第4章 钻眼机械4

1、第四章第四章钻钻 眼眼 机机 械械主要内容主要内容 第一节第一节 钻眼机械钻眼机械 第二节第二节 钎杆钎杆 第一节第一节 钻眼机械钻眼机械1、根据钻孔深度：浅眼钻机、中深孔钻机、根据钻孔深度：浅眼钻机、中深孔钻机钻眼机械分类钻眼机械分类 2、根据钻孔孔径大小：小孔径钻机、大孔径钻机、根据钻孔孔径大小：小孔径钻机、大孔径钻机5、根据凿岩机工作原理：凿岩机、煤电钻、根据凿岩机工作原理：凿岩机、煤电钻、 潜孔钻机、牙轮钻机潜孔钻机、牙轮钻机3、根据凿岩机动力：风动、电动、液压、根据凿岩机动力：风动、电动、液压4、根据工作环境：露天钻机、井下钻机、根据工作环境：露天钻机、井下钻机一、凿岩机一、凿岩机一

2、）分类一）分类1.以使用的动力不同，分为三种：以使用的动力不同，分为三种：风动凿岩机：风动凿岩机发展较成熟，风动凿岩机：风动凿岩机发展较成熟， 但噪音大，震动大等缺点但噪音大，震动大等缺点液压凿岩机：液压凿岩机成本高，液压凿岩机：液压凿岩机成本高， 现在研究水压凿岩机（深部开采）现在研究水压凿岩机（深部开采）电动凿岩机：轻便，但动力小电动凿岩机：轻便，但动力小2.根据钻机的使用场所，分根据钻机的使用场所，分 井下钻机井下钻机 露天钻机露天钻机3.根据机械破碎岩石的方法，可以有如下几种根据机械破碎岩石的方法，可以有如下几种: (1)旋转式钻机：多刃切削钻头钻机、金刚石钻头旋转式钻机：多刃切削钻头

3、钻机、金刚石钻头钻机等。这种钻机多用于中等硬度以下的岩石或煤中钻机等。这种钻机多用于中等硬度以下的岩石或煤中钻孔。钻孔。 (2)冲击转动式钻机：各种类型凿岩机、潜孔钻机冲击转动式钻机：各种类型凿岩机、潜孔钻机和钢绳冲击式钻机等。可用在中硬以上的岩石中钻孔。和钢绳冲击式钻机等。可用在中硬以上的岩石中钻孔。 (3)旋转冲击式钻机：牙轮钻机。用在中硬以上的旋转冲击式钻机：牙轮钻机。用在中硬以上的岩石中钻孔。岩石中钻孔。 4.根据可以钻凿炮孔的深度可分：根据可以钻凿炮孔的深度可分： 深孔钻机深孔钻机 浅孔钻机浅孔钻机 二）风动凿岩机二）风动凿岩机（一）类型（一）类型 手持式手持式下向孔下向孔 气腿式气

4、腿式水平孔水平孔 上向式上向式上部孔上部孔 导轨式导轨式水平孔水平孔 （二）构造（以气腿式凿岩机为主）（二）构造（以气腿式凿岩机为主）主机分为三部分：柄体、缸体、机头主机分为三部分：柄体、缸体、机头柄体：进气和进水管、操纵阀、气腿的调压阀、柄体：进气和进水管、操纵阀、气腿的调压阀、换向阀、水针、风水联动装置换向阀、水针、风水联动装置缸体：活塞、配气阀、棘轮、螺旋棒缸体：活塞、配气阀、棘轮、螺旋棒机头：机头：（三）工作原理（三）工作原理 1、冲击机构、冲击机构 冲击机构主要有气缸、活塞及配气装置组成。借助冲击机构主要有气缸、活塞及配气装置组成。借助配气装置可自动变换压气交替进入气缸的后、前腔，配

