔徑24～42mm，孔深2～5m的水平或傾角較小的孔，使用廣泛。

手持式氣動鑿巖機以手托持，無其他支承，靠鑿巖機自重或操作者施加的推壓力推進鑿巖。功率小、機重較輕，手持作業(yè)勞動強度大、鉆孔速度慢，鉆鑿小直徑淺孔。/sundae_meng導軌式氣動鑿巖機裝在鑿巖臺車鉆臂的推進器上，沿導軌推進鑿孔。重量較重，沖擊能大，采用獨立外回轉(zhuǎn)機構(gòu)，轉(zhuǎn)矩較大，鑿孔速度較快，顯著減輕勞動強度，改善作業(yè)條件，適用鉆鑿孔深5～10m、孔徑40～80mm硬巖炮眼。§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng

氣動鑿巖機組成：沖擊配氣機構(gòu)、轉(zhuǎn)釬機構(gòu)、排屑機構(gòu)和潤滑機構(gòu)等§2-2鉆孔機械與裝載機械1-釬桿；2-鑿巖機；3-注油器；4-水管；5-風管；6-氣腿支腿式鑿巖機

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1．沖擊配氣機構(gòu)作用：將由操縱閥輸入的壓氣依次輸送到氣缸的后腔和前腔，推動活塞往復運動——獲得活塞對釬尾的連續(xù)沖擊動作。

常用配氣機構(gòu)有被動閥配氣機構(gòu)、控制閥配氣機構(gòu)和無閥配氣機構(gòu)。

被動閥配氣機構(gòu)依靠活塞往復運動時壓縮前后腔氣體，形成高壓氣墊推動配氣閥變換位置。配氣閥有球閥、環(huán)狀閥和蝶狀閥?！?-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng環(huán)狀閥配氣機構(gòu)1-壓氣入口；2-氣道；3-配氣閥；4-氣缸后腔；5-活塞；6-排氣口；7-氣動前腔；8-氣路通道

(a)沖擊行程(b)

返回行程§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng

2．轉(zhuǎn)釬機構(gòu)使氣動鑿巖機釬桿回轉(zhuǎn)的機構(gòu)。內(nèi)回轉(zhuǎn)和外回轉(zhuǎn)(獨立回轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)釬機構(gòu)。(1)內(nèi)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)釬機構(gòu)1-棘輪；2-棘爪；3-螺旋棒；4-活塞；5-轉(zhuǎn)釬套；6-釬尾套；7-釬桿

內(nèi)回轉(zhuǎn)機構(gòu)多用于輕型手持式或支腿式氣動鑿巖機。§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng

(2)外回轉(zhuǎn)(獨立回轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)釬機構(gòu)

由獨立的氣動馬達經(jīng)齒輪減速驅(qū)動釬桿轉(zhuǎn)動，具有轉(zhuǎn)速可調(diào)、轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)動方向可變等特點，有利于裝拆釬頭、釬桿。多用于重型導軌式氣動鑿巖機?！?-2鉆孔機械與裝載機械

3．排屑機構(gòu)

:用水沖洗排除孔內(nèi)巖屑的機構(gòu)。

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4．潤滑機構(gòu)向鑿巖機各運動件注潤滑油，以保證正常鑿巖作業(yè)的機構(gòu)?！?-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng（二）液壓鑿巖機

以循環(huán)高壓油為動力，驅(qū)動釬桿、釬頭，以沖擊回轉(zhuǎn)方式在巖體中鑿孔的機械。液壓鑿巖機一般安裝在鑿巖臺車的鉆臂上工作，可鉆鑿任何方位的炮孔，鉆孔直徑通常為30～65mm，適用于以鉆眼爆破法掘進的礦山井巷、硐室和隧道的鉆孔作業(yè)?！?-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng

液壓鑿巖機優(yōu)缺點：

優(yōu)點：1、能量利用率30～40%，風動鑿巖機10%；2、機械性能好，鑿巖速度快(沖擊頻率每分鐘上萬次，風動鑿巖機每分鐘三千次左右)，速度提高一倍以上；3、消除風動鑿巖機的排氣噪音和油霧，改善作業(yè)條件；

4、運動件在油液中工作，潤滑條件好，提高零件壽命。

缺點：投資大，單位功率的重量較大，技術(shù)要求和維護費用較高。§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng

