潜孔钻机是一种用于地下工程施工的重要设备,在土壤力学、岩土工程和地下水资源开发等领域具有广泛的应用。钻进效率是评估潜孔钻机性能的重要指标之一,直接影响工程施工进度和成本。本文重点分析影响某型潜孔钻机钻进效率的主要问题,从液压、气动、电气三个方面对影响钻机钻进效率的主要因素进行技术创新研究,并对潜孔钻机进行优化升级,使钻机的钻进效率更加高效。以下潜孔钻机均简称钻机。

潜孔钻机作为矿山深孔凿岩的主体开采装备,普遍使用的是人工装卸钻杆或者推进器上配置钻杆库。前者劳动强度大,生产效率低下,且存在很大的安全隐患;后者只适用于小直径钻杆,钻孔数量无法满足大直径深孔要求。基于此,介绍一种五轴液压机械手的结构及设计原理,成功搭载于潜孔钻机,解决了传统潜孔钻机接卸杆依靠人工、钻杆数量受限等技术难题,并进行现场应用,实现了采场全过程无人作业。

针对潜孔钻机行走系统在工作中存在着控制反应速度慢、运行功率高、可靠性能差的问题,提出了一种新的潜孔钻机行走系统,对其液压控制装置工作原理进行了分析并利用AMESIM仿真分析软件对该行走系统的工作可靠性进行了仿真分析。结果表明,新的潜孔钻机行走系统能够将反应控制时间降低77.3%,同时将换挡变速时马达进口处的压力降低了71.6%,有效提升了潜孔钻机的工作稳定性和可靠性。

本实用新型是辅助动作全液压露天潜孔钻机，包括液压回转装置、液压空位装置、液压推进装置，液压行走装置。液压装置由两台油压泵供油，油马达采用低速大转距液压马达。推进和回转油路之间接有单向阀，推进回路中接有溢流阀，从而实现了两个回路的合流，解决了溢流量大液压装置发热的问题。本实用新型具有结构简单、效率高、成本低的优点，可使用于各种型号的露天钻机。

行走装置为潜孔钻机的主要部分之一,在钻机工作过程起转移位置的作用,液压系统是否稳定是钻机可靠的关键因素,因此有必要研究其液压系统的稳定性。建立了基于AMESim行走液压系统的仿真模型,设置模型参数并进行各种情况下的模型仿真,根据仿真得到不同负载下马达进口压力的动态响应曲线,并通过实验验证了仿真模型的准确性,为此类系统的改进设计和行走装置的优化提供理论依据和方法。

随着能源和矿产资源消耗的不断增长,各种矿石、矿产、建筑材料的开采量日益增大。学习国内外先进的钻机技术,研发水平先进、性能可靠、钻孔效率高的钻机,改造传统矿业,必将对我国露天矿产资源的开发产生积极的推动作用,有助于提高我国采矿技术水平。全自动一体式潜孔钻机新产品的成功研发解决了自动换钎、恶劣环境适应性、钻杆定位精度、液压泵卸荷的自动控制等技术难题,可广泛应用于矿山开采、基础工程建设、国防工程建设、建筑基础建设、煤矿开采等作业,产品科技含量高、技术性能优、品质可靠,高效、方便、环保、节能、获得良好的经济效益和社会效益。

潜孔钻机是一种新型高效、节能且适用性广的露天液压凿岩设备,动力头回转系统是其主要工作部分之一。在设计潜孔钻机液压系统时,基于AMESim建立相应的动力头回转系统动态仿真模型,确定相关参数后,对模型进行分析,获取潜孔钻机动力头回转相关的速度特性曲线及压力特性曲线,分析串联调速及旁路调速的调速性能及效果,对设计进行分析验证,通过仿真结果分析不同调速方式的使用性能以及液压动力头回转系统是否满足钻机的施工要求,同时为潜孔钻机的回转系统设计优化提供理论基础。

潜孔钻机变幅机构液控系统在主控阀换向过程中会产生较大的冲击与振动。为降低潜孔钻机变幅机构液控系统换向时的冲击,采用旋转比例阀对其进行控制。分析旋转比例阀与普通比例阀的区别,建立旋转比例阀的控制模型;分别采用普通比例阀和旋转比例阀对潜孔钻机的变幅系统进行控制,对比普通比例阀和旋转比例阀的控制特性。结果表明:采用旋转比例阀可有效抑制动臂举升油缸在换向时进油腔的压力冲击,使潜孔钻机变幅系统工作时更加平稳。

为了研究液压潜孔钻机大臂油缸缓冲装置在定孔位过程中的缓冲性能,以某型潜孔钻机大臂油缸为研究对象,利用计算机仿真技术,建立潜孔钻机大臂油缸仿真模型,根据实际工况进行大臂油缸缓冲特性的动态仿真。在SimulationX中模拟潜孔钻机钻孔姿态调整过程,输出油缸的压力、流量和活塞位移速度等数据,通过分析仿真结果来确定大臂液压缸缓冲装置的有效性。研究结果表明,浮动缓冲套式液压缸有着良好的缓冲性能,能有效减小钻机工作姿态调整过程中的冲击。

设计了一种新型潜孔钻机推进力自适应控制液压系统,并通过液压系统仿真软件AMES im对系统做了系统分析和仿真,验证了系统的有效性。采用模糊控制,能够快速有效自动调节潜孔钻机的推进压力,使之与钻机回转压力相匹配,从而达到潜孔钻机的快速钻进和防卡钻的双重功效。