摘要：介紹了液壓鑿巖機(jī)沖擊、回轉(zhuǎn)、鑿巖、噪聲四個(gè)方面的性能參數(shù)及其測(cè)試方法。通過分析液壓鑿巖機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、特性參數(shù)之間的關(guān)系及各環(huán)節(jié)中影響特性參數(shù)的諸因素，運(yùn)用應(yīng)力波理論，依據(jù)性能測(cè)試結(jié)果，全面探討了提高液壓鑿巖機(jī)技術(shù)性能及沖擊能量傳遞效率的途徑。并提出了評(píng)價(jià)煤礦用液壓鑿巖機(jī)可靠性的指標(biāo)。

　　關(guān)鍵詞：液壓鑿巖機(jī)；性能參數(shù)；試驗(yàn)方法

　　中圖分類號(hào)：TD421.2+2　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

　　液壓鑿巖機(jī)自70年代末在世界范圍內(nèi)大量使用以來，在巖石工程中起到了非常重要的作用。液壓鑿巖技術(shù)與液壓機(jī)械產(chǎn)品的飛速發(fā)展，微電子技術(shù)等高新技術(shù)在液壓鑿巖設(shè)備上的應(yīng)用，使液壓鑿巖機(jī)的技術(shù)水平上了新的臺(tái)階。

　　在我國(guó)，液壓鑿巖機(jī)具在鐵路、交通、隧道建設(shè)、水電涵洞工程、煤礦與金屬礦山巷道掘進(jìn)以及露天巖石破碎工程中也起到了很大的作用。

　　為適應(yīng)煤礦液壓鑿巖機(jī)具發(fā)展的需要，我國(guó)煤炭系統(tǒng)從80年代初起，在煤科總院北京建井研究所建立了液壓鑿巖機(jī)具全性能試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了液壓鑿巖機(jī)性能與試驗(yàn)方法的研究，為我國(guó)煤礦推廣液壓鑿巖機(jī)械、促進(jìn)液壓鑿巖技術(shù)的發(fā)展，起到了應(yīng)有的作用。

1　液壓鑿巖機(jī)性能與試驗(yàn)方法研究的主要方面

　　液壓鑿巖的系統(tǒng)性研究包括液壓鑿巖機(jī)、釬具、能量傳遞效率、巖石破碎規(guī)律以及液壓鑿巖配套系統(tǒng)的研究諸方面，液壓鑿巖機(jī)是液壓鑿巖系統(tǒng)的核心。液壓鑿巖機(jī)的性能反映其結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性、設(shè)計(jì)水平的先進(jìn)性與產(chǎn)品質(zhì)量的可信任度，是綜合評(píng)價(jià)液壓鑿巖機(jī)的關(guān)鍵。

　　液壓鑿巖機(jī)性能的研究涉及不同類型液壓鑿巖機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、沖擊與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，諸性能參數(shù)及其相互關(guān)系、能量傳遞規(guī)律以及試驗(yàn)方法等問題。

2　液壓鑿巖機(jī)的基本性能

　　液壓鑿巖機(jī)的基本性能可分為沖擊性能、回轉(zhuǎn)性能、鑿巖性能與噪聲特性四個(gè)方面，所以，分析液壓鑿巖機(jī)時(shí)，忽略某一方面都是不恰當(dāng)?shù)摹．?dāng)然，巖石條件不同，對(duì)液壓鑿巖機(jī)的要求有所不同，例如煤礦用液壓鑿巖機(jī)的轉(zhuǎn)矩應(yīng)當(dāng)高些，而沖擊能數(shù)值可比某些鐵礦山低，但基本性能的指標(biāo)值必須保證。

2.1　液壓鑿巖機(jī)沖擊性能參數(shù)

　　液壓鑿巖機(jī)沖擊性能參數(shù)包括沖擊能、沖擊頻率、沖擊功率以及工作條件參數(shù)：工作壓力、工作流量。液壓鑿巖機(jī)的沖擊功率表示它的沖擊機(jī)構(gòu)具有的沖擊能力高低，由下式?jīng)Q定：

P=10-3E.f　　　　　(1)

