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    ZYS122 型全自動控制鑿巖臺車性能分析
    作者:cqliugong | 時間:2021-10-28 14:41:37

    我的觀點

    介紹新款鑿巖臺車技術參數及結構特點,通過與同規格鑿巖臺車對比,分析歸納優點和不足,提出改進建議,為購買、管理、使用、維修鑿巖臺車人員提供幫助。

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    根據隧道施工行業機械化、信息化、數字化要求,中國鐵建重工集團有限公司從挪威AMV公司引進技術,生產了新型ZYS122型全自動控制隧道鑿巖臺車,本文介紹該鑿巖臺車技術參數和性能,通過與同規格鑿巖臺車對比,分析其優點、不足。


    1 基本參數

    該鑿巖臺車采用德國道依茨公司生產的Deutz?。裕茫男筒裼蜋C,功率為140kW。采用剛性底盤、輪式行走、四輪驅動,行駛狀態時車長為17.6m,寬度為2.8m,高度為3.62m。以最小轉彎半徑轉彎時車身外側距圓心最大為10m。車身質量為44.5t,最大行駛速度為15km/h。


    鉆臂、推進器、鑿巖機采用全液壓控制,最大壓力為21MPa。該鑿巖臺車配備性能優良、質量可靠的法國Montabert?。龋茫保保靶丸弾r機,最大功率為35kW,沖擊頻率為70Hz,最大沖擊壓力為18.7MPa,旋轉速度為50~300r/min,最大扭矩為800N?m,單桿鉆孔最大深度為5.28m,鉆孔孔徑為38~140mm,每個工作臂可在2min內完成5m深鉆孔作業。掘進斷面寬度為12.1m,高度為16.6m。


    2 結構特點

    2.1 沖擊液壓系統采用低壓大流量

    該鑿巖臺車沖擊部分采用低壓大流量液壓系統,能夠確保沖擊的液壓系統負載小、工作壽命長、故障率低,避免了普通鑿巖臺車因壓力過高而造成油管爆裂的現象。該車裝配的可編程序控制器,可根據隧道的巖石狀況自動調節鉆孔進給、回轉和沖擊壓力,以最佳的鑿巖推進壓力獲得最理想的鉆孔速度。

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    2.2 鉆孔自動控制

    該鑿巖臺車鉆孔時的定位、鉆孔、全速推進均能全自動控制,具備自動防卡鉆、自動吹渣等功能,鉆孔質量高。鉆孔外偏誤差僅為2cm。該鑿巖臺車信息化程度高,能夠根據隧道的規劃路線、輪廓生成空間幾何坐標數據,并采用隧道輪廓3D掃描,可根據地質狀況進行鉆探分析、遠程監測。通過智能定位,可以將爆破輪廓控制在最理想的范圍內,能夠有效控制超欠挖量,并實現光面爆破,減少出渣和回填方量,隧道施工省工、省時、省料。整個作業過程中,通過實時監控鉆孔過程的參數,生成地質分析云圖,便于后期鉆爆方案的優化及地質數據庫的建立。


    2.3 數據采集處理

    該鑿巖臺車每個鉆臂和推進梁上安裝5只傳感器,傳感器感應信號輸入到電腦控制系統,以便完成鑿巖作業,數據采集系統會將每班作業情況自動記錄。鑿巖臺車只需1名操作手就可實現隧道鉆孔的精確定位,在開挖60m2的隧道斷面時,超挖量可控制在8%以內。


    2.4 功能多樣化

    該鑿巖臺車功能齊全,除鉆爆破孔外,還可鉆錨桿孔、注漿孔、管棚孔,也可以進行超前鉆探,基本滿足隧道內超前探測、超前支護、掌子面爆破鉆孔、錨桿支護等施工需求。該鑿巖臺車還配備有自動保護裝置,以防止誤操作造成設備損壞和人身傷害。


    3 主要優點

    ZYS122型全自動控制鑿巖臺車與當前我國應用較多的阿特拉斯BOOMER352E型鑿巖臺車相比,具有以下突出優點。


    3.1 操作環境舒適

    該鑿巖臺車采用剪式升降駕駛室,駕駛室全封閉,駕駛室內噪音控制在75dB以下,有效保護人員以免受到粉塵和噪聲的危害,減少職業病危害。全電控操作,駕駛室內無液壓管路,操作手操作更安全、舒適。駕駛室升降高度為1.6m,保證行車時的通行性能和鉆孔時的良好視野。


    3.2 鉆孔效率高

    該鑿巖臺車配備法國Montabert?。龋茫保保靶丸弾r機,鉆孔速度更快,精確度更高。該鑿巖機可大大減少鉆具消耗,是當前世界上能量轉化率最高的鑿巖機,其鉆孔速度大約是COP1838型鑿巖機的2倍。配置自動換釬裝置,可實現一次鉆入5根鉆桿,一次性最大鉆進25m。


