氣動(dòng)鑿巖機(jī)水沖洗機(jī)構(gòu)的研究

劉廣文，王悅勇，劉恩國

（1.安百拓（張家口）建筑礦山設(shè)備有限公司，河北 張家口 075100；2.沈陽工業(yè)大學(xué)，遼寧 沈陽 110870）

在鑿巖機(jī)工作過程中，水流將提供給水針，通過釬桿，到達(dá)孔底，水流用來沖洗孔底的巖粉達(dá)到降塵和排粉的目的。理想狀態(tài)下，在鑿巖機(jī)工作時(shí)，供給水針的水壓應(yīng)低于氣壓，如果水針中的水壓高于氣壓，水流將有進(jìn)入氣道及缸體的風(fēng)險(xiǎn)，破壞運(yùn)動(dòng)部件油膜，從而影響鑿巖機(jī)的正常工作。最終使鑿巖機(jī)中主要零部件被腐蝕或研傷。

由于鑿巖機(jī)工作狀況的變化，水壓也隨之變化，不能保證水壓總是低于氣壓，在常規(guī)氣動(dòng)鑿巖機(jī)的水沖洗機(jī)構(gòu)中，水針里的水壓不能調(diào)整；當(dāng)前市場上的水沖洗機(jī)構(gòu)，當(dāng)水針里的水壓高于氣壓時(shí)，水會(huì)倒灌至氣路里?，F(xiàn)有的氣動(dòng)鑿巖機(jī)的水沖洗機(jī)構(gòu)不能調(diào)節(jié)水針里的水壓，更不能保證當(dāng)水壓高于氣壓時(shí)，調(diào)節(jié)水壓至氣壓以下。

1 技術(shù)問題

本新型水沖洗機(jī)構(gòu)能控制水針中的水壓，并且水壓能隨著工作氣壓的變化而變化；并且其中提供了一個(gè)簡易的裝置，在鑿巖機(jī)工作過程中，能夠調(diào)節(jié)水針中的水壓低于氣壓。更進(jìn)一步的說，該水沖洗機(jī)構(gòu)能確保鑿巖機(jī)水針中的水壓隨時(shí)調(diào)節(jié)至低于氣壓。

2 技術(shù)方案

氣動(dòng)鑿巖機(jī)水沖洗機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)水閥體和一個(gè)能夠讓閥體移動(dòng)到固定位置進(jìn)而控制水針中的水流開啟和關(guān)閉以及調(diào)壓。

水閥體包含一個(gè)通道，用于在預(yù)設(shè)氣壓下，能夠使水閥開啟，并且能使水流通過；它與閥一起，能夠防止水針中的水壓超過預(yù)設(shè)氣壓，在沒有水壓阻力的情況下，水閥能自由開啟。

水閥包含一個(gè)通道，使得水針中的水壓進(jìn)入閥的另一端，當(dāng)水針中的水壓超過預(yù)設(shè)壓力時(shí)，水閥向關(guān)閉的方向移動(dòng)，控制進(jìn)入水針的水流量，調(diào)節(jié)水針內(nèi)水壓大小。

在水閥另一端放置一彈簧，能夠推動(dòng)水閥向關(guān)閉的方向移動(dòng)；水閥包含一個(gè)通道，使得水針中的水進(jìn)入水閥的另一端，使得水壓在超過氣壓之前，水閥關(guān)閉，防止水壓超過預(yù)設(shè)壓力。當(dāng)鑿巖機(jī)停止工作時(shí)，彈簧可推動(dòng)水閥至關(guān)閉狀態(tài)，停止供水。

3 使用效果

使用了該機(jī)構(gòu)，無論外接水源壓力多大，都能保證鑿巖機(jī)工作過程中，水針內(nèi)的水壓低于氣壓，防止水倒灌至機(jī)體，破壞零部件的油膜，導(dǎo)致零部件腐蝕或研傷。氣動(dòng)鑿巖機(jī)柄體部和缸體部剖面圖見圖1，新型水沖洗機(jī)構(gòu)局部放大圖見圖2。

4 圖1和圖2中標(biāo)記說明

圖1 氣動(dòng)鑿巖機(jī)柄體部和缸體部剖面圖

圖2 新型水沖洗機(jī)構(gòu)局部放大圖

1.鑿巖機(jī)；2.缸體部；3.柄體；4.缸體；5.活塞；6.水針；7.進(jìn)水孔道；8.進(jìn)氣孔道；9.水閥體；10.簧蓋；11.沖洗機(jī)構(gòu)；12.O型密封圈；13.水閥小端；14.水閥體孔道；15.O 型密封圈；16.閥墊；17.水針端部；18.氣針墊；19.水針墊；20.進(jìn)水環(huán)形區(qū)域；21.水閥體進(jìn)水孔道；22.進(jìn)氣環(huán)形區(qū)域；23.水閥體進(jìn)氣孔道；24.水閥孔道；25.水閥后端容腔；26.卡環(huán)；27.彈簧；28.O 型密封圈；29.水閥；30.水閥體孔；31.O 型密封圈；32.氣針；33.銅墊；34.水針墊溝槽；35.水閥前端容腔；36.操縱閥