式中　P——沖擊功率，kW

　　　E——沖擊能，J

　　　f——沖擊頻率，Hz

　　液壓鑿巖機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)的工作壓力是影響沖擊能與沖擊頻率的決定性因素。試驗(yàn)確認(rèn)，液壓鑿巖機(jī)沖擊工作壓力的建立，應(yīng)當(dāng)以一定的工作流量為保證，流量不足以建立起某一工作壓力時(shí)，增加流量可以提高工作壓力，從而提高沖擊能與沖擊頻率；當(dāng)流量能滿足沖擊機(jī)構(gòu)建立起某一工作壓力時(shí)，增加流量不會(huì)提高沖擊性能。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)確定后，沖擊活塞行程一定，沖擊活塞的運(yùn)動(dòng)速度越高，沖擊頻率越高，因而沖擊頻率高低可直接反映液壓鑿巖機(jī)沖擊能的高低，用液壓鑿巖機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)的工作壓力—沖擊頻率—工作流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以判斷產(chǎn)品沖擊性能是否符合要求。

2.2　液壓鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)性能參數(shù)

　　液壓鑿巖機(jī)的回轉(zhuǎn)性能是重要性能，液壓鑿巖機(jī)與傳統(tǒng)的氣動(dòng)鑿巖機(jī)相比，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩提高的幅度大大超過了沖擊能提高的幅度。適于鉆鑿孔徑φ30～60mm的液壓鑿巖機(jī)中，沖擊能多在100～250J，比氣動(dòng)的獨(dú)立回轉(zhuǎn)式鑿巖機(jī)提高不多，但轉(zhuǎn)矩達(dá)200～300N.m，提高1倍以上。

　　經(jīng)試驗(yàn)研究，液壓鑿巖機(jī)鑿巖效率高于氣動(dòng)鑿巖機(jī)，除因沖擊功率增加外，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩的提高起了明顯的作用。北京科技大學(xué)的研究人員提出了液壓鑿巖“沖擊—扭切綜合破巖作用”的觀點(diǎn)；我們?cè)诖罅胯弾r試驗(yàn)研究中也發(fā)現(xiàn)，在沖擊性能參數(shù)不變的情況下，調(diào)整液壓鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)性能參數(shù)，鑿孔速度往往可以提高20%～30%。根據(jù)試驗(yàn)，鉆鑿φ55mm以下巖孔時(shí)，平均轉(zhuǎn)矩為100～150N.m，但峰值常達(dá)150～250N.m，成為鑿巖過程中的回轉(zhuǎn)“超載”阻力，這是由巖石性質(zhì)的規(guī)律性變化、巖層裂隙以及鉆進(jìn)推進(jìn)系統(tǒng)的不平穩(wěn)等因素造成的。如采用性能良好的伺服推進(jìn)系統(tǒng)，及時(shí)調(diào)整推進(jìn)力大小，使液壓鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)阻力及時(shí)下調(diào)，則回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩可稍低一些。

　　在液壓鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)性能中，轉(zhuǎn)速是另一重要參數(shù)，它影響沖擊破碎每次破巖量的大小，又影響“回轉(zhuǎn)扭切”破巖量的大小，從而使鑿速發(fā)生變化。

　　液壓鑿巖機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)幾乎都獨(dú)立于沖擊機(jī)構(gòu)，它的性能參數(shù)對(duì)鑿孔速度的影響，主要是因?yàn)榭梢允雇七M(jìn)力變化。我們總結(jié)的試驗(yàn)規(guī)律是：

　　(1)沖擊性能參數(shù)、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，推進(jìn)力增大，回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩加大，在一定范圍內(nèi)，鑿孔速度提高，但最佳推進(jìn)力上升至某一最高點(diǎn)以后，推進(jìn)力再增加會(huì)使鑿孔速度下降。液壓鑿巖機(jī)具有的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值，即可以達(dá)到的最大轉(zhuǎn)矩值的高低，對(duì)鑿巖過程保證具有最佳推進(jìn)力是有作用的。

　　(2)液壓鑿巖機(jī)沖擊性能參數(shù)與鑿巖推進(jìn)力不變時(shí)，液壓鑿巖機(jī)在最佳轉(zhuǎn)速下有最佳鑿孔速度，并且轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的提高而提高。

