维普资讯 http://www.cqvip.com ・５２・ 煤矿机电 ２００７年第４期 液压锚杆钻机钻削性能分析 毛君 ，陈洪月 ，王丽丽 （１．辽宁工程技术大学机械学院，辽宁阜新１２３０００；２．沈阳矿山机械有限公司，辽宁沈阳１ １００４２） 摘要： 系统阐述影响液压锚杆钻机钻进速度的主要因素之间的关系，为锚杆钻机主要参数的合 理匹配提供了计算依据。 关键词： 液压锚杆钻机；钻削性能；参数匹配 中图分类号：ＴＤ３５３ ．６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—０８７４（２００７）０４－００５２一Ｏ３ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｒｏｏｆｂｏｌｔｅｒ ＭＡＯ Ｊｕｎ ，ＣＨＥＮ Ｈｏｎｇ—ｙｕｅ ，ＷＡＮＧ Ｌｉ—ｌｉ （１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｘｉｎ １２３０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｍｉｎｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １００４２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｒｏｏｆｂｏｈｅｒ．ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｍａｔｃｈ ｏｆ ｍａｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｒｏｏｆｂｏｈｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｒｏｏｆｂｏｈｅｒ；ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｍａｔｃｈ 液压锚杆钻机是煤巷、半煤巷中钻锚杆孔的常 转速和推力三者之间的关系，以及液压锚杆钻机，钻 削破岩的性能及适应负载的变化能力。 用专用设备，钻机性能的好坏直接影响巷道的支护 效率和效果。本文讨论液压锚杆钻机的输出转矩、 图３部分监控画面 据、故障报警分析等功能。而且还实现了ＰＬＣ控制 系统、模拟量采集系统、工业电视系统、上位机系统、 语音报警等系统功能。 经过几个月的运行，证明新系统可以很大程度 参考文献： ［１］万波，王新鹏，张明．工控组态软件ＣＩＭＰＬＩＣＩＴＹ及应用［Ｊ］．电 力自动化设备，２００２（８） 作者简介：杨东平（１９６８一），男，在读硕士研究生。主要从事计算 机网络、智能控制等方面的研究。 （收稿日期：２００７—０４—０５；责任编辑：姚克） 上减少调度人员以及操作人员的工作量，减少故障 的发生，提高产量。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第４期 煤矿机 电 ・５３・ １转矩和钻速的关系 小，是钻削破岩的最佳区域。在该区域内推力Ｐ和 钻速 的关系是： ＝钻机旋转切削破岩时，岩石的抗压强度越大，旋 转破岩所需的转矩也越大。转矩是钻机的一个关键 ｋ （Ｐ—Ｐ ） （３） 式中：Ｐ 一初始推力，ｋＮ； 一性能指标。由于岩层性质多变，岩石介质不均匀，节 理发育等原因，钻机在钻岩过程中的阻力矩极不稳 ｍｉｎ）， 与岩石坚固性系数厂有关，ｍｍ／（ｋＮ・ 定。根据实际及实验测得阻力矩的峰值一般为平均 值的２．５倍，所以钻机必须具有２．５倍以上的过载 ｋ ＝１．３５ｆ～１ｏｆ（当厂＝２～６）； ｋ ＝０．１９ｆ～３．ｉｆ（当ｆ＝６～ｌ６）。 能力，否则容易“卡钻”。 液压锚杆钻机每转的钻进量与转矩的关系是： △ ＝ ×１０。 （１） 式中：△ 一钻机每转钻进量，ｍｍ／ｒ； 一锚杆钻机转矩，Ｎ・ｍ； Ａ一钻头内外径平方差，ｍｍ ； 一岩石抗压强度，ＭＰａ。 当钻头内外径的平方差和岩石的抗压强度不变 时钻机每钻进给量与钻机的转矩成正比 Ｊ。当岩 石强度增大时，钻机工作阻力增大，工作压力随之增 加。钻机的输出转矩及推力增加。当钻进阻力过 大，系统工作压力超过额定压力时，液压系统中的溢 流阀将自动卸压，避免钻机因过载而损坏＿２ 。 ２转速和钻速的关系 文献资料证明：当功率和推力一定时，对于某一 种岩石都有一个最优转速。在此最优转速下钻孔， 可获得最快的钻进速度。 ：ＡＬｎ （２） 式中： 一钻速，ａｒｍ／ｒａｉｎ； △Ｌ一钻机每转的钻进量，ｍｍ； ｎ一钻机的转速，ｒ／ｍｉｎ。 当转速低于最佳转速时，钻头的切削量加大，钻 头易损坏，钻杆易弯曲变形和折断。当转速大于最 优钻速时，岩石多次重复破碎，钻速反而降低。最佳 转速与岩石坚固性系数ｆ有关。转矩和转速保持良 好的匹配关系是提高钻机钻进速度的关键。 ３推力与钻速的关系 旋转切削破岩时，推力的大小对钻速有很大影 响，且与单位钻削体积所耗比功有关，如图１所示。 根据岩石破碎学理论，钻削破岩可分为四个区，即研 磨区Ｉ、研磨钻削过渡区Ⅱ、钻削区Ⅲ、阻塞区Ⅳ。 