Entwicklungstrend bei Gesteinsbohrgeräten ist der Einsatz hydraulischer Gesteinsbohrer
Moderne Bohrgeräte und fortschrittliche Sprengtechniken sind der Schlüssel zur Verkürzung der Bohrprozesszeit im Tunnelbauzyklus. Die Praxis hat gezeigt, dass die Leistung hydraulischer Gesteinsbohrer besser ist als die von Druckluft-Gesteinsbohrern, was nicht nur erheblich Energie spart, sondern auch die Arbeitsumgebung verbessert. Das simbah252 hydraulische Bergbau-Bohrgerät wird hauptsächlich im Untertagebau zur Gewinnung durch Teilsohlenbruchbau eingesetzt, um vertikale fächerförmige oder ringförmige Sprenglöcher zu bohren, und kann parallele Sprenglöcher mit einem Abstand von 1,5 m in vertikaler Richtung bohren. Das Bohrgerät ist mit einem fortschrittlichen hydraulischen Gesteinsbohrer ausgestattet, der am besten für mitteltiefe Löcher mit Verlängerungsstangen-Gesteinsbohren geeignet ist; die Lochtiefe kann 30 m erreichen.
1. Analyse des Hydrauliksystems des Bergbau-Bohrgeräts
Das Hydrauliksystem des Bohrgeräts kann nach seinen Funktionen in drei Teile unterteilt werden: das Positionierungssystem des Bohrgeräts, das Gesteinsbohrsystem und das Fahrwerk. Die Funktionen, Arbeitsprinzipien und Eigenschaften dieser drei Teile werden im Folgenden detailliert analysiert und erläutert.
Das Positionierungssystem des Bohrgeräts erfüllt hauptsächlich zwei Aufgaben: die Stabilisierung des gesamten Fahrzeugs und die Fixierung des Bohrarms während des Betriebs. Das Stellglied des gesamten Systems besteht aus 1 Motor und 11 Hydraulikzylindern. Der Motor kann den Bohrausleger um 360° drehen. Dabei spielen 4 Stützzylinder die Rolle der Stabilisierung des Bohrgeräts, 2 obere und untere Säulenzylinder fixieren den Bohrausleger beim Bohren, und die anderen 5 Zylinder ermöglichen das Nicken, Rollen sowie Auf- und Abbewegen des Bohrauslegers.
Das Positionierungssystem des Bohrgeräts ist relativ einfach. Das von der Hydraulikpumpe geförderte Drucköl durchläuft den Hochdruckfilter, das Wegeventil 5 und das Druckminderventil 6. Nachdem der Druck auf 12 MPa abgesunken ist, wirkt es über die Wegeventilgruppe auf die einzelnen Positionierungs-Stellglieder. Das Rücköl der einzelnen Stellglieder fließt über die Wegeventilgruppe zurück in den Öltank.
Die 11 Hydraulikzylinder im Positionierungssystem haben eine Sperrfunktion. Das Drucköl wirkt über das hydraulisch gesteuerte Rückschlagventil auf eine Seite des Zylinders. Das Steueröl öffnet das hydraulisch gesteuerte Rückschlagventil, und das Öl fließt. Nachdem die Zylinderbewegung die erforderliche Position erreicht hat, wird die Ölzufuhr gestoppt. Aufgrund der Funktion des hydraulisch gesteuerten Rückschlagventils fließt das Öl im Zylinder nicht durch äußere Kräfte und hat eine Selbsthemmungsfunktion. Wenn die oberen und unteren Säulenzylinder ausgefahren werden, wird das Drucköl durch das Einweg-Druckminderventil auf 2 MPa bzw. 7 MPa entspannt und wirkt dann auf den Kolbenboden, um einen reibungslosen Betrieb und eine genaue Positionierung des Kolbens zu gewährleisten, damit es nicht zu einer schlechten Positionierung durch übermäßigen Druck kommt. Die mechanische Struktur des Bohrgeräts kann kalibriert und zerstört werden; wenn die Kolbenstange eingefahren wird, fließt das Rücköl über das Rückschlagventil und das Wegeventil 7 zurück in den Öltank, um eine schnelle Rückstellung zu erreichen. Da die Stellglieder des Positionierungssystems im Wesentlichen doppeltwirkende Plungerzylinder sind, zeichnen sie sich durch empfindliches Ansprechen sowie schnelle und genaue Aktionen aus. Um die Stabilität des Bohrgeräts im Betrieb oder im Stillstand zu gewährleisten, ist jeder Hydraulikzylinder mit einem Selbstsperrventil ausgestattet, und die Ein- und Ausgänge der beiden Nickzylinder und der beiden kleinen Seitenschwenkzylinder sind mit Einweg-Drosselventilen versehen, um sicherzustellen, dass die Zylinder in beiden Richtungen stabil und ohne Pulsation laufen und der Rücklaufwiderstand über das Rückschlagventil gering ist.
