水压凿岩机及其冲击机构关键技术

水压凿岩机及其冲击机构关键技术

周梓荣1,2,李夕兵1,刘迎春2

(1.中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083;2.湖南工程学院机械电子工程系,湖南湘潭411201)

摘要:阐述了水压凿岩机对节约能源、保护操作工人健康的重要意义,以及在广大发展中国家潜在的巨大市场;论述了水压凿岩技术在深井开采中的工作原理;介绍了国内外水压凿岩机研究的进展和现状,以及与气动凿岩机的对比试验情况、存在的主要问题。指出由于水的粘度极低,腐蚀性强,导致摩擦运动副润滑条件恶劣、内泄量大,从而使冲击式水压凿岩机特别是其核心部件冲击机构的研究面临一系列技术难题。合理选择耐腐、防锈、耐磨、耐冲击的摩擦副配对材料并研究其在水介质下的摩擦磨损规律,控制好摩擦副内部微小间隙流道中泄漏问题是水压冲击机构的研究重点。

关键词:水压凿岩机;冲击机构;材料;泄漏控制

中图分类号:TD421文献标识码:A文章编号:0253-6099(2004)04-0014-04

Water-powered Rockdrill and Its Impact Mechanism.s Key Technologies

ZHOU Z-i rong1,2,LI X-i bing1,LI U Ying-chun2

(1.School o f Resources and Sa fety Engineering,Central South University,Changsha410083,Hunan,China; 2.Dept o f Mech and Elec Eng,Hunan Institute o f Engineering,Xiangtan411101,Hunan,China)

Abstract:The significance of water-po wered rockdrill for energy-saving and ensuring operator.s heath are e xpounded,and its vast potential markets in developing countries are analysed.The working principle of wa ter-powered rockdrilling technologies for deep mining and its advances and present situation in research work are introduced.The compurative test with a pneumatic drill is conducted and the water-powered rockdrill.s main problems existing in its practical application are pointed out.It is found that the research work on the water-powored rockdrill especially its impact mechanism will face a series of technical diff-i calties because the extremely-low viscosity and heavy corrosivity of water cause poor lubrication condition between friction pairs and large inner leakage.The key to water-powered rockdrill regearch work lies in rational selection of corrosion-resistant,rus-t resisting and wear-resisting materials for its friction pairs and understanding of the la w of their friction and wear as well as con-trol of leakage in micro-clearance flow paths inside friction pairs.

Key words:water-powered rockdrill;impact mechanism;material;leakage control

气动凿岩机已有150多年的发展与应用历史,但除机具结构、材质及其它一些改进外,能量利用率一直得不到实质性提高,振动大、噪声高等问题也始终无法解决。20世纪70年代投入市场的液压凿岩机以中、高压液压油作为能量传递介质,设备输出功率大、破岩效率高、能耗低、寿命长、工作环境好、易于自动控制,在世界范围内获得了迅速推广普及,然而由于机型重、推力大,必须安放在相应的液压钻车上才能发挥其效率,因此,液压凿岩机主要应用于大断面的巷(隧)道掘进中。其次,液压凿岩机及台车造价高、使用成本高,也限制了它在发展中国家矿业开采中的应用。因此,在大多数劳动力成本相对低廉的发展中国家中,大部分中、小型采掘及地下工程仍在大量使用支腿式气动凿岩机。例如,在中国,每年生产的支腿式气动凿岩机超过8.5万台,而液压凿岩机的产量不及它的1%[1]。大量的支腿式气动凿岩机的使用一方面消耗大量的能源,增加了矿山生产成本,另一方面其高达125dB(A)的噪声及强烈的振动使大量的矿山生产工人患上耳聋、白手病等职业疾病,正严重威胁着矿工的身体健康。

1水压凿岩机研究的目的与意义

20世纪80年代以来,为解决支腿式气动凿岩机凿速低、危害人体健康的缺点和液压凿岩台车投资大、

第24卷第4期2004年08月

矿冶工程

MI NI NG AND METALLURGI CAL ENGI NEE RI NG

Vol.24l4

August2004

¹收稿日期:2004-04-12

基金项目:湖南省自然科学基金资助课题(03J JY5004)

作者简介:周梓荣(1963-),男,湖南湘乡人,副教授,博士研究生,主要从事水压冲击机构关键技术研究。