气动凿岩机
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• 可传递扭矩 150Nm • 转钎速度为0～300r / min • 可以实现旋转冲击凿岩
等有关
这些假设条件有
1 ．凿岩机处于水平状态工作，故可不计活塞与钎子 重量的影响；
2 ．气缸中往返移动活塞的压气压力用平均指示压力 表示；
3 ．每次进入凿岩机的压气量是常量； 4 ．冲程时，活塞运动的初速度为零，然后作等加速
运动；
5 ． 不计因钻孔深度增加而钻具重量增加对活塞反弹 速度的影响；
6 ．忽略各运动件间的摩擦阻力（误差仅为3~5 % ）。
一、冲击功
• 冲程时，作用在活塞上的力为
• 活塞冲击功率为
二、冲击频率
• 冲击频率系指活塞每分钟冲击钎尾的次数 • 为了计算冲击颇率，首先应计算出活塞运动
的加速度和一次循环所需的时间 • 在P1力作用下，活塞运动的加速度为
• 回程的时间与气缸中压气压力、钎子质 量、岩石性质以及活塞冲击钎尾时的反 跳现象等有关，难以用计算方法求出
• 通常用冲程时间乘以系数K1来表示回程 的时间，即
• 还应考虑在冲程前活塞处于静止状态的 时间，利用系数 K2将其折算成冲程时间， 即
• 活塞一个冲击循环的时间为 则活塞的冲击频率了为
三、钎子转数
钎子的转动是借助螺旋棒转钎机构来实现的。 在活塞回程时，由于棘轮棘爪机构的向逆止
作用而迫使钎子转动，这种转动是间断进行 钎子转数的大小可以通过活塞回时转动的角
1 ．冲击器
• 冲击器采用活塞双腔回油、滑阀配油的工作原理； 转钎机构采用摆线液压马达驱动，一级齿轮减速后 带动钎杆回转。凿岩时，可通过水套向钻孔内供除 尘用水。
2 ．转钎机构
• 如图2-l 所示，转钎机构是由液压马达 14 、 小齿轮 15 和大齿轮 5 、转动套 3 等构成。
• 液压马达为摆线齿轮式。大齿轮通过转动套 带动钎尾转动。
度刀来计算。
三、钎子转数
当活塞沿着螺旋棒轴线方向移动距离 S （行 程）时，则螺旋棒（或活塞）即将转动一个 角度β，而其所对应的弧长
三、钎子转数
四 转拒
• 凿岩机转矩的大小，取决于回程时压缩 空气对活塞的作用力P2，以及螺旋棒的 导角a。
四 转拒
• 转矩值关系到凿岩机运转的稳定性 • 转矩过小，易于引起卡钎现象，特别是在节理
五 耗气量
• 耗气量是气动凿岩机在单位时间内所消耗的自 由空气的体积。它是衡量气动凿岩机使本指标 之一。
• 耗气量的大小，主要与凿岩机结构型式有关。 同时也与机器零件制造质量和装配质量有关。
• 外回转凿岩机冲击部分的耗气量与内回转凿岩 机的耗气量可按下式计算
六 耗水量
• 目前普遍采用湿式凿岩。 • 在凿岩机凿岩时，需要保证用水的压力
适当、水量充足和清除水中杂质。 • 凿岩机耗水量一般用下式确定
六 耗水量
• 通常手持式和气腿式凿岩机的耗水量为 3~51 / min；
• 上向式和导轨式凿岩机的耗水量为 5 ~15l / min。
• 内回转凿岩机多采用中心供水，并实行 “风水联动”，其水压应低于风压，水 压一般在0.3MPa 左右
七 凿岩机的轴推力
• 当应力波传至钎头与岩石的界面时，为保证 二者接触所需要的最优轴推力由下式确定
七 凿岩机的轴推力
第四节液压凿岩机
• 液压凿岩机是在气动凿岩机的基础上发展起 来的。它们的共同特点，都是利用压差作用 迫使活塞在缸体内作高速往复运动，在活塞 冲程终了时冲击钎尾。液压凿岩机以高压油 为驱动动力。
七 凿岩机ຫໍສະໝຸດ Baidu轴推力
• 探求最优轴推力的方法，可以通过对凿岩 机工作过程的分析进行理论上的探讨，最 后得出近似的计算公式；
• 也可以通过对现有凿岩机的大量试验，经 过分析和归纳，总结出一个经验公式
• 前者计算起来繁琐且误差较大，可供分析 各结构参数间的关系时今考。现以后者为 例，加以介绍
七 凿岩机的轴推力
七 凿岩机的轴推力
• 为了克服凿岩机的后座力，减小机器振 动和保证钎刃经常与孔底岩石接触，保 持较高的凿岩速度，在凿岩过程中，必 须施加给凿岩机一定的轴推力。
