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对轻型液压履带钻机的小幅度改进


王志伟

(张家口阿斯嘉特机械制造有限公司,河北张家口 075100)

摘要:此类钻机在使用过程中存在功率小、晃动幅度大、高油耗等问题,针对这些问题在成本允许范围内对钻机动力、机体、油路进行小幅度改进,提高了钻机的工作效率,增强了机体的稳定性,确保了原有的产量,整体钻机改进费用占原来成本的百分之七,每年可增加销量百分之五。

关键词:钻机、动力、工作臂、车体、小幅度改进

中图分类号:TD41

 

引言

我国目前正在大力发展基础设施建设,又要兼顾环境保护,在一些条件有限的作业面上,施工方大多使用的是轻型钻机,此类钻机动力较小,效率低下影响工作进度,因而急需一种功率更大、强度更高、更经济使用的轻型钻机,目前国产发动机、钢材和配套件的产品质量达到了世界先进水平,已经具备了对此类钻机升级改造的条件。

1某型号液压钻机概述

液压潜孔钻机由柴油机做动力,带动液压油泵工作,产生压力油,通过换向阀,驱动液压马达及液压缸工作,实现钻机的行走、回转、 推进及钻架各种角度的变換,完成各种预定动作;由空压机提供压缩空气,经冲击风阀控制驱动冲击器工作,进而完成钻孔工作。钻机结构如图1所示

 

图1某轻型钻机

1-滑道、2-动力头、3-工作臂、4-动力系统、5-车体

钻机技术参数:

适用岩石

f=5-17

钻孔直径(MM

90-140

钻孔深度(M

向下35、水平26

行走方式 

履带行走

行走速度

高速:3KM/h;低速:1.5KM/h

爬坡能力(°)

25

外形尺寸(MM

5500×2000×2210

整机重量(T 

4.3

工作压力(Mpa)

14

行走控制压力(Mpa)

4

冲击压力(Mpa)

0.7-2.4

回转机转速(rpM

0110

柴油机功率(Kw

45

 

2 钻机缺陷分析

1)钻机使用的柴油机功率为45Kw,在发动机最大扭矩转速即1500r/min的情况下,当遇到岩石硬度高或者因岩层松动造成卡钻等特殊情况时,动力头无法快速钻进,不能及时改出不利状况,即便加大油门可以提高钻进速度,油耗却随之增加。同时功率小也导致钻机在山地矿区转场缓慢,爬坡难度大。

2)由于该型钻机为轻型钻机,整体结构较为轻巧,动力头不能太重,所以动力头则使用了单只排量为245ml/r的摆线马达,而钻机使用的液压油泵是排量为41ml/r的双联齿轮油泵,这导致了当发动机在最大扭矩转速工作时齿轮油泵无法输出足够的液压油供给动力头液压马达,致使动力头转速不高。

3)钻机工作臂是一个矩型长管,一端用铰轴连接在车架的“U”型构件上,另一端通过摆动座与滑架组件相连。钻臂上部装有滑架摆动油缸,完成滑架的定位动作。钻臂下部装有升降油缸,側面装有摆动油缸,用来控制钻臂的定位。钻机工作臂与车体之间的铰接方式大多是采用卡板和螺栓来固定销轴,为了满足拆装需要销轴与轴孔采用松配合,这导致钻进过程中由于钻杆传递的反作用力导致滑道和工作臂都会出现无规律抖动,严重时会折断销轴或者其损害他构配件,影响钻机使用寿命,产生安全隐患,工作臂如图2。

图2工作臂简图

4)轻型钻机车重较轻,其在结构件用料上也比中大型钻机节省,此举虽然成本低廉但是在结构强度方面却有着先天不足,其中后车体这方面非常明显,由于后车体纵梁所使用的材料是12号槽钢,其强度不高且尺寸较小,无法满足更换大功率发动机的要求。

3钻机的改进设计

3.1动力系统小改

将原有45Kw发动机换成63Kw发动机,提高功率储备以满足改进后的液压系统,更换大通量散热器确保发动机正常工作。

3.2液压系统小改

参考其他液压钻机动力系统设计原理,将原有排量41ml/r的齿轮油泵换成66ml/r齿轮油泵,加大供油量提高动力头转速;将系统工作压力从原来14Mpa提高到17Mpa,增加动力头扭矩;加大液压油箱容积,从原来的170L增加到210L,用来满足66ml/r齿轮油泵的供油。

3.3车体小改

对车体进行加强,由于发动机和油泵重量的加大,后车体纵梁的改用14号槽钢,长度方向加长100mm,使后车体安放发动机的空间加大,并用厚12mm加强板加固车体横梁,以提高车架的整体强度。后车体改造结构如图3

 

图3后车体

3.4工作臂小改

由于设计上工作臂焊接架体与销轴之间不发生相对转动,可以用胀套固定销轴的方式替换原有卡板固定销轴的方式,靠拧紧高强度螺栓使包容面间产生的压力和摩擦力实现工件与轴之间的固定,既除了工作臂焊接架体与销轴之间的间隙,减少了工作臂整体的晃动幅度,又使接触面紧密贴合不易锈蚀,轴孔的加工不像间隙配合那样要求高精度的制造公差,安装时只需将螺栓按要求的力矩拧紧即可。改进后的工作臂如图4。

 

图4采用胀套固定销轴的工作臂

4改进后效益分析

改进后钻机钻进过程中稳定性显著加强,钻孔效率显著提升,卡钻次数明显减少。相比改造前每次打一根3米长钻杆至少需要 3至4分钟,改进后仅仅需要 2分钟,同样工时同一岩层 每天可以多钻进120米,钻孔按照 17 元 /m计算, 每天累积钻孔钻进效益可增加近两千元。小幅度改进对钻机生产进度的影响很小,仍然能够保证原有每月近台的产量。

5 结语

通过对钻机小幅度改进提高了钻机工作效率,增加了钻机工作稳定性,一定程度上延长了钻机使用寿命,同时还确保了原来的生产进度,实用价值显著。

参 考 文 献.

1)杨可桢,程光蕴,李仲生,等 . 机械设计基础[ M ] .6 版 . 北京:高等教育出版社, 2013.

2)一 般 公 差 未 注 公 差 的 线 性 和 角 度 尺 寸 的 公 差 : GB/T1804 — 2000 [ S ] .

3)成大先 . 机械设计手册单行本:轴及其连接[ M ] .6 版 . 北京:化学工业出版社, 2017.

资助项目:(1)上海城投(集团)有限公司科技创新计划项目《上海生活垃圾全程分类体系保障研究与示范》(项目编号:CTKY-ZDZX-2018-002);(2)上海市绿化和市容管理局管理咨询项目《固废管理行业特色科普机制与模式研究》

 

 

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