电动凿岩机

电动凿岩机是一种能够产生大冲击能量并具备连续或间隙转动转钎机构的电动工具，主要用于石方施工中的炮眼钻凿作业。

特点

电动凿岩机作为采矿业的重要机械设备之一，对其研发具有重要意义。相较于常见的液压式和气动式凿岩机，电动凿岩机在能源利用效率上有显著优势，可达50%至60%，而液压凿岩机通常为25%至35%，气动凿岩机则仅达10%。此外，电动凿岩机噪音低，工作面空气质量佳，且无废气排放，维护和管理便捷，尤其适合于设备简单的中小矿山。然而，现有的电动凿岩机在钻速上表现不佳，尤其是在硬岩条件下，其转速仅为气动凿岩机的一半左右，这限制了其推广应用。这一问题的主要原因在于现有电动凿岩机普遍使用交流工频电源，无法根据工作条件变化调整输出扭矩和转速，导致工作效率低下。

研究现状

国际上，电动凿岩机的研究成果主要包括意大利Pinass公司的P60和P70型号以及未定型的电磁凿岩机。这些机型虽然功能强大，但体积庞大、结构复杂、价格昂贵，升级困难。在国内，武汉鑫文丰机械有限公司开发了多种电动凿岩机型号，如YDT30A型、YDT30型多功能电动凿岩机组、YDT30A型、YDTJ1型机动凿岩车、YDT26型电液凿岩机组等。针对电动凿岩机的改进，研究者提出了两种思路：一是改进电动凿岩机的部件和结构，采用变频电动机，并优化相关设计；二是研发适用于中小型电动凿岩机的变频电源。

设计

整体结构设计

变频电动凿岩机的整体结构包括机体、变频电动机、钎杆等部分，其输入电源采用了新设计的变频电源。在实际工作中，可根据工作对象的性质，通过软件计算频率调节信号，经辅助电源驱动处理器，输入频率调节信号到DSP处理器，从而控制主电源输出特定频率和电压的电信号，驱动变频电动机运转，输出所需的转矩和转速。通过调整电动机电源频率，可调整电机转速，从而使曲柄连杆机构的锤头冲击钢钎的频率可调，操作人员可通过不断调整冲击频率提高凿岩效率。

变频电机选择

为了充分发挥变频调速的优势，本设计将原有的1350W小型异步电动机替换为1.5KW的变频电机，具体选用的是YVP系列变频调速异步电动机。该电机具有较高的绝缘等级和防护等级，可配备多种传感器装置，并能适应各种变频电源的高频冲击，保持电机在高低速下的优良工作特性。其主要参数如下：

- 额定功率：1.5kW

- 额定转矩：4.7N·m

- 额定电流：4.3A

- 额定电压：220/380V

变频电源设计

本设计采用的单相变频电源，要求额定输出功率不低于5kW，输出电压范围为220至380V，输出频率可在20至400Hz之间调节。核心器件选择了美国TI公司的16位定点DSP TMS320-LF2407A，集成有编码器信号采集和处理电路、D/A输出电路、扩展存储器电路等。基于TMS320LF2407A构建的硬件系统，实现了16kHz载波频段的静音运行，输出谐波含量小。通过辅助电源驱动处理器，实现频率调节信号的输入，DSP处理器控制主电源输出频率，输出变频电压信号驱动电机设备。还可以根据需求添加显示设备，将调节信号频率显示在液晶屏幕上。

性能改进实验

经过理论计算、模拟仿真和样品制作后，该变频调速电动凿岩机在湘西同力机械公司、武陵电化总厂金属包装厂进行了多次实验。结果显示，使用所设计的变频电源驱动改进后的电动凿岩机时，能够在不同频率和负载下基本实现转速和转矩的实时控制，表现出良好的工作稳定性和抗干扰能力。与原型机相比，转孔速度提高了10%以上。

使用技术

安全检查

在使用电动凿岩机之前，应对机械部分进行全面检查，确保无松动和异常情况，电动机绝缘良好，接线正确可靠，方可通电。

维护保养

各传动机构的摩擦面应保持充分润滑，并定期更换润滑油。

钻孔操作

钻孔前，应先空载检查钻杆的旋转方向，然后连接钻头、钻杆和水管。开始钻孔时，应轻放离合器，待钻头全部进入岩层后再紧上离合器；停止钻孔时，应先松开离合器，等待钻头全部退出孔后再关闭机器，并将离合器置于中间位置。

参考资料

凿岩机.中国建设机械职业教育网.2024-10-29

电动凿岩机.电动凿岩机.2024-10-29

电动凿岩机行业市场全景分析2024.中研网.2024-10-29