CN1920237B - 无油雾节能气腿式凿岩机 - Google Patents

Abstract

一种无油雾节能气腿式凿岩机，该主机的气缸体内配置活塞，活塞与阀体适配，阀体经阀体前止口与气缸体固联，经阀体后止口与柄体固联，柄体空腔与进气弯管连通，其中连通柄体空腔的进气弯管直接与输送压缩空气的气管接头连接，在阀体与导向体的空位处增设储油室。本发明采用在阀体与导向体的空位处增设储油室替代外挂油壶将油气分开代替传统的油气混合润滑和同时对部分结构参数进行调整和优化的技术方案，克服了现有传统气腿式凿岩机即频率高、振动大、耗油大、零件损耗大、工作环境污染大的缺陷，使其具有节能、高效、环保、安全的特点；普遍适用于各种无阀凿岩机，特别适用于矿山开采和石方工程凿岩作业的各种无阀凿岩机。

Description

无油雾节能气腿式凿岩机

技术领域

本发明涉及一种气腿式凿岩机，尤其是其连通柄体空腔的进气弯管直接与输送压缩空气的气管接头连接且于阀体与导向体的空位处增设储油室的无油雾节能气腿式凿岩机。

背景技术

现有气腿式凿岩机由于性能稳定，操作简便，使用可靠，加之它用空气作动力介质，因此，在国内应用十分广泛，被喻为矿山开采与石方工程中使用的“常规武器”，预计目前全国年产量已近十万台。其中有四种产品即7655、YT24、YTP26、YT28型凿岩机，已被评为国家优质产品。除YTP26是无阀配气类型外，其它都是有阀配气类型的。YTP26现年产量已近万台，其余年产量都超过万台。YTP26无阀凿岩机批量投产至今三十余年，已经形成一定的批量和规模，这说明无阀凿岩机确有许有优点和独特之处，才能在激烈的市场竞争中为众多用户接受。但该产品的发展速度还不如其它名优产品来得快，又表明该产品本身还有许多可待改进之处。本申请人是国内最早参与设计、开发无阀凿岩机的技术人员之一，并曾参与起草制订国家第一个气腿式凿岩机标准，并荣获1978年全国科学大会奖。本申请人深谙各种凿岩机的特点，尤其对其新设计开发的无阀凿岩机之优劣，更是心中有数。由于过去我们对它认识不够和缺乏经验，另一方面，因当时对凿岩机的分析、评价还停留在运动学的观点上，在应用现代凿岩波动力学方面考虑得太少，况且当时的产品标准还没有与国际标准接轨，缺乏对波动理论及其应用的研究，由此带来无阀凿岩机设计上的先天不足，在使用上造成某些不良后果：所谓“一高四大”即频率高、振动大、耗油大、零件损耗大和工作环境污染大。尽管经过不断改进，但仍有所不足，如振动问题比较突出。同时，对无阀凿岩机的优势和潜在能力更未充分发挥和利用。至少体现在以下几个方面：1、利用压气膨胀作功不够充分。这本是无阀凿岩机的最大特点之一，它在省气、节能和凿岩经济性指标上应是所有产品之冠，但过去在设计上恰恰在膨胀行程上取值太小，不仅造成冲击频率高，而且在利用压气膨胀作功上也不够充分，因此在省气、节能方面未达较佳水平。2、以凿岩波动力学的观点衡量，无阀气腿式凿岩机的活塞几何形状相对比较合理，它的冲击应力波形仅次于液压凿岩机，比有阀的好，最大应力峰值较小，对钎具损耗较少。这一事实早已为1972年全国气腿式凿岩机2000钻米对比试验所证实，只是至今尚未被人们所认识。3、同液压凿岩机一样，只要对无阀凿岩机某个零件的个别尺寸稍加调整(或多配一个零件)，即可实现变频(改变冲击能大小)，就可使产品适用于各种软、硬不同的岩石，扩大使用范围。4、关于气动凿岩机排出的油雾十分令人厌恶，它是个长期得不到解决的难题。早在1972年本申请人参加国家组织的全国凿岩机质量调查组时，就有许多矿山代表对此反映强烈，他们提出工人井下作业，油雾大不但污染环境，损害健康，而且工作面模糊不清，影响作业和打眼质量，职工的劳保用品(雨衣、胶鞋)也极易损坏。面对这个令人头痛的难题，长期以来，设计人员都习以为常，连想都很少去想。由于无阀凿岩机的活塞与有阀凿岩机的活塞不同，由三个圆柱体构成，只要调整其支承导向部位，便可实现摩擦副的转移。从而无须润滑油再进入气缸，自然实现气缸排出的废气就没有油雾了。对于这个潜在的优势过去设计人员也一直未曾认识和利用。

