凿岩台车（精选7篇）
凿岩台车 篇1
液压凿岩台车所用油料包括燃油、润滑油、润滑脂、齿轮油、液压油等, 这些油料的选用, 直接影响凿岩台车的技术性能和使用。
一、燃料油的选用
液压凿岩台车通常采用高速柴油机, 燃油多选用燃烧性、蒸发性、安定性和低温流动性均较好且十六烷值大于40的轻柴油, 国内外液压台车均可选用。
选用柴油时凝点很重要。凝点过高, 不利于贮存和使用;凝点过低, 则成本高, 不利于充分利用。因此要根据环境温度来选择柴油牌号。一般来说, 选用柴油的凝点应低于环境温度5～10℃。例如, 在夏季可选用10号轻柴油, 春季和秋季可选用0号轻柴油, 冬季要选用低凝点的油, 避免石蜡析出造成阻塞。若缺少低凝点柴油, 可向柴油里掺10%～40%的灯用煤油, 以降低凝点。牌号不同的柴油, 可以掺和使用, 但必须搅拌均匀。掺和后的柴油, 其凝点在两掺和油的凝点之间, 但凝点的变化并不与掺配数量成比例。例如凝点-10℃与-20℃柴油各50%掺和后的混合油, 其凝点不是-15℃, 而大约在-13～-14℃之间。柴油在-20℃时, 流动性很差, 低温启动困难, 可采用乙醚和航空煤油按1:1配制的易燃启动液。但在操作中, 必须严格遵守操作规程, 以免引起火灾或人身事故, 因为乙醚是一种易挥发、易燃物质, 对人体有麻醉作用, 德国道依茨 (Deutz) 柴油机建议用煤油或标准汽油作添加剂。
二、柴油机润滑油的选用
液压凿岩台车使用环境较为恶劣, 柴油机多为大、中负荷, 而且对其寿命和安全可靠性要求也较高。因此, 柴油机润滑油应具有良好的粘温性、抗磨性、热稳定性、抗氧化和抗腐蚀性。
柴油机润滑油的新老换代, 可根据各种凿岩机械的使用工况, 以运动黏度与老牌号油较为接近者为佳。普通柴油机油相当于CA级, 低增压柴油机油相当于CB级和CC级, 中增压柴油机油相当于CD级。
柴油机应根据机械负荷与热负荷选择机油的等级。柴油机热负荷与机械负荷的综合指标就是强化系数Kφ, 国外推荐:Kφ<25时, 选用CA级;25
润滑油的黏度是确保润滑性能的最重要因素, 所以柴油机应根据地区气温情况和油箱温度, 选用合适黏度的油品。选用时, 应根据厂家推荐的黏度牌号及使用环境温度选择。
另外, 柴油机润滑油的选用应特别注意要与柴油机生产厂使用和要求的油品一致, 以免混用引起油品性质变差。柴油机润滑油还必须定期更换, 轻负荷机种规定为工作500h, 但大多数机种, 厂家都推荐工作250h, 但润滑油的老化会因机种、工作条件而异, 所以应定期采取油样进行分析, 制订合理的换油期。对于进口设备使用说明书中一般都详细地规定了换油期, 用户不能随意更改。换用国产代用油品之后, 应当通过化验与油斑观察来合理调整换油期。换油要在热态进行, 一定要将原用油放干净, 最好对润滑系统进行一次清洗。
三、齿轮润滑油的选用
对齿轮润滑油的要求是:良好的热安定性、防锈性、耐磨性及低温流动性。齿轮等部件由于承受负荷大, 齿面压力高, 要求抗极压性强。润滑方式是油雾飞溅, 不能循环冷却, 工作条件苛刻, 对油的性能指标要求较高。
我国于1985年7月1日开始用馏分型普通齿轮油代替渣油型齿轮油 (HL-20和HL-30) 。因为渣油型齿轮油由含硫原油的直馏残渣加入部分轻质润滑油调合而成, 含有大量胶质和沥青质, 流动性差, 热氧化安定性不好, 使用周期短, 显然不能满足现代机械齿轮工作的要求。而馏分型普通齿轮油是从精制的高黏度油加入轻质油以及极压抗磨剂、防腐防锈剂和抗泡剂或以合成油加添加剂调制而成。与渣油型油相比, 具有黏度较小、色度较浅、流动性好、低温下易启动、使用温度范围宽、能节约燃料2%～4%等优点, 其抗擦伤、抗磨损、抗氧化和防腐、防锈性能均优于渣油型油, 可以在我国的大部分地区四季通用, 对保护齿轮等都有明显效果。以老牌号HL-20 (冬用) 、HL-30 (夏用) 为例, 新型馏分油可选用80W/90或85W/90号油, 冬夏通用, 它们的质量基本上与API分类中的GL-4或GL-5相近, 凿岩机械的传动齿轮可直接选用。
新型馏分油在使用与贮存过程中, 不得与其他润滑油相混, 更换国产齿轮油后, 必须将原齿轮油放出并清洗干净。液压凿岩设备齿轮油的换油期应严格按厂家规定进行, 换用国产代用油品时的换油期应根据使用条件、负荷情况, 结合必要的化验来确定。馏分油换油期一般为500h或半年。新机磨合后, 首次换油期为125h, 如不及时更换, 势必在正常运转过程中产生大量的磨粒磨损。在冬季, 切忌用明火直接加热装有馏分油的传动部件, 运行中需经常保持传动部件 (如箱体) 通气孔畅通, 否则会产生过热和因高速搅动产生的泡沫不能及时消除而产生瞬时缺油。
