HDDR80型一体化液压切削钻机.pdf

H D D R 8 0型一体化液压切削钻机 贾正伟 ， 周又清 ， 曹苏能 ， 马肖丽 1 ． 北京科技大学； 2 ． 山东鸿达建工集团有限公司 摘 要 切削钻机是一种新型钻凿设备 ， 目前， 市场上的切削钻机大都是基于成熟的挖掘机系统 ， 在动臂 前安装钻孔推进装置改装而成。 介绍 H D D R 8 0 型一体化液压切削钻机的结构及工作原理， 阐述其液压系统的设 计方法， 经过各工况反复测试 、 分析， H D D R 8 0型一体化液压切削钻机性能及基本参数均达到设计要求。 关键词 切削钻机； 凿岩机； 挖掘机； 液压系统； 多路阀 切削钻机是一种钻孔效率高，作业范围广 ， 经 济高效的钻凿设备，可代替气动凿岩机进行钻孔， 广泛应用于道路建设、 水电工程、 国防基建、 矿石开 采等工程爆破孔钻凿领域。 H D D R 8 0型一体化液压切削钻机系山东鸿达建 工集团有限公司以市场需求为导向， 依据雄厚的科 研实力， 整合优势资源， 研制出的一款配置优良， 性 能稳定， 用户反映良好的新型切削钻机 见图 1 o 钻 机工作装置可与由斗杆、 铲斗、 铲斗液压缸、 摇臂、 连杆等组成 的挖掘机工作装置互换 ， 实现钻孔功能 与挖掘功能互换， 一机两用【1]。 图 1 HD DR 8 0 型一体化液压切削钻机 1 主要技术参数 发动机功率 ／ 转速 k W ／ r ／ m i n 行驶速度 低速 ／ 高速 k m ／h 4 2 ． 9 ／ 2 2 0 0 爬坡能力 。 钻头类型 3 0 三刃切削钻头 钻孔直径 mm 8 0 钻孔深度 m m 3 2 5 0 钻杆直径 mm 5 0 钻杆长度 mm 3 6 6 0 回转转矩 N IT I 5 4 5 回转速度 r ／ ra i n 3 0 3 提升能力 k N 1 0 推进速度 m ／ m i n 3 工作风压 k P a 8 0 0 工作风量 m 3／ m i n 2 总质量 k g 7 8 0 0 外形尺寸 长 宽 高 ra mmmra m 6 2 8 6】8 8 02 5 9 1 2 结构及工作原理 H D D R 8 0 型一体化液压切削钻机基于挖掘机系 统 ， 在 动臂前安装钻孔推进装置 ， 通过举升液压缸 斗杆液压缸 和动臂液压缸的复合动作来调节整 个工作装置的工作孔位。钻孔工作装置主要由液压 缸一 滑轮一 钢丝绳推进提升机构和液压马达一 减速 器一 钻具动力头回转机构组成，依靠液压马达驱动 的空气压缩机排渣。整机造型美观， 机身平台可做 3 6 0 。 回转， 一次定位可钻凿多孔 ， 工作效率高[2- 3 ]。 2 ．8 ， 4 ． 1 推进提升机构使用双绳结构滑轮组实现钻具 作者简介 贾正伟 1 9 8 5 一 ， 男， 山东济宁人， 在读硕士， 研究方向 工程车辆液压系统设计与研究。 一 6 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 沿钻架的推进与提升， 滑轮组倍率为 2 ， 推进行程为 推进液压缸行程的 2 倍， 推进提升平稳， 有效增加 了钻孔深度 。 动力头回转机构由液压马达、 减速器 、 接头、 滑 板及中心供气机构组成。 采用大转矩动力头液压马 达带动减速器及钻具工作， 输出0 - 3 0 3 r ／ra i n 连续可 调的转速， 钻孔速度快， 切削力大。 供气系统用于钻孔时排渣 ， H D D R 8 0型一体化 液压切削钻机配有风冷活塞式空气压缩机及 相匹 配的储气罐， 压缩空气通过动力头空心主轴、 钻杆、 钻头传至孔底， 将钻机切削后的矿渣吹出孑 L 口。该 系统性能稳定， 吹风量大 ， 由电磁截止阀、 电磁换向 阀控制， 操作方便灵活。 