在钻削区，钻速与推力呈线性关系，钻速快而比功最 图１推力与钻速和比功关系 １一比功与推力关系；２一钻速与推力关系 合理的推力是充分发挥钻机功能的保证，推力 过大，将降低切削作用乃至堵转，同时加剧钻头的摩 擦损耗；推力过小，将降低钻进速度 。 ４液压锚杆钻机钻削特点 液压锚杆钻机转矩的计算式： １ ＝去△ｐｇ０ｉｔ／ ７７。 （４） 式中： 锚杆钻机转矩，Ｎ・ｍ； △ｐ一液压马达进出口压力差，ＭＰａ； ｐ０一液压马达排量，ｍＬ／ｒ； 一回转机构传动比； ７７ 一液压马达机械效率； ７７ 一回转机构机械效率。 液压锚杆钻机转速计算式： ： ＝—＿＿－× ×１０ ｆ５）（Ｊ， ｑｏ ０ 式中：ｎ一锚杆钻机转速ｒ／ｍｉｎ； Ｑ一工作液流量，Ｌ／ｒａｉｎ； ｑ０一液压马达排量，ｍＬ／ｒ； ７７ 一液压马达容积效率； 一回转机械传动比。 液压锚杆钻机转矩一转速特性较软，其转矩、推 维普资讯 http://www.cqvip.com ・５４・ 煤矿机电 ２００７年第４期 ＫＥ—Ｊｅｔｒｏｎｉｃ ＭＦＩ系统喷油量的电液自动控制 韩进，吕红 （辽宁科技学院，辽宁本溪１１７０２２） 摘要： 分析了ＫＥ—Ｊ系统在两种工况下喷油量控制的基本原理，依此论述了ＥＣＵ通过电液式压 差调节器控制喷油量的方法和控制电流变化与喷油量的关系。 关键词： ＫＥ—Ｊ系统；电液式压差调节器；喷油量 中图分类号：ＴＰ２７１ ．４ ‘文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—０８７４（２００７）０４—００５４—０３ Ｅｌｅｃｔｒｏ—ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｆｕｅｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ＫＥ—Ｊｅｔｒｏｎｉｃ ＭＦＩ Ｓｙｓｔｅｍ ＨＡＮ Ｊｉｎ．Ｌ越Ｈｏｎｇ （Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｎｘｉ １ １７０２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｆｕｅｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＫＥ・Ｊ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｗｏ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｗａｙ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｆｕｅｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｂｙ ＥＣＵ ｗｉｔｈ ｅｌｅｃｔｒｏ—ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｆｕｅｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ＫＥ—Ｊ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｌｅｃｔｒｏ—ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ；ｆｕｅｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ １ 引言 下的喷油量调节范围，并且加快了响应速度，从而克 服了Ｋ—Ｊ系统在此方面的不足和排气净化率低等 缺点。 ２稳定工况下喷油量控制 ＫＥ—Ｊｅｔｒｏｎｉｃ ＭＦＩ系统是由德国Ｂｏｓｃｈ公司研制 的机电结合控制连续多点燃油喷射系统（简称ＫＥ—Ｊ 系统），它是在Ｋ—Ｊｅｔｒｏｎｉｃ型机械式控制系统的基础 上改进研制成的。在原Ｋ—Ｊ型的混合气调节器的燃 油分配器上，加设了电液式压差调节器，以电控单元 （ＥＣＵ）根据一些传感器的信号进行控制。图１为 ＫＥ—Ｊ系统的组成。 发动机的稳定工况包括部分负荷、大负荷和怠 速等工况。在稳定工况下，ＥＣＵ对电液式压差调节 除了增加排气净化闭环控制、怠速控制和空调 器无输出控制信号，喷油量控制是机械式的。 当节气门位置或开度一定时，混合气调节器中 空气计量器的感知板处于相应工况下的平衡位置， 控制功能之外，主要是加大了发动机在非稳定工况 力、转速基本能随工作负载的变化实现较合理的匹 配，使锚杆钻机始终保持良好的钻削性能和较快的 钻进速度。 ５结语 ［１］马有仁．旋转式锚杆钻机的参数研究［Ｊ］．煤，１９９８（３） ［２］ 梅苏华，秦信康．不同动力锚杆钻机性能分析［Ｊ］．中州煤炭， ｌ９９９（３） ［３］ 何满潮，袁和生，靖洪文，等．中国煤矿锚杆支护理论于实践 ［Ｍ］．北京：科学出版社，２００４ 作者简介：毛君（１９６１一），男，教授，博士生导师。现任辽宁工程技 通过研究液压锚杆钻机的切削特性，可以在设 术大学机械工程学院院长，主要研究方向为机械设计与动态仿真，发 表论文４０余篇。 （收稿日期：２００７—０４—２６；责任编辑：陶驰东） 计过程中选择合理的参数，进行合理的匹配，提高钻 机的破岩切削效率。 参考文献：