四、润滑脂的选用
液压凿岩台车的各部分销轴、履带张紧装置、进给机构、齿轮箱、台杆连接套定位器等部分均使用润滑脂。对润滑脂的要求是:滴点高, 有较好的抗水性、安定性、防腐性以及适宜的针入度等。润滑脂是由基础油加稠化剂, 再加各种添加剂制成。
由于价廉, 施工企业多采用钙基润滑脂。这种润滑脂的主要问题是热安定性较差, 容易发生水解, 使用温度不能超过60℃, 难以满足我国各类地区的使用要求, 并且钙基脂易固化, 在干燥气候下寿命短, 需要冬夏换油, 润滑效果不太理想。建议使用锂基润滑脂。它是由锂皂稠化低凝点润滑油加上抗氧剂、防锈剂等添加剂加工而成, 具有良好的高低温性能以及较好的机械稳定性、液体安定性、抗水性、防锈性和氧化安定性。同时可减磨, 其换脂期可比目前使用的钙基脂和复合钙基脂延长两倍。但锂基脂的价格高于钙基脂约70%～80%, 由于它使用周期长, 工作温度范围宽, 减少了装拆换油清洗工作量, 并且润滑效果好。因此, 锂基脂的总体经济效益明显优于钙基脂。润滑脂牌号的选择主要根据摩擦表面的负荷、转速以及使用温度。一般来说, 负荷大、速度低、使用温度高时, 应选择小牌号, 反之则应大一些。选用润滑脂时, 应使其滴点高于使用温度40～60℃或高于机械工作温度15～20℃。冬季宜选用针入度较大的润滑脂, 夏季应选用针入度较小的润滑脂。对于滚动轴承的添加量以填满轴承腔1/2为宜, 填装过量, 不仅浪费, 而且会造成过热。
五、液压油的选用
液压凿岩设备中的液压油的选用对整机性能和使用寿命影响很大。液压油应具有适宜的黏度、较好的粘温特性、良好的润滑性、抗磨性、抗氧化性、抗乳化性、抗泡性、抗燃性、抗剪切性、油水杂质分离性、无腐蚀作用、不破坏密封材料、无毒等性能。
选择液压油时, 应根据液压件厂的要求或根据工作温度、系统压力、泵的种类及经济性等来选择。在液压系统中, 一般应按主泵性能选用液压油。可供选用的液压油按优选顺序为:抗磨液压油、稠化液压油或低凝液压油、普通液压油、汽轮机油、机械油。液压系统的结构日益紧凑、工作压力不断提高, 泄漏可能性增大了, 其泄漏喷射半径可达12～18m。在此半径范围内如有高温热源和明火时, 则应选用抗燃液压油以保证安全。如果工作环境恶劣、系统工作压力高, 则应选用抗压液压油, 如在寒冷地区则应选用低凝点液压油。
在液压油品种选择的基础上, 油的黏度必须选择适当, 油泵的运动黏度 (50℃) 一般为20～60厘斯。在高温工作时, 油泵允许的最低黏度为12厘斯。因此把液压油黏度降低到12厘斯时的温度作为允许的最高工作温度, 而把凝点以上10℃作为液压油的最低工作温度。液压油的使用温度应根据环境温度来选择, 当环境温度确定后, 油温变化范围可达45℃左右。严寒地区用较稀的液压油, 炎热地区用较稠的液压油。液压系统工作温度的下限取作业季节的最低气温加上15℃, 上限取季节最高气温加上40℃。例如, 当季节气温为5～30℃时, 液压系统经常性工作温度则为20～70℃, 故液压油允许工作温度也在20～70℃。
一般来说, 系统温度和压力高时, 选用高黏度的油, 反之, 选用低黏度的油。如工作压力低于7MPa时, 多选用50℃、20～40厘斯的油;压力为7～20MPa时, 就可选用50℃、60厘斯的油。选油时一般选用较好的液压油, 这样做虽然初始成本较高, 但优质油使用寿命长, 对液压元件伤害小, 从整个周期看反而节省费用。
对于进口液压凿岩设备, 原则上应选用抗磨液压油。换油时, 一定要将原油尽量放干净, 否则会加快新油变质, 酸值增加。试验证明, 有10%的旧油混入时, 就会使新油使用寿命降低75%。
一般液压油使用寿命为两年 (可工作3 000～5 000h) 。换油期的确定取决于许多因素, 目前, 通常采取定期检查液压油的清洁度来确定是否换油。方法是从油箱中取出一滴油, 放在240目的滤纸上, 若纸上呈现一个淡黄色圈, 证明油可继续使用, 若纸上的黄圈外圈明显, 中心呈暗黑色, 证明油已被污染, 需更换。
一台新的液压台车, 投入工作500h即应更换液压油, 以后每工作1 500～2 000h再更换一次。在换油期内也要随时检查, 发现油液被污染或已老化, 必须及时更换。注入新油时, 必须通过滤清器。
摘要：针对液压凿岩台车油料的选择进行论述、分析, 解决如何正确选用凿岩台车油料的问题。
关键词：液压凿岩台车,油料,选用
参考文献
[1]申福生.凿岩台车构造与维修[M].国防工业出版社, 2001.
