撬毛车主参数研究

刘福康

1 前言

第一台国产撬毛车交付矿山使用已有八年历史，八年间约有9家厂商相继研制了11个规格的液压冲击式轮胎撬毛车。作为撬毛车规格型号重要内容的主参数，各厂商均作为重点进行研究。从整体上说，各厂商撬毛车型号规格大都符合矿山机械型号的编制办法，但主参数的确定却各不相同，甚至个别规格的表述根本不是主参数。撬毛车主参数的确定也是笔者研究的一项内容。至今尚未查到确定撬毛车主参数的相关资料。为此笔者将研究撬毛车主参数的心得晒出来，以期得到同仁的指教，并愿和同仁们一起将撬毛车的主参数确定下来，为规范我国撬毛车型号规格提供依据。

2 撬毛车的构成及工作原理

撬毛车由底盘机构和作业装置组成，底盘机构是撬毛车的行走装置、动力源和操控中心。撬毛车分为刮削式撬毛和冲击式撬毛两种类型。目前国内广泛使用的国产撬毛车，其底盘采用轮胎行走式，作业装置采用液压破碎锤，故称液压冲击式轮胎行走型撬毛车。本文只涉及国产撬毛车。

撬毛车的工作原理是，作业装置端部的液压破碎锤由工作臂移送至松动不稳定的浮石位置后，启动液压破碎锤，将松动不稳定的浮石击落，完成撬毛任务。

3 撬毛车的技术参数及主参数

3.1 撬毛车的技术参数及分类

撬毛车技术参数和其它矿山机械一样，分为机械性能参数和运行参数两大类[1]。本文只研究机械性能参数。反映撬毛车机械性能的参数较多，诸如整机技术参数、底盘机构技术参数、作业装置技术参数约40多个，这些技术参数中，根据它们之间的相互关系又可分为主参数，其它参数和条件参数。

（一）主参数。主参数是代表设备、装置主要性能的技术参数，其特征为：

（1）反映设备、装置的基本属性和功能。

（2）便于应用的最基础的技术参数。

（3）稳定的技术参数。

（4）一般为1至2个，最大不超过3个。

（二）条件参数。条件参数是作为限制条件而预先确定的技术参数。诸如由巷道和采矿场空间条件决定的技术参数，由岩石硬度所决定的技术参数等。

（三）其它参数。其它参数由主参数决定，与主参数有某种直接依赖关系的技术参数。

3.2 撬毛车主参数存在于作业装置技术参数之中

撬毛车的主要功能是撬毛，撬毛是依靠作业装置完成的。因而撬毛车主参数一定存在于作业装置的技术参数中，与底盘机构和整机技术参数无关。因此，研究撬毛车主参数就是研究撬毛车作业装置的技术参数。

撬毛车作业装置的技术参数有工作臂技术参数、液压破碎锤技术参数和作业装置作业范围技术参数三类。以采用三节折叠工作臂的国产撬毛车为例，其工作臂有8个技术参数，液压破碎锤有8个技术参数，作业装置作业范围有3个技术参数，共计19个技术参数，见表1。

表1

4 主参数查找

作业装置中的19个技术参数里，哪一个或哪几个是主参数呢？这个问题只有从撬毛车的基本属性和功能中分析、查找。

撬毛车的基本功能是撬毛。撬毛的实现，是依靠液压破碎锤的冲击，击落爆破后残存于顶板、侧帮的浮石，特别是那些靠人力难以撼动而在随后的凿岩工序中可能冒落的浮石。离开了液压破碎锤的冲击，撬毛车实现撬毛便成了一句空话。因此，液压破碎锤冲击能应包含在撬毛车的主参数中。