另外，现有国内外气腿式凿岩机的传统润滑方式是采用注油器，即在进气弯管82与气管接头83之间设有外挂油壶84，注油器把油与气混合，油随高压气一起流到机器内部各表面。这样，机器到处有油(不管需不需要润滑油)，油耗很大，油参与活塞循环运动，未经充分利用即被排出，不但浪费大，而且污染环境，作业面雾气腾腾、模糊不清、影响作业质量，而且极易损坏劳保用品，矿井工人迫切希望得到解决。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种既无油雾又工作效能更高、节能效果更好，且结构更加合理的节能气腿式凿岩机。

为实现上述目的，一种无油雾节能气腿式凿岩机，包括一主机，该主机的中部设一气缸体，气缸体前端与导向体后止口固联，导向体前止口与机头固联，机头前部设有钎卡，气缸体内配置活塞，活塞中心部设有气针，活塞前部的活塞打击杆与螺旋母、键套适配，活塞中部的活塞小头与导套适配，螺旋母与棘轮紧固，棘轮后端面与导向体前止口相靠，棘轮前端面与转动套后端面相靠，键套与转动套紧固，转动套前头内孔与钎套紧固，活塞中部的活塞大头与气缸体适配，活塞尾部的活塞配气杆与阀体适配，该阀体经阀体前止口与气缸体固联，经阀体后止口与柄体固联，柄体上操纵阀与进气弯管连通，在气缸体中前部的垂直方向设有活动联接气腿的联接轴套，连通柄体上操纵阀柄体空腔的进气弯管直接与输送压缩空气的气管接头连接，在阀体与导向体的空位处增设储油室，所述的储油室包括设置在阀体上的后油室，设置在导向体上的前油室以及连通它们的在不同部件上的第一、第二和第三过油孔。

为了实现结构优化，其进一步的措施是：

第二过油孔经过与阀体结合的气缸体，把前油室与后油室连通，所述后油室的底部设有油针孔及油针，油针孔连通活塞配气杆与阀体适配的第二间隙处，所述油针的过流面积与油针孔面积之比为1∶10-20。

前油室包括进油孔、出油孔以及连接出油孔的第一过油孔，该第一过油孔还经调节油针、调节油孔至第一间隙处，所述第一间隙处是由活塞小头外圆与导套内孔组成的配合间隙，导套是紧固在导向体上，该导向体上设有油气隔离板以及调节油针、调节油孔。

所述钎卡主要包括一防护卡，该防护卡经钎卡螺栓固定于钎卡头部的两侧圆孔内。

所述活塞中部的活塞大头与气缸体适配处为无油润滑区，活塞尾部的活塞配气杆直径A₅为Φ32mm f6-7级精度配合。

所述活塞的质量为2.65kg-2.80kg，其中中孔直径A₁为Φ10mm-Φ13mm，所述活塞中孔是前段孔小于后段孔，前段直径Φ8.5mm，后段直径Φ10mm-Φ13mm，活塞配气杆右端大头的左端至活塞尾部配气杆右端距离A₂为30mm-35.9mm，活塞大头凹槽槽腔深A₄为18mm-19mm。

所述阀体前止口外径Φ95mm的长度B₃为12mm，阀体前止口右端至阀体阀圈底面距离B₁为14mm-15mm，阀体阀圈底面大径壁厚B₂为4mm-4.5mm。

所述的导套、键套、螺旋母是采用钢质材料作基体，铜合金作内衬的双金属结构，其导套还可采用钢质材料作基体，内孔表面镀多孔性硬铬的双金属结构。

所述的气针是采用侧壁无孔管。所述气腿的气缸缸体采用玻璃钢制造，其气腿气缸两端连接处采用钢套与玻璃钢管相结合的胶粘工艺。

本发明采用在阀体与导向体的空位处增设储油室替代外挂油壶将油气分开代替传统的油气混合润滑和同时对部分结构参数进行调整的技术方案，克服了现有传统气腿式凿岩机即频率高、振动大、耗油大、零件损耗大、工作环境污染大的缺陷，使其具有节能、高效、环保、安全的特点；相比现有技术具有：“一快一高一无和四小”，即钻速快，效率高，无污染，耗气小，耗油小，钎具损耗小，振动小。尤其是润滑油不进气缸，不排油雾，即润滑油不参与气缸内活塞循环运动的新结构及润滑原理，普遍适用于各种无阀凿岩机。特别适用于矿山开采和石方工程凿岩作业的各种无阀凿岩机。

本发明相比现有传统气腿式凿岩机所取得的明显进步如下：

1、取消注油器，将油气分开，变整体集中润滑为局部润滑，润滑油不参与活塞往复循环。在阀体与导向体的空位处增设储油室替代外挂油壶，将油气分开代替传统的油气混合润滑和同时对部分结构参数进行调整。