[2]程德志.液压凿岩钻车原理结构与使用保养[M].国防工业出版社, 2000.
[3]徐桂良.掘进设备构造与维修[M].国防工业出版社, 2001.
提高凿岩台车长孔钻凿精度的措施 篇2
1. 合理选用和修磨钻头
钻头的结构和形状会对钻孔精度产生影响。实践表明,用前端扁平或前端中心凹下去的钻头钻孔比前端凸起的钻头钻孔效果好。
无论用哪种钻头钻孔,要想获得最佳的钻孔精度,都必须确保钻头纽扣形状和金刚石锋利度。钻头纽扣变形或金刚石磨损变钝时,必须修磨钻头。修磨钻头时,应把钻头端面整体往下磨,不能只把纽扣根部附近磨掉,否则会使钻头端部岩屑流动空间变小,排渣效果差。如必要,钻头体上的冲渣孔和冲渣沟槽也要修磨。
在实践中,钻头受岩渣的影响容易发生摆动。这不仅会造成其推进力不均匀,也会造成一定的钻孔偏差。减少钻头摆动最有效的方法是使用中间凹槽环状裙边钻头(见图1)。这种钻头裙边直径与头部直径一致,钻孔过程中产生的碎片、杂质可从钻头裙边凹槽冲出,且裙边尾部在每一个凹槽之间都有切削刃切削岩石,因而具有较高的稳定性。与标准钻头相比,中间凹槽环状裙边钻头可以钻更直的孔。
2. 改进钻杆结构
在相同的钻进条件下,钻杆直径越大,钻孔精度越高。这是因为钻杆直径越大,会增加钻孔时抗摆动的稳定性。在钻头后面加导管(杆),可以增强钻长孔的稳定性。在使用导管(杆)的情况下钻长孔,可将钻孔偏差降低到3～5%。
导管(杆)连接方式如图2所示:第一种连接方式是38mmT螺纹快换钻杆+38mmT螺纹快换钻杆+标准球齿钻头,第二种连接方式是45mmT螺纹快换钻杆+45mmT导向钻杆+易反导向球齿钻头,第三种连接方式是64mmTDS导向钻管+64mmTDS导向钻管+易反导向球齿钻头。
3. 提高操作技能
要想获得质量较高的长孔,必须做到开孔位置准确、钻孔方向正确,且钻孔深度与钻孔计划相吻合。推进装置上装有转角指示器和钻孔深度指示器,通过测量、计算可得出钻孔的位置、深度。钻进时要严格按照预定的位置、规定的深度进行钻进,以获得钻凿精度高的岩孔。这就需要操作手具备熟练的操作技能。
通常认为钻孔偏差与钻孔深度成正比。实践表明,钻孔偏差大小取决于钻孔方向与岩石层面的角度。钻凿硬岩速度过慢以及钻凿软岩时速度过快,都会造成较大的钻孔偏差,另外,打滑也会造成一定的钻孔偏差。因此,操作手要明确区分软岩与硬岩,制定合理可行的钻孔计划,并严格按计划钻进,以确保长孔钻凿的精度。
4. 控制冲击压力
操作手必须根据特定的钻孔环境来确定冲击压力的大小。当钻孔深度没有超过钻杆弯曲长度时,凿岩台车可在较高的冲击压力下工作;若钻孔深度超过钻杆弯曲长度,必须对冲击压力进行控制,以防钻杆发生弯曲,进而使钻杆的转动扭矩减小。
凿岩台车 篇3
1. 影响凿岩台车钻凿孔精度的因素
(1)操作熟练程度
凿岩台车操作手的操作技术对钻凿孔质量影响很大。操作者技术不良,往往会导致2个后果:一是钻凿孔定位不准确,二是钻进方向发生偏斜。
(2)地质条件
采用较小的推进压力钻凿质地均匀的花岗岩,通常能够达到较高的钻凿孔精度。钻凿结构复杂的岩层时,由于不同石质交错分布,往往容易造成钻凿孔方向发生偏斜。当岩石的叶理垂直于岩石层面时,钻凿孔偏斜更加明显。
经验表明,凿钻结构复杂的岩层时,钻头与岩石层面的钻进角度至关重要。当这一角度小于15°时,钻头钻进方向会向着与岩石层面平行的角度倾斜。尤其是使用较长的圆形钻杆钻深孔时,钻孔偏差会更大。通常,钻凿孔偏斜量与钻凿孔深度成正比。
(3)巷道断面
当凿岩台车的钻臂和推进器伸出长度达到最大时,钻臂和推进器提供的支撑力降低,钻凿孔定位和平直度会出现偏差。一般来说,钻凿的断面越大,凿岩台车的钻臂伸得就越长,定位的精度越低,钻凿孔质量也就越差。
(4)推进方向及推进压力
当推进方向与钻凿断面不垂直时,容易造成钻杆弯曲。钻杆弯曲后,就会造成开孔位置发生偏移,如附图所示。
推进压力过大或过小也会影响钻进方向。开孔时推进压力过高,容易导致钻杆弯曲,使钻凿孔方向发生偏斜。推进压力过低,开孔时钻头与岩面贴得不紧,容易产生打滑,从而使钻凿孔定位不准确。