• 施加于凿岩机的轴推力，应有一个合理 值。
• 过大或过小都将影响凿岩机的有效工作， 亦即不能满足高奋岩速度和低钎刃磨损 的基本要求。这个合理值即称之为最优 轴推力
• 当前，多选用应力波理论来探讨和计算最 优轴推力。
• 认为，当活塞以一定的能量冲击钎尾时， 促使钎尾产生弹性变形和压缩应力。这个 变形和应力以波的形式通过钎杆向钎头传 递，在应力波达到钎头端面并将此波传递 给岩石。
• 钎头和孔底岩石的接触状况对能量的传递 起着决定性作用，而决定钎头和岩石接触 状况的是轴推力
• 近年来，作为与液压凿岩钻车相配套的液压 凿岩机发展尤为迅速。
一 液压凿岩机的结构和工作原理
• 液压凿岩机是由冲击器与外回转转钎机构组成
一 液压凿岩机的结构和工作原理
• 冲击器采用活塞双腔回油、滑阀配油的工作原理； 转钎机构采用摆线液压马达驱动，一级齿轮减速后 带动钎杆回转。凿岩时，可通过水套向钻孔内供除 尘用水。
第三节气动凿岩机主要性 能参数
• 气动凿岩机主要性能参数包括： • 活塞冲击功和冲击功率 • 冲击频率 • 转数和扭转力矩 • 合理轴推力和气耗量等
与性能相关的因素
• 各性能参数均与 • 凿岩机气缸内压气压力 • 温度和容积的变化 • 活塞运动的速度和加速度 • 以及活塞冲击钎尾时的不均匀回跳现象
发达的岩石中钻孔时更为明显 • 转矩过大则会增加凿岩机的结构尺寸和重量 • 实践经验表明，对用于浅孔凿岩，孔径在 40
毫米左右的气腿凿岩机，其设计转矩以 12~20Nm 为宜，对于中深孔接杆凿岩的导轨 式凿岩机，转矩应在 35Nm 以上
四 转拒
• 活塞回程时，由于棘爪的作用，螺旋棒 不能转动，P2力必须克服各运动副间的 阻力，才能使活塞沿着螺旋方向带动钎 子转动。根据力学关系可写出
七 凿岩机的轴推力
• 凿岩机工作时，压气交变地进入气缸的 后腔和前腔，推动活塞往返运动。同样 压气也作用在气缸的后盖或前盖上，使 凿岩机后退或前进，因此，凿岩机产生 振动。
• 一般凿岩机活塞冲程作用力P1大于回程 作用力P2 ，因此，每一工作循环，凿岩 机必然向后运动一段距离，这种现象称 为凿岩机的后座现象。使之向后运动的 力，称为后座力
等有关
这些假设条件有
1 ．凿岩机处于水平状态工作，故可不计活塞与钎子 重量的影响；
2 ．气缸中往返移动活塞的压气压力用平均指示压力 表示；
3 ．每次进入凿岩机的压气量是常量； 4 ．冲程时，活塞运动的初速度为零，然后作等加速
运动；
5 ． 不计因钻孔深度增加而钻具重量增加对活塞反弹 速度的影响；
6 ．忽略各运动件间的摩擦阻力（误差仅为3~5 % ）。
一、冲击功
• 冲程时，作用在活塞上的力为
• 活塞冲击功率为
二、冲击频率
• 冲击频率系指活塞每分钟冲击钎尾的次数 • 为了计算冲击颇率，首先应计算出活塞运动
的加速度和一次循环所需的时间 • 在P1力作用下，活塞运动的加速度为
• 回程的时间与气缸中压气压力、钎子质 量、岩石性质以及活塞冲击钎尾时的反 跳现象等有关，难以用计算方法求出
• 通常用冲程时间乘以系数K1来表示回程 的时间，即
• 还应考虑在冲程前活塞处于静止状态的 时间，利用系数 K2将其折算成冲程时间， 即
• 活塞一个冲击循环的时间为 则活塞的冲击频率了为
三、钎子转数
钎子的转动是借助螺旋棒转钎机构来实现的。 在活塞回程时，由于棘轮棘爪机构的向逆止
作用而迫使钎子转动，这种转动是间断进行 钎子转数的大小可以通过活塞回时转动的角
1 ．冲击器
• 冲击器采用活塞双腔回油、滑阀配油的工作原理； 转钎机构采用摆线液压马达驱动，一级齿轮减速后 带动钎杆回转。凿岩时，可通过水套向钻孔内供除 尘用水。
2 ．转钎机构
• 如图2-l 所示，转钎机构是由液压马达 14 、 小齿轮 15 和大齿轮 5 、转动套 3 等构成。
• 液压马达为摆线齿轮式。大齿轮通过转动套 带动钎尾转动。
度刀来计算。
三、钎子转数
当活塞沿着螺旋棒轴线方向移动距离 S （行 程）时，则螺旋棒（或活塞）即将转动一个 角度β，而其所对应的弧长
三、钎子转数
四 转拒