5、气装置可自动变换压气交替进入气缸的后、前腔，使活塞在气缸中前后移动，与之联为一体的锤使活塞在气缸中前后移动，与之联为一体的锤G也随之也随之前后移动。向前移动叫冲程，锤在冲程末端打击钎子，前后移动。向前移动叫冲程，锤在冲程末端打击钎子，向后移动叫回程，为下一次冲击作准备。向后移动叫回程，为下一次冲击作准备。 常用的配气装置有环阀、控制阀和无阀配气三种。常用的配气装置有环阀、控制阀和无阀配气三种。（1）环阀配气）环阀配气环阀具有结构简单、加工容易、动作可靠等优点。环阀具有结构简单、加工容易、动作可靠等优点。 （2）控制阀配气）控制阀配气 控制阀是一种适应性更强、工作更稳定可靠的配气控制阀是一种适应

6、性更强、工作更稳定可靠的配气装置。它的特点是配气阀的换位是由压气推动的，这样装置。它的特点是配气阀的换位是由压气推动的，这样可保证活塞走完全部冲程，但是在缸体上要多两条控制可保证活塞走完全部冲程，但是在缸体上要多两条控制气道，阀的加工也比较复杂。国产凿岩机采用这种阀的气道，阀的加工也比较复杂。国产凿岩机采用这种阀的最多，它的工作原理下图。最多，它的工作原理下图。（3 3）无阀配气）无阀配气 没有专用的配气阀，它利用与活塞连在一起的一段没有专用的配气阀，它利用与活塞连在一起的一段圆杆，随着活塞的移动来完成配气工作。它的结构简单，圆杆，随着活塞的移动来完成配气工作。它的结构简单，能充分利用压气膨胀

7、作功。这利凿岩机的活塞冲程较短、能充分利用压气膨胀作功。这利凿岩机的活塞冲程较短、冲击频率比较高，故钻速快、耗气少、效率高，但噪音冲击频率比较高，故钻速快、耗气少、效率高，但噪音及震动也比较大。及震动也比较大。 2、旋转机构、旋转机构 （1）内棘轮和螺旋棒转钎机构）内棘轮和螺旋棒转钎机构常用的转钎机构是内棘轮和螺旋棒转钎机构，在阀柜后面，常用的转钎机构是内棘轮和螺旋棒转钎机构，在阀柜后面，装有一个内齿棘轮，与螺旋棒咬合，构成逆止机构使螺旋装有一个内齿棘轮，与螺旋棒咬合，构成逆止机构使螺旋棒只能顺时针转动。螺旋棒上的斜齿用螺旋母与活塞咬合。棒只能顺时针转动。螺旋棒上的斜齿用螺旋母与活塞咬合。冲程

8、时，活塞前进推动螺旋棒旋转，活塞能直向前进；回冲程时，活塞前进推动螺旋棒旋转，活塞能直向前进；回程时，由于螺旋棒不能逆转，棘轮与阀柜又都是用销钉固程时，由于螺旋棒不能逆转，棘轮与阀柜又都是用销钉固定在缸体上，故迫使活塞沿螺旋棒斜齿转动一小角度。活定在缸体上，故迫使活塞沿螺旋棒斜齿转动一小角度。活塞前端的锤用花键与转动套咬合，六角形钎尾也插在转动塞前端的锤用花键与转动套咬合，六角形钎尾也插在转动套中，因此活塞回程时就带动转动套和钎子一齐转动。如套中，因此活塞回程时就带动转动套和钎子一齐转动。如图。图。 内棘轮和螺旋棒转钎机构内棘轮和螺旋棒转钎机构1螺旋棒；螺旋棒；2棘爪；棘爪；3内棘轮；内棘轮；

9、4活塞；活塞；5转动套；转动套；6钎子钎子（2）外棘轮与活塞螺旋槽转钎机构）外棘轮与活塞螺旋槽转钎机构对于无阀凿岩机，由于活塞后面带有配气圆杆，无法对于无阀凿岩机，由于活塞后面带有配气圆杆，无法安设螺旋棒需要采用这种转钎机构，见图。安设螺旋棒需要采用这种转钎机构，见图。在活塞锤上有四条直槽在活塞锤上有四条直槽6和四条斜槽和四条斜槽3，直槽与转动套，直槽与转动套7咬合，斜槽与外齿棘轮咬合，斜槽与外齿棘轮4咬合。外齿棘轮与安设在机壳咬合。外齿棘轮与安设在机壳上的棘爪上的棘爪5组成逆止机构，使棘轮只能按图中实线箭头组成逆止机构，使棘轮只能按图中实线箭头方向旋转，不能逆转。冲程时，活塞迫使棘轮转动，活

