wfy200型液压凿岩机结构设计
摘 要随着社会的发展，气动凿岩机的钻凿能力与生产发展的需要之间的矛盾日益加剧。生产的发展要求用效率高、生产能力大的新型凿岩机来代替气动凿岩机，因此在这种情况下液压凿岩机诞生了。液压凿岩机根据冲击机构不同可分为有阀控液压凿岩机和无阀控液压凿岩机，与有阀型相比 ,无阀型液压凿岩机具有结构简单、运行可靠、生产成本低、工作时噪音低等优点。因此 ，它是一种有发展前途的凿岩设备。论文在分析了国内外现有液压凿岩机工作原理和基本结构的基础上，以设计一款结构简单、制造成本低、满足基本输出性能参数和符合液压凿岩机发展趋势为目标，确定了无阀控液压凿岩机的整体设计方案，然后通过利用图书馆的学术资料和已有的设计理论，对工程机械中已有液压凿岩机结构进行研究，完成了无阀控液压凿岩机冲击机构和回转机构等关键机构的结构设计和水洗机构、缓冲装置等辅助机构的结构设计。最终设计出满足设计要求的无阀控液压凿岩机，并绘出其二维工程图，达到了预期的理论研究效果。本文基本上设计了一种能满足工作性能参数要求的无阀控液压凿岩机，获得了一些具有理论意义和实用价值的成果。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1液压凿岩机的发展历程 1
1.2 本次设计的主要内容 2
第二章 无阀控液压凿岩机的工作原理 4
第三章 无阀型液压凿岩机总体结构方案 6
3.1 冲击机构 6
3.2 回转机构 6
3.3 钎尾反弹能量吸收装置 7
3.4 供水装置 8
3.5 润滑与防尘系统 8
3.6 液压反冲装置 9
3.7 无阀型液压凿岩机的总体结构设计 9
第四章 无阀型液压凿岩机结构设计 10
4.1 冲击机构设计 10
4.1.1 冲击机构总体方案的确定 10
4.1.2 活塞的设计 10
4.1.3 缸体的设计 17
4.2 回转机构 19
4.2.1 齿轮套的设计 20
4.3 蓄能器的设计 25
4.4 液压马达的选择 26
第五章 无阀控液压凿岩机辅助机构的设计 28
5.1 水洗机构的设计
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28
5.2 缓冲机构的设计 29
全文总结 30
参考文献 31
致谢 32
第一章 绪 论
1.1液压凿岩机的发展历程
世界上第一个气动凿岩机原型制造于1844年,通过后期不断改进和完善,各种不同类型的气动凿岩机扮演着一个重要的角色在采矿和凿岩工程的中。气动凿岩机是将气能转化为压力能，正是应为这样气动凿岩机就需要配备有大功率的供气压缩机以及用来传输空气的管道。而且气动凿岩机的转换和传送效率很低，同时也达不到很高的压力值，所以动力较差。另外气动凿岩机在工作时,会产生100 到130分贝的噪音。这些噪音来自活塞与钎子的碰撞,钻杆的振动等。气动凿岩机在地下工作振动大,将导致油雾使能见度变低。这些问题在气动钻机设备在工作的同时,传统的气动凿岩机钻能力和生产发展的需要之间的矛盾不断的增加。传统的气动凿岩设备已经不能满足社会生产的需求啦。生产的发展需要更高的效率和生产能力的使用更多的新更换气动凿岩机凿岩机。在这种背景的要求下液压凿岩机诞生了。
在20世纪20年代一位名叫多尔曼的英国人制成了液压凿岩机。大约在40年后同样是一位英国人，萨特研制成另一种液压凿岩机。在不久之后,美国一家名叫GardnerDenver的公司根据尤布科斯专利专利,制造出了一种冲击能为l0J，冲击频率为20Hz的MP一Ⅲ型液压凿岩机。但是在其投入使用的过程中发现,钎具寿命太短,所以这样类型的凿岩机没有的要推广。上述几种液压凿岩机由于一些关键技术问题还没有解决好,所以没有广泛应用于生产应用程序。直到1970年,一家名为蒙大拿贝蒂的一家法国公司推出世界上第一个实用的液压凿岩机,很快的批量生产,并推广使用。这是一个新的钻机液压动力,通过石油分销机构,可供选择的行动使高压油活塞的两端,并形成一定的压力差,迫使活塞缸内往复运动,并完成了冲击钻和破碎岩石的功能。和活塞冲击能量可以通过改变石油供应的压力或活塞行程。转向最常用钎焊组织独立于回转机构,后是由液压马达驱动的一级或二级齿轮减速器驱动旋转钻机。液压马达的输出转矩可以通过改变油泵的流量控制转矩,可调范围大。