　　(3)液壓鑿巖機(jī)轉(zhuǎn)釬速度與鑿巖推進(jìn)力不變時(shí)，實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩受沖擊能影響不大。

　　提高對(duì)液壓鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)性能重要性的認(rèn)識(shí)，在液壓鑿巖機(jī)產(chǎn)品開發(fā)、制造與使用中應(yīng)把回轉(zhuǎn)性能作為重要指標(biāo)來考核與評(píng)價(jià)。

2.3　液壓鑿巖機(jī)的噪聲特性

　　同氣動(dòng)鑿巖機(jī)相比，液壓鑿巖機(jī)沒有排氣噪聲。盡管液壓鑿巖機(jī)產(chǎn)生的噪聲聲壓級(jí)大大低于氣動(dòng)鑿巖機(jī)(氣動(dòng)鑿巖機(jī)1m距離的聲壓級(jí)110dB(A)以上)，但仍高于90dB(A)，達(dá)100dB(A)左右，且聲能主要集中于1～5kHz頻率段，沒有超出人耳敏感頻率范圍，若不采取噪聲防護(hù)措施，對(duì)工人身體仍然有害。

　　經(jīng)試驗(yàn)研究，液壓鑿巖機(jī)的噪聲源主要有沖擊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的噪聲、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的噪聲和釬頭破碎巖石產(chǎn)生的噪聲。沖擊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的噪聲有沖擊活塞與釬尾封閉空間產(chǎn)生的噴注噪聲、沖擊活塞撞擊釬具以后產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲以及因撞擊表面變形在周圍產(chǎn)生的壓力脈沖噪聲，其中結(jié)構(gòu)噪聲是主要成分，其噪聲頻率特性與結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率相一致。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)噪聲由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓與機(jī)械噪聲構(gòu)成，但因噪聲強(qiáng)度低于沖擊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的噪聲，聲壓級(jí)差在10dB(A)以上，所以對(duì)液壓鑿巖機(jī)總的噪聲評(píng)價(jià)影響不大。釬頭破碎巖石產(chǎn)生的噪聲對(duì)液壓鑿巖機(jī)噪聲的測(cè)試影響較大，當(dāng)釬頭鑿入巖石0.5m深以后，這一影響可以忽略不計(jì)。因此，研究、測(cè)試與分析液壓鑿巖機(jī)的噪聲，主要著眼于沖擊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的噪聲。

　　經(jīng)對(duì)液壓鑿巖機(jī)沖擊噪聲進(jìn)行的試驗(yàn)研究及對(duì)其沖擊機(jī)構(gòu)振動(dòng)頻率特性進(jìn)行的測(cè)試與分析表明，液壓鑿巖機(jī)噪聲主要與沖擊能大小有關(guān)，而受沖擊頻率影響不大。由于在一定條件下，液壓鑿巖機(jī)沖擊能大小取決于工作壓力，選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫κ墙档鸵簤鸿弾r機(jī)噪聲的關(guān)鍵。液壓鑿巖機(jī)的噪聲主要由結(jié)構(gòu)噪聲引起，液壓鑿巖機(jī)結(jié)構(gòu)間隙、蓄能器參數(shù)、撞擊材料的特性以及連接件的松緊度等都影響液壓鑿巖機(jī)的噪聲。

　　對(duì)液壓鑿巖機(jī)噪聲的試驗(yàn)研究，可用于比較不同產(chǎn)品的性能，尋求防治噪聲的對(duì)策，并對(duì)液壓鑿巖機(jī)進(jìn)行故障診斷。

3　液壓鑿巖機(jī)基本性能的試驗(yàn)方法

　　液壓鑿巖機(jī)基本性能的試驗(yàn)主要圍繞液壓鑿巖機(jī)的沖擊性能、回轉(zhuǎn)性能、鑿巖性能與噪聲特性進(jìn)行。基本性能試驗(yàn)方法的研究，主要是確定測(cè)試液壓鑿巖機(jī)基本性能的基本方法，建立相應(yīng)的試驗(yàn)系統(tǒng)。

3.1　液壓鑿巖機(jī)沖擊性能的試驗(yàn)