Das Fahrwerk, auch als Traktionssystem bezeichnet, besteht aus einem Hydraulikmotor, einem Lenkzylinder, einem Bremszylinder und Hydraulikventilen. Das Fahren, Lenken und Bremsen des Fahrzeugs wird vom Fahrwerk übernommen. Da die Pumpstation von einem Motor angetrieben wird, kann die Fahrstrecke die Länge des angeschlossenen Kabels nicht überschreiten, und Langstreckenfahrten können nur mit anderen Kraftfahrzeugen durchgeführt werden. Das Drucköl-Handwegeventil 10 erreicht die Ventilgruppe 5 über das Bypass-Drehzahlregelventil 9 und das Folgeventil 8. Das Wegeventil 7 leitet das Steueröl zur Wegeventilseite der Ventilgruppe 5, und das Drucköl im Hauptölrohr bildet einen Kreislauf, um den Motor drehen oder den Zylinder bewegen zu lassen und so das Fahren oder Lenken zu vollenden. Die Absperrventile 3 und 4 müssen beim Antrieb des Fahrwerks durch die Pumpstation in die Schließstellung gebracht werden, und der Stoppzustand ist dann gegeben; Lenkzylinder und Hydraulikmotor können sich bewegen, um die Lenk- und Fahraufgaben zu erfüllen; beim Ziehen des Anhängers werden die Absperrventile 3 und 4 verbunden. Lenkzylinder, Hydraulikmotor und Absperrventil bilden einen geschlossenen Kreislauf, und die Nachlaufaktion wird beim Ziehen des Anhängers ausgeführt. Während des Gesteinsbohrens sollten die Absperrventile 3 und 4 verbunden sein, um Fehlbedienungen und Geräteausfälle zu vermeiden.
Das Drehzahlregelventil 9 macht die Laufgeschwindigkeit des Lenkzylinders einstellbar. Die Ventilgruppe 5 besteht aus einem hydraulischen Wegeventil und einem Einweg-Folgeventil. Wenn der Lastdruck den eingestellten Wert des Folgeventils von 28 MPa überschreitet, wird das Drucköl über das Folgeventil entlastet, um das Stellglied zu schützen.
Die Funktion des Differenzdruck-Reduzierventils 11 besteht darin, den Steueröldruck bei 3 MPa zu halten. Das Einweg-Folgeventil 8 hat zwei Modi, externe und interne Steuerung, um sicherzustellen, dass das Folgeventil unter allen Umständen geöffnet werden kann. Das Drehzahlregelventil 6 ist in den Steuerölkreisläufen an beiden Enden des Wegeventils 7 installiert, damit der Steuerölfluss stabil und ohne Schwankungen ist und das Wegeventil 7 stabil und ohne Stöße schaltet, so dass die Anfahrgeschwindigkeit des Bohrgeräts stabil und ohne Sprünge ist.
Das Gesteinsbohrsystem unterstützt den Gesteinsbohrer des Bohrgeräts bei der Ausführung von Dreh-, Schlag- und Vorschubbewegungen, um den Anforderungen der tatsächlichen Gesteinsbohrbedingungen gerecht zu werden.
Das vom Drehpumpenaggregat 2 bereitgestellte Drucköl leitet den Ölstrom über das Wegeventil 17 des Drehkreislaufs zum Drehmotor des Gesteinsbohrers und fließt über Kühler und Filter zurück in den Öltank, wodurch ein Kreislauf entsteht.
Die Schlagpumpe 3 wird für Schlag-, Positionierungs-, Vorschub- und Traktionskreisläufe verwendet. Die Pumpe hat eine Druckausgleichsleistung und ist mit dem Sicherheitsventil 7 auf 28 MPa voreingestellt, um den Kreislauf zu schützen. Das Öl von der Schlagpumpe 3 fließt teilweise zum Druckminderventil 20, teilweise zum Schlag-Wegeventil 15, und es gibt einen Auslass über das Druckminderventil 20 zum Propeller, zur Positioniervorrichtung und zum Bohrgestängesitz.
Das Schlagöl fließt über das Wegeventil 15 zum Schlagwerk. Hohe Schlagdrücke werden erreicht, wenn das Ventil in die Position r gebracht wird. Das Wechselventil 8 verhindert, dass Öl durch das Wegeventil 15 in den Tank zurückfließt; wenn das Wegeventil 15 in die Position 1 gebracht wird, wird ein niedriger Schlagdruck erreicht, da das Öl durch die Drossel 11 strömt. Der Druck wird auf dem Manometer 9 angezeigt. Das Rücköl des Schlagkreislaufs wird über Kühler und Filter zurück in den Tank geleitet und bildet einen Kreislauf.
Um unterschiedliche vorbestimmte Geschwindigkeiten beim Anbohren, Verlängerungsstangenbohren und Gesteinsbohren zu erreichen, ist das System mit einem Überdruckventil und einem Wegeventil 21 ausgestattet; diese Überdruckventile steuern das Druckminderventil 20, um drei verschiedene Stufen zu erhalten