文档介绍：前言
冲击凿岩是破碎中硬以上岩石的主要工序，在采掘与开挖岩石工程中广泛应用。在冲击凿岩系统中，凿岩机是完成能量转换的动力机构，钎杆是动力传递机构，钎头是破碎岩石的工作机构。凿岩机输出的能量借助钎杆和钎头（凿岩钎具）传递给岩石，达到破碎腿式液压凿岩机，芯阀式后腔回油型YYG-90A型液压凿岩机，CYY-20型液压凿岩机，YYGJ-145型液压凿岩机。80年代中期我国又引进了4种液压凿岩机制造技术。据不完全统计，我国已有16家工厂制造并鉴定了近30种各类轻、中、重型的液压凿岩机。
属于引进技术的5种，属于消化的4种，国内自行设计的近20种。
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液压凿岩机的基本机构
液压凿岩机主要由冲击机构、回转机构、钎尾反弹吸收装置组成。
冲击机构
冲击机构是冲击作功的关键部件，它由缸体、活塞、换向阀、蓄能器等主要部件和导向与封闭装置等组成。
在设计冲击机构前，首先应根据各方面的制造水平和外购件的质量水平等情
况，确定采用单面回油前腔常压油型，还是采用双面回油型液压凿岩机。双面回
油型的主要优点是：活塞形状最为合理，有利于提高活塞与钎具的寿命，增强破
岩效果；排油时间长，回油管中峰值流量较小，减少了回油阻力和压力脉动；采
用较高的压力油，供油流量较小，可使各方面的尺寸小一些。缺点是：阀和缸体
结构复杂、工艺性差、要求加工精度高；回程制动阶段前腔可能有吸空现象；采
用高压油需要加强密封。故只有加工设备与技术等个方面能够保证，此方案才可
行。前腔常压油型的优点是：结构简单、工艺性好、制造成本低、回程制动阶段
无吸空现象。缺点是：活塞形状不如双面回油型好、排油时间较短、回油管中峰
值流量大、回油阻力和压力波动较大（此缺点可用回油蓄能器来减少其影响）。
以上分析可知采用单面回油前腔常压油型较好。具体设计如下。
活塞
这是冲击机构的主体。设计的已知参数是冲击能E=90J和冲击频率f=50Hz,
由用户或生产需要而定。需要设定的参数是冲击末速度vm和供油压力p。根据我
国目前钎尾允许应力计算，vm一般不大于10m/s,国外也不大于12m/s。供油压
力各厂家根据自己的情况，选择是不同的。有的采用较高压力，这样容易在小流
量下得到较高的冲击能，使机器、管路和泵等尺寸小些，但对加工精度和密封要
求高。有的采用较低压力，虽然供油流量大些，但加工与密封要求较低，维修性
好。我国目前自己研制的液压凿岩机多选择较低压力，一般在（10-15）Mpa。本
'.
次设计中选用vm=9m/s，P=14Mpa。
因为岩石的破碎是靠应力波传递的能量来完成的，故需研究入射波形对凿入
效果的影响。国内外学者在这方面进行了大量的研究，由于活塞的形状和撞击面
接触条件不同，所产生的入射波形也各异。一般来说，细长的活塞，入射波幅低
而作用时间长；短粗的活塞，入射波幅高而作用时间短。活塞形状与入射波的关
系见图2-1。图中所示的活塞重量基本相同，而活塞长度L和活塞直径d1不同，
钎头直径d2相同。
根据理论分析和试验研究，缓和的入射波形比陡起的有较高的凿入效率。因
此，细长活塞比短粗活塞凿入效率要高。这也是液压凿岩机优于气动凿岩机的理
论根据。
图2-1活塞形状与入射波形的关系
Figure2-1pistonshapeandtherelationshipbetweentheincidentwave
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活塞是主要传递冲击能量的零件，由图2-1可知，其形状对传递能量的破岩
效果有较大的影响。从波动力学理论可知，活塞直径越接近钎尾的直径越好，且
在总长度上直径变化越小越好。表2-1为气动和液压凿岩机两种活塞直径的效果
比较。由图可知，活塞重量只差19%，可是输出功率则相差一倍，而钎杆内的应
力峰值则减少了20%。只从这点出发，可知液压凿岩机的活塞断面变化越小，且
细长，是最理想的活塞形状。
具体设计时应遵守以下原则：，并减少不必要的断面变化，
以利于提高能量传递效率和提高钎具寿命；
部的面积相等或接近，并要有一定的锥部长度，以利于冲击波的传递；
活塞全程及超行程时不致损伤两端密封结构；
段的封油长度；；活塞与支承套的配
表2-1两种活塞直径效果的比较
Table2-1Pistondiameter,theeffectoftwotypesofComparative
项目
气动活塞
液压活塞
差值百分比
活塞重量/kg