　　液壓鑿巖機(jī)沖擊性能的試驗(yàn)，主要是測(cè)定一定條件下的沖擊能、沖擊頻率，并計(jì)算沖擊功率、能量利用率，必要時(shí)，測(cè)試沖擊活塞與換向閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、壓力變化規(guī)律、流量變化規(guī)律等。由于沖擊活塞運(yùn)動(dòng)行程確定后，沖擊頻率與沖擊活塞速度相關(guān)，而沖擊工作壓力與流量是保證沖擊性能的基本條件。日常的產(chǎn)品性能試驗(yàn)，用測(cè)試沖擊工作壓力—工作流量—沖擊頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系來考核液壓鑿巖機(jī)性能，是科學(xué)而又經(jīng)濟(jì)的方法。

　　對(duì)液壓鑿巖機(jī)沖擊性能如何測(cè)試，目前尚無相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)考察，在已有的示功圖法、應(yīng)力波法、末速度法等試驗(yàn)方法中，國(guó)外多采用末速度法，如瑞典Atlas Copco公司的電容式速度傳感器法、法國(guó)Secoma公司的電感式速度傳感器法、德國(guó)Salzgiiter公司與日本的光電位移微分法等。我國(guó)液壓鑿巖機(jī)的測(cè)試中，曾使用示功圖法、觸點(diǎn)法、應(yīng)力波法、感應(yīng)式線速度傳感器法、非接觸式光電位移微分速度法等。但應(yīng)用居多者為感應(yīng)式線速度傳感器法(北京科技大學(xué)、中南工業(yè)大學(xué))、光電位移微分速度法(煤科總院北京建井研究所)。

　　經(jīng)對(duì)液壓鑿巖機(jī)沖擊性能的不同試驗(yàn)方法進(jìn)行的對(duì)比試驗(yàn)與分析認(rèn)為：在液壓鑿巖機(jī)的沖擊能測(cè)試中，末速度法比應(yīng)力波法合理。應(yīng)力波法以在釬桿一定位置上所貼應(yīng)變片反應(yīng)的應(yīng)力變化信息量，經(jīng)超動(dòng)態(tài)應(yīng)變放大器放大，然后經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行快速運(yùn)算，得出沖擊能數(shù)值；末速度法是用不同類型的傳感器測(cè)定沖擊活塞的運(yùn)動(dòng)末速度，再利用活塞質(zhì)量計(jì)算沖擊活塞撞擊釬尾時(shí)的動(dòng)能，即沖擊能。由于應(yīng)力波法測(cè)試時(shí)必須避免反射波的干擾，測(cè)試是在釬桿撞擊吸能器下進(jìn)行的，其反射波能量與入射波能量之比不超過20%，這與實(shí)際鑿巖的反射系數(shù)40%～70%相差甚遠(yuǎn)，致使沖擊頻率與流量值的測(cè)試結(jié)果與鑿巖工況不一致。而且，液壓鑿巖機(jī)沖擊活塞撞擊釬具系統(tǒng)幾乎都是通過“釬尾—接桿套—釬桿”的波形螺紋傳遞系統(tǒng)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，其傳遞效率受波形螺紋設(shè)計(jì)加工、安裝等因素影響，并隨沖擊能量的變化而變化，使液壓鑿巖機(jī)測(cè)試結(jié)果的實(shí)際意義受到制約。末速度法直接測(cè)定沖擊活塞運(yùn)動(dòng)速度，且能在實(shí)際鑿巖工況或接近鑿巖工況下進(jìn)行測(cè)試。經(jīng)我們?cè)囼?yàn)研究，對(duì)同一臺(tái)液壓鑿巖機(jī)，分別采用線速度傳感器法與光電位移微分速度法測(cè)試沖擊能，測(cè)試結(jié)果的相對(duì)誤差小于9%，而采用應(yīng)力波法與末速度法測(cè)試同一臺(tái)液壓鑿巖機(jī)時(shí)，應(yīng)力波法測(cè)試的沖擊能比末速度法低15%以上。