5 結(jié)構(gòu)分析

該機(jī)構(gòu)有一種可控制鑿巖機(jī)水針內(nèi)水壓的水沖洗機(jī)構(gòu)，如圖1所示。這個(gè)鑿巖機(jī)包含了缸體部2、柄體3。缸體部2包含活塞5在缸體4中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且沖擊釬桿。傳統(tǒng)的鑿巖機(jī)一般用于井下及工程作業(yè)，裝有水針6，氣動(dòng)鑿巖機(jī)的水沖洗機(jī)構(gòu)通常指11，安裝在鑿巖機(jī)1的柄體3上，用于控制水針6內(nèi)水的流量和通斷。

這種氣動(dòng)鑿巖機(jī)的水沖洗機(jī)構(gòu)11包含一個(gè)水閥體9，并且擰緊在柄體3上。水閥體9提供了導(dǎo)向孔 14、導(dǎo)通孔 24、孔 23和孔 21，如圖 2所示（圖2是新型水沖洗機(jī)構(gòu)的局部放大圖）。水閥29的小端部分13安裝在孔14處，并且能實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，O型密封圈12、15安裝在水閥29的適當(dāng)位置。水針6的固定端17插入水針墊19的溝槽34內(nèi)，水針墊19插入水閥體9的孔道30處，而后由氣針32和氣針墊18固定。水閥體9安裝并擰緊至柄體3的孔道內(nèi)，使得水針墊19、氣針墊18及銅墊33處于壓緊狀態(tài)?？椎?4底端安裝了一個(gè)閥墊16。

水閥體9內(nèi)容腔25用一個(gè)簧蓋10和O型圈28密封，并由卡環(huán)26固定；簧蓋10與水閥29之間放置一個(gè)彈簧27，它能沿著水閥方向壓緊閥墊16；水閥29中間設(shè)置一個(gè)孔道24；

空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣通過柄體3的內(nèi)孔道8進(jìn)入環(huán)形區(qū)域22，并且通過水閥體9內(nèi)通道23，進(jìn)入水閥9內(nèi)的容腔35，使水閥29產(chǎn)生壓力，迫使彈簧27壓縮，進(jìn)而打開水閥29；孔道8同時(shí)連接操縱閥36，所以當(dāng)鑿巖機(jī)開啟，壓縮空氣會(huì)通過孔道23自動(dòng)打開水閥29。

柄體3內(nèi)同樣有一個(gè)孔道7聯(lián)通外接水管，使水流進(jìn)入柄體3內(nèi)環(huán)形區(qū)域20；而后進(jìn)入孔道21內(nèi)。

當(dāng)鑿巖機(jī)開啟時(shí)，壓縮空氣會(huì)進(jìn)入水閥29前端，水閥29移動(dòng)并壓縮彈簧27，水閥小端13脫離閥墊16，水閥開啟，使得水流進(jìn)入水針。

水閥29的中間孔道24使得水閥后腔25與水針相聯(lián)通；壓縮空氣推動(dòng)水閥29前端使得彈簧27壓縮，水閥小端13與閥墊16分開，水閥29打開；當(dāng)水針6內(nèi)的水壓超過水閥29前端容腔35內(nèi)氣壓的時(shí)候，或者水壓達(dá)到某一壓力，水閥29會(huì)向閥墊16的方向移動(dòng)，阻止水向水針6內(nèi)流動(dòng)，從而使水針6內(nèi)的水壓降低；當(dāng)水針6內(nèi)反饋的水壓力與彈簧27受壓縮產(chǎn)生的合力低于水閥29前腔內(nèi)氣壓的時(shí)候，水閥會(huì)再次打開，允許水流從通道21進(jìn)入水針6。更進(jìn)一步地說無論外接水壓為多少，此種氣動(dòng)鑿巖機(jī)的水沖洗機(jī)構(gòu)能確保水針中的水壓低于氣壓，防止水進(jìn)入機(jī)體，腐蝕及研傷鑿巖機(jī)的關(guān)鍵零件。

6 結(jié)語

安百拓（張家口）公司針對(duì)現(xiàn)有氣動(dòng)鑿巖產(chǎn)品存在的不足做了深入研究，逐一制定解決方案，以提升鑿巖效能為核心目標(biāo)，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)做了多項(xiàng)升級(jí)。使氣動(dòng)鑿巖機(jī)不斷改進(jìn)和發(fā)展。

新型水沖洗機(jī)構(gòu)研制成功后，率先在YT29A鑿巖機(jī)上應(yīng)用，首批樣機(jī)于2015年在遼寧省朝陽萬泰鐵礦進(jìn)行一年的測試，其性能完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，受到客戶的充分認(rèn)可。2016年申請(qǐng)了國家專利，同年應(yīng)用到公司開發(fā)的全新鑿巖機(jī)產(chǎn)品S82中。

創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品會(huì)不斷提升產(chǎn)品競爭力，不斷幫助客戶實(shí)現(xiàn)快速鑿巖、流暢作業(yè)、工時(shí)縮短、成本降低，實(shí)現(xiàn)客戶利益的最大化。