2、转移活塞的支承和导向摩擦副位置，并相应调整其配合尺寸公差，实现气缸不进、排油雾。

3、更新气腿气缸材料，用玻璃钢管取代标准硬铝管。气腿气缸(外管)采用玻璃钢管，两端胶接上钢质螺纹接头，取代传统使用的标准硬铝管(容易产生摩擦碰撞火花，不符合国家煤矿安全生产标准)。

4、增设断钎防护结构——防护卡。

5、更换有色金属材料料和制造工艺。

6、具有“高效、节能、环保、安全”的综合效果。

本发明适于配用普通(单级双向)气腿)以及双级下伸式(单向)气腿。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明无油雾节能气腿式凿岩机具体实施方式的剖视图。

图2为图1中原外挂油壶位置(附图标记84的双点划线部分)的俯视图。

图3为本发明无油雾节能气腿式凿岩机的润滑系统示意图。

图4为图1所示进气弯管与气管接头直接连通的C-C剖视图。

图5为图1所示活塞小头与机头适配连接的A-A剖视图。

图6为图1所示导向体调节油针的D-D放大剖视图。

图7为图1所示凿岩机机头与钎卡的另一种具体实施方式剖视图(YTW26型)。

图8为图1所示阀体的剖视图。

图9为图8所示油针过油面积的B向放大视图。

图10为图8所示阀体的A向视图。

图11为图1所示导向体储油室的剖视图。

图12为图11所示导向体储油室的E-E及F-F剖视图。

图13为图1所示活塞剖视图。

图14为图1所示钎卡的剖视图。

图15为图14所示钎卡中防护卡的A向视图。

图16为图1所示连接于联接轴套处的气腿主视图。

图17为图16所示气腿气缸的剖视图。

其中1、气缸体，11、转动套，12、钎套，13、气缸排气口，14、刺爪，15、前气室，16、气缸孔道，2、导向体，21、导向体后止口，22、导向体前止口，23、油气隔离板，24、压气孔道，3、机头，31、钎卡，32、防护卡，33、圆孔，34、钎卡螺栓，35、钎杆，36、钎肩，4、活塞，40、气针，41、活塞打击杆，42、键套，43、活塞小头，44、活塞大头，45、活塞配气杆，46、凹槽槽腔，5、气腿，51、联接轴套，52、气腿气缸，53、连接处，54、钢套，55、玻璃钢管，56、气腿活塞杆，6、导套，61、螺旋母，62、棘轮，7、阀体，71、阀体前止口，72、阀体后止口，73、间隙，74、调节油针，75、调节油孔，76、阀圈，77、回程进气槽，78、回程进气孔，79、阀体孔道，8、柄体，81、柄体空腔，82、进气弯管，83、气管接头，84、油壶，85、接头，86、操纵阀，87、调压阀，871、调压阀槽腔，88、操纵阀孔道，89、柄体孔道，9、储油室，90、过流面积，91、后油室，92、前油室，93、过油孔，94、加油孔处，95、油针孔，96、油针，97、进油孔，98、出油孔。

具体实施方式

附图所示的无油雾节能气腿式凿岩机，包括一主机，该主机的中部设一气缸体1，气缸体1前端与导向体后止口21固联，该固联处的适配长度为30mm，此为增加活塞行程，提高活塞的冲击能；导向体前止口22与机头3固联，机头3前部设有钎卡31，为了达到预防钎杆35从钎肩36处断裂飞出伤人，其钎卡31主要包括一防护卡32，该防护卡32经钎卡螺栓34固定于钎卡头部的两侧圆孔33上。气缸体1内配置活塞4，活塞4中心部设有气针40，为了增加气压的密封效果，减少耗气量，气针40改侧壁有孔管为侧壁无孔管。活塞4前部的活塞打击杆41与键套42适配，活塞4中部的活塞小头43与导套6以及螺旋母61、棘轮62适配。为了降低成本，节省用铜量和防止因零件的摩擦发热而导致卡住活塞，本实施例将导套6、键套42、螺旋母61采用比全铜质线性彭胀系数小的半铜半钢结构，它们均采用钢质材料作基体，铜合金作内衬的双金属结构，其导套6还可采用钢质材料作导套基体，内孔表面镀多孔性硬铬的双金属结构。