　　液壓鑿巖機(jī)沖擊能的測(cè)試方法種類多，常因測(cè)試原理不同，測(cè)試結(jié)果差別較大。在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2787中，允許的沖擊能測(cè)試誤差為±10%。這說明，鑿巖機(jī)沖擊能測(cè)試結(jié)果對(duì)評(píng)價(jià)產(chǎn)品水平與質(zhì)量只能起某種意義上的參考作用。國(guó)際上趨向于在液壓鑿巖機(jī)技術(shù)性能中只給出一定工作壓力、工作流量下的沖擊頻率與沖擊功率。我們認(rèn)為，由于液壓鑿巖機(jī)性能參數(shù)的特點(diǎn)等情況，沖擊能的測(cè)試只應(yīng)作為確定產(chǎn)品某一性能指標(biāo)的依據(jù)，產(chǎn)品正式批量生產(chǎn)后，采用沖擊頻率及其相對(duì)應(yīng)的沖擊壓力、沖擊流量考核質(zhì)量是較為合理、可行的。

3.2　液壓鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)性能的試驗(yàn)

　　隨著國(guó)內(nèi)外液壓鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)性能的試驗(yàn)研究的發(fā)展，液壓鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)性能參數(shù)的試驗(yàn)已逐漸規(guī)范化，即在施加負(fù)載時(shí)測(cè)定一定轉(zhuǎn)速下的額定轉(zhuǎn)矩及對(duì)應(yīng)的工作壓力、工作流量，測(cè)試時(shí)轉(zhuǎn)速應(yīng)穩(wěn)定在一定范圍。液壓鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)性能測(cè)試時(shí)，采用傳感器直接測(cè)試轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及相關(guān)系數(shù)，也可以測(cè)液壓回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓馬達(dá)以液壓泵狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的加載背壓，此時(shí)必須標(biāo)定背壓值與實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，使測(cè)試結(jié)果含義確切。

3.3　液壓鑿巖機(jī)的噪聲試驗(yàn)

　　液壓鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)噪聲比沖擊機(jī)構(gòu)噪聲低20dB(A)以上，由聲級(jí)相加減的規(guī)律，可忽略相差10dB(A)以上的另一聲源，測(cè)液壓鑿巖機(jī)噪聲特性時(shí)，可以用單獨(dú)測(cè)試沖擊機(jī)構(gòu)的噪聲來代表液壓鑿巖機(jī)噪聲。這樣，使液壓鑿巖機(jī)噪聲測(cè)試簡(jiǎn)化。

3.4　液壓鑿巖機(jī)的鑿巖試驗(yàn)

　　液壓鑿巖機(jī)鑿巖性能試驗(yàn)是體現(xiàn)實(shí)效與尋求最佳鑿巖效果的重要方面。前西德埃森采礦研究中心對(duì)各主要液壓鑿巖設(shè)備公司產(chǎn)品的試驗(yàn)以及煤科總院北京建井研究所近年的大量試驗(yàn)研究，都證實(shí)了調(diào)整巖石鉆進(jìn)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，不僅能指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)以科學(xué)的參數(shù)匹配液壓鑿巖機(jī)，還可以尋求產(chǎn)品性能的改進(jìn)方向。

4　液壓鑿巖機(jī)沖擊系統(tǒng)能量傳遞

　　鑿巖沖擊系統(tǒng)的能量傳遞以應(yīng)力波傳遞理論為基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外科學(xué)工作者已得出許多有重要意義的規(guī)律。結(jié)合液壓鑿巖機(jī)能量輸出與輸入的具體特點(diǎn)，本文初步總結(jié)了以下主要結(jié)果：

　　(1)以沖擊機(jī)構(gòu)液壓腔室工作壓力、流量是穩(wěn)定因素為前提的分析與設(shè)計(jì)往往是失真的，應(yīng)以實(shí)測(cè)壓力、流量進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)。

