炮泥制作堵塞一体机的研究开发

• 作 者: 徐钧
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 隧道施工 爆破过程 炮泥制作堵塞一体机 机械设计

近几年公路交通建设发展迅猛。隧道开挖爆破是公路建设重要的一环，在爆破过程中，炮孔堵塞是一个棘手的问题，当前炮孔堵塞依然通过人工操作即费工费时堵塞质量又很差，导致隧道爆破达不到预期效果，炸药利用率大大降低，甚至造成大量的超挖、欠挖以及爆破飞石等。为了改变现状，提高炮孔堵塞的质量，研制开发了集炮泥制作及自动堵塞一体化的炮泥堵塞机。　　在查阅了国内外资料，根据工程实际确定炮泥制作堵塞一体机应具备的基本功能和组成，完成了该机的总体设计、炮泥搅拌系统、炮泥输送堵塞系统、行走底盘的设计以及炮孔堵塞模拟实验平台的设计等。并根据模拟实验的结果对设计方案进行进一步优化改进。　　炮泥制作堵塞一体机的设计研究无现成成熟产品予以借鉴，根据其功能作用及施工人员的要求，对机器所需组成的部件、机构进行分析、研究、设计。在设计中工作机构选用了立式物料搅拌、锚式搅拌器，动力源从下端输入，搅拌轴上设计了定位轴承支撑和相应的盘根轴封。选用单螺杆泵为炮泥的输送装置，并设计了特殊结构的炮泥喷头和输送管路，保证炮泥平稳地堵塞炮孔，且对炮孔中的炸药不产生冲击。在工程爆破中，由于爆破网络系统一般采用电起爆，堵塞炮孔时严格要求防爆、防静电，该机器工作的动力源不能选用电。通过分析、比较决定选用高压风作为动力源及适用的风动马达。动力传动机构采用锥齿轮传动的减速箱，实现了一个动力源同时驱动炮泥混合搅拌和输送堵塞两个系统，整机的布局结构紧凑、合理，并设计了控制气动马达启停及正反转的气动控制系统。与工作系统相关的各部件、机构之间的连接及动力传动采用手动离合器、扭矩限制器组件实现了泵的手动启停和过载保护。考虑炮泥堵塞机的工作环境，隧道路面的特殊性，设计了炮泥制作堵塞机的行走底盘，手动转向机构采用平面六杆机构，炮泥堵塞机在隧道工作环境下可以按照要求进行牵引移动。　　在研究设计过程中还对炮泥材料的组成、配比输送进行了实验。按照不同材料组成，不同水灰比对炮泥进行了配比试验。统计观察炮泥材料的流动性、凝固时间，选择最适合炮孔堵塞的炮泥材料组成及水灰比。设计完成了实验平台，对不同高度和不同位置的炮孔进行堵塞实验，观察炮泥在炮孔中的运动状态、凝固时间，验证设计方案的可行性。并在不同转速下模拟了炮孔的堵塞，确定最优的单螺杆泵转速，并且提出炮泥堵塞机在实际工作时的操作注意事项。