10、方向旋转，不能逆转。冲程时，活塞迫使棘轮转动，活塞不转。回程时，由于棘轮不能逆转，斜槽迫使活塞一塞不转。回程时，由于棘轮不能逆转，斜槽迫使活塞一面后退一面旋转，同时直槽推动转动套和钎子一齐转动。面后退一面旋转，同时直槽推动转动套和钎子一齐转动。外棘轮与活塞螺旋槽转钎机构外棘轮与活塞螺旋槽转钎机构1配气圆杆；配气圆杆；2活塞；活塞；3活塞螺旋槽；活塞螺旋槽；4外棘轮；外棘轮；5棘爪；棘爪；6活塞直槽；活塞直槽；7转动套；转动套；8钎子钎子（3） 独立回转机构独立回转机构有一种独立回转机构，常为重型凿岩机和液压凿岩机有一种独立回转机构，常为重型凿岩机和液压凿岩机采用。它由一个专用马达采用。它由一个

11、专用马达(风动或液压风动或液压)经减速后带动钎经减速后带动钎子连续旋转。特点是扭矩大，不易夹钎，转速可调能适子连续旋转。特点是扭矩大，不易夹钎，转速可调能适用于各种不同的岩石，可以反转便于安装拆卸接杆钎子。用于各种不同的岩石，可以反转便于安装拆卸接杆钎子。3、排粉机构、排粉机构（1）分类）分类 干式和湿式干式和湿式 干式排粉：将压气导入钎子中心孔送到炮眼底部，干式排粉：将压气导入钎子中心孔送到炮眼底部，吹出岩粉；吹出岩粉； 湿式排粉：将压力水经由水针和钎子中心孔送到炮湿式排粉：将压力水经由水针和钎子中心孔送到炮眼底部，使岩粉充分润湿后排出。眼底部，使岩粉充分润湿后排出。 （2）湿式排粉原理）湿

12、式排粉原理 凿岩机设有风水联动装置，以保证开钻时立刻供水，凿岩机设有风水联动装置，以保证开钻时立刻供水，停钻时立刻停水。凿岩机工作时，柄体气室的压气经孔停钻时立刻停水。凿岩机工作时，柄体气室的压气经孔道道3推注水阀推注水阀2向后移动，打开水道向后移动，打开水道5，使水流入水针。，使水流入水针。停钻时，由于柄体气室没有压气，弹簧停钻时，由于柄体气室没有压气，弹簧1推动注水阀堵推动注水阀堵住进水孔道住进水孔道5，使水不能进入水针，使水不能进入水针 。风水联动装置风水联动装置 工作状态工作状态停机状态停机状态（1）分类）分类：分为悬挂式和落地式两种。分为悬挂式和落地式两种。悬挂式的悬在风管弯头处，容

13、油量小；悬挂式的悬在风管弯头处，容油量小；落地式注油器放在离凿岩机不远的进风管中部，容油量落地式注油器放在离凿岩机不远的进风管中部，容油量大，其结构基本相同。大，其结构基本相同。4、润滑部分（注油器）、润滑部分（注油器）（2）工作原理）工作原理注油器内管与进风软管相连。当压气在内管中通过时，注油器内管与进风软管相连。当压气在内管中通过时，经横管上的小孔经横管上的小孔1进入由内管和外管夹层构成的油室进入由内管和外管夹层构成的油室2，使油面压力增大，润滑油就沿着导管使油面压力增大，润滑油就沿着导管4经针形阀从横管上经针形阀从横管上的小孔的小孔3喷出，并被压气吹散成雾状，与压气混合一起进喷出，并被压