• 凿岩机转矩的大小，取决于回程时压缩 空气对活塞的作用力P2，以及螺旋棒的 导角a。
四 转拒
• 转矩值关系到凿岩机运转的稳定性 • 转矩过小，易于引起卡钎现象，特别是在节理
五 耗气量
• 耗气量是气动凿岩机在单位时间内所消耗的自 由空气的体积。它是衡量气动凿岩机使本指标 之一。
• 耗气量的大小，主要与凿岩机结构型式有关。 同时也与机器零件制造质量和装配质量有关。
• 外回转凿岩机冲击部分的耗气量与内回转凿岩 机的耗气量可按下式计算
六 耗水量
• 目前普遍采用湿式凿岩。 • 在凿岩机凿岩时，需要保证用水的压力
适当、水量充足和清除水中杂质。 • 凿岩机耗水量一般用下式确定
六 耗水量
• 通常手持式和气腿式凿岩机的耗水量为 3~51 / min；
• 上向式和导轨式凿岩机的耗水量为 5 ~15l / min。
• 内回转凿岩机多采用中心供水，并实行 “风水联动”，其水压应低于风压，水 压一般在0.3MPa 左右
七 凿岩机的轴推力
• 当应力波传至钎头与岩石的界面时，为保证 二者接触所需要的最优轴推力由下式确定
七 凿岩机的轴推力
第四节液压凿岩机
• 液压凿岩机是在气动凿岩机的基础上发展起 来的。它们的共同特点，都是利用压差作用 迫使活塞在缸体内作高速往复运动，在活塞 冲程终了时冲击钎尾。液压凿岩机以高压油 为驱动动力。
七 凿岩机ຫໍສະໝຸດ Baidu轴推力
• 探求最优轴推力的方法，可以通过对凿岩 机工作过程的分析进行理论上的探讨，最 后得出近似的计算公式；
• 也可以通过对现有凿岩机的大量试验，经 过分析和归纳，总结出一个经验公式
• 前者计算起来繁琐且误差较大，可供分析 各结构参数间的关系时今考。现以后者为 例，加以介绍
七 凿岩机的轴推力
七 凿岩机的轴推力
• 为了克服凿岩机的后座力，减小机器振 动和保证钎刃经常与孔底岩石接触，保 持较高的凿岩速度，在凿岩过程中，必 须施加给凿岩机一定的轴推力。
• 施加于凿岩机的轴推力，应有一个合理 值。
• 过大或过小都将影响凿岩机的有效工作， 亦即不能满足高奋岩速度和低钎刃磨损 的基本要求。这个合理值即称之为最优 轴推力
• 当前，多选用应力波理论来探讨和计算最 优轴推力。
• 认为，当活塞以一定的能量冲击钎尾时， 促使钎尾产生弹性变形和压缩应力。这个 变形和应力以波的形式通过钎杆向钎头传 递，在应力波达到钎头端面并将此波传递 给岩石。
• 钎头和孔底岩石的接触状况对能量的传递 起着决定性作用，而决定钎头和岩石接触 状况的是轴推力
• 近年来，作为与液压凿岩钻车相配套的液压 凿岩机发展尤为迅速。
一 液压凿岩机的结构和工作原理
• 液压凿岩机是由冲击器与外回转转钎机构组成
一 液压凿岩机的结构和工作原理
• 冲击器采用活塞双腔回油、滑阀配油的工作原理； 转钎机构采用摆线液压马达驱动，一级齿轮减速后 带动钎杆回转。凿岩时，可通过水套向钻孔内供除 尘用水。
第三节气动凿岩机主要性 能参数
• 气动凿岩机主要性能参数包括： • 活塞冲击功和冲击功率 • 冲击频率 • 转数和扭转力矩 • 合理轴推力和气耗量等
与性能相关的因素
• 各性能参数均与 • 凿岩机气缸内压气压力 • 温度和容积的变化 • 活塞运动的速度和加速度 • 以及活塞冲击钎尾时的不均匀回跳现象
发达的岩石中钻孔时更为明显 • 转矩过大则会增加凿岩机的结构尺寸和重量 • 实践经验表明，对用于浅孔凿岩，孔径在 40
毫米左右的气腿凿岩机，其设计转矩以 12~20Nm 为宜，对于中深孔接杆凿岩的导轨 式凿岩机，转矩应在 35Nm 以上
四 转拒
• 活塞回程时，由于棘爪的作用，螺旋棒 不能转动，P2力必须克服各运动副间的 阻力，才能使活塞沿着螺旋方向带动钎 子转动。根据力学关系可写出
七 凿岩机的轴推力
• 凿岩机工作时，压气交变地进入气缸的 后腔和前腔，推动活塞往返运动。同样 压气也作用在气缸的后盖或前盖上，使 凿岩机后退或前进，因此，凿岩机产生 振动。
• 一般凿岩机活塞冲程作用力P1大于回程 作用力P2 ，因此，每一工作循环，凿岩 机必然向后运动一段距离，这种现象称 为凿岩机的后座现象。使之向后运动的 力，称为后座力