备件需耗费大量外汇,还时常因备件缺乏而停机待修,耽误生产。
因此,研制具有自主知识产权的液压钻机显得尤为迫切。
1.2国内外发展状况上世纪80年代中期,欧美工业先进国家首先研制出全液压坑内钻机。
它以钻取岩芯的方式探矿,比以往的挖探矿,效率高、节约资金,使欧美国家率先实现了探矿机械化和现代化。
全液压坑内岩芯钻机,由电力拖动,液压传动,电液伺服多路控制,真正实现了机电液压一体化和自动化。
目前该产品的生产销售商主要是瑞典阿特拉斯公司和美国英格索兰公司。
他们的产品技术先进,生产销售量大,瓜分且垄断国际市场。
其他国家厂商,基本上都是跟踪他们的技术和产品。
瑞典阿特拉斯DIAMEC.251E钻机是世界上较为先进的坑内钻机,具有八十年代中期的国际先进水平。
但是国内一些企业用后仍然反映:使用进口钻机备件供应不及时是个大问题,经常为了等备件而影响使用,而且备件价格贵的惊人,影响了企业效益。
此钻机也存在着几个问题:(1)工作时油温过高,达到80℃,致使密封件极易损坏,需经常更换。
(2)床身导轨为矩形,导轨磨损后中心高降低,不能调整只能更换,增加了备件费用。
(3)方孔胶套受压截面不均匀,寿命太短,需经常更换,影响生产。
Z46210液压钻机开发研制成功后,小批提供用户,填补了国内空白,部分替代进口,迫使进口设备大幅降价,为我国矿山部门节约了外汇,减少了国家外汇支出。
但是,由于该类型产品型号单一,不能满足全国矿山各式各样的需求,尤其是对高效率、钻探大孔径的要求。
矿山部门迫切需要开发大孔径液压钻机,提高岩芯采样率。
Z7556型全液压坑内钻机(如图1)就是为满足大孔径探矿而进行设计制造的。
第一章绪论图1Z7556型全液压坑内钻机外形装配图我国除了前哨精密机械公司外,还有中南怡金机械厂生产液压钻机。
Z7556型液压钻机的技术水平与阿特拉斯产品相当,比中南冶金机械厂优异。
Z7556型液压钻机与同类产品性能比较如表l:表1钻机性能参数比较\厂家赠\\前哨精密机械公司中南冶金机械厂阿特拉斯钻机型号Z7556Z46210钻石300DIAMEC一251E钻孔深度(m)350400300400钻孑L直径(mm)75565656钻孔倾角(4)O~360o ̄360O-3600-一360电机功率(kw)45372230主泵最大流量(L/rain)85944060主轴转速(r/rnin)1800220015002200单台价格23万元18万元10万元7万美元2第一章绪论13市场需求前景我国的矿山,特别是黄金矿山,正处于由坑探改为钻探的勘探工艺更新阶段。
钻探工艺的采用不仅省时、省力、成本低,而且减少了矿产资源的无谓浪费。
进口钻机价格昂贵,而且备件供应不及时,严重制约了矿山的钻探工作。
因此追切需要研制先进钻机填补国内空自。
我国是黄金、有色金属和铀矿生产大国。
目前,大多数中小型矿山仍然以坑探为主,只有国营大矿山有则力购买昂贵的进口钻机进行钻探。
随着我国现代化建设的持续深入,矿山探矿也需要机械化和现代化。
因此,我国矿山现在正处于由坑探改为钻探的更新阶段,对全液压坑内钻机的市场需求正在形成。
我国探矿机械化虽然起步较晚,但是矿山多,需求增长迅猛。
据市场调研以及矿山部门预测,每年需要该类型钻机100台左右。
坑内钻探是发展方向,随着人工成本提高,对坑内钻机的需求还会进一步增加。
目前我国仅能供应市场需求的五分之一,该钻机的完成,可满足我国黄金、有色金属等对钻探机械的大部分需要,由此可见该钻机的市场需求将在一个相当长的时期内保持旺盛态势。
1.4技术发展趋势随着科学技术的进步,抿矿技术也在突飞猛进的发展之中。
包括资源卫星探矿、电法物理探矿等等高新技术被引入矿产资源的勘探中来,探矿技术正向着高精度、低成本、低劳动强度的方向发展,而这也讵是钻探技术发展的方向,Z7556型液压钻机的研制成功也是这一日标的体现,随着在实际中逐渐投入使用,该型钻机还将继续改进,以适应更高的要求。