2. 提高凿岩台车钻凿孔精度的方法
凿岩台车油管卷轮润滑装置的改进 篇4
凿岩台车是钻爆法施工的主要机械,油管卷轮是液压凿岩机的辅助工作部件,承受不对称的侧向拉力。油管卷轮下部设有拖板和夹板,可将油管卷轮安装在推进梁上,随着液压凿岩机在推进梁上做前、后运动。油管卷轮可将液压凿岩机后部的8根油管排列整齐并起到张紧作用。油管卷轮在凿岩台车推进梁上的位置如图1所示,油管管卷轮组件如图2所示。
2.润滑方法及缺陷
(1)润滑方法
油管卷轮4可在固定立管6上回转,润滑脂密封件(3、8)与油管卷轮4及固定立管6组成封闭的储油空间,黄油嘴12设置在油管卷轮4下侧轮槽底部(见图2)。每班作业结束后,操作人员均需按照规定对储油空间加注润滑脂,并进行检查。
(2)存在的缺陷
加注润滑脂时,该黄油嘴12经常被缠绕在油管卷轮4的液压胶管所遮蔽,需要启动凿岩台车将液压凿岩机缓慢前行带动油管卷轮4回转,使黄油嘴12处于外露位置方可加注润滑脂。此时需1人操作、1人观察才能将黄油嘴12位置转正。
1.长螺栓2.端盖3、8.润滑脂密封件4.油管卷轮5.拖板6.固定立管7.钢丝绳轮9.垫片10.夹板11.推进缸12.黄油嘴
此外,油管卷轮4及液压油管等部件空间狭小,加注润滑脂时经常使操作人员蹭上一身油污,因此这个润滑点容易被操作手所“忽视”。
3. 改进方法
为解决油管卷轮在润滑方面存在的缺陷,经研究我们决定对油管卷轮润滑装置进行改进,摆脱油管遮蔽、油污蹭身的困扰,实现随时、方便地加注润滑脂。改进重点是将黄油嘴的位置由油管卷轮下侧轮槽底部,改装到端盖中心部位。具体方法如下所述:
(1)准备工作
拆解油管卷轮,取出固定立管;制作1根一端带螺纹、可安装黄油嘴的L型注脂管,如图3a所示。制作1个钻有中心孔的固定板,其外径尺寸略小于固定立管内径,其中心孔直径略大于注脂管细部外径,用于固定注脂管,如图3b所示。在固定立管管壁上适当位置钻削1个直径略大于注脂管细端的通孔。在端盖上钻削1个直径为17mm的中心孔,如图3c所示。
(2)组装步骤
将注脂管细端穿过固定板中心孔并置于固定立管壁的通孔内,焊接牢固(焊接之前先堵孔,以便焊后保持注脂管畅通);将注脂管粗端下端面紧密贴合固定板并点焊连接,然后将固定板焊接在固定立管内的一端;清除焊渣,磨平焊缝;组装油管卷轮、端盖等零件,将注脂管从端盖中心孔穿出,将黄油嘴紧固在注脂管端部。
原安装位置上的黄油嘴不能拆除,做堵头使用。改进后固定立管的内部结构如图4所示。改进后油管卷轮总成剖面图如图5所示。
凿岩台车 篇5
该凿岩台车由凿岩机、推进梁、大臂、底盘,以及液压、供气、供水和电气系统等组成。其凿岩机使用的钎具由钎头、钎杆、钎尾以及连接套组成,其中钎尾与凿岩机动力输出端连接,如图1所示。根据该凿岩台车工作原理分析,可能导致该故障的主要因素为凿岩机、推进梁上的机械传动装置及液压系统出现故障。为此我们按照先易后难、先机械后液压以及部件互换法逐项进行排查。
1. 检查凿岩机
由于故障最终表现为钎尾断裂或钎尾连接螺纹严重磨损,因此初步怀疑凿岩机可能存在故障。在对该凿岩台车凿岩机进行拆卸、分解、清洗、组装、调试后,故障依旧。
为判断该故障是否与凿岩机有关,我们采取部件互换方法,将工地上同型号且工作正常的凿岩机安装在出现故障的凿岩台车上,通过实际作业测试,原有故障重新出现,由此可判断该故障与凿岩
2. 检查机械传动装置
推进梁上的机械传动装置主要作用是在足够的推进力下,使钻头与岩石紧密接触,以确保凿岩机的冲击能量作用在岩石上。如果推进梁钢丝绳滑轮轴承损坏或滑块间隙不合适,就会增加相关部件之间的摩擦力,使作用在岩石上的推进力小于正常值。推进力不足无法保证钻头和岩石紧密接触,最终将导致连接套发热以及钎尾磨损加剧。
经检查,该凿岩台车推进梁钢丝绳滑轮轴承有一定磨损。更换新轴承并按技术要求重新调整滑块间隙后试机,故障现象依旧。用红外测速仪检测钻进时钎杆转速为190r/min,属正常范围。至此,可以排除机械传动装置存在故障的可能。
3. 检查液压系统