将液压凿岩机与气动凿岩机在一起作比较，我们会发现液压凿岩机具有以下特点:①液压凿岩机纯凿孔速度比同量级的气动凿岩机要快好几倍;②液压凿岩机使用能耗比较低，是气动凿岩机的1／31／4相同的水平；③在零部件的使用方面，液压凿岩机的零部件寿命较长，钎具方面的消耗也较少，其凿孔成本也大大降低;④液压凿岩机的使用大大改善了工人的工作环境，噪声也比气动凿岩机减少，无油雾，能见度良好；⑤传输介质是油，油中的部分移动，无需额外的润滑机理；并促进钻井作业自动化的实现。正是由于这些独特的优点，世界各国对液压凿岩机都十分重视。
我国液压凿岩设备的研制工作，是从60年代初开始的，由于诸多方面的原因，进展并不顺利，发展得不够快，较早定型的几种产品只能用于中小断面的坑道，技术指标也不太先进。地矿部门液压凿岩设备的研制工作起步较晚，是80年代中期开始的，从事这一项目研制工作的是勘探技术研究所和中国地质大学(武汉)。他们的研制工作是结合引进、吸取、消化开展的，进展还比较快。较早定型的有支腿式，导轨式的有单臂轮胎式，双臂轮胎式的已投人试制。这是一套适合中小断面坑道掘进的液压凿岩设备。19%年定型的由中国地质大学(武汉)李砚耕教授领导研制的CLJY12.2型双臂全液压履带式凿岩钻车，是一种掘进大断面隧道的凿岩设备。一次定位后可在80平方米的断面上钻凿各种炮眼，各项技术性能居国内领先水平，达到或接近世界先进水平。凿岩机的零部件和整机已向铁路部门销售，取代了部分进口产品。
通常情况下按照液压冲击器的控制原理来分类，液压凿岩机被我们分成了两大类:一类就是有阀型的液压凿岩机，另一类就是无阀型的液压凿岩机。
无阀型的液压凿岩机是自动配流式液压凿岩机的一种结构型式，目前在国内外正在进行研制开发工作，与有阀控的液压凿岩机相比较，无阀控的液压凿岩机具有如下的几个方面的特点：1.结构比较简单；2.动力消耗低；3.可以达到较高的冲击频率；4.工作时的噪音不仅远较诸如风动类的冲击器低,而且比其他液压凿岩机也要低。
1.2 本次设计的主要内容
(1)通过对国内外现有的凿岩机的结构进行分析，从而提出无阀控液压凿岩机的合理的整体设计方案，整体设计方案主要包括的就是冲击机构、回转机构、水洗装置以及缓冲装置的结构设计；
(2)根据现有的无阀控液压凿岩机原理图结合输出的性能参数等完成无阀控液压凿岩机的冲击机构的结构设计，无阀控液压凿岩机结构设计主要包括了冲击活塞结构、缸体结构、氮气室结构和密封结构，并且进行蓄能器的选型；
(3)参考有阀控液压凿岩机的结构，确定无阀控液压凿岩机的水洗装置、回转机构的结构；其中包括回转齿轮、轴承的结构设计和液压马达的选型。
(4)完成整个装置的装配图、零件图绘制，以及设计说明书的编写。
第二章 无阀控液压凿岩机的工作原理
目 录
第一章 绪 论 1
1.1液压凿岩机的发展历程 1
1.2 本次设计的主要内容 2
第二章 无阀控液压凿岩机的工作原理 4
第三章 无阀型液压凿岩机总体结构方案 6
3.1 冲击机构 6
3.2 回转机构 6
3.3 钎尾反弹能量吸收装置 7
3.4 供水装置 8
3.5 润滑与防尘系统 8
3.6 液压反冲装置 9
3.7 无阀型液压凿岩机的总体结构设计 9
第四章 无阀型液压凿岩机结构设计 10
4.1 冲击机构设计 10
4.1.1 冲击机构总体方案的确定 10
4.1.2 活塞的设计 10
4.1.3 缸体的设计 17
4.2 回转机构 19
4.2.1 齿轮套的设计 20
4.3 蓄能器的设计 25
4.4 液压马达的选择 26
第五章 无阀控液压凿岩机辅助机构的设计 28
5.1 水洗机构的设计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
28
5.2 缓冲机构的设计 29
全文总结 30
参考文献 31
致谢 32
第一章 绪 论
1.1液压凿岩机的发展历程
世界上第一个气动凿岩机原型制造于1844年,通过后期不断改进和完善,各种不同类型的气动凿岩机扮演着一个重要的角色在采矿和凿岩工程的中。气动凿岩机是将气能转化为压力能，正是应为这样气动凿岩机就需要配备有大功率的供气压缩机以及用来传输空气的管道。而且气动凿岩机的转换和传送效率很低，同时也达不到很高的压力值，所以动力较差。另外气动凿岩机在工作时,会产生100 到130分贝的噪音。这些噪音来自活塞与钎子的碰撞,钻杆的振动等。气动凿岩机在地下工作振动大,将导致油雾使能见度变低。这些问题在气动钻机设备在工作的同时,传统的气动凿岩机钻能力和生产发展的需要之间的矛盾不断的增加。传统的气动凿岩设备已经不能满足社会生产的需求啦。生产的发展需要更高的效率和生产能力的使用更多的新更换气动凿岩机凿岩机。在这种背景的要求下液压凿岩机诞生了。
