液压凿岩机自70年代末在世界规模内很多运用以来，在岩石工程中起到了非常重要的作用。液压凿岩技能与液压机械产物的飞速开展，微电子技能等高新技能在液压凿岩设备上的运用，使液压凿岩机的技能水平上了新的台阶。

　　在我国，液压凿岩机具在铁路、交通、地道建造、水电涵洞工程、煤矿与金属矿山巷道掘进以及露天岩石破碎工程中也起到了很大的作用。

　　为习惯煤矿液压凿岩机具开展的需求，我国煤炭体系从80年代初起，在煤科总院北京建井研讨所树立了液压凿岩机具全功能实验体系，进行了液压凿岩机功能与实验办法的研讨，为我国煤矿推行液压凿岩机械、推动液压凿岩技能的开展，起到了应有的作用。

1　液压凿岩机功能与实验办法研讨的首要方面

　　液压凿岩的体系性研讨包含液压凿岩机、钎具、能量传递功率、岩石破碎规则以及液压凿岩配套体系的研讨诸方面，液压凿岩机是液压凿岩体系的中心。液压凿岩机的功能反映其布局参数的合理性、描绘水平的性与产物质量的可信任度，是归纳评估液压凿岩机的要害。

　　液压凿岩机功能的研讨触及不一样类型液压凿岩机的布局参数、冲击与反转组织运动规则，诸功能参数及其相互联系、能量传递规则以及实验办法等疑问。

2　液压凿岩机的根本功能

　　液压凿岩机的根本功能可分为冲击功能、反转功能、凿岩功能与噪声特性四个方面，所以，剖析液压凿岩机时，疏忽某一方面都是不恰当的。当然，岩石条件不一样，对液压凿岩机的需求有所不一样，例如煤矿用液压凿岩机的转矩应当高些，而冲击能数值可比某些铁矿山低，但根本功能的目标值有必要确保。

2.1　液压凿岩机冲击功能参数

　　液压凿岩机冲击功能参数包含冲击能、冲击频率、冲击功率以及作业条件参数：作业压力、作业流量。液压凿岩机的冲击功率标明它的冲击组织具有的冲击才能凹凸，由下式决议：

P=10-3E.f　　　　　(1)

式中　P——冲击功率，kW

　　　E——冲击能，J

　　　f——冲击频率，Hz

　　液压凿岩机冲击组织的作业压力是影响冲击能与冲击频率的决议性要素。实验承认，液压凿岩机冲击作业压力的树立，应当以必定的作业流量为确保，流量不足以树立起某一作业压力时，添加流量能够进步作业压力，然后进步冲击能与冲击频率；当流量能满意冲击组织树立起某一作业压力时，添加流量不会进步冲击功能。产物布局断定后，冲击活塞行程必定，冲击活塞的运动速度越高，冲击频率越高，因而冲击频率凹凸可直接反映液压凿岩机冲击能的凹凸，用液压凿岩机冲击组织的作业压力—冲击频率—作业流量的对应联系能够判别产物冲击功能能否符合需求。

2.2　液压凿岩机反转功能参数

　　液压凿岩机的反转功能是重要功能，液压凿岩机与传统的气动凿岩机比拟，反转组织转矩进步的起伏大大超越了冲击能进步的起伏。适于钻凿孔径φ30～60mm的液压凿岩机中，冲击能多在100～250J，比气动的独立反转式凿岩机进步不多，但转矩达200～300N.m，进步1倍以上。

　　经实验研讨，液压凿岩机凿岩功率高于气动凿岩机，除因冲击功率添加外，反转组织转矩的进步起了显着的作用。北京科技大学的研讨人员提出了液压凿岩“冲击—扭切归纳破岩作用”的观念；咱们在很多凿岩实验研讨中也发现，在冲击功能参数不变的情况下，调整液压凿岩机反转功能参数，凿孔速度往往能够进步20%～30%。根据实验，钻凿φ55mm以下岩孔时，均匀转矩为100～150N.m，但峰值常达150～250N.m，成为凿岩进程中的反转“超载”阻力，这是由岩石性质的规则性改变、岩层裂隙以及钻进推动体系的不平稳等要素形成的。如选用功能杰出的伺服推动体系，及时调整推动力巨细，使液压凿岩机反转阻力及时下调，则反转组织的转矩可稍低一些。