该型凿岩台车液压系统主要由主泵、换向阀组、蓄能器、回油单向阀、液压油散热器、回油滤芯、推进缸、主泵加载电磁阀、补油泵以及液压油箱等组成。对于液压系统故障,根据先易后难的原则进行排除。
(1)检测液压油温度
在凿岩机作业30min后,用红外测温仪检测液压油温度已经达到70℃,液压油温明显上升较快,这说明液压系统可能发生内泄或散热效果不良。
(2)检查蓄能器及回油油路
若蓄能器内氮气不足,将起不到缓冲作用,将造成油管剧烈抖动。经检测发现,蓄能器内氮气压力偏低,但这并不是影响此故障的主要原因。
为此按要求将蓄能器内氮气充到高压9.5MPa、低压2.5MPa。试机时,打开蓄能器检测观察口,检查蓄能器回油膜片明显鼓胀。查阅该台车技术资料得知,其变形在规定范围内。
为查找回油管高频振动原因,将回油管直接连接到液压油箱(不经过回油单向阀、液压油散热器和回油滤芯)后,回油管高频振动现象消失。但是检查回油单向阀、液压油散热器和回油管路,均未发现异常。由此说明故障与回油单向阀、液压油散热器和回油滤芯等部件无关。
1.主泵2、6、7.单向阀3.主电动机4.流量控制阀5.主泵加载电磁阀
(3)检测推进缸
若由于推进缸产生内泄而造成推进压力达不到规定值,将导致钎头与岩石接触不紧密,引起钎杆在冲击力的作用下向后发生微小位移。这种位移传递到连接套与钎尾连接处,不仅会造成连接套、钎尾发热和磨损加剧,还会引起回油管振动。观察推进压力表显示推进缸压力为6.5MPa,在正常范围内。为保险起见,我们更换了推进缸密封件进行试机,故障仍然存在。
(4)检测主泵加载电磁阀压力
该型凿岩台车主泵加载电磁阀液压回路主要由主泵1、单向阀(2、6、7)、主电动机3、流量控制阀4、加载电磁阀5等组成,如图2所示。其中主泵加载电磁阀外形如图3所示。
在启动电动机之前,在主泵加载电磁阀的BG和AG测压口分别连接1块量程为40MPa的压力表。启动电动机,低速冲击时测得BG测压口压力为23MPa,AG测压口压力为11MPa;高速冲击时BG测压口压力为8MPa,AG测压口压力为20MPa,均为正常值。
随着冲击时间的延长和油温的升高(70°C),主泵加载电磁阀压力下降到17MPa。将该电磁阀锁定在开启位置,检测油温仍为70℃,压力仍为17MPa。由此说明主泵加载电磁阀正常。
(5)检测主泵压力
在主泵空载时检测其压力为23MPa;在凿岩机冲击作业时,其压力下降到21MPa;随着油温的升高,凿岩机冲击作业时主泵压力下降到17MPa。这说明主泵在液压油油温升高后,产生严重内泄。
AG——定位与冲击切换测压口BG——低速高速冲击切换测压口
更换主泵后,检测凿岩机空载和冲击时油压稳定,液压油温正常(50℃),故障现象消失。将该凿岩台车修复后,1支钎尾可使用100h以上。
4. 教训及体会
凿岩台车钻孔施工用水管卷盘小车 篇6
1.制作水管卷盘小车的原因
考虑到爆破作业时飞石、冲击波等破坏力的影响,凿岩台车施工预设供水管道只能敷设至距作业面约80m处。凿岩台车与预设供水管道之间的这段距离,一直使用DN50型消防水带及水带接头组成的临时供水管道。这种临时供水管道虽然具有质量轻、体积小、易安装等优点,但也存在以下2个缺陷:
1.水管卷轮2.水管输送导向架3.行走架4.支承架5.液压油管接头6.进水管7.万向脚轮8.快速接头9.托辊10.出水管11、26.盖板12.弯头13.回转大齿圈14.钢管15.回转体16.支撑肋板17、18.回转马达钢管19.回转马达20、21.液压软管22.驱动齿轮23.回转支承轴套24.回转接头25.钢管27.固定安装板28.限位轴肩
1.水管卷轮2.支承架3、5.液压油路弯头4.进水管弯头6.安装底座7.支承轴8.水管导向装置9.定位盘
(1)水带老化快、浪费大、成本高
该种消防水带以橡胶为内衬,外表面包裹着亚麻编织物,每20m为一卷,可受工作压力为0.8M Pa。由于作业环境恶劣、使用频繁,该消防水带使用较短时间后,就会发生橡胶内衬老化、破裂现象,由此导致供水时消防水带表面出现多处漏水。此外,水带接头处也常因密封不严造成漏水。以上2种现象不仅造成水资源的浪费,还增加了施工成本。