　　上面曾經(jīng)論述，液壓鑿巖機(jī)沖擊能、沖擊頻率主要決定于工作壓力，工作壓力由流量保證。以往在設(shè)計(jì)液壓鑿巖機(jī)時(shí)，假設(shè)沖擊機(jī)構(gòu)的工作壓力是一個(gè)穩(wěn)定值，但實(shí)際測(cè)試，液壓鑿巖機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)液壓腔室工作壓力不屬矩形波，而且工作流量也是波動(dòng)的。這樣，以液體壓力、流量是穩(wěn)定因素為前提的仿真分析與設(shè)計(jì)往往是失真的。經(jīng)試驗(yàn)研究，液壓鑿巖機(jī)沖擊工作壓力與流量波動(dòng)，主要來自鑿巖機(jī)換向閥的快速換向、蓄能器性能參數(shù)、鑿巖機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)內(nèi)部油路結(jié)構(gòu)尺寸、沖擊活塞與缸體的間隙、換向閥結(jié)構(gòu)參數(shù)以及進(jìn)油管徑、油泵性能、沖擊液壓系統(tǒng)的合理性等。液壓鑿巖機(jī)沖擊壓力和流量的波動(dòng)影響沖擊與鑿巖速度，同等條件下改善沖擊壓力波形有時(shí)使性能提高20%以上。因此，設(shè)計(jì)液壓鑿巖機(jī)時(shí)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)沖擊液壓系統(tǒng)，盡量減少系統(tǒng)的脈動(dòng)，消除壓力、流量的不穩(wěn)定因素；對(duì)新開發(fā)的液壓鑿巖機(jī)，注意測(cè)試與分析壓力、流量動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及影響因素，以實(shí)測(cè)壓力、流量進(jìn)行液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)仿真。

　　(2)波形螺紋傳遞效率影響破巖效率。當(dāng)沖擊活塞的沖擊能以應(yīng)力波形式傳遞時(shí)，在波形螺紋連接處，一部分能量以透射波形式向前傳遞，另一部分能量以反射波形式返回，造成能量損失。波形螺紋傳遞效率受設(shè)計(jì)、加工精度以及連接狀況(連接件質(zhì)量大小及松緊程度)的影響，也受沖擊能量、沖擊頻率等多種因素的影響。在波形螺紋標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)，實(shí)際加工尺寸不同，一組連接件能量傳遞效率相差達(dá)10.8%；波形螺紋連接的松緊程度的能量傳遞效率相差達(dá)21.4%；不同沖擊工作壓力的傳遞效率相差達(dá)6%～10%。在研究與開發(fā)、使用液壓鑿巖機(jī)時(shí)，以科學(xué)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，從釬具各環(huán)節(jié)中尋求效率，這是應(yīng)充分注意的問題。

　　(3)液壓鑿巖機(jī)在不同抗壓強(qiáng)度的巖石上鑿巖時(shí)，有不同的沖擊頻率，因之，沖擊活塞在運(yùn)動(dòng)過程中受到的工作壓力、釬尾的撞擊力亦相應(yīng)變化，應(yīng)根據(jù)所鉆鑿的巖石特性，及時(shí)調(diào)整工作壓力、推進(jìn)力等參數(shù)，使液壓鑿巖機(jī)在具有高效率的同時(shí)，沖擊機(jī)構(gòu)承受載荷合理一些。

　　(4)液壓鑿巖機(jī)試驗(yàn)研究時(shí)，常可用受沖器代替巖石。受沖器有氣壓受沖器、液壓受沖器、金屬受沖器、橡膠—木板—鋼板受沖器、鋼片—膠體受沖器等，受沖器可以做到：使釬桿上的應(yīng)力波的反射波與入射波之比小于20%，也可使反射波與入射波之比和鑿巖工況基本一致。液壓受沖器壓力調(diào)整方便，可以模擬某一范圍的巖石。

5　液壓鑿巖機(jī)的可靠性

　　液壓鑿巖機(jī)是液壓鉆車等液壓鑿巖設(shè)備的核心，因其不宜在使用現(xiàn)場(chǎng)就地解體維修，必須有較高的可靠性要求。評(píng)價(jià)液壓鑿巖機(jī)可靠性的原則是：

　　(1)首次故障前平均延米。屬考核液壓鑿巖機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)以前的“磨合期”，發(fā)生故障多因材質(zhì)、熱處理工藝等不合適所造成。經(jīng)分析確定，液壓鑿巖機(jī)首次故障前平均延米可定為3000m。

　　(2)無故障平均延米，指液壓鑿巖機(jī)投入正常運(yùn)行后在規(guī)定的使用維修條件下，每?jī)纱喂收祥g的平均延米。按目前國(guó)內(nèi)液壓鑿巖機(jī)與配套件可以達(dá)到的數(shù)據(jù)計(jì)算，液壓鑿巖機(jī)的平均無故障延米可定為13000～14000m。

