伞形钻架广泛应用在钻炮法施工的立井掘进中,配备有导轨式凿岩机,机械化程度高,操作灵活,安全可靠,能钻凿深孔、直孔,每循环进尺高,可配合大抓岩机,有效缩短非生产的辅助时间,生产率比手持钻孔提高了 3 ~4 倍.钻眼位置控制准确,保证了钻凿质量,有利于推广光面爆破.
1 结构性能分析
伞形钻架主要由立柱、支撑臂、动臂、推进器、操纵阀、液压水气系统等组成.以风动、液压为动力,通过多路阀控制各油缸完成钻架在井筒中支撑固定和改变推进器在井筒中的径向位置.推进器的横向移动靠回转马达实现,提高了钻凿炮眼的精度和效率.推进器是以风马达---丝杠的传动形式使凿岩机推进和拔钎,完成穿凿炮眼的工作.
( 1) 推进器共 6 组,分别固定在六个动臂上,每组推进器主要由滑架、滑板、风马达---丝杠、升降气缸、扶钎器及操纵阀等组成,是为凿岩机提供推进力、拔钎力和安装导向的机构.
当动臂把推进器送到要求的工作位置后,升降气缸把滑板放下,并使顶尖顶紧工作面,然后风马达带动减速箱使丝杠旋转,套在丝杠上的推进螺母沿丝杠上下移动,带动滑架沿导轨运动,配合连接在滑板上的凿岩机的冲击、回转来实现钻凿炮眼的工作.
导轨为两根槽钢焊接而成,刚度不够,易变形.丝杠的长径比较大,工作时振动大不平稳,调速范围小,丝母及螺旋副易磨损易变形损坏.扶钎器与钎杆直接接触,磨损严重易损坏.推进风马达推进力不足,故障多.当六部凿岩机同时工作时,噪音大.
( 2) 液压水气系统由风马达、叶片泵、各阀、各管路、油箱等组成.基本原理是,风马达经减速器带动叶片泵运转,经单向阀、溢流阀、操纵阀及管路到油缸,推动活塞工作,卸荷后的油经回油管流回油箱.
叶片泵对油液污染较敏感,结构复杂,易损坏,造价高.马达---油泵装置仅一套无备用系统.
整机耗风量大,需要80m3/ h才能满足要求.气水阀容易漏水漏气且操作不灵活.凿岩机动作时管路摆放杂乱,磨损严重.
2 改进方案
2. 1 推进器的改进
为满足推进油缸的布置及推进行程的要求,重新设计了推进器,其结构如图 1 所示.滑架由两根特殊型钢焊接而成,利用型钢的上下翼缘板作为导轨.一侧的导轨用作滑板及凿岩机导向,另一侧的用于滑架与补偿器的定向或摆动的滑道.
滑板是凿岩机与导轨连接的过渡板.滑轮是用来穿绕钢丝绳,与滑板、推进油缸组成一个滑轮组系统,钢丝绳的涨紧是通过调整机构来实现的.为改进马达---丝杠推进形式,设计出一种油缸---钢丝绳倍比机构( 即凿岩机行程与推进油缸行程之比为2∶ 1) .
推进油缸活塞杆固定在导轨上端,缸筒下端与中扶钎器连接,在缸筒两端固定有钢丝绳导向滑轮.缸筒上下移动时带动滑轮上下移动,从而使钢丝绳拉着滑板及凿岩机沿导轨上下滑动,钢丝绳尾端通过定滑轮固定在导轨上.
托管架用来穿绕凿岩机管路,有效减少管路的磨损.设计的扶钎器体积减小,增加了耐磨衬套,磨损后只需要更换衬套即可.
2. 2 液压水气系统的改进
( 1) 增加一套备用马达---油泵装置,采用 G5 -8型齿轮泵代替叶片泵,选配 TMY -6 型气动马达,采用联轴器直连.
( 2) 设计使用 YF - L20H2 型溢流阀,保证液压系统工作压力维持在 7 MPa -14MPa.
( 3) 为防止推进油缸油压过大而顶坏钎杆,设计选用 DL8X -5 型多路阀,在阀上插装减压阀,整定油压在5MPa 左右,使推进力弹性调节,适应随岩性变化而获得各凿岩参数的最佳匹配.
( 4) 在推进油缸进出口配置液压锁,有效实现油缸的准确定位.
( 5) 在推进器的操纵台上加装一个 QF 型两联阀控制凿岩机的冲击和回转,操作简便可靠.
3 改进效果
( 1) 推进器刚性好,稳定性强.减去六台风马达后,仅需要 60m3/ h 风量即可,同时有效减少噪音污染,保证了职工健康.
( 2) 液压推进形式的改进实现了推进力的弹性调节,能够很好地满足工作面不同岩性的要求.拔钎力量大,速度快,工作平稳,既能减少冲击振动,提高凿岩效果,又能降低零部件和钎具的损耗.
( 3) 液压水气系统的改进结构简单,降低油液污染敏感度,保证系统工作压力稳定,延长工作寿命,维修方便,工作可靠.
4 结语
伞形钻架进行改进后,对改善施工环境,降低劳动强度,提高施工质量,加快施工进度,创造经济和社会效益都有重要的意义.