为了实现不排油雾，将活塞4中部的活塞大头44与气缸体1适配处设为无油润滑区，为了实现摩擦副转移后的配合精度，将活塞大头44与气缸体1配合处悬空，改活塞4尾部的活塞配气杆45与阀体7适配，提高活塞配气杆45尺寸A₅的配合精度为f6-7级精度配合。活塞大头44左端至活塞尾部的活塞配气杆45右端距离A2为30mm-35.9mm，对应活塞大头44内的凹槽槽腔46槽深处直径A₃为Φ24.5mm-Φ25mm(槽深约3.5mm)，槽腔深A₄为18mm-19mm，活塞配气杆45直径A₅为Φ32mm f6-7。为了增大活塞4的行程，降低活塞4的冲击频率，达到整机降频的效果，使活塞4的质量控制在2.65kg-2.80kg，其中中孔直径A₁为Φ10mm-Φ13mm。为了实现油气分开运行，设储油室替代外挂油壶，采用在阀体7与导向体2的空位处增设储油室9将油气分开替代传统的油气混合润滑，阀体7经阀体前止口71与气缸体1固联，经阀体后止口72与柄体8固联，阀体前止口71外径Φ95mm的长度B₃为12mm，阀体前止口71右端至阀体7阀圈76底面距离B₁为14mm-15mm，阀体阀圈76底面大径壁厚B₂为4mm-4.5mm。在气缸体1中前部的垂直向设有活动固联气腿5的联接轴套51，为了减少现有硬铝管因含镁量高容易产生火花引起爆炸；又要克服含镁量低导致强度不够而达不到较好的防爆效果，以及节约铝合金的目的，气腿5的气缸选取玻璃钢材质，将气腿气缸52的两端连接处53采用钢套54与玻璃钢管55相结合的胶粘工艺制造。为了实现油气分开运行，达到气腿式凿岩机无油雾，尤其是润滑油不进气缸，不向工作场地排放油雾，即润滑油不参与气缸内活塞循环运动的效果，而且对无阀凿岩机是普遍适用。其中将连通柄体空腔81的进气弯管82直接与输送压缩空气的气管接头83连接，即去掉进气弯管82与气管接头83之间的油壶84，在阀体7与活塞4的空位处增设储油室9。储油室9包括设置在阀体7上的后油室91，该后油室91的加油孔处94设有连通前油室92的第二过油孔93，为了节约用油，于后油室91的底部设油针孔95及油针96，油针96的过流面积90与油针孔95面积之比为1∶15，该油针孔95连通活塞配气杆45与阀体7适配的第二间隙73处。储油室9还包括设置在导向体2上的前油室92，前油室92包括进油孔97、出油孔98以及连通进油孔97与出油孔98的第一过油孔93。出油孔98的出口设置在活塞打击杆41外圆的活塞小头43与导套6适配的第一间隙73处，在出油孔98与进油孔97之间的导向体2上设有油气隔离板23和调节油针74及调节油孔75。