液压破碎锤必须由工作臂将其移送到距底板一定高度的浮石处才能发挥冲击作用，否则液压冲击锤将无用武之地。由于浮石在顶板和侧帮的位置是随机的，也就是说，浮石距底板的高度是千变万化的，这个变化着的高度无法表示撬毛车的能力。但工作臂移送液压破碎锤距离底板的高度中，有一个是唯一的，这就是工作装置各杆体液压缸处于规定的伸出状态时，液压破碎锤钎杆末端与底板的高度是一个定值，通常称这个定值为最大摸高。最大摸高是撬毛车撬毛高度的极限，因而最大摸高应在撬毛车主参数范围之中。

冲击能反映了撬毛车击落浮石的能力，最大摸高反映了撬毛车的最大撬毛高度。冲击能和最大摸高相互联系，相互依赖，缺一不可。冲击能和最大摸高两个技术参数应作为撬毛车的主参数。

5 撬毛车主参数的确认

从主参数特征之一——反映撬毛车的基本属性和功能来看，从作业装置的19个技术参数中查找出冲击能和最大摸高符合撬毛车主参数。如果冲击能和最大摸高能符合主参数的其余三个特征，就可以确认为撬毛车主参数。下面对各项特征逐一对照：

（一）冲击能和最大摸高应是便于应用的技术参数。对于撬毛车来说，主参数的应用主要是两个方面，一是主参数在撬毛车设计中的应用，二是主参数在撬毛车使用中的应用。

（1）冲击能和最大摸高为撬毛车设计提供了基础条件。

冲击能的确定为选择液压破碎锤提供了条件。由于市场上提供的液压破碎锤都是用于破碎的，所以选择液压破碎锤主要考虑冲击能稍大于撬毛车的冲击能。液压破碎锤确定后，液压破碎锤的外形尺寸、冲击能、冲击频率、额定流量和压力、机重、最小轴推力，钎杆直径等技术参数便从液压破碎锤产品样本中查出。

最大摸高和液压破碎锤的外形尺寸为作业装置各杆件的尺寸设计提供了条件。

作业装置各杆件尺寸和液压破碎锤机重、最小轴推力又为工作装置的强度、刚度计算和各杆件液压缸的选型提供了条件。

作业装置设计结束后，作业装置的重量、重心、长度等技术参数和液压破碎锤最小轴推力为撬毛车整机质量计算提供了条件。

整机质量和撬毛车条件参数中的运行速度、爬坡能力等又为确定动力装置的功率提供了条件。

由此可见，冲击能和最大摸高这两个技术参数是撬毛车设计中最根本的基础条件，它们决定了撬毛车所有其它技术参数。毫不夸张地说，没有冲击能和最大摸高这两个技术参数，撬毛车的设计便无从下手。

（二）冲击能和最大摸高为撬毛车的选型提供了依据

矿山用户在购置撬毛车时特别关注的是两个方面，一是依据矿山岩石破裂的能量阈值选择撬毛车的冲击能，因为选用撬毛车的冲击能决不可大于矿山岩石破裂的能量阈值，以保证撬毛车工作时不破坏顶板和侧帮岩石的稳定性。二是根据矿山巷道和采矿工作面的高度，选择撬毛车的最大摸高，选择最大摸高的原则是撬毛车一次定位后能全部完成工作面的撬毛作业。其方法是查阅撬毛车制造商提供的撬毛车工作特性曲线。

冲击能和最大摸高的具体数值作为撬毛车两个主参数确定后，这两个参数值是稳定的、固定不变的，它们代表的是一个规格的撬毛车。如果改变了冲击能和最大摸高中任何一个的具体数值，它将变成另一规格的撬毛车。

撬毛车主参数只有两个，符合主参数一般为1～2个，最多不超过3个的要求。

综上所述，冲击能和最大摸高两个技术参数是撬毛车的主参数。

6 结束语

本文以三节折叠臂为工作装置的冲击式撬毛车为研究对象，确定了撬毛车主参数为冲击能和最大摸高，这个结论也适合于其它形式作业臂的冲击式撬毛车。主参数为撬毛车设计和使用提供了最基础的依据，同时为制订冲击式撬毛车产品标准提供了型号规格方面的依据。