液壓鑿巖機組成：沖擊機構(gòu)、轉(zhuǎn)釬機構(gòu)、蓄能機構(gòu)、排屑機構(gòu)等。

§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng

1．沖擊機構(gòu)按配油結(jié)構(gòu)分為有閥式和無閥式兩種。有閥式?jīng)_擊機構(gòu)按回油方式可分為單腔回油和雙腔回油。液壓鑿巖機多采用單腔回油套閥式?jīng)_擊機構(gòu)、單腔回油柱閥式?jīng)_擊機構(gòu)和雙腔回油柱閥式?jīng)_擊機構(gòu)。

雙腔回油柱閥式?jīng)_擊機構(gòu)原理如圖所示?；钊麅啥酥睆较嗤?。由配油柱閥控制，前后腔交替進油和回油，實現(xiàn)活塞往復沖擊運動?！?-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng§2-2鉆孔機械與裝載機械圖2-6雙腔回油柱閥式?jīng)_擊機構(gòu)a-沖擊行程；b-返回行程1，5-主油路；2，6，7，9-控制油路；3，4-回油油路；8，10-柱閥左右油室A-調(diào)節(jié)塞；B-活塞；C-柱閥；D-高壓蓄能器；E-回油蓄能器/sundae_meng

2．蓄能機構(gòu)采用一個或二個蓄能器，主要作用是蓄能和穩(wěn)壓。沖擊行程時活塞速度很高，在沖擊機構(gòu)的高壓側(cè)裝有蓄能器，將回程過程中多余的流量以液壓能形式儲存于蓄能器中，待沖擊行程時釋放出來。蓄能器還能吸收液壓系統(tǒng)的脈沖和振動，蓄能器有隔膜式和活塞兩種，大多采用隔膜式?！?-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng

緩沖裝置多采用液壓緩沖機構(gòu)，如圖2-7所示。釬桿裝在反沖套筒2內(nèi)，反沖套筒的后面加反沖活塞5，在反沖活塞的錐面上承受高壓油。當釬桿反彈力經(jīng)反沖套筒2傳給反沖活塞5后，反沖活塞向后運動，把反彈力傳給高壓油路中的蓄能器，蓄能器將反沖能量吸收。為提高反沖效果，蓄能器應盡量靠近緩沖器的高壓油室?！?-2鉆孔機械與裝載機械圖2-7液壓緩沖裝置原理1-釬桿；2-反沖套筒；3-緩沖器外殼；4-高壓油路；5-反沖活塞；6-沖擊錘/sundae_meng

3．轉(zhuǎn)釬機構(gòu)

鑿巖時使釬桿轉(zhuǎn)動的機構(gòu)，有內(nèi)回轉(zhuǎn)和外回轉(zhuǎn)兩種。內(nèi)回轉(zhuǎn)機構(gòu)是利用沖擊活塞回程能量，通過螺旋棒和棘輪機構(gòu)，使釬桿每被沖擊一次轉(zhuǎn)動一定角度，為間歇回轉(zhuǎn)。內(nèi)回轉(zhuǎn)機構(gòu)輸出扭矩小，多用于輕型支腿式液壓鑿巖機。

外回轉(zhuǎn)機構(gòu)又稱獨立回轉(zhuǎn)機構(gòu)，一般用單獨的液壓回路驅(qū)動液壓馬達經(jīng)過齒輪減速，帶動釬桿旋轉(zhuǎn)，為連續(xù)回轉(zhuǎn)，可無級調(diào)速并可反向旋轉(zhuǎn)。它輸出扭矩大，多用于導軌式液壓鑿巖機，其液壓馬達有齒輪馬達、葉片馬達和擺線馬達三種。§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng

4．排屑機構(gòu)用水沖洗排除孔內(nèi)巖屑的機構(gòu)。供水方式有中心供水和側(cè)式供水兩種。中心供水與氣動鑿巖機相同，沖洗水從后部通過水針進入釬桿、釬頭流入孔底，沖洗水壓0.3～0.4MPa。這種沖洗方法多用于輕型液壓鑿巖機。側(cè)式供水的沖洗水直接從鑿巖機機頭水套進入釬尾、釬桿和釬頭。這種結(jié)構(gòu)水路短，密封可靠，水壓高(1.0～1.2MPa)，沖洗排屑效果好，多用于導軌式液壓鑿巖機?！?-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng（三）鑿巖臺車