钻机钻孔工作原理如图 2 所示 ， 作业时推进液 压缸 1 3带动推进提升机构 ， 实现钻杆 1 6的推进 与 提升动作，动力头马达 1 0通过钻杆驱动切削钻头 1 5回转钻孔，同时空压机马达 1 8 驱动空气压缩机 8 工作， 压缩空气将矿渣从钻头中央向外吹出。 1 ． 手动截止阀2 ． 安全阀3 ． 压力表4 ． 电磁截止阀 5 ． 压力继电器6 ． 气控换向阀7 ． 单向阀8 ． 空气压 缩机9 ． 减速器1 0 ． 动力头马达1 1 ． 滑轮1 2 ． 钢丝 绳1 3 ． 推进液压缸1 4 ． 钻架1 5 ． 切削钻头1 6 ． 钻 杆1 7 ． 导向器1 8 ． 空压机马达1 9 ． 储气罐 图2 钻孔工作原理 3 系 统 设 计 霎 H D D R 8 0 型一体化液压切削钻机没有挖掘机上 局部 如图 3 所示。 - ， 斗 3 b ． S ＼ ＼ n＼n 一 一 ⋯ 。 ＼‘ 1 二 『一 P 二 【 。 A ＼B P S ． 厂 t ． 、 ， L _ 』 ] 虻 L 廿 厂 I I I R 望 ； If } B 鬯 毽 I r， II f ．鬻 l 通 垂 II I ● 警 j I I I I I I _ 一 I T ● J I L ． J B A ’ I A A B l l ， 黜 嘲 了 - - _ _ ～● I 圈 一 一 --_ _ lr． 一 、 、 、 ＼ ＼． ＼f 1 l A T G B D E F I I ， J ， ● - ● - - - ● _。 _● ＼ L 】 r ～ I 二、 J 一 _、 寸 ～ -- j 一 一 一 冀⋯ ’ l- 一 一 1． ． ， j 、 、 、 ＼ I 、 L、 r-- , 殿 一 _ ] ’ 。 r 、I，一 一 { 二 B3 】 工 } i 。R 口 ’ B } B8 A A7 B‘ 琰 AS B4 P1 ．f ． 一 pa6 Pa5 P也 pa】raJ Pbl 一十 r - ’j 函 f ‘ Pa7 自 ． 邑 ． 备 L 甄 -J 自 自 ] 白 。 I l 白 I I 1 ． 空压机马达2 ． 动力头马达3 ． 举升液压缸4 ． 推土液压缸5 ． 左行走液压马达6 ．右行走液压马达 7 ． 动臂液压缸 8 ． 推进液压缸9 ． 回转马达1 0 ． 减压阀 1 1 ． 调压合流阀块1 2 ． 中央回转接头1 3 ．多路阀 图 3 I -I DDR S O型切削钻机液压系统工作原理图 局部 J ， 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 虽 HDDR80型一体化液压切削钻机设计过程尽量 换向阀接上车回转马达，第7联换向阀SERVICE 保持原挖掘机液压系统的组成。多路阀每一联换向 换向阀接动力头马达。 ． 阀的特性不同，必须慎重考虑多路阀与各执行元件 确定了多路阀与各执行元件的连接方式后，全 的连接方式 。 面分析钻机各使用工况 ，从安全性、 钻孔效率等角 i H D D R 8 0 型一体化液压切削钻机由 Y A N M A R 度出发对液压系统进一步优化设计。 四缸水冷式柴油机驱动全功率控制变量泵提供动H D D R 8 0型一体化液压切削钻机进行钻孔工作 力 ， 综合考虑钻机各使用工况 、 主泵及各执行元件 时， 钻杆推进力过大， 会影响钻孔效率 ，严重时会顶 参数及多路阀特性后， 确定由P 。 泵向推进液压缸供 起整车， 对钻具、 推进提升机构、 动力头回转机构等 油， P 2 泵向动力头马达供油 ， P 3 泵向空压机马达供 造成一定损害， 甚者可能会伤害工作人员。为此， 在 油。 因此 ， 推进液压缸限定在多路阀 1 ～ 3 联 A 1 ～ A 3 ， 与推进液压缸无杆腔相连的油路上设置一个定压 B I B 3 换向阀之间， 动力头马达限定在多路阀4 ～ 减压阀， 以此限定钻杆推进压力。 