YZ—55B型牙輪鉆機斷鏈抱閘控制方式的改進

【摘 要】牙輪鉆機即一種鉆孔設備，多用于大型露天礦山。在生產過程中，機械的故障可能會對生產及安全有著重要的影響，本文首先介紹了牙輪鉆機的工作原理，然后介紹了牙輪鉆機的主要結構特征，接著介紹了改進前斷鏈抱閘控制原理和存在的問題，最后介紹了改進方案和改進后斷鏈抱閘控制原理，就YZ-55B型牙輪鉆機斷鏈抱閘控制方式的改進進行了介紹。

【關鍵詞】YZ-55B型牙輪鉆機 斷鏈抱閘 控制方式

1 牙輪鉆機的工作原理

牙輪鉆機鉆孔時，依靠加壓、回轉機構通過鉆桿，對牙輪鉆頭提供足夠大的軸壓力和回轉扭矩，牙輪鉆頭在巖石上同時鉆進和回轉，對巖石產生靜壓力和沖擊動壓力作用。牙輪在孔底滾動中連續地擠壓、切削沖擊破碎巖石；有一定壓力和流量流速的壓縮空氣，經鉆桿內腔從鉆頭噴嘴噴出，將巖渣從孔底沿鉆桿和孔壁的環形空間不斷地吹至孔外，直至形成所需孔深的鉆孔。

2 牙輪鉆機的主要結構特征

2.1 鉆具

（1）牙輪鉆頭。牙輪鉆具工作原理：鉆機通過鉆桿給鉆頭施加足夠大的軸壓力和回轉扭矩，牙輪鉆頭轉動時，各牙輪又繞自身軸滾動，滾動的方向與鉆頭轉動方向相反。（2）鉆桿和穩桿器。和牙輪鉆頭配套的鉆桿（又稱鉆管）。

2.2 鉆架

鉆架橫截面多為敞口“Π”形結構件，4根方鋼管組成4個立柱，前立柱內面上焊有齒條，供回轉機構提升和加壓，外面為回轉機構滾輪滑道。

2.3 回轉機構

回轉機構帶動鉆具回轉，由主傳動通過封閉鏈條——齒輪齒條實現提升和加壓。采用偏心滾輪裝置，使回轉機構沿鉆架的運動為無間隙滾動，且使齒輪與鉆架齒條正常嚙合。為防止因鏈條斷裂引起小車墜落設有防墜裝置，防墜裝置有氣缸閘帶型和氣液增壓盤式制動型。

2.4 主傳動機構

主傳動機構作用是驅動鉆具的提升-加壓及鉆機行走，提升與行走由同一臺電動機驅動，加壓有液壓馬達和直流或交流電動機兩種方式，各動作間實現安全聯鎖。主傳動機構的安裝有固定和懸掛式，如YZ-55型牙輪鉆機主傳動減速機懸掛在主平臺A型架上，懸掛中心與鉆架起落轉動中心在同一軸線上。

3 改進前斷鏈抱閘控制原理

如圖1所示，輔助空壓機的壓縮空氣經管路分別進入1、2杠桿式換向閥的進氣腔。發生斷鏈條故障時，均衡鏈輪下沉，與鏈輪軸同步運動的撞鐵把杠桿式換向閥的杠桿壓入。壓縮空氣隨之進入梭閥3，將梭閥3的另一端進氣封堵，在封堵梭閥另一端的同時，壓縮空氣進入到壓力繼電器，繼電器得到壓力信號后，迅速切斷控制回路的電源，設備停止運行。另外一路壓縮空氣經手動換向閥7，進入梭閥5，在壓縮空氣的作用下，梭閥的閥芯打開，壓縮空氣進入風油增壓器6，增壓器內的油液通過管路進入制動器兩側的通道，將制動片緊緊壓在制動盤上，達到制動的目的。斷開手動換向閥，管路失去壓縮空氣，制動片復位，實現松閘的動作。

4 存在的問題

（1）作業產生的巖渣和灰塵影響杠桿式換向閥的正常工作，由于1、2杠桿式換向閥安裝部位的工作環境惡劣，閥桿及閥芯經常動作遲緩，有時閥桿縮回出不來，使壓縮空氣經管路進入增壓器制動器動作。（2）手動換向閥7也能夠控制制動器的動作，實際運行中出現動作遲緩，壓縮空氣通過時的壓力和風量受到一定影響，也不能達到及時準確控制的目的。（3）油壺及管路的泄露使制動系統不能達到預定的壓力，造成制動器兩側的摩擦塊打不開。出現這些問題，是因為管路的選用不符合強度要求，油壺的安裝位置及安裝方式不規范。

5 改進方案

為解決回轉小車制動裝置存在的問題，經多次研究討論，對回轉小車斷鏈抱閘制動系統加以改進，防止了回轉小車墜落事故的發生。具體改進措施如下：對杠桿式換向閥采取遮擋的措施，減少粉塵的進入；將控制管路簡化，改為雙重控制方式；在不影響原有動作要求的情況下，采用強度高的連接管路；用電磁換向閥替代手動換向閥，改變部分管路的位置。

6 改進后斷鏈抱閘控制原理

如圖2所示，改進后壓縮空氣經管路進入電磁換向閥7的進氣端，電磁換向閥7為手動鈕子開關控制，目的是為了防止杠桿式換向閥1、2及梭閥5無規律動作，造成制動器的制動效果下降出現事故。操作鈕開關動作時，電磁換向閥得電吸合，在電磁力的作用下，推動氣閥閥桿動作，使壓縮空氣通過。此時壓縮空氣分兩路，一路進入杠桿式換向閥的進氣端，當某一端換向閥動作時，壓縮空氣能夠快速進入增壓器的無桿腔，使制動器快速制動，同時進入壓力控制器4的壓縮空氣使其動作切斷控制回路的電源。另一路進入梭閥5將閥芯推開，使壓縮空氣進入增壓器的有桿腔，在壓縮空氣的作用下，活塞桿縮回，使增壓腔和制動器壓力泄壓，制動器兩側的制動塊收縮與制動盤脫開，實現回轉小車的松閘和制動。

7 結語

牙輪鉆機是目前露天大中型礦山普遍使用的鉆孔設備，它是利用牙輪鉆頭破碎巖石并依靠壓縮空氣排出巖渣的自行式鉆機。而機械的安全對于生產來說是尤為重要的，因此對于YZ-55B型牙輪鉆機斷鏈抱閘控制方式的改進是確保機械安全的一種方式。

參考文獻：

[1] YZ-55B牙輪鉆機使用維護說明書.衡陽：中鋼集團衡陽重機有限公司，2011.

作者簡介：蔡源（1986—），男，內蒙古巴彥淖爾人，本科，采礦工程，現在就職于內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司。