　　在液压凿岩机反转功能中，转速是另一重要参数，它影响冲击破碎每次破岩量的巨细，又影响“反转扭切”破岩量的巨细，然后使凿速发作改变。

　　液压凿岩机的反转组织简直都独立于冲击组织，它的功能参数对凿孔速度的影响，首要是因为能够使推动力改变。咱们总结的实验规则是：

　　(1)冲击功能参数、反转转速必守时，推动力增大，反转转矩加大，在必定规模内，凿孔速度进步，但推动力上升至某一点今后，推动力再添加会使凿孔速度下降。液压凿岩机具有的反转转矩值，即能够到达的转矩值的凹凸，对凿岩进程确保具有推动力是有作用的。

　　(2)液压凿岩机冲击功能参数与凿岩推动力不变时，液压凿岩机在转速下有凿孔速度，并且转矩随转速的进步而进步。

　　(3)液压凿岩机转钎速度与凿岩推动力不变时，实践输出转矩受冲击能影响不大。

　　进步对液压凿岩机反转功能重要性的知道，在液压凿岩机产物开发、制作与运用中应把反转功能作为重要目标来查核与评估。

2.3　液压凿岩机的噪声特性

　　同气动凿岩机比拟，液压凿岩机没有排气噪声。虽然液压凿岩机发作的噪声声压级大大低于气动凿岩机(气动凿岩机1m间隔的声压级110dB(A)以上)，但仍高于90dB(A)，达100dB(A)左右，且声能首要集中于1～5kHz频率段，没有超出人耳灵敏频率规模，若不采纳噪声防护办法，对工人身体依然有害。

　　经实验研讨，液压凿岩机的噪声源首要有冲击组织发作的噪声、反转组织发作的噪声和钎头破碎岩石发作的噪声。冲击组织发作的噪声有冲击活塞与钎尾关闭空间发作的喷注噪声、冲击活塞碰击钎具今后发作的布局噪声以及因碰击外表变形在周围发作的压力脉冲噪声，其间布局噪声是首要成分，其噪声频率特性与布局振荡频率相共同。反转组织噪声由反转组织液压与机械噪声构成，但因噪声强度低于冲击组织发作的噪声，声压级差在10dB(A)以上，所以对液压凿岩机总的噪声评估影响不大。钎头破碎岩石发作的噪声对液压凿岩机噪声的测验影响较大，当钎头凿入岩石0.5m深今后，这一影响能够疏忽不计。因而，研讨、测验与剖析液压凿岩机的噪声，首要着眼于冲击布局发作的噪声。

　　经对液压凿岩机冲击噪声进行的实验研讨及对其冲击组织振荡频率特性进行的测验与剖析标明，液压凿岩机噪声首要与冲击能巨细有关，而受冲击频率影响不大。因为在必定条件下，液压凿岩机冲击能巨细取决于作业压力，挑选恰当的作业压力是下降液压凿岩机噪声的要害。液压凿岩机的噪声首要由布局噪声导致，液压凿岩机布局空隙、蓄能器参数、碰击资料的特性以及衔接件的松紧度等都影响液压凿岩机的噪声。

　　对液压凿岩机噪声的实验研讨，可用于比拟不一样产物的功能，寻求防治噪声的对策，并对液压凿岩机进行毛病诊断。

3　液压凿岩机根本功能的实验办法

　　液压凿岩机根本功能的实验首要环绕液压凿岩机的冲击功能、反转功能、凿岩功能与噪声特性进行。根本功能实验办法的研讨，首要是断定测验液压凿岩机根本功能的根本办法，树立相应的实验体系。

