全液压动力头式钻机给进机身结构型式分析与应用.pdf

代彳 2 0 1 5 年第4 期 总 第1 2 7 期 全液压动力头式钻机给进机身结构型式分析与应用 冷明友 ， 邵俊杰 中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 7 1 0 0 7 7 摘要给进机身结构型式的优劣及其力学性能的好坏直接影响全液压动力头式钻机的工作效率和 可靠性。分析了目 前常见的三种给进机身结构型式的优缺点，对应用圆柱式导轨给进机身结构的 Z D Y 4 0 0 0 L D A型坑道钻机进行 了型式试验和现场试验 ， 试验结果可对 同类钻机设计提供借鉴与思考。 关键词坑道钻机； 给进机身； 结构型式 中图分类号 T D 4 2 1 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 5 0 4 0 0 1 0 0 2 利用钻孔抽采 瓦斯是预防和治理煤矿瓦斯危害 的有效途径 ，瓦斯抽采技术装备性能直接影响钻进 成孔率和瓦斯抽采效果。全液压动力头式钻机是 目 前国内型号最全、 用途最广、 钻进能力最强的坑道钻 机 ， 也是 目前用 于煤矿井下瓦斯抽采的主力机型 。 给进机 身作为全液 压动力 头式钻机 的重要 组成部 件， 钻进施工中承受各类复杂载荷。 除了实现动力头 的往复移动 ， 完成起、 下钻具及满足钻头连续破岩等 基本功能 ，还要在出现孔内事故时能承受强力起拔 的能力， 其结构必须保证足够的强度与刚度。 给进机 身结构型式 的优劣及其力学性能 的好坏直接影响整 机工作效率和可靠性。 1 给进机 身结构型式分析 全液压动力头式钻机的给进装置是利用油液的 压力能通过液动机 液压 缸或液压 马达 实现加 、 减 压和给进钻具 ， 多采用液压缸给进机构型式。动力头 式钻机给进装置的类型有多种，不同类型的给进装 置具有不同的结构特点 、 工作性能和适用范围。 常用 给进机身结构型式分为三种，分别为矩形导轨式给 进机 身，圆柱型导轨式给进机身和 V型导轨式给进 机身 ，以下分别对这三种机身的结构特点和加工工 艺进行分析。 1 ． 1 矩形导轨式给进机身 矩形导轨式给进机身 由前后固定板 、 焊接槽钢 、 矩形导轨及一些联接板拼焊而成 如 图 1所示 。机 身整体用优质钢板焊接 而成 ， 强度大 、 整体刚性好。 这个类型给进机身一般长度较大， 焊缝多， 焊接过程 中容易造成焊接变形 。为保证质量 ， 焊接前应先校直 槽钢与导轨。多采取分段焊接既保证焊接牢固又可 减少应力变形。用工装将导轨和槽钢焊接为一体后 ， 经校正 、人工时效处理 ，然后校直进入机械加工阶 段。导轨精加工阶段采用一次装夹 ， 先加工导轨顶面 与两侧面 ， 然后以导轨顶面和侧面定位加工底面 ， 这 l 0 样既可保证导轨的平行度与直线度，又易于保证配 合尺寸精度。由于其易加工 ， 刚度好， 国内绝大多数 动力头式钻机都采用这种结构。虽然矩形导轨制造 简便 ， 导轨制造精度高但磨损后不能 自动补偿 ， 必须 有镶条调节， 要求间隙大， 因而导向精度稍低。由于 导轨是焊接在槽钢上 ， 维护性差 ， 一旦变形或者磨损 严重 ， 只能整体更换 ， 成本较高 。 图 1 矩形导轨式给进机身外形 图 1 ． 2 V形导轨式给进机身 V形导轨式给进机身主要 由前后 固定板 、焊接 梁 、 V型导轨面 ， V形滑块组成[ 5 1 。焊接梁为经折弯一 定角度的钢板焊接而成， V型导轨面固定在焊接梁 上 ， V形滑块可 以通过调 整螺栓 自动补偿 由于使 用 磨损产生 的间隙。V型导轨面可拆卸更换 ， 且成本较 低 ， 为实际生产使用和更换部件带来 了便利 。V型导 轨式给进机身扭矩直接承受到焊接梁上 ，受力情况 是三种给进机身中最好的。但加工过程中由于也存 在较多的焊接工作 ， 导致存在焊接变形， 加工工艺复 杂 ， 加工性较 圆柱导轨式 给进机身差。 1 ． 3 圆柱导轨式给进机身 圆柱导轨式给进机身 由前后固定板 、焊接槽钢 及两根 圆柱导轨组成 如图 2所示 。圆柱导轨是通 过螺栓连接在前后固定板上 ，焊接量较矩形导轨式 和 V形导轨式给进机身小， 焊接变形容易控制 ， 后期 机加工量小， 制造简单， 配合精密 ， 两根圆柱导轨可 以更换 ， 维护性强 。但后期装配无法二次加工 ， 所以 对 固定板安装孑 L 加工精度要求很高 ，可直接反映出 钻机生产厂商的加工能力 ，所 以进 口动力头式坑道