KT/ZT系列一體式露天潛孔鉆車

夏劍輝，李勇濤

0 引言

浙江開山重工股份有限公司在多年開發生產潛孔鉆車的基礎上，針對大中型露天礦山對鉆車和空壓機一體化的要求，運用人機工程學，采用系統合理匹配、智能控制等技術，通過模塊化和機、電、液一體化、仿真優化等設計，進行集成創新研制，先后攻克了高氣壓潛孔沖擊器和鉆頭、鉆桿、高氣壓螺桿機頭、先導油路的液壓閥塊（回轉閥、行走閥、散熱器閥、集塵閥、底盤閥等）、結構件、傳動件、回轉動力頭、控制系統、安全駕駛室等部件的關鍵制造技術，現已批量生產KT/ZT系列一體式露天潛孔鉆車，實現了高效節能、智能化和鑿巖設備的產業化。

目前共有12種型號的一體式露天潛孔鉆車供用戶選擇，他們分別為KT5C、KT6C、KT7C、KT9C和ZT5、ZT10、KT11、KT12、KT15、KT20、KT25、KT20S，其中前4種型號的鉆車不帶駕駛室，采用旁側操作臺集中控制鉆車的運行，結構緊湊、造價低，可滿足中、小型露天礦山和采石場及基礎設施工程施工的需求；后8種型號的鉆車配有空調駕駛室，可提供舒適的工作環境，能滿足大、中型露天礦山的需求。系列產品如圖1所示。

圖1 KT/ZT系列一體式露天潛孔鉆車

1 主要技術參數

1.1 不帶駕駛室的鉆車技術參數

該類鉆車適應鉆鑿硬度f=6-20的巖石，均配有干式集塵器，配備玉柴動力或康明斯動力國三發動機，其主要技術參數如表1所示。

1.2 帶駕駛室的鉆車技術參數

該類鉆車適應鉆鑿硬度f=6-20的巖石，均配有空調駕駛室、干式集塵器、自動接卸桿機構和防卡釬、行駛、鉆孔控制系統，其主要技術參數如表2所示。

2 結構特點

KT/ZT系列各型號鉆車的配置有所差異，但功能基本相同，現以ZT10型露天潛孔鉆車為例，介紹其結構特點。

ZT10型一體式露天潛孔鉆車由單柴油機驅動，通過柴油機兩端輸出動力的方式同時驅動螺桿式空氣壓縮機系統和液壓系統進行巖石鉆鑿作業。鉆車由駕駛室、履帶行走底盤、鉆臂、推進梁、自動換桿機構、集塵器、液壓和氣路系統、電器系統、動力系統、冷卻系統、鉆進系統等部分組成，鉆車外形見圖2。該鉆車具有以下結構特點。

表1 主要技術參數

（1）鉆機-空壓機-發動機三大部分融為一體，結構緊湊、移動方便，無需另行拖動空壓機，使供氣管路大大縮短，減少了管路的損失，做到了節能、高效和整機機動性好。

（2）控制系統采用CANBUS總線技術和虛擬儀表技術，應用層采用CanOpen協議和SAE J1939協議，前者將PLC、人機界面、操作面板、總線式傳感器等集成至CAN總線；后者將康明斯QSL系列電控發動機無縫連接，采集發動機的狀態信息，并根據設定，控制發動機運行，提升了整車液壓系統、壓縮空氣系統等的性能。系統主要由PLC、人機界面、操作面板及相關的傳感器和執行機構（電磁閥）等組成，完成發動機、氣路系統、液壓系統、鑿巖、推進、回轉機構、定位行走、集塵器、機械手等系統的控制。由總線控制的PLC通過各開關、傳感器的輸入信號，按照內部編譯好的程序規則對各工作機構發出各種控制動作，以實現各個工作機構的動作邏輯功能和輸出功率/扭矩與負載的匹配。

（3）自動防卡鉆控制作為潛孔鉆機技術體系的核心，對于鉆機性能調控以及鑿巖質量和效率有著最為直接的影響［1］。為了避免鑿巖過程中出現卡鉆的情況，設置了自動防卡裝置，由PLC控制器、PLC擴展模塊、傳感器、液壓回路等組成，防卡極限值和防卡延時在參數設置界面中自由設置以適應不同的巖層。鉆孔狀態時，打開防卡開關，進入自動防卡鉆模式。當鉆機回轉扭矩超過設定值時，動力頭在邏輯控制器的控制下實現自動提升，當回轉扭矩下降，壓力降到低于防卡鉆值后，關閉防卡閥，又重新恢復正常推進作業。此控制大大減少了鉆孔作業的卡阻現象，提高了鑿巖效率。

表2 主要技術參數

圖2 ZT10型露天潛孔鉆車

（4）夾桿缸可自動對中，保證開孔及鉆進過程具有良好導向；接卸桿實現自動操作，全部動作由機械手完成，方便快捷，安全可靠；鉆桿螺紋采用自動噴油潤滑，無需人工涂抹油脂；鉆桿聯接采用浮動方式，解決了接卸桿過程中的頂扣現象；自動換桿機構包括卸桿結構、鉆桿庫、機械手結構等，由控制系統實現自動換桿。

（5）干式集塵器包括液壓馬達、葉輪、濾芯、脈沖閥、二級集塵器殼體、一級集塵器、捕塵罩等，采用先進的液壓驅動旋風層流方式，由駕駛室左操作面板上的三檔定位集塵開關按照設定的脈沖時間吹塵并控制3路反吹閥依次反吹；通過粗濾和精濾把鉆孔排出來的礦渣和粉塵收集起來，既保護環境又加快排渣速度，做到環保和效益的完美結合。

（6）配有空調的安全駕駛室符合防落石和防翻滾相關標準，工作環境舒適，鉆車所有的手動操縱都集中在駕駛室內，如圖3所示。

駕駛室內安裝的液晶顯示器作為人機界面（主界面為工作和報警），工作界面中系統會根據鉆車當前的狀態自動切換“行走界面”和“鉆孔界面”，另外可根據實際工況設置或修改40余項鉆車的參數，能直觀顯示鉆車的工作狀態信息，設置工作參數，實現了可視化操作。在液晶顯示器右側裝有6個狀態指示燈（發動機等待、報警、停車故障燈、總報警、沖擊以及防卡指示燈）。在司機座椅的前方兩側設置了左、右控制面板，分別設有行走操作桿、集塵器控制面板、雨刮器控制面板、自動接卸桿控制面板、空調控制面板和鉆臂操作桿（六聯油缸）、柴油機控制面板、急停按鈕、附件控制（照明、防卡開關、水預熱）面板、鉆孔操作桿、主控制面板、回轉調節閥、多功能收音機，這些操作桿均為液壓先導多功能操縱手柄，具有與各種動作對應的控制功能，方便司機集中操作。

圖3 駕駛室內部布置圖

3 結語

KT/ZT系列一體式露天潛孔鉆車適應鉆鑿硬度f=6-20的巖石和直徑80～254mm的炮孔及21～35m的中深孔（經濟鉆孔），是機、電、液高度融合，集鉆機、空壓機、發動機一體的智能化鑿巖裝備，所有高氣壓潛孔鉆具和螺桿機頭、底盤、鉆臂、推進器，液壓閥塊、回轉動力頭、換桿機構、控制系統、駕駛室等關鍵部件均采用本集團生產的產品，為用戶售后服務打下了基礎，具備很強的適應性和可靠性，符合國家高效、節能、環保和有關的產業政策，能滿足各種不同客戶的需求，具有整體性好、自動化程度高、鑿巖效果好、環保、節能、操作、維護方便、機動靈活和行駛安全等特點。