矿山机械设备考试复习

《矿山机械》考试复习题

第一章、岩石及凿岩

一、 岩(矿)的主要物理机械性质

1、容重：单位体积原生岩石的重量

2、松散性：整体岩石被破碎后，其容积增大的性能，常用岩石的松散系数K 表示。K 指岩石破碎前、后容积之比。

3、强度：岩石抵抗机械破坏（拉、压、剪）的能力。岩石机械强度受岩石的孔隙度、异向性和不均匀性的影响而变化很大，一般情况下，抗拉强度（1/10~1/50）<抗剪强度（1/8-1/12）<抗压强度

4、硬度：指岩石抵抗尖锐工具侵入的性能。它取决于岩石的结构、组成颗粒的硬度及形状和排列方式等。硬度越大，钻凿越困难。

5、弹性：即当撤销所受外力后，岩石恢复原来形状和体积的性能。弹性越大，钻凿越困难。

6、脆性：岩石被破碎时不带残余变形的性能。脆性越大，钻凿越容易。

7、耐磨性：岩石磨损工具的性能。耐磨性越大，钻凿越困难

8、稳定性：岩石暴露出自由面后，不致塌陷的性能。

凿岩时岩石的破碎是多种因素综合作用的结果。在上述诸多因素中，岩石的硬度、强度和脆性是主要的因素，又可将它们概括为岩石的坚固性。

二、 岩石分级

岩石的坚固性常以坚固系数f 表示。100σ

=f

f 不仅是综合反映岩石破碎难易程度的指标，而且，也是选用破碎方法和钻孔机械的主要依据。

根据f 值，将岩石进行分级，称为普氏分级法。

三、岩石的破碎过程

钻凿岩石的机械方法有冲击作用、旋转作用和旋转冲击联合作用等三种方式，如图所示。

1、冲击式凿岩过程

向钻头施加一个垂直于岩石表面的冲击力，在此冲击力作用下，使钻头切入并破碎岩石。

2、旋转式凿岩过程

向钻头施加一个扭转力和一个固定的轴向力，钻头以螺旋线形向前运动，并破碎岩石。

3、旋转冲击式凿岩过程

向钻头施加一个扭转力和一个间歇的轴向力，使钻头与岩石表面成一定的倾角向岩石钻进。

四、钻孔机械种类

1、根据破碎岩石的过程不同，可将钻孔机械分为：

①、旋转式钻机：如多刃切削钻头钻机、金刚石钻头机等，主要用于在中等硬度以外的岩石或煤矿中钻孔。

②、冲击旋转式钻机：如凿岩机、潜孔钻机、钢绳冲击式钻机等，主要用于在中等硬度以上的岩石中钻孔。

③、旋转冲击式钻机：如牙轮钻机，主要用于在中等硬度以上的岩石中钻孔。

2、根据钻机使用场地不同，又可分为井下钻机和露天钻机。

3、根据钻孔深度不同，可分为深孔钻机和浅孔钻机。

此外，还机械凿岩、热力剥落凿岩、熔融气化凿岩和化学凿岩等。

第二章凿岩机及凿岩工具

第一节凿岩机

钻孔机械分为凿岩机和钻机两类，钻机又有露天钻机和井下钻机之分。

凿岩机是用于在中硬以上的岩石中，钻凿直径为20～100毫米、深度在20米

以炮孔的机械，按其动力不同可分为风动、燃、液压和电力凿岩机

一、凿岩机的动作原理：

各种凿岩机的动作原理都是冲击转动式。即利用压差作用迫使活塞在缸体用作高速往复运动，并冲击钎尾。如图所示。

二、凿岩机的分类及各类凿岩机的工作原理、使用条件

按照冲击钎尾和转动钎头所用的驱动力不同，划分有气动、电动、燃、液压等类型凿岩机。

1、气动凿岩机：以压缩空气为驱动力。使用广泛。

①种类：手持式凿岩机（Y-3、Y-26）、气腿式凿岩机（YT-24、7655、YT-26、YT-28、YTP-26型）、伸缩式（上向式）凿岩机（YSP-45、01-45型）、导轨式（柱架式）凿岩机（YG-40、YG-65、YG80、YGZ-90型）。如图所示。

