冲击凿岩是破碎中硬以上岩石的主要工序，在采掘与开挖岩石工程中广泛应用。在冲击凿岩系统中，凿岩机是完成能量转换的动力机构，钎杆是动力传递机构，钎头是破碎岩石的工作机构。凿岩机输出的能量借助钎杆和钎头（凿岩钎具）传递给岩石，达到破碎岩石形成炮孔的目的。

凿岩机的性能好坏是影响凿岩生产率和成本最关键的设备。 

液压凿岩机与气动凿岩机相比，因具有节能、高效、作业条件好等显著优点，近十几年来，在国外得到迅速发展，在国内一些矿山也逐步扩大使用。液压凿岩机的理论研究在国内外都取得很大进展，但系统论述液压凿岩机的理论、设计和应用方面的书籍非常少。 

本次设计是针对液压凿岩机机构和液压系统设计，在设计中选择合理的结构和液压系统会使液压凿岩机的工作性能有很大的改善，效率高等优点。

参数： 

冲击功率：5.5 kw 冲击频率：50 Hz 回转速度：350（r/min） 最大转矩：175 N.m 冲击压力：17 Mpa 

YM系列液压隔膜计量泵，最大流量hL4000，供油压力25-32Mpa。 

XHM11-700摆线马达，理论排量682ml/r,额定压力25 Mpa，最高压力35 Mpa，额定转矩2667N.m,单位理论转矩114（N.m/ Mpa）,最大功率175Kw，最高可连续转速240r/min,马达重量94kg

液压凿岩机的基本机构 

液压凿岩机主要由冲击机构、回转机构、钎尾反弹吸收装置组成。 

2.1  冲击机构 

冲击机构是冲击作功的关键部件，它由缸体、活塞、换向阀、蓄能器等主要部件和导向与封闭装置等组成。 

在设计冲击机构前，首先应根据各方面的制造水平和外购件的质量水平等情况，确定采用单面回油前腔常压油型，还是采用双面回油型液压凿岩机。双面回油型的主要优点是：活塞形状最为合理，有利于提高活塞与钎具的寿命，增强破岩效果；排油时间长，回油管中峰值流量较小，减少了回油阻力和压力脉动；采用较高的压力油，供油流量较小，可使各方面的尺寸小一些。缺点是：阀和缸体结构复杂、工艺性差、要求加工精度高；回程制动阶段前腔可能有吸空现象；采用高压油需要加强密封。故只有加工设备与技术等个方面能够保证，此方案才可行。前腔常压油型的优点是：结构简单、工艺性好、制造成本低、回程制动阶段无吸空现象。缺点是：活塞形状不如双面回油型好、排油时间较短、回油管中峰值流量大、回油阻力和压力波动较大（此缺点可用回油蓄能器来减少其影响）。以上分析可知采用单面回油前腔常压油型较好。具体设计如下。 

2.1.1  活塞 

这是冲击机构的主体。设计的已知参数是冲击能E=90J和冲击频率f=50Hz,由用户或生产需要而定。需要设定的参数是冲击末速度mv和供油压力p。根据我国目前钎尾允许应力计算，mv一般不大于10m/s,国外也不大于12m/s。供油压力各厂家根据自己的情况，选择是不同的。有的采用较高压力，这样容易在小流量下得到较高的冲击能，使机器、管路和泵等尺寸小些，但对加工精度和密封要求高。有的采用较低压力，虽然供油流量大些，但加工与密封要求较低，维修性好。我国目前自己研制的液压凿岩机多选择较低压力，一般在（10-15）Mpa。本

5 ：次设计中选用mv=9 m/s，P=14Mpa。 

因为岩石的破碎是靠应力波传递的能量来完成的，故需研究入射波形对凿入效果的影响。国内外学者在这方面进行了大量的研究，由于活塞的形状和撞击面接触条件不同，所产生的入射波形也各异。一般来说，细长的活塞，入射波幅低 而作用时间长；短粗的活塞，入射波幅高而作用时间短。

活塞形状与入射波的关 系见图2-1。图中所示的活塞重量基本相同，而活塞长度L和活塞直径1d不同，钎头直径2d相同。 

根据理论分析和试验研究，缓和的入射波形比陡起的有较高的凿入效率。因此，细长活塞比短粗活塞凿入效率要高。这也是液压凿岩机优于气动凿岩机的理论根据。

活塞是主要传递冲击能量的零件，由图2-1可知，其形状对传递能量的破岩效果有较大的影响。从波动力学理论可知，活塞直径越接近钎尾的直径越好，且在总长度上直径变化越小越好。表2-1为气动和液压凿岩机两种活塞直径的效果比较。由图可知，活塞重量只差19%，可是输出功率则相差一倍，而钎杆内的应力峰值则减少了20%。只从这点出发，可知液压凿岩机的活塞断面变化越小，且细长，是最理想的活塞形状。 

具体设计时应遵守以下原则：1.活塞应为细长形，并减少不必要的断面变化，以利于提高能量传递效率和提高钎具寿命；2.活塞冲击头的面积应尽量与钎尾端部的面积相等或接近，并要有一定的锥部长度，以利于冲击波的传递；3.要保证活塞全程及超行程时不致损伤两端密封结构；4.设计好防空打油垫尺寸及活塞各段的封油长度；5.一般货代与缸体的配合间隙为0.05-0.08；活塞与支承套的配

项目 气动活塞 液压活塞 差值百分比 活塞重量/kg 冲击末速度/(m/s) 冲击能/N.m 冲击频率/bpm 输出功率/kw 钎杆中的应力峰值/Mpa 7.9 9.8 379 1648 10 344 9.4 10.0 470 2600 20 278 +19% - +24% +58% +100% -20%  

合间隙为0.03-0.05.在加工质量和过滤精度能保证的情况下，间隙可选小一些。