参见附图，(1)本发明的润滑系统是在阀体7与导向体2的空位处增设储油室9替代外挂油壶84将油气分开代替传统的油气混合润滑。只要旋开阀体7上的油盖，直接把油注入便可把润滑油储藏到前、后油室中。开启机器，油便自动随压气流到所需润滑部位。油量大小可以调节；活塞4尾部油量大小通过油针96控制过油面积90大小，前油室92输出油量大小通过油针调节控制，见润滑系统示意图3。前、后油室92、91节油量大小及其润滑结构原理可参见附图。前油室92润滑与调节，如附图所示：导向体2内设有油气隔离板23将油、气隔离，润滑油在压气(通过小间隙)的压力下进入进油孔，过油孔，到阀孔经过调节油针控制间隙流出出油孔，到活塞与导套的配合间隙，同时藉助于压气流动和活塞4运动将润滑油分布到需要润滑的表面。油量大小可通过油针调节，控制其过油间隙(面积)大小。后油室91润滑与调节：后油室91主要用于润滑活塞4尾部摩擦副(含阀孔和活塞尾部配气杆处)。后油室91底部钻有Φ3孔即油针孔95，将油针96Φ3装进油针孔95内，油针96头部(8-10mm长)切出小平面，使平面与Φ3孔内圆形成一个细小的弓形面积即过流面积90，通过改变油针96针头部小平面的大小(更换预先制好的油针)，控制过流面积90的大小，便可改变注油量的大小。注油量选择好后，油流入活塞4尾部外圆即活塞配气杆45与阀体7孔配合间隙，并藉助压气的波动和活塞4运动达到润滑的目的。前、后油室92、91是联通的，加油时只要拧开阀体7(后油室91)油盖，便可将油于前、后油室92、91一次性加满完成。(2)转移活塞4的支承和导向摩擦副位置，并相应调整其配合尺寸公差，实现气缸不进、排油雾。将活塞4上三处圆柱作主要支承和导向配合面的活塞前部打击杆41配合面、活塞大头44配合面转移到活塞尾部的活塞配气杆45和活塞前部的活塞打击杆41，活塞中部的活塞大头44与气缸体1的配合面便由过去的摩擦副转变成非摩擦副了。相应把活塞尾部活塞配气杆45(Φ32)与阀体1孔的配合间隙与尺寸公差应适当减小，以保证活塞4上三处圆柱配合的同轴度。加工装配时，对活塞大头44(Φ95)与气缸孔的配合间隙可适当放大。同时对活塞4各部分相关尺寸进行优化和调整。(3)气腿气缸52(外管)采用玻璃钢管55，两端连接处53胶接上钢质螺纹钢套54，取代传统使用的标准硬铝管(不符合国家煤矿安全生产标准)；在气腿5联接轴套51与导向盖两接触面间增加一个密封圈，以加强气密性。(4)在机头3钎卡31处增设了防止钎杆35滑脱的断钎防护结构——防护卡32。经研究，钎杆35断裂的主要原因是由于纵向应力为主(高周波疲劳)，且内孔在水腐蚀和应力的共同作用下其疲劳裂纹多于外表，而钎肩36前的高值应力频次比钎杆35中部大，疲劳裂纹比中部多，且长而深，因此断钎的危险部位主要发生在钎肩36前。(5)对重要易损零件采用更换材料和制造工艺等措施。本发明以QSn10(铸造锡青铜)或无锡青铜QAl10-3-1.5、QAl9-4代替QSn7-0.2，并已得到初步验证。将产品中三件(导套、键套、螺旋母)采用双金属结构和特种工艺措施制作。用薄层青铜套(双金属)取代线胀系数大，摩擦发热表面变形较大的并且材料昂贵而紧缺的锡青铜QSn7-0.2。在工艺措施上采用以钢为基体在内孔或花键齿表层箝铸一层青铜，导套6还可采用以钢为基体内孔表面加镀一薄层(约0.1mm)多孔性硬铬的方法，克服了传统工艺必须经锻造或其它冷作硬化措施消除QSn7-0.2青铜材料强度较低的缺陷和解决了因其中含磷0.2％而导致在锻造或冷硬加工中极易产生裂纹的矛盾；经改进后的产品除可节省大量青铜材，降低成本等优点外，还可以提高摩擦副使用寿命与使用效果性能。(6)适用范围扩大，本机除配用普通(单级双向)气腿外，还可以配用FT140S型双级下伸式(单向)气腿。(国内已有一种双级上伸式气腿，结构上有较大差别)。(7)综合效果。实现上述技术改进后，将推出我国第二代新型无阀气腿式凿岩机。它除了具有原有无阀凿岩机的优点(如节能、省气、高效、扭矩大、结构简单、维修方便等)外，还具有下列特色：1)、在保持高效(凿速快)的前提下，节能、省气更好，经济性能指标(耗气量/钻米)最好；2)、冲击应力波形更好，最大应力峰值更小，钎具损耗较少；3)、气缸只排气不排油雾，油、气资源节约2/3左右，更重要的是不污染环境、作业面清晰、不损坏劳保用品；4)、同液压凿岩机一样，容易实现变频(变冲击能)适用性更广；5)、降频、减振，性能更优，工人的劳动条件也得到改善，6)、采取了安全措施，更符合国家安全生产的要求。因此，本发明产品具有“高效、节能、环保、安全”的综合效果。它将以较好的技术性能和较低的经济成本提高在市场中的竞争力。仅以省气、节能为例，根据行业检测中心测定，在P＝0.49MP_a的常用气压下的经济性指标，型号YT24、7655与YTP26之比为：1.32∶1.53∶1。而新机型YTW26系列比YTP26更省气(约10％)经济性指标更好。也就是说按新机型按目前大量使用的有阀凿岩机省气40％计，每个工作日每台可节电10-15kwh，全国每天平均3万台投入使用，则全年节能约为1.5亿kwh。不但节约了巨大的电费(按0.6元/kwh计为9千万元)，对于面临能源紧缺的当前，更具有重大现实意义和实用价值。又如在原材料代用方面如用塑料(玻璃钢)管，一台可节省铝合金4.2kg，加上配件每年节省铝合金约300吨，同时用钢代替青铜，每年也可节约锡青铜QSn7-0.2 50吨以上。不仅节约了大量的材料费用，尤其为国家节约了大量紧缺的有色金属。

