液压凿岩机机体振动特性的试验研究

侯仰松 ，高清东 ，甘海仁 ，滑坤 ，罗韧 ，高波

（1.鲁中矿业有限公司，山东 莱芜 271113；2.五矿矿业控股有限公司，北京 100010；3.长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012）

钻车广泛应用于资源开采行业，其可靠性直接影响到开采效率。在实际工作中由于凿岩过程中凿岩机与矿石之间的相互作用，凿岩机出现较强烈的振动，振动传到钻车其它部件后直接导致钻车某些部件失效，影响工作效率，增加维修费用，导致经济效率下滑，因此如何有效减少凿岩机钻进过程中的振动，对于资源开发行业而言是一个很关键的问题。

蓄能器从理论上是可以减少压力波动与震动，文献[1]从理论上推到了蓄能器减振作用，但未对凿岩机减振问题进行研究。目前也未见公开发表采用试验方法研究蓄能器对凿岩机振动影响的文献资料。因此本文拟采用实验方法研究在室内模拟钻车实际工作情况测试不同工况下凿岩机振动情况，在凿岩机回油管路上分别安装与不安装管式蓄能器， 比较这两种情况下凿岩机振动，从而发现减少凿岩机钻进过程中振动有效措施。

1 实验系统

图1 测试系统图

测试系统的液压动力由专用液压泵站 （图1）提供，泵站由三个独立的液压系统构成。 冲击采用轴向柱塞泵，经由比例压力溢流阀调压，对液压凿岩机的冲击机构供油， 旋转采用齿轮泵对液压凿岩机的液压马达供油。

2 试验过程及试验结果

2.1 测试过程

凿岩机回油管路如图2 中所指的位置安装振动测试仪，型号为AWA5936 型，是一种采用数字信号处理技术的手持式振动测量仪器，可以同时测量机械振动多种评价指标。 根据振动测试标准，需要同时测试三个方向的振动参数。

蓄能器安装照片见图3，蓄能器安装在凿岩机回油管路。

图2 振动测试仪安装照片

图3

2.2 试验结果

凿岩机冲击进油压力分别设定为：18MPa、16 MPa 和10MPa。 在这三种冲击压力条件下，分别测试安装与不安装蓄能器液压凿岩机振动参数值。利用三个振动测试仪分别测试凿岩机钻进过程中三个方向的振动加速度等效值，测试结果见表1。

3 测试结果分析

为了便于对比不同条件下凿岩机振动情况，， 取凿岩机振动测试值的平均值和等效值进行分析对比，不同冲击压力情况下加速度测试值对比见表2、表3、表 4。

从表2～表4 数据可以看出， 有蓄能器时凿岩机振动幅度明显降低。在16 MPa 中，异常数据出现的原因有可能是测试时传感器松动造成的。

为了进一步分析有无蓄能器时凿岩机振动。分别计算不同压力情况下凿岩机合成加速度，合成加速度计算公式如下：

式中 a1，a2，a3——三个方向的振动加速度有效值

计算结果见表5。

从表5 计算结果同样可以看出，安装蓄能器后能明显降低凿岩机振动。 根据表1～表5 的计算结果可以看出，安装蓄能器后能明显降低凿岩机振动。

表1 不同冲击压力时加速度测试值

表2 18 MPa 冲击压力时加速度测试值对比情况

表3 16 MPa 冲击压力时加速度测试值对比情况

表4 12 MPa 冲击压力时加速度测试值对比情况

表5 加速度合成值比较

4 结论

通过测试不同进油压力情况下安装与不安装蓄能器时凿岩机振动情况，通过对试验结果进行分析比较，可以得出以下结论：

（1）在不同进油压力情况下蓄能器均能有效降低凿岩机三个方向的振动；

（2）在回油管路安装蓄能器均能降低凿岩机合成加速度值， 当冲击压力为16 MPa 时合成加速度值下降幅度最大。有蓄能器加速度合成值比无蓄能器下降51.4%；

（3） 钻车正常工作时冲击压力基本保持在16 MPa，因此实验结果对于钻车液压系统设计有相当大的参考价值。

[1]机械设计手册第三版（第四卷）[K].19-538～19～539.

[2]陈端宪.管路的蓄能器减振[J].液压气动与密封，1989（2）：11～14.