支承、推進和驅(qū)動一臺或多臺鑿巖機實施鉆孔作業(yè)，并具有整機行走功能的鑿孔設備。用于礦山巷道掘進及其他隧道施工。鑿孔直徑30～65mm，鑿孔深度2～5m。鑿孔時能準確定位、定向，并能鉆鑿平行炮孔。可與裝載機械及運輸車輛配套，組成掘進機械化作業(yè)線。1-鉆臂；2-鑿巖機；3-行走機構(gòu)4-操作臺；5-動力源§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng

鑿巖臺車組成：鑿巖機、鉆臂(包括推進器)、行走機構(gòu)、控制系統(tǒng)、操作臺和動力源(泵站)等?！?-2鉆孔機械與裝載機械

為完成平巷掘進，鑿巖臺車應實現(xiàn)下列運動：① 行走運動，以便臺車進入和退出工作面；② 推進器變位和鉆臂變幅運動，以實現(xiàn)在斷面任意位置和任意角度鉆眼；③ 推進運動，使鑿巖機沿鉆孔軸線前進和后退。/sundae_meng

(1)推進器變位擺角液壓缸8實現(xiàn)推進器的水平擺動，俯仰液壓缸7實現(xiàn)推進器的俯仰運動，以鉆鑿不同方向的炮眼。在補償液壓缸的作用下，推進器作補償運動，使導軌前端的頂尖始終頂緊在巖壁上以增加鉆臂的工作穩(wěn)定性，并在鉆臂因位置變化引起導軌頂尖脫離巖壁時起距離補償作用?！?-2鉆孔機械與裝載機械1.擺臂液壓缸；2-鉆臂座；3-轉(zhuǎn)軸；4-鉆臂液壓缸；5-鉆臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；6-鉆臂；7-俯仰（補償）液壓缸；8-擺角液壓缸；9-托盤；10-推進器；11-鑿巖機/sundae_meng

(2)鉆臂變幅擺臂液壓缸1使鉆臂擺動，鉆臂液壓缸4實現(xiàn)鉆臂升降，液壓馬達—棘輪組成的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)5可使鉆臂繞自身軸線旋轉(zhuǎn)360o。

§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng

(3)推進運動推進器(圖2-10)為液壓缸—鋼絲繩式，主要由導軌、托盤、液壓缸、鋼絲繩和繩輪等組成。

§2-2鉆孔機械與裝載機械1-導向繩輪；2-推進液壓缸；3-托盤；4-活塞桿；5-調(diào)節(jié)裝置；6-鋼絲繩7-導軌

控制系統(tǒng)包括液壓控制系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、氣水路控制系統(tǒng)等。/sundae_meng

主要部件結(jié)構(gòu)

1.推進器推進器用來使鑿巖機移近或退出工作面，并提供鑿巖時所需的軸向推力。推進器按工作原理不同有螺旋式推進器、液壓缸式推進器、鏈式推進器。(1)螺旋式推進器1-氣動馬達；2-減速器；10-推進螺母；4-托盤；5-絲杠；6-滑架；7-扶釬器

§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng(2)鏈式推進器(3)液壓缸式推進器1-張緊裝置；2-導向鏈輪；3-導軌；4-滑板；5-減速器；6-氣動馬達；7-鏈條

氣動馬達通過蝸桿—蝸輪減速器驅(qū)動裝在導軌中間的封閉傳動鏈帶動托盤。

特點：工作可靠，調(diào)節(jié)方便，行程不受限制，適用于長行程推進器，但傳動平穩(wěn)性不如螺旋式推進器，推力過大時易出現(xiàn)斷鏈事故。§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng2.鉆臂用于支承和推進鑿巖機，并可自由調(diào)節(jié)方位以適應炮孔位置需要的機構(gòu)。按鉆臂結(jié)構(gòu)特點及運動方式不同有直角坐標式和極坐標式兩類。(1)直角坐標式鉆臂

利用鉆臂液壓缸4和擺臂液壓缸1使鉆臂上下左右按直角坐標位移的運動方式確定孔位的位置?！?-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng

推進器通過俯仰液壓缸7和擺角液壓缸8調(diào)整鉆孔角度和位置。直角坐標式鉆臂結(jié)構(gòu)簡單，通用性好，操作直觀性好，適合于鉆鑿各種縱橫排列的炮孔。但確定炮眼操作程序多，定位時間長，多用于輕型鉆臂。

§2-2鉆孔機械與裝載機械/sundae_meng(2)極坐標式鉆臂1-回轉(zhuǎn)機構(gòu)；2-擺臂液