1、 1 1 液压凿岩机课程设计 液压凿岩机主要由冲击机构、回转机构、钎尾反弹吸收装置组成。 冲击机构： 冲击机构是冲击作功的关键部件，它由缸体、活塞、换向阀、蓄能器等主要 部件和导向与封闭装置等组成。 液压凿岩机现在主要有两种结构： 单面回油前腔常压油型和双面回油型液压 凿岩机。双面回油型的主要优点是：活塞形状最为合理，有利于提高活塞与钎具 的寿命，增强破岩效果；排油时间长，回油管中峰值流量较小，减少了回油阻力 和压力脉动；采用较高的压力油，供油流量较小，可使各方面的尺寸小一些。缺 点是：阀和缸体结构复杂、工艺性差、要求加工精度高；回程制动阶段前腔可能 有吸空现象；采用高压油需要加强密封。故只有
2、加工设备与技术等个方面能够保 证， 此方案才可行。 前腔常压油型的优点是： 结构简单、 工艺性好、 制造成本低、 回程制动阶段无吸空现象。 缺点是： 活塞形状不如双面回油型好、 排油时间较短、 回油管中峰值流量大、回油阻力和压力波动较大（此缺点可用回油蓄能器来减少 其影响）。本设计采用单面回油前腔常压油型。 活塞 冲击机构的主体。设计的已知参数是冲击能 E=90J 和冲击频率 f=50Hz,由用 户或生产需要而定。需要设定的参数是冲击末速度 m v和供油压力p。根据我国目 前钎尾允许应力计算， m v一般不大于 10m/s,国外也不大于 12m/s。供油压力各 厂家根据自己的情况，选择是不同的
3、。有的采用较高压力，这样容易在小流量下 得到较高的冲击能， 使机器、 管路和泵等尺寸小些， 但对加工精度和密封要求高。 有的采用较低压力，虽然供油流量大些，但加工与密封要求较低，维修性好。我 国目前自己研制的液压凿岩机多选择较低压力，一般在（10-15）Mpa。本次设计 中选用 m v=9 m/s，P=14Mpa。 根据理论分析和试验研究，缓和的入射波形比陡起的有较高的凿入效率。因 此，细长活塞比短粗活塞凿入效率要高。这也是液压凿岩机优于气动凿岩机的理 论根据。 2 2 活塞是主要传递冲击能量的零件， 其形状对传递能量的破岩效果有较大的影 响。从波动力学理论可知，活塞直径越接近钎尾的直径越好，
4、且在总长度上直径 变化越小越好。 表 2-1 为气动和液压凿岩机两种活塞直径的效果比较。 由图可知， 活塞重量只差 19%， 可是输出功率则相差一倍， 而钎杆内的应力峰值则减少了 20%。 只从这点出发，可知液压凿岩机的活塞断面变化越小，且细长，是最理想的活塞 形状。 具体设计时应遵守以下原则： 1.活塞应为细长形， 并减少不必要的断面变化， 以利于提高能量传递效率和提高钎具寿命； 2.活塞冲击头的面积应尽量与钎尾端 部的面积相等或接近，并要有一定的锥部长度，以利于冲击波的传递；3.要保证 活塞全程及超行程时不致损伤两端密封结构； 4.设计好防空打油垫尺寸及活塞各 段的封油长度；5.一般货代与缸体的配合间隙为 0.05-0.08；活塞与支承套的配 表 2-1 两种活塞直径效果的比较 项目 气动活塞 液压活塞 差值百分比 活塞重量/kg 冲击末速度/(m/s) 冲击能/N.m 冲击频率/bpm 输出功率/kw 钎杆中的应力峰值/Mpa 7.9 9.8 379 1648 10 344 9.4 10.0 470 2600 20 278 +19% - +24% +58% +100% -20