参见附图，本发明经计算机模块对各项重要技术参数与相关结构进行了最优化的设计，其设计原理和实际效果提出如下标准：

1、技术参数

型号                                 YTW26(YTW28)**

缸径×结构行程  mm×min              95×60

使用气压                  0.49MPa             0.63MPa

冲击能          J         ≥64                ≥75

冲击频率        H₂        ≥37                ≥41

凿岩耗气量      l/s       ≤48.5              ≤80

凿岩速度        mm/min    ≥360               ≥450

经济指标        l/m(钻米) ≤6600              ≤6900

耗油量          ml/h      ≤40

2、相关结构和尺寸(公差)调整及调整原理

**.YTW26与YTW28技术参数相同，两者只是机头及钎卡在结构上有区别。YTW26采用的钎卡和机头结构是原YTP26的型式，如参见图7，YTW26的特点是结构简单，紧凑，机头、钎卡等零部件都可以通用，互换，但使用的可靠性差些。YTW28采用的钎卡和机头结构型式在国内使用比较普遍，它的突出优点是拔钎的可靠性好，但零部件较多且有些零部件容易损坏，比较起来，国内用户比较欢迎和习惯于使用YTW28。因此，本发明采用两种形式。

主导原则：增大行程，增加活塞质量，增大前后气室，调整打击点，增大回程充气过程，减小反排压，调整润滑部位和润滑系统，变更相关结构；

活塞配气杆前气垫长度调整为14mm；

打击点位置：过排气口前沿2mm；对应活塞大头内的凹槽槽腔槽深A2为18mm-19mm；

活塞：质量为2.65-2.80kg；

活塞尾部配气杆长度60.5-66.0mm(变频活塞根据需要取变动范围)；

活塞中孔尺寸为Φ10×200mm，前部为Φ8.3mm(或Φ8.5mm)；

活塞配气杆颈部外圆为Φ24-Φ25mm；

活塞大头凹槽槽腔深度为18.5±0.5mm；

阀体：阀圈Φ56-Φ58mm，壁厚为4.5mm，阀座Φ86mm，深为16mm；

阀体前止口外径Φ95mm长12mm；

在阀体与导向体的空位处增设储油室；

增设过油孔2-Φ6mm；

增设油室底部小孔Φ3mm，可用油针调节过油面积，达到调节油量大小；

导向体：扩大沟槽空间作储油室，将油气分开，导向体毛坯设隔板；设有吸油、过油和调节油孔(油阀孔)；

气缸：增设加油孔处到前油室的过油孔2-Φ6mm；

气针：与传统的不同，管壁不钻孔，以减少耗气量；

为了充分利用现有无油雾节能气腿式凿岩机进行改进，只需在市售无阀气腿式凿岩机上去掉油壶，并将气缸部件及相应尺寸在编制工艺时作出调整就能实施。

本发明的工作原理：从空压机出来的高压气体(简称压气)经传输管道，进入胶管，胶管与气管接头83连接，气管接头83又与接头85紧密相连，接头85另一端通过螺纹联接在进气弯管82上，压气从胶管经气管接头83、接头85、进气弯管82、进到操纵阀86后经进气孔与柄体空腔81连通。机具启动时，将操纵阀86的手柄打开，操纵阀86处于图1所示位置，压气由柄体空腔81直接流入柄体上操纵阀86，并作用于活塞配气杆45的尾端上；同时，有一部分压气经阀体7空腔进入气缸体1的后部空腔和活塞大头44凹槽槽腔槽腔46的空腔内，在压气作用下，推动活塞4向前运动，直至打击钎尾(钎具尾端)，冲程结束。此时，活塞中圆即活塞大头44后端已打开气缸体1中部气缸排气口13，把气缸后腔的压气排空；另一方面，活塞配气杆45尾端，也越过阀体7回程进气槽77，压气由回程进气孔78进到活塞大头44前腔即气缸体1的前气室15，在压气作用下，活塞4进入返回(即活塞回程)运动，直至回程终结。由于活塞打击杆41上有4条直槽和4条螺旋槽：直槽(花键槽)与键套42上的直齿适配。键套42的外圆用螺纹紧联在转动套11上，转动套11的前头有一内孔与带六方孔的钎套12外圆紧配；同理，螺旋槽则与螺旋母61的螺旋齿适配。螺旋母61的外圆用螺纹紧联在棘轮62上，棘轮62的后端与导向体前止口22相靠，棘轮62的前端与转动套11的后端面相靠(稍有间隙)。当活塞4作冲程运动时，棘轮62转动，活塞4作直线运动；当活塞4作回程运动时，棘轮62被棘爪14顶住，不能转动，活塞4受到与棘轮62紧固一起的螺旋母61上螺旋齿的约束，只能作螺旋返回运动(即活塞回程时，在作直线返回的同时，又旋转一定角度)，在活塞4旋转一角度的同时，又通过其上的直槽与键套42的花键齿相配合，便带动转动套11和钎套12也旋转相应的角度，并带动与钎套适配的钎具也转过相应的角度。当活塞4连续往复循环运动的情况下，钎套12带动与其适配的钎具作旋转运动(即完成转钎运动)。由此可见，凿岩机的主运动，实际上是活塞4冲程直线(冲击)运动和活塞4回程的螺旋(直线返回+旋转)运动。通过这个主运动去实现钎具对岩石的凿入和旋转(钎具变位)运动，从而实现在岩石上钻凿出炮孔。