3.1　液压凿岩机冲击功能的实验

　　液压凿岩机冲击功能的实验，首要是测定必定条件下的冲击能、冲击频率，并核算冲击功率、能量利用率，必要时，测验冲击活塞与换向阀的运动规则、压力改变规则、流量改变规则等。因为冲击活塞运动行程断定后，冲击频率与冲击活塞速度关联，而冲击作业压力与流量是确保冲击功能的根本条件。平常的产物功能实验，用测验冲击作业压力—作业流量—冲击频率对应联系来查核液压凿岩机功能，是科学而又经济的办法。

　　对液压凿岩机冲击功能怎么测验，当前尚无相应的国际规范。经调查，在已有的示功图法、应力波法、末速度法等实验办法中，国外多选用末速度法，如瑞典Atlas Copco公司的电容式速度传感器法、法国Secoma公司的电感式速度传感器法、德国Salzgiiter公司与日本的光电位移微分法等。我国液压凿岩机的测验中，曾运用示功图法、触点法、应力波法、感应式线速度传感器法、非触摸式光电位移微分速度法等。但运用居多者为感应式线速度传感器法(北京科技大学、中南工业大学)、光电位移微分速度法(煤科总院北京建井研讨所)。

　　经对液压凿岩机冲击功能的不一样实验办法进行的比照实验与剖析以为：在液压凿岩机的冲击能测验中，末速度法比应力波法合理。应力波法以在钎杆必定方位上所贴应变片反响的应力改变信息量，经超动态应变扩大器扩大，然后经数据处理体系进行疾速运算，得出冲击能数值；末速度法是用不一样类型的传感器测定冲击活塞的运动末速度，再利用活塞质量核算冲击活塞碰击钎尾时的动能，即冲击能。因为应力波法测验时有必要防止反射波的搅扰，测验是在钎杆碰击吸能器下进行的，其反射波能量与入射波能量之比不超越20%，这与实践凿岩的反射系数40%～70%相差甚远，致使冲击频率与流量值的测验成果与凿岩工况不共同。并且，液压凿岩机冲击活塞碰击钎详细系简直都是经过“钎尾—接杆套—钎杆”的波形螺纹传递体系，经研讨发现，其传递功率受波形螺纹描绘加工、装置等要素影响，并随冲击能量的改变而改变，使液压凿岩机测验成果的实践意义遭到制约。末速度法直接测定冲击活塞运动速度，且能在实践凿岩工况或挨近凿岩工况下进行测验。经咱们实验研讨，对同一台液压凿岩机，别离选用线速度传感器法与光电位移微分速度法测验冲击能，测验成果的相对差错小于9%，而选用应力波法与末速度法测验同一台液压凿岩机时，应力波法测验的冲击能比末速度法低15%以上。

　　液压凿岩机冲击能的测验办法品种多，常因测验原理不一样，测验成果不一样较大。在国际规范ISO2787中，答应的冲击能测验差错为±10%。这说明，凿岩机冲击能测验成果对评估产物水平与质量只能起某种意义上的参阅作用。国际上趋向于在液压凿岩机技能功能中只给出必定作业压力、作业流量下的冲击频率与冲击功率。咱们以为，因为液压凿岩机功能参数的特色等情况，冲击能的测验只应作为断定产物某一功能目标的根据，产物正式批量生产后，选用冲击频率及其相对应的冲击压力、冲击流量查核质量是较为合理、可行的。

3.2　液压凿岩机反转功能的实验

　　跟着国内外液压凿岩机反转功能的实验研讨的开展，液压凿岩机反转组织功能参数的实验已逐渐规范化，即在施加负载时测定必定转速下的额外转矩及对应的作业压力、作业流量，测验时转速应安稳在必定规模。液压凿岩机反转功能测验时，选用传感器直接测验转矩、转速及相联系数，也能够测液压反转组织的液压马达以液压泵情况作业时的加载背压，此刻有必要标定背压值与实践输出转矩的联系，使测验成果意义切当。

