氣動錨桿鉆機總體方案的研究與設計
 
2.1設計方案的確定
2.1.1推進方案的確定
一、氣缸的選擇
氣動執行元件與液壓執行元件相比，具有如下的特點: (l）氣動執行元件的運動速度快，工作壓力低，適用于低輸出力的場合。能正常工作
的環境溫度范圍寬，一般可在35℃一+80℃(有的甚至可達+200℃的環境下正常工作)。
 
(2)相對機械運動來說，氣動執行元件的結構簡單，制造成本低，維修方便，便干調節其輸出力和速度的快慢。另外，其安裝方式、運動方向和執行元件的數目，又可根據機械裝置的要求由設計者自由選擇。特別是制造技術的發展，氣動執行元件已向模塊化、標準化發展。借助于計算機數據傳輸技術發展起來的氣動閥，使氣動系統的接線大大簡化。
這就為簡化整機結構設計和控制提供了有利條件。
 
二、氣缸結構和安裝方式的選擇
 
氣缸的種類很多，一般按壓縮空氣作用在活塞面上的方向、結構特征和安裝方式來分類。按壓縮空氣作用在活塞面上的方向可以分為單作用氣缸、雙作用氣缸和特殊氣缸等;
按結構特征則可以分為柱塞式、活塞式、薄膜式、套筒式等;
按安裝方式的不同則可以分
為固定式、軸銷式等。結合要設計的氣動支腿式幫錨桿鉆機的推進機構對運動和結構的要求，選擇單作用套筒式(即伸縮式)
氣缸，工作時氣缸的一端固定，另一端自由。
 伸縮式氣缸與其他類型的氣缸相比，具有如下的優點: 
(l)伸縮氣缸工作時行程可以相當長，不工作時整個缸的長度可以縮的較短; 
(2)伸縮缸逐個伸出時，有效工作面積逐漸減少。因此，當進氣量相同時，外伸速度逐次增大，當負載恒定時，氣缸的工作壓力逐次提高; 
(3)單作用伸縮缸的外伸依靠氣壓，內縮依靠自重或負載的作用。因此，多用于垂直放置的場合。
 
缸筒的安裝由內到外為三、二、一級，外缸筒二各缸筒的外導向部分裝有密封圈，防止氣體泄漏。內、外導向套均與各級缸筒加工成一體。當一級缸筒上升到全部伸出時，一級缸筒的外導向部分與外缸筒的內導向部分相遇，帶動二級缸筒上升，三級缸筒的上升同理。