凿岩作业时，压气流动的途径：压气经胶管，气管接头83、接头85、进气弯管82进入操纵阀86，由操纵阀86把压气分配(分流)：1、主要一部分压气经压气孔道进入柄体上操纵阀86，其中大部分经阀体7的空腔分别先后进入气缸的后腔室和活塞4中圆即活塞大头44的凹槽槽腔46——冲程时；或者进入气缸的前气室15——回程时，(冲程，回程进气在结构上是互为连锁的)，使活塞4作往复循环运动，这部分压气约占总耗气的2/3，是最主要的。2、进入柄体上操纵阀86的压气，还有一部分除经常作用于活塞配气杆45尾端外，有小部分经活塞4中孔与气针40之间的间隙，从活塞4的打击端吹出，以防止钎尾中孔的水倒流(即“封水”作用)。3、操纵阀86还分配一小股压气经柄体8、阀体7、气缸体1的强吹气道进入导向体两隔板23之空间，到导向体孔道24进入机头3，把润滑油吹送到棘轮62、转动套11、螺旋母61、键套42、活塞4、钎套12等件(齿、槽、外圆、内孔及端面)，有需要润滑的摩擦表面。4、操纵阀86还分配一小部分压气经操纵阀孔道88进入柄体孔道89，到调压阀槽腔871，经柄体孔道89，阀体孔道79，气缸孔道16，再进入气腿上腔推动气腿活塞杆56运动。这部分压气主要作用是调节气腿的伸缩。

润滑油路系统说明：机具启动前，作好加油准备。把油盖拧开，把油从注油口94直接注入后油室91，当油加到一定高度时，油就会开始自动分流，经第二过油孔93直接流入导向体2的前油室92，当油注满后，拧紧油盖即告完成。

当机具启动后进入凿岩作业时，润滑油的分布与流向：借助压气的波动，后油室91的油，经油针96的过油面积90，流入活塞配气杆45与阀体7孔之间的第二间隙73(后部的间隙)，润滑活塞配气杆45外圆与阀体7孔摩擦面，油量大小是通过改变油针96的过流面积90实现的。前油室92流出的油量大小是通过安装在导向体2上的调节油针74来实现的。经过调节后的适量润滑油经出油孔98流进导套6内孔与活塞打击杆41外圆的活塞小头43之间的第一间隙73(前部间隙)，除了润滑这对摩擦副本身外，同时还有一部分油借助活塞4的往返运动和压气大小的变化，把油往返传送(通过间隙及强吹孔道等)，一部分油流往前面机头3的内孔表面和在其内转动的棘轮62、转动套11的外圆表面；并流往棘轮62、转动套11的端面；还有一部分随压气流到钎套12的六方孔表面，润滑钎尾与钎套12摩擦副。同时，有一部分在活塞打击杆41外圆与导套6内孔之间的第一间隙73的油，则沿着活塞打击杆41外圆随压气流向活塞4的八条槽，及相应花键齿侧间隙中润滑螺旋副和花键副。另外，还有一部分油随活塞运动和压差的变化向后流动。并经导向体的第三过油孔93进入气缸体1内，经气缸流到联接轴套51与联接轴的间隙中。流进联接轴套51和联接轴之间的油，除了润滑联接轴套51本身摩擦副外，还有两个分支流向：1、随进入气腿气缸52的压气将油一起带进气腿气缸52中进行润滑；2、当气腿5快速缩回时，随压气流向进入装在柄体8上的调压阀87及柄体空腔81，对调压阀87-换向阀这对摩擦副进行润滑。这样，YTW26(YTW28)凿岩机内需润滑的摩擦表面都达到适量的润滑。只是它有一个较大的突破与创新：就是突破了传统的润滑方法，气缸体1与活塞4大圆即活塞大头44已转变为非摩擦副，润滑油从此不再进入气缸，也不参与活塞4的往复循环运动，因此再不存在从气缸排气口13排出油雾的问题了。并且按传统的润滑方法，进入气缸参与活塞往复运动循环的这部分润滑油量最大(占总耗油量2/3以上)，因而有2/3以上的润滑油也被节省下来。

以上仅仅是本发明的较佳实施例；根据本发明的上述构思，本领域的熟练人员还可对此做出各种修改和变换。例如，油室大小，活塞配合部位等结构及工艺变换；然而，类似的这种变换和修改均属于本发明的实质。

Claims (10)