3.3　液压凿岩机的噪声实验

　　液压凿岩机反转组织噪声比冲击组织噪声低20dB(A)以上，由声级相加减的规则，可疏忽相差10dB(A)以上的另一声源，测液压凿岩机噪声特性时，能够用独自测验冲击组织的噪声来代表液压凿岩机噪声。这样，使液压凿岩机噪声测验简化。

3.4　液压凿岩机的凿岩实验

　　液压凿岩机凿岩功能实验是表现实效与寻求凿岩作用的重要方面。前西德埃森采矿研讨中心对各首要液压凿岩设备公司产物的实验以及煤科总院北京建井研讨所近年的很多实验研讨，都证明了调整岩石钻进参数进行实验，不只能辅导现场以科学的参数匹配液压凿岩机，还能够寻求产物功能的改善方向。

4　液压凿岩机冲击体系能量传递

　　凿岩冲击体系的能量传递以应力波传递理论为根底，国内外科学作业者已得出许多有重要意义的规则。联系液压凿岩机能量输出与输入的详细特色，本文开始总结了以下首要成果：

　　(1)以冲击组织液压腔室作业压力、流量是安稳要素为条件的剖析与描绘往往是失真的，应以实测压力、流量进行核算机仿真描绘。

　　上面从前论说，液压凿岩机冲击能、冲击频率首要决议于作业压力，作业压力由流量确保。以往在描绘液压凿岩机时，假定冲击组织的作业压力是一个安稳值，但实践测验，液压凿岩机冲击组织液压腔室作业压力不属矩形波，并且作业流量也是动摇的。这样，以液体压力、流量是安稳要素为条件的仿真剖析与描绘往往是失真的。经实验研讨，液压凿岩机冲击作业压力与流量动摇，首要来自凿岩机换向阀的疾速换向、蓄能器功能参数、凿岩机冲击组织内部油路布局尺度、冲击活塞与缸体的空隙、换向阀布局参数以及进油管径、油泵功能、冲击液压体系的合理性等。液压凿岩机冲击压力和流量的动摇影响冲击与凿岩速度，平等条件下改善冲击压力波形有时使功能进步20%以上。因而，描绘液压凿岩机时，应合理描绘冲击液压体系，尽量削减体系的脉动，消除压力、流量的不安稳要素；对新开发的液压凿岩机，注重测验与剖析压力、流量动态改变规则及影响要素，以实测压力、流量进行液压凿岩机描绘的核算机仿真。

　　(2)波形螺纹传递功率影响破岩功率。当冲击活塞的冲击能以应力波方式传递时，在波形螺纹衔接处，一有些能量以透射波方式向前传递，另一有些能量以反射波方式回来，形成能量丢失。波形螺纹传递功率受描绘、加工精度以及衔接情况(衔接件质量巨细及松紧程度)的影响，也受冲击能量、冲击频率等多种要素的影响。在波形螺纹规范差错规模内，实践加工尺度不一样，一组衔接件能量传递功率相差达10.8%；波形螺纹衔接的松紧程度的能量传递功率相差达21.4%；不一样冲击作业压力的传递功率相差达6%～10%。在研讨与开发、运用液压凿岩机时，以科学实验为根底，从钎具各环节中寻求功率，这是应充沛注重的疑问。

　　(3)液压凿岩机在不一样抗压强度的岩石上凿岩时，有不一样的冲击频率，因之，冲击活塞在运动进程中遭到的作业压力、钎尾的碰击力亦相应改变，应根据所钻凿的岩石特性，及时调整作业压力、推动力等参数，使液压凿岩机在具有高功率的一起，冲击组织接受载荷合理一些。

