液压凿岩机技术参数分析与归纳

周志鸿，马飞，郑利霞

(1北京科技大学土木与环境工程学院设备系，北京100083；2北京信息职业技术学院，北京100015)

1 液压凿岩机技术参数的分类

机械设备的技术参数又常常称为技术特征、技术规格等等，这三者常常混用，其实这三者既有相同之处，又有区别。技术参数必须是数值；技术特征包含了技术参数与设备的部件配置；技术规格只包含设备最主要的技术参数与配置，一般作为采购依据。

液压凿岩机技术参数共有36个之多，按照技术参数的作用可以分为输入参数、输出参数、几何参数、重量参数、接口参数5大类；按照参数的获得方式可以分为独立参数与导出参数2种。独立参数是基于测量而得到的基本参数，导出参数是根据独立参数计算而得到的，详见表1。

表1 液压凿岩机技术参数分类

2 液压凿岩机输入参数

2.1 主要输入参数

液压凿岩机主要输入参数包括冲击油压、冲击流量、回转油压、回转流量等7个，见表2。

随着液压与密封技术的进步，液压凿岩机的冲击油压与回转油压都有增高的趋势，供油压力高，也反映了液压凿岩机的制造质量比较高。供油压力高，供油流量就会相应地减少，这就可以减轻液压凿岩机及其连接油管的重量。

阿特拉斯·科普柯公司液压凿岩机的冲击油压为20～25 MPa，回转油压为15～20 MPa。

2.2 其它输入参数

液压凿岩机其他输入参数有冲洗水压力与润滑用压缩空气压力、流量等4个，见表3。

阿特拉斯·科普柯公司液压凿岩机的冲洗水压力为1～2MPa，润滑用压缩空气压力为0.2MPa，压缩空气流量为5～6 L/s。

3 液压凿岩机输出参数

液压凿岩机的输出参数有冲击能量、冲击频率、回转扭矩与回转速度、冲击功率等10个，冲击能量与冲击频率的乘积等于冲击功率，见表4。

表2 液压凿岩机主要输入参数

表3 液压凿岩机其他输入参数

表4 液压凿岩机的输出参数

3.1 冲击频率

液压凿岩机的冲击频率一般都高于气动凿岩机，大多数机型的冲击频率都大于或等于50 Hz，为了提高凿岩钻孔速度，国外大的制造厂商都不断地提高液压凿岩机的冲击功率，由于冲击能受到零件材料强度与价格的限制，所以只能提高冲击频率，21世纪以来，国外最先进的液压凿岩机的冲击频率已经达到100 Hz，甚至还有继续提高冲击频率的趋势。阿特拉斯·科普柯公司于2004年推出的COP 3038型液压凿岩机的冲击功率为30 kW，冲击频率为102 Hz，冲击能不大于300 J,钎尾仍为T38，钎头直径仍为43～64 mm，钻孔速度也已经达到4～5 m/min。山特维克公司新机型HFX5T液压凿岩机，冲击频率为86 Hz，在花岗岩中钻孔，用45 mm的钻头，钻速达4.5 m/min。

有些厂家的液压凿岩机有2个或3个档位的冲击活塞行程调节器，应该分别标注每个档位的冲击频率参数。

3.2 冲击能量

液压凿岩机活塞的单次冲击能量由下式定义

式中E——液压凿岩机活塞的单次冲击能量

mp——活塞质量

v——活塞冲程末速度

由于冲击能的检测很困难，而且容易引起争议，所以国外许多液压凿岩机厂商并不标明冲击能的数值。

但是对于一个定型的液压凿岩机产品，是应该进行冲击能测量的。手持式液压凿岩机的冲击能一般为40～60 J，支腿式液压凿岩机的冲击能一般为55～85 J，导轨式液压凿岩机的冲击能一般为150～500 J。增大冲击能，可以增大凿岩钻孔速度，导轨式液压凿岩机还可以达到更大的冲击能，但是，冲击能的选择要与活塞、钎尾、钎杆、钎头等零件寿命相匹配。冲击能受到零件材料强度的限制，不能太大。

有些厂家的液压凿岩机有2个或3个档位的冲击活塞行程调节器，应该分别标注每个档位的冲击能的参数，冲击频率的最大值必然对应冲击能的最小值。

3.3 回转扭矩

导轨式液压凿岩机回转机构都是外回转式，其扭矩一般都大于同级气动凿岩机。导轨式液压凿岩机最大扭矩的数值（Nm）一般都大于其冲击能量的数值（J），有的凿岩机扭矩值与冲击能量值之比达到2倍以上。

3.4 回转速度

液压凿岩机的回转速度为0～300 rpm，一般来说，转速随冲击频率的增大而增大。

4 液压凿岩机的几何参数

液压凿岩机的几何参数包括长宽高与中心高等4个，见表5。

表5 液压凿岩机的几何参数

凿岩机的长度越小，适用性就越好，阿特拉斯·科普柯公司COP1132凿岩机的长度（不含钎尾）只有735 mm,很适合于平巷掘进与锚杆凿岩作业。

中心高是凿岩机的一个重要参数，在巷道掘进凿岩作业时，凿岩机的中心高越小越好。阿特拉斯·科普柯公司的掘进用液压凿岩机的中心高在77-88mm之间。

5 液压凿岩机的重量参数

液压凿岩机的重量参数有3个，液压凿岩机的重量也分为含钎尾与不含钎尾2种，单位为kg。将输出功率除以重量，得出一个比功率的概念，见表6。阿特拉斯·科普柯公司COP1132凿岩机冲击功率Pp=11000 W，重量mass=75 kg，比冲击功率Sp=Pp/mass=11000/75=146W/kg。比功率可以作为液压凿岩机技术水平的一个标志，比功率越大，说明液压凿岩机的技术越先进，技术含量越高。

6 液压凿岩机的接口参数

液压凿岩机的接口参数有8个，见表7，液压凿岩机的接口参数必须全部搞清楚，并且配好相应的连接件。

表6 液压凿岩机的重量参数

表7 液压凿岩机的接口参数

7 结语

（1）将液压凿岩机36个技术参数归纳为输入参数、输出参数、几何参数、重量参数、接口参数五大类，并且列出了每一大类所属的参数。

（2）36个技术参数又可以分为基于测量而得到的独立参数与根据独立参数计算而得到的导出参数，独立参数是基本参数。

（3）五类参数各有各的用途，设备选型人员主要关心凿岩机的输出参数与输入参数，设备安装人员主要关心凿岩机的接口参数。而设备设计人员要关心全部五大类技术参数。

（4）提出了凿岩机的比冲击功率与比总功率的概念，比冲击功率与比总功率越大，凿岩机的技术水平越高。

（5）液压凿岩机制造商应该尽可能全面提供36个技术参数，但是以下5组（10个）主要技术参数（技术规格）是必不可少的最基本的参数：

冲击频率、冲击功率；

回转扭矩、回转速度；

冲击压力与流量；

回转压力与流量；

钎尾规格与中心高。