②主要组成机构及工作原理：

☆冲击配气机构：由配气机构、气缸、活塞和气路等组成，其作用是将压缩空气依次输送到气缸的后腔和前腔中，推动活塞作往复运动，从而获得活塞对钎尾的连续冲击动作。如图所示。☆转钎机构：常用的转钎机构有回转和外回转两大类。回转式是当活塞往复运动时，借助棘轮机构使钎杆作间歇转动，如图所示。外回转式是由独立的发动机带动钎杆作连续转动。

☆排粉系统：排粉方式有凿岩时注水冲洗加吹风和停止冲击强力吹扫两种。其作用是将凿岩过程中产生的岩粉及时排出孔外。

☆凿岩机的支承及推进机构：以气腿为主。如图所示。

其作用一是支承凿岩机重量；二是克服凿岩机工作时的后座力，使活塞冲击钎尾时钎刃能抵住孔底，以提高凿岩效率。

☆操作机构：由操纵手柄组成（控制凿岩操纵阀、气腿的调压阀及换向阀），如图所示。

调压阀：用于无极地调节气腿的轴推力，以适应凿岩机各种不同条件下作业时对轴推力的要求。

换向阀：用于改变调压阀腔进气方向，从而使气腿伸缩。

润滑系统：一般都在进气管路上连接一个自动注油器，实现自动润滑。

2、液压凿岩机：以高压油为驱动力，由冲击器和转钎机构组成。如图所示。

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，一极齿轮减速后带动钎杆回转。如图所示。

3、电动凿岩机：以电动机的旋转运动为驱动力。

①分类：离心冲击锤式和曲柄连杆活塞式。

②结构及工作原理：

☆离心冲击锤式凿岩机：如图所示。

☆曲柄连杆活塞式凿岩机：如图所示。

4、燃凿岩机：以小功率燃机为驱动力。如图所示。

三、各类凿岩机的优缺点及其技术特征

1、液压凿岩机：

※优点：

①动力消耗少，能量利率高；

②凿岩机性能和凿岩速度较高；

③润滑条件好，零部件寿命高；

④可一人多机操作，台班工效高。

※缺点：

①机器零部件制造和装配精度严格；

②维护保养技术和成本费用高；

③环境因素会影响其性能及凿岩速度。

※液压凿岩机技术特征：P32页表2～３所示。

２、电动凿岩机：

※优点：

①动力单一；

②成本低；

③机械效率高。

※缺点：

①冲击力和冲击频率较低；

②零件易损坏。

※电动凿岩机技术特征：P33页表2～2-4所示。

3、燃凿岩机：

※优点：本身带有动力机械，使用灵活，适用于野外或没有其它能源的地方作业。

※燃凿岩机技术特征：P35页表2～2-5所示。

四、选择凿岩机应考虑的因素：以风动凿岩机为例，应主要考虑下列因素：

1、作业场所（平地、天井、竖井和广场等）；

2、钻孔的方向、孔径和深度；

3、矿岩坚硬程度；

五、影响风动凿岩机凿岩效率的主要因素：

1、凿岩机的性能参数(冲击功、冲击频率、扭矩和转角等)；

2、凿岩机的工作条件(岩石坚固性、风压和轴推力等)；

3、凿岩工具(钎头直径、结构、形状和钎杆长度等)；

第二节凿岩工具

钎子：向岩石传递凿岩机冲击和回转能量的工具。常用的有整体式钎子和组合式钎子两大类。

一、钎头：一字形、十字形、Ⅱ字形和T字形等，如图所示。

☆一字形钎头：宜用于较软岩石或节理不发育的半硬岩石或小直径钻孔。

☆十字形钎头：宜用于硬岩石或大孔径浅孔。对于大孔径深孔，需在十字形钎头上镶嵌一字形超前刃，钎头尖角的大小与岩石硬度有关。

二、钎杆：断面有六角形、圆形和矩形等。钎杆在凿岩过程中承受轴向压应力、扭转应力和弯曲应力。其中，弯曲应力和弯曲疲劳是主要应力和主要破断因素，目前常用钎杆钢为35硅锰钼钒和55硅锰钼两种材料。

三、钎尾：其结构有三种，如图所示。

1、带钎肩的六角形断面钎尾：用于气腿式凿岩机。

2、带凸台的圆形断面钎尾：用于导轨式凿岩机。

3、无钎肩的六角形断面钎尾：用于伸缩式凿岩机。

四、钎头与钎杆的连接方式：螺旋连接和锥销连接，如图所示。