按照80m消防水带平均泄露量为0.1L/s、1个作业台班为6h计算,每个作业台班大约损失2.16t水。据不完全统计,在掘进施工高峰期,平均每1.2个月就要更换一组(4卷)水带。按照120元/卷计算,每年需支出4800元,这还不包括更换水带接头的成本。
(2)敷设要求高、工序多、速度慢
消防水带在布放过程中须逐卷展开,中途不允许打结扭曲。若发生扭曲,须打开接头重新连接。消防水带在撤收时须逐段断开,放净残留的水,尽量拉直,然后滚动成卷。由此看出,消防水带布放和撤收要求高,且工序多,操作起来占用时间较长、速度较慢。
为了解决消防水带供水存在的上述缺陷,使凿岩台车钻孔作业符合文明施工和节水要求,我们决定对钻孔施工供水系统进行改进,并设计制作出经济、实用、环保、高效的钻孔施工供水用水管卷盘小车。
2.水管卷盘小车结构和原理
本文介绍的是放置在预设管道端部的水管卷盘小车。该小车在预设管道端部设有液压动力及控制设备,使用水管卷盘小车时,需连接液压动力及控制设备。
(1)结构
水管卷盘小车主要由水管卷轮1、水管输送导向架2、行走架3、支承架4、液压油管接头5、进水管6、万向脚轮7、快速接头8、托辊9、出水管10、盖板(11、26)、弯头12、回转大齿圈13、钢管14、回转体15、支撑肋板16、回转马达钢管(17、18)、回转马达19、钢丝软管(20、21)、驱动齿轮22、回转支承轴套23、回转接头24、钢管25、固定安装板27、限位轴肩28等组成,如图1所示。
出水管10选用内径38mm高强度编织钢丝液压胶管,其外径尺寸为54mm,最小弯曲半径为500mm,可承受工作压力为3.5MPa。
考虑到隧道开挖的跨度以及车辆通行的安全性,经计算,确定水管卷盘小车总宽度为700mm,水管卷轮1内部有效使用宽度为400mm,内圈最小半径为500mm,外圈半径为800mm。出水管10可在水管卷轮1缠绕3～4层,每层可缠绕7圈。出水管10底层长度约为23.2m,中层长度约为25.5m,上层长度约为27.9m。考虑出水管10缠绕时会产生一定程度的松弛,其缠绕3层时的总长度约为80m,可满足施工现场供水需要。
(2)工作原理
水管卷轮1用于承载、存储出水管10,其采用圆管、方管、槽钢等焊接而成。水管输送导向架2用于引导出水管10收、放,其采用由4根托辊组成的方形门架结构,这种结构可减小出水管10收、放时的摩擦力。隧道预设管道供水从进水管6进入钢管25,再经回转接头24、钢管14进入绕在水管卷轮1上的出水管10,最后输送至凿岩台车的增压水泵。
1.内燃机2.液压泵3.安全阀4.操纵阀5.节流调速阀6.双向液压马达7.油箱
回转马达19是回转运动的动力源,安装在固定安装板27上,其驱动齿轮22与安装在水管卷轮1支撑肋板16上的回转大齿圈13相啮合。液压油从支承架4内部的回转马达钢管(17、18)和液压软管(20、21),进入回转马达19。在液力作用下,回转马达19的驱动齿轮22驱动回转大齿圈13转动,回转大齿圈13带动水管卷轮1中间的回转体15,绕支承架4上的回转支承轴套23作旋转运动,即可实现出水管10的收放。
回转体结构紧凑、体积小,回转马达19、回转大齿圈13、回转接头24等连接件都安装在回转体15内。将盖板1 1和盖板26拆下后,可对回转体15内的零部件进行安装、调整和检修。采用回转马达19作驱动力,可使出水管10的缠绕更加省时省力。设置万向脚轮7,可使水管卷盘小车移动灵活。
3.水管卷盘的变型
(1)无动力源水管卷盘小车
若不安装水管卷盘小车回转马达19、回转马达钢管(17、18)、液压软管(20、21)和回转齿圈13等零部件,则可以手动收放出水管10。目前工地上使用的大都是无动力源的水管卷盘小车。
(2)随机背负式水管卷盘
在图1基础上稍加改造,将水管卷轮安装在凿岩台车尾部,可使其成为小车附属装置——随机背负式水管卷盘,如图2所示。
随机背负式水管卷盘的水管卷轮1、支承架2等可绕支承轴7旋转。在使用时,向右旋转90°打开支承架2,使定位盘9上的定位孔与安装底座6上的销孔中心位置重合,再穿销固定即可。