钻机还将继续改进,以适应更高的要求。
第二章Z7556型全液压坑内钻机的构成、原理及性能指标第二章Z7556型全液压坑内钻机的构成、原理及性能指标2.1钻机构成部分Z7556型全液压钻机由动力车、操纵台、主机体、旋转装置、钻杆夹持器及泥浆泵等组成。
2.2工作原理由交流电机带动高压柱塞泵,作为整个液压系统的液压源。
液压油流经多路阀门,进行流向和流量的控制,适应各种工作情况要求。
钻杆旋转驱动是由液压马达带动的,可以实现正反向旋转,旋转速度可以进行无级调速。
钻杆的进给和退出运动,是由液压缸拖动的,可以自由进退,运动速度可以实现无级调节。
由于主机体比较轻巧,在矿井内可以装载支架上,实现360。
任意方向钻孔。
每一部分的运动过程都是由操纵台控制实现的。
该钻机的技术关键是主机体的设计和制造,尤其是旋转装置中的夹盘减速器部分中的卡盘的设计和制造,达到电、液压之间的匹配和协调有一定的难度。
该机中采用的是胶套式液压卡盘,本文将对其设计进行详细分析。
2.3Z7556型全液压坑内钻机设计性能指标参数钻机各参数见表2。
表2Z7556型钻机设计性能参数钻孔深度(m)350钻孔直径(舢n)75钻孔倾角(。
)∞360电机功率O(m45主泵最大流量(L/min)85主轴转速(r/min)1800主轴扭矩(转速800r/min,变速比2:1时)(N??m)200主轴推力(kN)≥31主轴拉力(kN)≥24液压系统工作压力(MPa)20液压系统最大压-J3(MPa)25在液压马达输出功率一定的情况下,钻机的主轴扭矩与转速近似满足反比4第二章Z7556型全液压坑内钻帆的构成、原理及性能指标例关系,如图2。
MfNra)来考虑效率300200100图2主轴扭矩与转速的关系Z7556型全液压钻机钻孔深度、钻孔直径和钻杆材料的关系如表3。
表3钻探参数之间的关系n(ffmia)钻孔深度(m)钻孔直径(mm)钻杆直径(mm)钻杆材料3007573铝合金1807572钢3505653铝合金2205652钢注:上表为在同质岩层中向下垂直钻孔数据,仅供参考。
下面是Z7556型全液压钻机各构成部分主要作用。
2.3.1动力车动力车的外形如图3所示,它为整个系统提供动力。
动力装置均安装在带轮的小车上,便于搬运,安装时也可以与主机体离开一定距离。
动力车的组成部分及各自的技术参数如下:(1)Y系列三相鼠笼式异步电动机:其功率:N:旦兰坚:!!:!!:42.4kw60×T160×0.85式中,N为电机功率(kw),Q主为主泵流量(№in),P为系统压力(MPa),11为总效率,一般取O.85。
计算需要42.4kW电机,故选择额定功率为45kW的电机。
参数如下:电压:380V;频率:50Hz;转速:1480r/min;功率:45kW(2)高压轴向双液压柱塞泵第二章Z7556型全液压坑内钻机的构成、原理及性能指标为了提高泵的工作压力,必须改善泵的密封性能和机件的受力情况,采用柱图3动力车塞泵和柱塞液压马达是利用柱塞在油缸中作往复运动实现密封容积变化来进行工作的,由于他们的主要构件——柱塞的油缸的密封面形状是圆柱形,易于准确加工,达到很精密的配合,保证严格的间隙和良好的密封性,因而保证了高压下工作仍有较高的容积效率。
并且其主要零件都承受压力,充分发挥了材料的强度性能,所以柱塞泵的工作压力很高,一般可达到30MPa以上。
轴向柱塞泵的柱塞缸是轴向排列的,除具有良好的密封性和较高的容积效率外,它的结构紧凑、尺寸小、惯性小,在机床尤其是液压马达上应用较多。
①马达油路柱塞泵(主泵)供给旋转装置。
额定压力31.5MPa,最大理论扭矩339.8N??m,理论排量839ml/r②进
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