在20世纪20年代一位名叫多尔曼的英国人制成了液压凿岩机。大约在40年后同样是一位英国人，萨特研制成另一种液压凿岩机。在不久之后,美国一家名叫GardnerDenver的公司根据尤布科斯专利专利,制造出了一种冲击能为l0J，冲击频率为20Hz的MP一Ⅲ型液压凿岩机。但是在其投入使用的过程中发现,钎具寿命太短,所以这样类型的凿岩机没有的要推广。上述几种液压凿岩机由于一些关键技术问题还没有解决好,所以没有广泛应用于生产应用程序。直到1970年,一家名为蒙大拿贝蒂的一家法国公司推出世界上第一个实用的液压凿岩机,很快的批量生产,并推广使用。这是一个新的钻机液压动力,通过石油分销机构,可供选择的行动使高压油活塞的两端,并形成一定的压力差,迫使活塞缸内往复运动,并完成了冲击钻和破碎岩石的功能。和活塞冲击能量可以通过改变石油供应的压力或活塞行程。转向最常用钎焊组织独立于回转机构,后是由液压马达驱动的一级或二级齿轮减速器驱动旋转钻机。液压马达的输出转矩可以通过改变油泵的流量控制转矩,可调范围大。
将液压凿岩机与气动凿岩机在一起作比较，我们会发现液压凿岩机具有以下特点:①液压凿岩机纯凿孔速度比同量级的气动凿岩机要快好几倍;②液压凿岩机使用能耗比较低，是气动凿岩机的1／31／4相同的水平；③在零部件的使用方面，液压凿岩机的零部件寿命较长，钎具方面的消耗也较少，其凿孔成本也大大降低;④液压凿岩机的使用大大改善了工人的工作环境，噪声也比气动凿岩机减少，无油雾，能见度良好；⑤传输介质是油，油中的部分移动，无需额外的润滑机理；并促进钻井作业自动化的实现。正是由于这些独特的优点，世界各国对液压凿岩机都十分重视。
我国液压凿岩设备的研制工作，是从60年代初开始的，由于诸多方面的原因，进展并不顺利，发展得不够快，较早定型的几种产品只能用于中小断面的坑道，技术指标也不太先进。地矿部门液压凿岩设备的研制工作起步较晚，是80年代中期开始的，从事这一项目研制工作的是勘探技术研究所和中国地质大学(武汉)。他们的研制工作是结合引进、吸取、消化开展的，进展还比较快。较早定型的有支腿式，导轨式的有单臂轮胎式，双臂轮胎式的已投人试制。这是一套适合中小断面坑道掘进的液压凿岩设备。19%年定型的由中国地质大学(武汉)李砚耕教授领导研制的CLJY12.2型双臂全液压履带式凿岩钻车，是一种掘进大断面隧道的凿岩设备。一次定位后可在80平方米的断面上钻凿各种炮眼，各项技术性能居国内领先水平，达到或接近世界先进水平。凿岩机的零部件和整机已向铁路部门销售，取代了部分进口产品。
通常情况下按照液压冲击器的控制原理来分类，液压凿岩机被我们分成了两大类:一类就是有阀型的液压凿岩机，另一类就是无阀型的液压凿岩机。
无阀型的液压凿岩机是自动配流式液压凿岩机的一种结构型式，目前在国内外正在进行研制开发工作，与有阀控的液压凿岩机相比较，无阀控的液压凿岩机具有如下的几个方面的特点：1.结构比较简单；2.动力消耗低；3.可以达到较高的冲击频率；4.工作时的噪音不仅远较诸如风动类的冲击器低,而且比其他液压凿岩机也要低。
1.2 本次设计的主要内容
(1)通过对国内外现有的凿岩机的结构进行分析，从而提出无阀控液压凿岩机的合理的整体设计方案，整体设计方案主要包括的就是冲击机构、回转机构、水洗装置以及缓冲装置的结构设计；
(2)根据现有的无阀控液压凿岩机原理图结合输出的性能参数等完成无阀控液压凿岩机的冲击机构的结构设计，无阀控液压凿岩机结构设计主要包括了冲击活塞结构、缸体结构、氮气室结构和密封结构，并且进行蓄能器的选型；
(3)参考有阀控液压凿岩机的结构，确定无阀控液压凿岩机的水洗装置、回转机构的结构；其中包括回转齿轮、轴承的结构设计和液压马达的选型。
(4)完成整个装置的装配图、零件图绘制，以及设计说明书的编写。
第二章 无阀控液压凿岩机的工作原理
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