14、气吹散成雾状，与压气混合一起进入凿岩机。凿岩机内凡是压气能到达的地方，油雾也能入凿岩机。凿岩机内凡是压气能到达的地方，油雾也能到达，使凿岩机零件能够得到良好的润滑。到达，使凿岩机零件能够得到良好的润滑。悬挂式注油器悬挂式注油器5、支撑机构、支撑机构 凿岩机的重量在凿岩机的重量在20kg以上，使用时必须将它支持起来以上，使用时必须将它支持起来以减轻劳动、方便操作。因此就需要灵活适用的架支设备。以减轻劳动、方便操作。因此就需要灵活适用的架支设备。在打眼时还要给凿岩机以合适的轴向推力，以克服钎子反在打眼时还要给凿岩机以合适的轴向推力，以克服钎子反跳，才能更有效地钻凿孔底岩石，故推进设备也是非常必跳，

15、才能更有效地钻凿孔底岩石，故推进设备也是非常必要的。要的。 气腿是凿岩机的一个附件。气腿的控制部件气腿是凿岩机的一个附件。气腿的控制部件(调压阀、调压阀、换向阀换向阀)都已集中设置于凿岩机的柄体上，使它成为气腿都已集中设置于凿岩机的柄体上，使它成为气腿式凿岩机的一个组成部分。式凿岩机的一个组成部分。 气腿的构造：它是一组由内管气腿的构造：它是一组由内管1、伸缩管、伸缩管2、外管、外管3所所组成的三层套管。在伸缩管上安设活塞组成的三层套管。在伸缩管上安设活塞5，将外管分隔成，将外管分隔成上腔上腔6和下腔和下腔4。气孔。气孔A通上腔，气孔通上腔，气孔B经内管和伸缩管上经内管和伸缩管上的小孔的小孔7

16、通至下腔。通至下腔。 操纵部分主要指手柄及调压阀。手柄控制冲击进气，调操纵部分主要指手柄及调压阀。手柄控制冲击进气，调压阀可控制气腿进气。利用调压阀可控制气腿力。调压压阀可控制气腿进气。利用调压阀可控制气腿力。调压阀套在换向阀上，用小手柄来转动，见图阀套在换向阀上，用小手柄来转动，见图9，当小手柄，当小手柄朝顺时针方向扳到尽头时，调压阀进气孔朝顺时针方向扳到尽头时，调压阀进气孔1与气腿上腔与气腿上腔进气孔进气孔A恰好对正，进气量最大，推进力也最大。逆时恰好对正，进气量最大，推进力也最大。逆时针方向旋转时，孔针方向旋转时，孔1与孔与孔A错开，这时与孔错开，这时与孔A相对的是两相对的是两条月牙槽，

17、槽条月牙槽，槽2与孔与孔1相连，是一条进气槽，转角增大时相连，是一条进气槽，转角增大时断面逐渐减小，另一条槽断面逐渐减小，另一条槽3与与2的方向相反并经横槽的方向相反并经横槽4与与排气孔相连。故转角增大不但进气少而且泄漏增多，所排气孔相连。故转角增大不但进气少而且泄漏增多，所以能有效地调节气腿推进力。逆时针转到尽头时，进气以能有效地调节气腿推进力。逆时针转到尽头时，进气路完全封闭，气腿上、下腔均与大气相通。路完全封闭，气腿上、下腔均与大气相通。 6、操纵部分、操纵部分（四）凿岩机的性能参数（四）凿岩机的性能参数冲击功：活塞冲击钎杆所作的功。冲击功：活塞冲击钎杆所作的功。影响冲击功大小的因素：风