随机背负式水管卷盘可安装液压动力装置,其动力源可取自凿岩台车的发动机,其液压回路如图3所示。
凿岩台车 篇7
我国高速公路在不断发展, 公路隧道的建设也在不断增多, 大量的隧道工程将涉及越来越多长大隧道、高风险山岭隧道、海底隧道的施工。未来发展趋势必将以机械化替代人力施工, 以自动化程度高的智能机替代传统的机械设备。全电脑隧道凿岩台车具有单机施工断面大、速度快、自动化程度高、施工安全、施工质量高、隧道开挖作业工作环境好等优点, 是极其适用于现代隧道施工的全自动化凿岩设备。
1 目前机械化施工中全智能电脑凿岩台车的使用状况
传统三臂液压凿岩台车钻孔覆盖面积为18~178 m2, 而目前国内大多数公路隧道都是三车道、大断面, 所以传统液压凿岩台车在遇到这类大断面隧道时, 只能把断面分为左右两部分施钻, 在钻完一边后经过移车, 收拉电缆、水管后再进行另一边施钻, 施钻时间也在移车的过程中加长, 这样凿岩台车快速、高效的优势将大打折扣。因此, 国内外大部分隧道机械化施工中都采用隧道单洞利用双台车并行作业, 这样可充分发挥台车的优势, 使钻爆时间大大缩短, 从而为隧道的快速施工提供了保证, 实现了较好的社会效益和经济效益。而如今, 广东长大公司引进的新型DT1130i全智能电脑隧道凿岩台车单机钻孔覆盖面积20~183 m2, 大臂具有万向运转功能, 可完全满足目前国内三车道大断面的施工要求, 并且在一些施工方面与2台传统液压台车的效率相差无几, 甚至在个别方面更有优势。
(1) 由于新型全智能电脑隧道凿岩台车配备了高频、高效的RD525凿岩机, 拥有25 kW的功率、23.5 MPa的最大冲击压力, 在较好的岩石中钻孔速度可超过5 m/min, 所以施工时间与传统双机相比, 每循环平均只比双台车多半小时左右, 而且无需人工或采用其他测量设备布设隧道周边轮廓和炮孔, 缩短了施工准备时间。
(2) 采用2台传统三臂液压凿岩台车并行作业, 每个钻班需要8~12人, 维修保养需要4~6人, 而且对操作人员的个人经验有依赖性, 需要操作人员有较高的操作能力。这样就大大加剧了人为因素的干扰, 而且要求操作人员必须长时间保持注意力高度集中。在培训操作人员时, 也需要操作人员熟悉操作过程和积累现场经验, 这就加大了操作人员的培养周期, 隐性成本较高。然而, 全智能电脑台车利用台车上的CANBUS系统, 通过台车上的传感器, 把钻孔中所有的数据全部反馈到电脑中, 系统会自动判断及操作钻孔动作, 只需一名操作人员监督即可, 这样就避免了传统台车在钻孔中人为因素的不足。
(3) 在国内, 在低标、中标的微利工程项目上和较小规模的地下工程建设中, 前期一次性投入是一个很重要的话题, 主题就是从降低成本出发去考虑设备配套以获得较大利益。目前, 每台全智能电脑隧道凿岩台车价格一般在1 300多万元, 每台瑞典353E三臂凿岩台车约760万元, 所以前期投入大致相同。
(4) 控制超挖、欠挖一直是隧道施工中的难点, 传统液压凿岩台车普遍是通过操作人员的个人经验来控制超挖、欠挖量, 这就要求个人技术水平要高, 因而操控起来较难。相比而言, 全智能电脑隧道凿岩台车通过台车上各部位传感器反馈, 经过CANBUS系统分析, 在车载电脑中直接体现出3D立体钻爆图, 无论是眼底、孔深、角度还是围岩软硬程度皆能显示出来。这样就可以根据现场围岩结构特性等参数及时更改钻爆图, 不断优化钻爆方案, 提高开挖精度, 超挖、欠挖量也就得到了很好的控制。
全智能电脑隧道凿岩台车效率的提升、人员的精简、超欠挖量的控制等一系列优势, 使施工单位的水电费、铺设电缆费、人工费、钻孔故障率、维修保养成本、培训成本等, 都有不同程度的降低。因此, 全智能电脑台车在“单机单洞”中的应用优势是无法比拟的。
2 全智能电脑凿岩台车适用于上下台阶开挖施工