联 A 4 A 7 ， B 4 - B 7 换向阀之间， 空压机马达限定在 恒功率主泵 P 1 泵、 P 2泵排量相同圆 ， 钻孔工作 多路阀8 9 联 A 8 A 9 ， B 8 一 B 9 换向阀之间。 时， P l 泵流量远高于推进液压缸工作需求， 相反， 动 多路换 向阀 1 ～ 3联中的第 2联接动臂液压 力头马达对流量的需求超过 P 2 泵的供给能力。为 缸 ， 第 3联接右行走马达， 这与多路阀在挖掘机中 此， 在减压阀前设置一个调压合流阀块， 将推进液 的应用相同。由第 1 联多路换向阀 B U C K E T换向 压缸无杆腔进油油路上多余压力油引至动力头马 阀 特性可知， 将其与推进液压缸连接可满足使用 达， 这样不仅可以加快动力头马达转速， 而且通过 要求。 A 1口接推进液压缸无杆腔， B 1 I 1 接有杆腔， 合理设定减压阀和调压合流阀各参数值 ， 可以使动 先导油源压力正常时， P a l 加压， 动力头推进 ， 换向 力头回转与钻杆推进达到最佳匹配，提高钻孔效 阀高压油通道 P A 1 及低压回油通道 B l T通流 率。该调压合流阀块为山东鸿达与北京科技大学联 面积达到最大， 进油阻尼及回油背压小； P b l 加压， 合设计的专有产品。 动力头提升，高压油通道 P B 1 通流面积达到最 结古 大 ， 进 油阻尼小 ， 回油通道 A l T通流面积相对较 。 ～ ” 小 ， 会产生一定背压 ， 可防止惯性冲击， 保证提升 基于挖掘机系统设计的 H D D R 8 0 型一体化液 动作运行平稳。 压切削钻机 ， 钻机性能与基本参数均达到了设计要 选定多路换向阀的第 8 联 S WI N G换向阀 B 8 求。 与国内同类产品相比， H D D R 8 0 型一体化液压切 口接空压机马达进油腔。先导油源压力正常时， P b 8 削钻机具有造型美观， 操作方便 ， 工作效率高， 能耗 加压，换向阀高压油通道 P B 8 通流面积达到最 低及安全可靠等特点， 深受客户喜爱， 产品销量大。 大， 此时 A 8 T通流面积相对较小 ， 会产生较大背H D D R 8 0 型一体化液压切削钻机液压系统设计方法 压， 不仅会增加无功消耗， 而且还会减小主泵排量 ， 比较合理， 可为同类工程机械产品液压系统的设计 压机马达回油直接流回油箱的方法 ，减少回油阻 力。空压机马达工况为单向旋转启／停运动， 与其连 接换向阀的动作由先导油源电磁换向阀来控制 ， 使 用中便于操作。 ‘ 多路换向阀4 7 联中的第 4 联接左行走马达， 第 5 联接举升液压缸， 这与多路阀在挖掘机中的应 用相同。现需将第 6 ， 7 两联换向阀应用到上车回转 和动力头液压马达中。比较第 6 ， 7 ， 8 三联换向阀后 可知 ， 第 6 ， 8 两联换向阀特性相似， 且第 7 联换向 阀 P a 7 或 P b 7 任一侧加压时， 换向阀各通口通流面 积都较大， 因此， 确定第 6 联换向阀 B O O M S WI N G 一 8 一 参考文献 [ 1 】1杜成甫． 一种潜孔挖掘机【 J 】 ． 工程机械， 2 0 1 1 2 4 - 6 ． [ 2 ] 姜维聪． 山东鸿达 HD D R 8 0型切削钻机 ． 工程机械与 维修， 2 0 1 0 1 0 1 2 2 ． 【 3 】赵淑蓉， 赵宏强， 何清华． 一种新型切削钻机【 J 】 ． 凿岩机 械气动工具 ， 2 0 0 9 2 1 - 3 ． f 4 ]孔德文， 赵克利， 徐宁生． 液压挖掘机[ M 】 ． 北京 化学工 业出版社， 2 0 0 7 ． 通信地址 北京市海淀区学院路 3 0号北京科技大学机械工 程学院 3 6 6 信箱 1 1 1 0 0 8 3 收稿 日期 2 0 l l o 7 - 1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m