　　(4)液压凿岩机实验研讨时，常可用受冲器替代岩石。受冲器有气压受冲器、液压受冲器、金属受冲器、橡胶—木板—钢板受冲器、钢片—胶体受冲器等，受冲器能够做到：使钎杆上的应力波的反射波与入射波之比小于20%，也可使反射波与入射波之比和凿岩工况根本共同。液压受冲器压力调整便利，能够模仿某一规模的岩石。

5　液压凿岩机的牢靠性

　　液压凿岩机是液压钻车等液压凿岩设备的中心，因其不宜在运用现场就地崩溃修理，有必要有较高的牢靠性需求。评估液压凿岩机牢靠性的原则是：

　　(1)初次毛病前均匀延米。属查核液压凿岩机进入正常运转情况曾经的“磨合期”，发作毛病多因原料、热处理技能等不合适所形成。经剖析断定，液压凿岩机初次毛病前均匀延米可定为3000m。

　　(2)无毛病均匀延米，指液压凿岩机投入正常运转后在规则的运用修理条件下，每两次毛病间的均匀延米。按当前国内液压凿岩机与配套件能够到达的数据核算，液压凿岩机的均匀无毛病延米可定为13000～14000m。

　　(3)液压凿岩机不拆机延米(大修寿数)。该目标标明产物在现场正常凿岩作业并确保按规则修理的条件下，不对液压凿岩机内部首要零件崩溃修理，但能够在井下将有毛病的蓄能器、反转组织、注水组织等全体替换，而不影响产物正常作业的累计延米。液压凿岩机不拆机延米首要以不拆机有些作业寿数最短的冲击活塞为根底。当前，煤炭职业将液压凿岩机不拆机延米定为25000m。

　　(4)液压凿岩机首要易损件寿数，指冲击活塞、换向阀、蓄能器隔阂、反转马达等零部件在额外条件下接连正常运转的作业寿数。对于当前情况，主张煤矿用液压凿岩机首要零部件的寿数目标为：冲击活塞与换向阀为25000延米，液压马达为85000m(不低于1000h)，冲击组织蓄能器隔阂为5000延米(不低于100h)。

　　(5)液压凿岩机整机效劳年限(经济寿数)。液压凿岩机是可修理产物，因为效劳年限的添加，年均匀机械设备费用下降，但产物修理费相应进步。从经济合理的视点动身，将经济上合算、总费用时的寿数称为经济寿数。产物运用到达经济寿数时应予以作废。按当前国产液压凿岩机牢靠性实践情况与能够到达的目标，效劳年限为4～5年。跟着产物质量的进步，效劳年限有能够逐渐进步到6～7年，总延米数到达30万米左右。

6　根底理论研讨推动液压凿岩技能的开展

　　对液压体系的研讨，就国内来说，北京科技大学、中南工业大学等对液压凿岩机参数优化以及液压凿岩机描绘作了很多的作业；沈阳风动工具厂、中国地质大学凿岩机械研讨所、莲花山冶金机械厂等对液压凿岩机的制作技能进行的研讨，使国产液压凿岩机投入运用成为能够；东北大学、长沙矿冶研讨总院、中国矿业大学等对冲击能量在钎具中的传递以及与岩石破碎的联系进行的讨论，从理论上推动了液压凿岩钎具国产化，加上中国钎钢钎具协会与中国地质大学等的详细作业，国产液压凿岩机用钎具根本习惯凿岩工程的需求。煤炭科学研讨总院北京建井研讨所从液压凿岩机根本功能参数的实验研讨下手，对液压凿岩机的布局、功能参数、能量传递以及实践运用技能进行的研讨，对产物描绘、改善、制作、运用起了必定的辅导作用，将技能成果运用在液压凿岩机、液压钻车、钎具等各种产物的系列规范中，清晰了冲击、反转、噪声、凿岩、牢靠性五个方面的需求，使液压凿岩机具描绘、制作与运用有了一致的根本需求。