1.一种无油雾节能气腿式凿岩机，包括一主机，该主机的中部设一气缸体(1)，气缸体(1)前端与导向体后止口(21)固联，导向体前止口(22)与机头(3)固联，机头(3)前部设有钎卡(31)，气缸体(1)内配置活塞(4)，活塞(4)中心部设有气针(40)，活塞(4)前部的活塞打击杆(41)与螺旋母(61)、键套(42)适配，活塞(4)中部的活塞小头(43)与导套(6)适配，螺旋母(61)与棘轮(62)紧固，棘轮(62)后端面与导向体前止口(22)相靠，棘轮(62)前端面与转动套(11)后端面相靠，键套(42)与转动套(11)紧固，转动套(11)前头内孔与钎套(12)紧固，活塞(4)中部的活塞大头(44)与气缸体(1)适配，活塞(4)尾部的活塞配气杆(45)与阀体(7)适配，该阀体(7)经阀体前止口(71)与气缸体(1)固联，经阀体后止口(72)与柄体(8)固联，柄体上操纵阀(86)与进气弯管(82)连通，在气缸体(1)中前部的垂直方向设有活动联接气腿(5)的联接轴套(51)，其特征在于连通柄体上操纵阀(86)柄体空腔(81)的进气弯管(82)直接与输送压缩空气的气管接头(83)连接，在阀体(7)与导向体(2)的空位处增设储油室(9)，所述的储油室(9)包括设置在阀体(7)上的后油室(91)，设置在导向体(2)上的前油室(92)以及连通它们的在不同部件上的第一、第二和第三过油孔(93)。

2.根据权利要求1所述的一种无油雾节能气腿式凿岩机，其特征在于第二过油孔(93)经过与阀体(7)结合的气缸体(1)，把前油室(92)与后油室(91)连通，所述后油室(91)的底部设有油针孔(95)及油针(96)，油针孔(95)连通活塞配气杆(45)与阀体(7)适配的第二间隙(73)处，所述油针(96)的过流面积(90)与油针孔(95)面积之比为1∶10-20。

3.根据权利要求1所述的一种无油雾节能气腿式凿岩机，其特征在于前油室(92)包括进油孔(97)、出油孔(98)以及连接出油孔(98)的第一过油孔(93)，该第一过油孔(93)还经调节油针(74)、调节油孔(75)至第一间隙(73)处，所述第一间隙(73)处是由活塞小头(43)外圆与导套(6)内孔组成的配合间隙，导套(6)是紧固在导向体(2)上，该导向体(2)上设有油气隔离板(23)以及调节油针(74)、调节油孔(75)。

4.根据权利要求1所述的一种无油雾节能气腿式凿岩机，其特征在于所述钎卡(31)主要包括一防护卡(32)，该防护卡(32)经钎卡螺栓(33)固定于钎卡头部的两侧圆孔(34)内。

5.根据权利要求1所述的一种无油雾节能气腿式凿岩机，其特征在于所述活塞(4)中部的活塞大头(44)与气缸体(1)适配处为无油润滑区，活塞(4)尾部的活塞配气杆(45)直径A₅为Φ32mm f6-7级精度配合。

6.根据权利要求1所述的一种无油雾节能气腿式凿岩机，其特征在于所述活塞(4)的质量为2.65kg-2.80kg，其中中孔直径A₁为Φ10mm-Φ13mm，所述活塞(4)中孔是前段孔小于后段孔，前段直径Φ8.5mm，后段直径Φ10mm-Φ13mm，活塞配气杆(45)右端大头的左端至活塞配气杆(45)右端距离A₂为30mm-35.9mm，活塞大头(44)凹槽槽腔(46)深A₄为18mm-19mm。

7.根据权利要求1所述的一种无油雾节能气腿式凿岩机，其特征在于所述阀体前止口(71)外径Φ95mm的长度B₃为12mm，阀体前止口(71)右端至阀体(7)阀圈(76)底面距离B₁为14mm-15mm，阀体(7)阀圈(76)底面大径壁厚B₂为4mm-4.5mm。

8.根据权利要求1所述的一种无油雾节能气腿式凿岩机，其特征在于所述的导套(6)、键套(42)、螺旋母(61)是采用钢质材料作基体，铜合金作内衬的双金属结构，其导套(6)还可采用钢质材料作基体，内孔表面镀多孔性硬铬的双金属结构。

9.根据权利要求1所述的一种无油雾节能气腿式凿岩机，其特征在于所述的气针(40)是采用侧壁无孔管。

10.根据权利要求1所述的一种无油雾节能气腿式凿岩机，其特征在于所述气腿(5)的气缸缸体采用玻璃钢制造，其气腿气缸(52)两端连接处(53)采用钢套(54)与玻璃钢管(55)相结合的胶粘工艺。

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