全智能电脑隧道凿岩台车不仅适用于全断面开挖, 而且也适用于上下台阶开挖。随着科技的不断发展, 高速公路网络化程度加大, 因此必将面对越来越多的高风险山岭隧道和海底隧道, 而且会有很多Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级的围岩, 根据不同的设计要求和施工安全, 有些隧道就必须要分上下台阶开挖, 这就使“双机单洞”的传统三臂液压凿岩台车无法顺利施展。由于空间的限制, 导致双台车无法并行作业, 只能单机作业, 那么选择全智能电脑台车最适合不过了。全智能电脑台车具有如下优势: (1) 单机覆盖面积大, 一台可完全覆盖上台阶, 凿岩台车只需停放在隧道中间即可对断面施工钻孔, 无论是直眼掏槽还是楔形掏槽都适用, 这是传统凿岩台车无法做到的。 (2) 一般情况下, 隧道分上下台阶开挖是因为隧道岩石层稳定性不强、岩石围岩等级偏高等, 通常解决办法是控制爆破进尺, 传统凿岩台车在控制进尺方面只能通过人眼目测钻杆钻进的深度来判断, 很难精准控制所有眼底在一个垂直面上, 而全智能电脑凿岩台车能够通过CANBUS系统轻易解决这一问题。
综上所述, 如果同样是在“单机单洞”开挖的模式下施工, 那么全智能电脑凿岩台车在钻孔速度、爆破效果、超欠挖控制、安全环保、数据分析等方面更具优势。
3 全智能电脑凿岩台车“单机单洞”施工实例
3.1 工程概况
乐昌至广州高速公路项目樟市至花东段及韶赣北连接线T23标 (简称“广乐T23标”) 位于英德市连江口镇, 由广东省长大公路工程有限公司承建, 其起点桩号K185+100, 终点桩号K199+830, 路线全长14.730 km。本项目有连江口隧道1座, 单向三车道, 该隧道进口端属于小净距, 穿越的地质状况较复杂, 目前分上下台阶开挖。因此, 在隧道左线进口端采用全智能电脑隧道凿岩台车进行开挖, 该台车利用CANBUS系统针对不同的钻爆阶段给予指导, 以实现较低项目成本, 并保证隧道挖掘工作的顺利进行。
3.2 施工方法
进、出口端分上下台阶, 前200 m由于地质原因, 需手持风钻钻孔, 之后开始由全智能电脑隧道凿岩台车对上台阶进行钻孔爆破开挖施工, 二衬采用自制衬砌台车施工、正装侧卸式装载机装渣, 无轨运输, 由洞口通风送风。
3.3 施工设备配套
DT1130i全智能电脑隧道凿岩台车1台、400~600 kW变压器1台、正装侧卸装载机2台、自卸汽车5台、衬砌台车1台、CIFA SPA湿喷机1台、激光全站仪1台、电脑1台。
3.4 成效
3.4.1 开挖循环时间
以上台阶断面97 m2、进尺3.5 m为例, 如表1所示。
单位:min
3.4.2 爆破效果
全智能电脑隧道凿岩台车的优点基本体现出来, 开挖断面采用楔形掏槽, 周边眼间隔装药, 其余炮眼采用孔底连续装药结构, 炮孔利用率达85%, 没有欠挖, 超挖控制在20 cm之内, 周边轮廓圆顺, 尤其是拱部, 轮廓炮痕均匀平整, 达到了很好的光爆效果, 这也是传统台车难以实现的。
4 结语
目前, 传统人工开挖和全液压凿岩台车开挖模式在国内隧道中的应用普遍存在, 但其施工效率还是较为偏低, 不利于隧道机械化开挖施工的发展, 而DT1130i这类隧道凿岩台车在连江口隧道的应用中体现出精准的布孔定位、快速的钻进速度、准确的围岩情况以及反馈及良好的超欠挖控制等优点, 说明了全智能电脑台车在国内隧道中的应用是可行的, 也是值得鼓励的。它的使用既可降低综合施工成本, 又符合当前高速公路隧道安全环保、优质高效的理念, 在未来的长大隧道及特殊地下工程中将会越来越突出其价值。
摘要：主要介绍了全智能电脑隧道凿岩台车在现代隧道施工中“单机单洞”的应用及其具备的独特优势, 通过与传统台车对比, 体现出全智能电脑隧道凿岩台车在未来机械化施工中存在的必要性, 对国内隧道选择使用该类凿岩设备具有参考意义。
关键词：全智能电脑凿岩台车,隧道施工,单机单洞,必要性
参考文献
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[2]王恒升, 何清华, 邓春萍.凿岩台车自动化控制系统的发展现状及展望[J].测控技术, 2007 (3)