　　(3)液壓鑿巖機(jī)不拆機(jī)延米(大修壽命)。該指標(biāo)表示產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)正常鑿巖作業(yè)并保證按規(guī)定維修的條件下，不對(duì)液壓鑿巖機(jī)內(nèi)部主要零件解體維修，但可以在井下將有故障的蓄能器、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、注水機(jī)構(gòu)等整體更換，而不影響產(chǎn)品正常作業(yè)的累計(jì)延米。液壓鑿巖機(jī)不拆機(jī)延米主要以不拆機(jī)部分工作壽命最短的沖擊活塞為基礎(chǔ)。目前，煤炭行業(yè)將液壓鑿巖機(jī)不拆機(jī)延米定為25000m。

　　(4)液壓鑿巖機(jī)主要易損件壽命，指沖擊活塞、換向閥、蓄能器隔膜、回轉(zhuǎn)馬達(dá)等零部件在額定條件下連續(xù)正常運(yùn)行的工作壽命。針對(duì)目前情況，建議煤礦用液壓鑿巖機(jī)主要零部件的壽命指標(biāo)為：沖擊活塞與換向閥為25000延米，液壓馬達(dá)為85000m(不低于1000h)，沖擊機(jī)構(gòu)蓄能器隔膜為5000延米(不低于100h)。

　　(5)液壓鑿巖機(jī)整機(jī)服務(wù)年限(經(jīng)濟(jì)壽命)。液壓鑿巖機(jī)是可維修產(chǎn)品，由于服務(wù)年限的增加，年平均機(jī)械設(shè)備費(fèi)用降低，但產(chǎn)品維修費(fèi)相應(yīng)提高。從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā)，將經(jīng)濟(jì)上合算、總費(fèi)用最低時(shí)的壽命稱為經(jīng)濟(jì)壽命。產(chǎn)品使用達(dá)到經(jīng)濟(jì)壽命時(shí)應(yīng)予以報(bào)廢。按目前國(guó)產(chǎn)液壓鑿巖機(jī)可靠性實(shí)際狀況與可能達(dá)到的指標(biāo)，最佳服務(wù)年限為4～5年。隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高，服務(wù)年限有可能逐步提高到6～7年，總延米數(shù)達(dá)到30萬米左右。

6　基礎(chǔ)理論研究促進(jìn)液壓鑿巖技術(shù)的發(fā)展

　　對(duì)液壓系統(tǒng)的研究，就國(guó)內(nèi)來說，北京科技大學(xué)、中南工業(yè)大學(xué)等對(duì)液壓鑿巖機(jī)參數(shù)優(yōu)化以及液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)作了大量的工作；沈陽風(fēng)動(dòng)工具廠、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)鑿巖機(jī)械研究所、蓮花山冶金機(jī)械廠等對(duì)液壓鑿巖機(jī)的制造工藝進(jìn)行的研究，使國(guó)產(chǎn)液壓鑿巖機(jī)投入使用成為可能；東北大學(xué)、長(zhǎng)沙礦冶研究總院、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等對(duì)沖擊能量在釬具中的傳遞以及與巖石破碎的關(guān)系進(jìn)行的探討，從理論上推動(dòng)了液壓鑿巖釬具國(guó)產(chǎn)化，加上中國(guó)釬鋼釬具協(xié)會(huì)與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)等的具體工作，國(guó)產(chǎn)液壓鑿巖機(jī)用釬具基本適應(yīng)鑿巖工程的需要。煤炭科學(xué)研究總院北京建井研究所從液壓鑿巖機(jī)基本性能參數(shù)的試驗(yàn)研究入手，對(duì)液壓鑿巖機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、能量傳遞以及實(shí)際使用技術(shù)進(jìn)行的研究，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、改進(jìn)、制造、使用起了一定的指導(dǎo)作用，將最新技術(shù)成果應(yīng)用在液壓鑿巖機(jī)、液壓鉆車、釬具等各種產(chǎn)品的系列標(biāo)準(zhǔn)中，明確了沖擊、回轉(zhuǎn)、噪聲、鑿巖、可靠性五個(gè)方面的要求，使液壓鑿巖機(jī)具設(shè)計(jì)、制造與使用有了統(tǒng)一的基本要求。