    3.3 有效控制超欠挖

    該鑿巖臺車車載電腦系統可以按事先設計的炮孔布置圖自動或半自動完成布孔作業,鑿巖臺車還配備了控制隧道鉆孔位置的BEVER-3D掃描儀,進行激光定位,對鉆孔實時調整,有效控制超欠挖。


    該鑿巖臺車配備的車載電腦控制系統具備如下功能:在鉆孔時可以執行隧道輪廓的質量檢查,不會延誤正常的操作;施工現場數據和理論參考值直接顯示在屏幕上,操作人員可以直接判斷定位是否準確;屏幕上可顯示計算所得的超欠挖量,可有效提醒操作手控制操作;得到的輪廓數據可以保存在記憶卡中,以便在計算機上檢查、打印并以文檔保存;可以立即糾正超欠挖操作,大大減少超欠挖的風險;系統可以由操作手或測量員使用,減少測量工作。


    3.4 工作范圍大

    該鑿巖臺車比BOOMER?。常担玻判丸弾r臺車的工作范圍大,更適宜在大洞室隧道施工。ZYS122型全自動控制鑿巖臺車更適宜在不良地質條件下施工,如進行超前地質預報探孔和隧道超前支護和長管棚、超前錨桿等。


    3.5 自動化程度較高

    該鑿巖臺車具備較高的自動化程度,正常的操作和調整指令只需要1人通過按鍵和手柄進行操作,電腦系統會自動完成所有的鉆孔作業。對于施工單位來說,該臺車無疑具有極大的優越性。該鑿巖臺車所需要的操作手較BOOMER?。常担玻判丸弾r臺車少,大大提高了人均生產率,經濟效益明顯。另外,該鑿巖臺車還配有一套完整的診斷系統和安全警報系統,對整個鉆進系統和全車狀態進行實時監控和故障診斷,為維修提供及時準確的信息。


    4 存在問題

    ZYS122型全自動控制鑿巖臺車生產研制、定型、裝備時間較短,在實際應用中發現,存在以下缺點:


    4.1 大臂和推進梁鎖定缺陷

    在對拱頂或是側墻進行錨桿鉆孔時,若設置成高沖擊壓力,大臂會以鉆孔相反方向退讓,大臂鎖不住,且調整困難。


    鑿巖機推進梁的推進鋼絲繩與返回鋼絲繩可調整性太小,鋼絲繩略微松弛,容易造成鉆桿與推進梁位置不正確,且調整困難。


    4.2 空壓機散熱效果差

    作業中必須打開空壓機罩蓋板,才能保證空壓機不會過熱,但是蓋板打開后,空壓機處于露天狀態,無法防水、防塵。


    4.3 車身龐大

    車身過長,轉彎半徑太大,巷道行駛限制較大,進入狹小作業面受到限制。臂架太長,阻礙照明燈光線,行駛時臂架方向照明效果不好,存在安全隱患。


    4.4 維修難度大

    該鑿巖臺車采用了全電腦控制系統,設備的報警裝置較多,稍有操作不當,就會發出警報。對于這些警報,維護人員和操作手如果對該車不熟悉,難以對故障進行判斷和排除,從而造成停機,耽誤施工進度。


    4.5 對操作和維修人員要求高

    該鑿巖臺車的控制系統及操作界面均為英語,作為操作手和維護人員,不僅要懂與工程機械相關的英文,而且還要對電子控制、液壓系統等各方面的知識有廣泛深入的了解,為此對操作手和維護人員的文化素質要求較高。


    5 改進建議

    5.1 提高鑿巖機位置鎖緊能力

    建議生產廠家對大臂支撐缸鎖緊壓力和推進梁推進壓力參數重新標定,以便作業時能夠鎖緊。提高推進、返回鋼絲繩的可調整性,加長前拉鋼絲繩長度,以便能夠更好地調整鑿巖機位置。


    5.2 改善空壓機散熱能力

    建議對空壓機的排風口方向進行改進,或者對空壓機的位置進行改進,將其放在側邊或者后面,使其能夠有效散熱且能防水。


    5.3 優化外形結構及照明

    建議對車身空間進行壓縮,縮短車身長度,以適應中小型隧道的施工。建議對駕駛室前方照明燈位置進行更改,可放在駕駛室的頂端兩側,并更換更強的照明燈,使其能夠照亮推進梁前端,以加強臂架及行駛方向照明。


    總之,ZYS122型全自動控制鑿巖臺車在傳統液壓鑿巖臺車上有了很大的改進,保留了原有所有功能和特性,特別是采用電腦控制后,可對鉆進系統進行全方位智能控制,功效有了很大的提高,且定位速度快、鉆孔精度高、操作簡單,縮短了作業循環時間。1人即可完成全部鉆孔作業,降低了施工成本。最突出的優點是可隨時利用臺車修改和調整鉆孔參數,較好地解決了需憑經驗確定鉆孔孔位、深度的問題,提高了后續爆破質量。雖然該產品存在一些缺陷,但是任何新產品都需要經過不斷改進后,才能取得更好的使用效果。