2.1.2動力機構方案的確定
一、馬達的選擇  氣馬達是把壓縮空氣的壓力能轉換成連續回轉運動的機械能的氣動執行元件。氣馬達與油馬達相比，其具有油馬達所沒有的特點:即氣馬達在長時間的滿載工作時，溫升較低。一般使用的4-8kg每平方厘米的低壓輸氣管也比高壓油管便宜，經濟性比油馬達有優勢，使用費用較低。  由于空氣的可壓縮性與氣馬達的工作轉速隨負載而降低。氣馬達和電動機相比，有如下的特點: 
（1）工作安全，適用于惡劣的工作環境。在易燃、高溫、振動、潮濕及粉塵等不利條件下都正常工作。在具有爆炸性瓦斯的工作場所，無引起爆炸的危險，同時不受震動與高溫的影響； 
（2）可以無級調速。只要控制進氣閥的開閉程度即控制氣體流量就能調節馬達的功率； 
（3）有過載保護作用，不會因過載而發生燒毀二過載時氣馬達會降低速度或停車，當過載減少時即能重新正常運轉； 
（4）能夠實現正反轉，氣馬達回轉部分慣性矩小，所以能快速啟動和停止。只要改變進排氣的方向，就能實現輸出軸的正轉和反轉的轉換； 
（5）具有高的起動力矩，可以直接負載起動，起動、停止迅速； 
（6）滿載連續運行，由于壓縮空氣的絕熱膨脹的冷卻作用，能降低滑動摩擦部分的發熱，因此氣馬達可在高溫環境中使用。在長時間滿載連續運行時，其溫升較小； 
（7）功率范圍及轉速范圍較寬，氣馬達功率小到幾百瓦:大到幾萬瓦，轉速可以從0-25000r/min或更高； 
（8）操縱方便，維修簡單；  (9)功率較低。  除此之外汽馬達得到正確良好潤滑后，它可在2次檢修期間實際運轉2500-3000h。 
根據其性能來看氣馬達應用于以下場合:需要安全、無級調速、經常改變旋轉方向、起動頻繁以及防爆、負載起動、有過載可能的場合。當要求多種速度運轉、瞬時起動和制動或可能經常發生失速和過負載的情況時采用氣馬達要比別的類似設備價格便宜，維護簡單。因此氣馬達廣泛應用于礦山機械中。  基于以上氣馬達與油馬達及電動機相比所具有的各種優點，在本產品的設計中選用了氣馬達。
馬達按結構形式可分為葉片式、活塞式和齒輪式3類。其性能、特點比較如表2-1。 根據表2-1中性能比較，本產品采用了齒輪式氣馬達。這是由于齒輪式氣馬達與其他類型的氣馬達相比，具有體積小、重量輕、結構簡單、對氣源質量要求低、耐沖擊及慣性小等優點，非常適合應用于礦山機械。
三、消聲器的選擇 
噪聲是眾所周知的公害之
一。它損害人的聽覺，影響人的健康和工作，嚴重時還會造成各種意外事故。所以噪聲問題已日益引起重視并把它作為改善勞動條件和保護環境的重要內容之一。  使用消聲器消除噪聲的主要措施是吸聲。吸聲使用吸聲材料，如玻璃棉、礦渣棉等裝飾在容器的內壁，或敷設在管道的內壁上，將噪聲吸收一部分，從而達到降低噪聲的目的。  本產品使用的阻性消聲器是利用在氣流通道內表面的多孔吸聲材料來吸收聲能。其結構簡單，能在較寬的高頻范圍內消聲，特別是對刺耳的高頻聲波有突出的消聲作用，但對低頻的消聲效果較差。
2.1.3操縱機構方案的確定
一、氣閥和水閥的選擇 
（1）開關方式的選擇   該氣動支腿式錨桿鉆機有l個主氣閥、l個氣腿閥和l個水閥，都采用了人力控制閥。在單體式氣動錨桿鉆機中一般用人力控制閥直接操縱氣動執行元件。      水閥和氣腿閥都采用了撥動式開關。這是因為撥動式開關的操縱方式具有定位性能即操作力除去后仍能保持閥的工作狀態不變。而這2個閥在工作開始之前需要打開，以進氣和進水，但是在工作過程中需要穩壓，撥動式手動閥能很好的解決這個問題。其閥芯結構基本上和機控閥相同。      馬達進氣閥開關采用了壓柄式。可以根據工作需要，控制進氣量的大小。 
（2）控制閥原理的選擇  氣腿閥原理圖如圖2-2采用二位三通閥，手動換位，彈簧復位的形式，P口接高壓氣，T口接大氣，A口接氣腿氣路。左位機能接通P、T口，高壓氣排入大氣。右位機能接通P、A口，高壓氣進入氣腿氣路。  主氣閥原理圖如圖2-2采用二位二通閥，手動換位，彈簧復位的形式。P口接高壓氣，A口接馬達氣路。左位機能將兩口斷開，高壓氣無法進入馬達氣路。右位機能接通兩口，高壓氣進入馬達氣路。  水閥原理同主氣閥。P口接水接頭，A口接冷卻水水路。  氣腿的排氣閥采用快速排氣閥二快速排氣閥安裝在靠近氣腿氣缸排氣口，使氣缸快速排氣，達到提高生產效率的目的。
二、油霧器的選擇  氣動系統中所用的許多元件和裝置都有運動部分。為使其能正常的工作，需要進行潤滑。然而，以壓縮空氣為動力源的氣動元件運動部分都構成密封的氣室，不能用普通的方
  9  法注油，只能用某種特殊的方法將油注入氣流帶到需要潤滑的部位。因此，必須在空氣管路中設置特殊功能的元件，使普通的液態油滴霧化成細微的油霧進入高壓氣，隨氣流輸入到運動部位。油霧器就是這樣一種特殊的給油裝置。當壓縮空氣流過時，它將潤滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣一起流進需要潤滑的部件，達到潤滑的目的。 
使用油霧器有以下優點:
①油霧可輸送到任何有氣流的地方，且潤滑均勻穩定。
②氣路一接通就開始潤滑，氣路斷開就停止供油。
③可以同時對多個元件進行潤滑。  油霧器的主要特性參數有流量特性和起霧流量2個參數，他們是選用油霧器的主要依據。流量特性是指壓力降流量特性，即油霧器的進口壓力在規定值時，其輸出空氣的流量與出口側的壓力降之間的關系;起霧流量是指進口壓力在規定值、潤滑油在正常工作油位，滴油量每分鐘5滴時流過的空氣流量。對于一定的進口壓力而言，起霧流量越低說明油霧器在小流量工作時潤滑油的霧化性能越好。