18、压、活塞直径和行程。影响冲击功大小的因素：风压、活塞直径和行程。扭矩：推动钎子旋转的力矩。扭矩：推动钎子旋转的力矩。冲击频率：活塞每分钟冲击钎子的次数。冲击频率：活塞每分钟冲击钎子的次数。耗风量：凿岩机正常工作所消耗的压气量。耗风量：凿岩机正常工作所消耗的压气量。YT24A-76凿岩机凿岩机技术参数技术参数机重机重24kg24kg输水胶管内径输水胶管内径13mm13mm机身长机身长630mm630mm钻头直径钻头直径343442mm42mm使用气压使用气压0.63MPa0.63MPa最大钻孔深度最大钻孔深度5m5m气缸直径气缸直径76mm76mm钎尾配套尺寸钎尾配套尺寸2222108mm108

19、mm活塞结构行程活塞结构行程55mm55mmYT24A-76-2YT24A-76-2气腿气腿重重17kg17kg凿岩冲击频率凿岩冲击频率35Hz35Hz气腿长度气腿长度3000mm3000mm冲击能冲击能65J65J推进深度推进深度1350mm1350mm凿岩耗气量凿岩耗气量80L/s80L/s最大轴推力最大轴推力2000N2000N空转转速空转转速300r/mi300r/min nHT200ml/hHT200ml/h型雾油型雾油器重器重1.2kg1.2kg噪音噪音120dB(A)120dB(A)贮油量贮油量200ml200ml使用水压使用水压0.20.20.3MPa0.3MPa输气胶管内径输

20、气胶管内径25mm25mm三）凿岩台车三）凿岩台车 （1）分类）分类轨轮式、履带式、轮胎式轨轮式、履带式、轮胎式 （2）构造）构造车体、主钻背、推进器车体、主钻背、推进器 （3）工作原理）工作原理升降油缸升降油缸可使钻背上下摆动，借助平行四连杆机构可使可使钻背上下摆动，借助平行四连杆机构可使推进器升降，以保持钻眼的平行度；推进器升降，以保持钻眼的平行度；水平摆角油缸水平摆角油缸和和俯俯仰角油缸仰角油缸可使推进器水平摆动和绕钻背端点垂直摆动，可使推进器水平摆动和绕钻背端点垂直摆动，以钻进不同方向的炮眼；以钻进不同方向的炮眼；补偿油缸补偿油缸使推进器紧顶在工作使推进器紧顶在工作面上；面上；回转油缸

21、回转油缸可使推进器绕油缸轴线翻转可使推进器绕油缸轴线翻转180，以钻，以钻进巷道周边眼和底眼。进巷道周边眼和底眼。推进机构采用风动马达丝杆推进方式。推进机构采用风动马达丝杆推进方式。四）液压凿岩机四）液压凿岩机以液压为动力，通过配油机构，是高压油交替作用于活以液压为动力，通过配油机构，是高压油交替作用于活塞两端，形成压差，迫使活塞在缸体内往返运动，完成塞两端，形成压差，迫使活塞在缸体内往返运动，完成冲击钎子、破碎岩石的功能。冲击钎子、破碎岩石的功能。 转钎机构采用独立的外回转机构，压力水排粉。转钎机构采用独立的外回转机构，压力水排粉。 五）电动凿岩机（电钻）五）电动凿岩机（电钻）以电能作为动力

22、以电能作为动力按使用条件分为煤电钻和岩石电钻按使用条件分为煤电钻和岩石电钻 （一）煤电钻（一）煤电钻（1）构造：）构造：电动机电动机,减速器减速器,散热装置散热装置,开关开关,手柄、外壳等组成。手柄、外壳等组成。（2）工作原理：）工作原理： 煤电钻钻眼属于旋转式钻眼法。人为对钻头施加轴煤电钻钻眼属于旋转式钻眼法。人为对钻头施加轴向压力，将钎刃压入岩石中，同时钎头不断旋转，产生向压力，将钎刃压入岩石中，同时钎头不断旋转，产生扭矩，推动钎刃产生切削力向前切削岩石，使孔底岩石扭矩，推动钎刃产生切削力向前切削岩石，使孔底岩石连续的沿螺旋线破坏。连续的沿螺旋线破坏。（3）使用条件）使用条件 用于较软岩层

23、或煤层中用于较软岩层或煤层中（二）岩石电钻（二）岩石电钻（1）构造：）构造： 与煤电钻基本相同。与煤电钻基本相同。（2）工作原理：）工作原理： 岩石电钻钻眼属于旋转式钻眼法。人为对钻头施加岩石电钻钻眼属于旋转式钻眼法。人为对钻头施加轴向压力，将钎刃压入岩石中，同时钎头不断旋转，产轴向压力，将钎刃压入岩石中，同时钎头不断旋转，产生扭矩，推动钎刃产生切削力向前切削岩石，使孔底岩生扭矩，推动钎刃产生切削力向前切削岩石，使孔底岩石连续的沿螺旋线破坏。石连续的沿螺旋线破坏。（3）使用条件）使用条件 与煤电钻相比，主要用于较硬岩层或煤层中与煤电钻相比，主要用于较硬岩层或煤层中二、潜孔钻机二、潜孔钻机潜孔钻

24、机潜孔钻机工作原理工作原理1-钻杆；钻杆；2-旋转机旋转机构；构；3-推进机构；推进机构；4-冲击器；冲击器；5-冲击冲击活塞；活塞；6-钎头；钎头；7-风管风管三、牙轮钻机三、牙轮钻机1-加压回转机构；加压回转机构；2-钻杆；钻杆；3-钻头；钻头；4-牙轮牙轮牙轮钻机牙轮钻机工作原理工作原理一、凿岩机钎子一、凿岩机钎子 构成：钎头、钎杆构成：钎头、钎杆一）钎头一）钎头形状：一字形、十字形、球齿形形状：一字形、十字形、球齿形第二节第二节 钻眼工具钻眼工具不同形状钎头特征不同形状钎头特征：一字形：冲击力集中，凿入深度大，制造工艺简一字形：冲击力集中，凿入深度大，制造工艺简单；易夹钎，磨损快单；易

25、夹钎，磨损快十字形：容易开眼，夹钎少；凿进速度低，制造十字形：容易开眼，夹钎少；凿进速度低，制造工艺复杂工艺复杂球齿形：容易开眼，不易夹钎，炮眼较圆，重复球齿形：容易开眼，不易夹钎，炮眼较圆，重复破岩少，耐磨，凿岩速度高；制造工艺复杂破岩少，耐磨，凿岩速度高；制造工艺复杂主要参数：主要参数： 刃角：刃头两刃面的夹角，刃角：刃头两刃面的夹角， 一般为一般为90120，多为，多为110。 刃角小，易凿入岩石中，凿岩速度快，刃角小，易凿入岩石中，凿岩速度快，易磨钝和破裂；刃角大，钎刃强度高，耐易磨钝和破裂；刃角大，钎刃强度高，耐磨性好。磨性好。 隙角：两侧面的倾角。隙角：两侧面的倾角。作用是减少钎头

26、与眼壁的摩擦作用是减少钎头与眼壁的摩擦,避免卡钎。避免卡钎。隙角大，易崩角，加剧钎头径向磨损；隙角大，易崩角，加剧钎头径向磨损；隙角小，易卡钎。隙角小，易卡钎。我国镶合金片钎头隙角为我国镶合金片钎头隙角为3，球齿钎头隙，球齿钎头隙角在角在7左右。左右。 初始直径：一般为初始直径：一般为3843mm。排粉沟排粉沟吹洗孔吹洗孔钎头材料：锰铬合金、钨钴类合金钎头材料：锰铬合金、钨钴类合金钎头型号：通常用硬质合金牌号和型号表示钎头型号：通常用硬质合金牌号和型号表示硬质合金牌号（成分、性能）：硬质合金牌号（成分、性能）：YG8C，Y表示硬质合表示硬质合金，金，G表示钴，其后数值表示其合金百分数，表示钴，其后数值表示其合金百分数，C表示粗表示粗晶粒合金，晶粒合金，X表示细晶粒合金。表示细晶粒合金。硬质合金型号（形状、尺寸）：硬质合金型号（形状、尺寸）：K0型（长片状