露天矿潜孔钻机选型设计(模板作业)讲解
CLQ80A露天潜孔钻机钻臂总成设计
1 引言钻孔机械设备主要包括气动凿岩机、液压凿岩机、凿岩钻车、潜孔钻机和牙轮钻机。
潜孔钻机是由紧随钻头一起潜入孔底的冲击器将冲击能经钻头作用在矿岩上，加之回转机构的作用，对矿岩产生冲击破碎从而完成炮孔钻凿的一种钻孔设备。
CLQ80A露天钻机[1]由底盘、钻臂、推进器、凿岩机、液压和气压系统等组成，采用履带式行走；主要以压缩空气为动力，但钻臂定位采用气力驱动液压系统，工作平稳可靠；利用气压凿岩机凿孔，风马达一链条传动推进，主要用于露天石方炮孔的钻凿。
能在倾斜不平的露天工作曲上钻凿水平、垂直和倾斜的炮孔，孔深可达30m。
炮眼直径80-120mm。
整个露天钻机由滑架、回转机、车架、钻臂、行走减速机构以及液压气压装置等组成。
其中钻臂是重要的部件，上接滑架，下连车架。
钻臂主要由钻臂座，桁架体，桁架水平油缸，桁架倾斜油缸，滑架倾斜油缸，桁架旋转接头，花键轴等部件组成；其中钻臂座及倾斜油缸安装在车架上，滑架旋转接头装在花键轴上，一端联接滑架倾斜油缸，当滑架倾斜油缸动作时，带动滑架旋转接头转动，从而带动花键转动，引起滑架上下俯仰动作。
桁架倾斜油缸是主要受力者，通过它的液压杆的伸缩可以使桁架体上下俯仰动作；桁架水平油缸控制桁架体左右动作。
各个油缸两端均采用铰接方式联接。
工作时，桁架体在三维空间里运动，上下俯仰角度共有70º，左右摆动共有90º，设计时须进行其运动分析，以确定各个铰点的位置，构件长度，液压杆总长等数据。
由于在工作过程中钻头所受力的作用线并不通过花键轴心线，所以将产生附加力矩，并且在最恶劣的工况下该力对桁架体及各个油缸及钻臂座产生很大的作用力，所以须进行受力分析，分析各个构件的最大受力位置，计算其最大受力或弯矩，然后进行设计和校核。
2 基本数据和参数2.1设计依据及主要技术指标：1．钻孔直径（mm）80-1202．钻孔深度（m）下向20 水平不小于30 3．钻凿水平孔最高（mm） 34004．钻凿水平孔最低(横位)（mm） 1855．钻凿水平向下孔与地面成角度(°) 0－906．与车体角度(°) 左907．有效推进行程(mm) 30008．推进器补偿长度(mm) 10009．滑道俯仰角度(°) 上下共9010．滑道旋转角度(°) 左90 右4511．钻臂俯仰角度(°) 上下共7012．旋转角度(°) 左右各453 模型建立3.1 已知条件：钻臂俯仰角度α= -25°~ 45°钻臂水平旋转角度β=-45°~ 45°滑架受力变化范围θ= -45°~ 45°滑架摆动角度范围ψ= -90°~ 45°3.2模型建立（如图3-1）4 钻臂运动分析及其各铰点位置确定4.1 已知条件：钻臂俯仰角度α= -25°~ 45°钻臂水平旋转角度β=-45°~ 45°滑架受力变化范围θ= -45°~ 45°滑架摆动角度范围 ψ= -90° ~ 45°图3-1 基本模型建立 4.2 初步设定初步设定： OA 长a=500 mm ，OB 长b=500 mm ，OC 长c=1600 mm ，CD 长d=400 mm ，DE 长e=272 mm4.3 分析计算设：下支撑油缸及杆总长 1L (mm),支撑油缸及杆总长2L (mm), 上支撑油缸及杆总长4L (mm))90cos(2221α+⨯⨯⨯-+=c b b c L （4—1） )90cos(2222β+⨯⨯⨯-+=c a c a L （4—2）)2arccos(12212L b c L b ⨯⨯-+=ϕ （4—3）)sin arcsin(21L c αγ⨯= （4—4）)cos cos arctan(tan 2βαβγ⨯⨯+=c a （4—5）))90cos(arccos(cos 3βαγ+⋅= （4—6）运算并制成表格如下（表4-1）：表4-1，钻臂运动极限位置由表中数据可观察到: max 1L =1985.2 mm , min 1L =1460.5 mmm ax 2L =1985.2 mm , min 2L =1295.7 mm由钻臂初设计可使： m ax 4L =772 mm , min 4L =428 mm 4.4运动分析：在平面OBD 上：e r a V V V += （4—7）图4-1 钻臂俯仰运动分析()αω+︒=90sin 1cb vL （4—8）()αω+︒==90sin 11b vL c V （4—9）在平面OAC 上：图4-2 钻臂水平运动分析32sin γωca vL =（4—10）322sin γa vL V =（4—11）当α≠0°，β≠0°时：()⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+︒=334sin sin cos cos 90cos arccos γαγαβγ （4—12） 当α=0°，β=0°时： 4γ=90°()4212221cos 2γV V V VV ++=（4—13） 当α=45°，β=45°时：4γ=54.7°()()=+︒⨯⨯=+︒=4590sin 5005.02.198590sin 11αb v L V 2.8 （m/min ）322sin γa v L V =2.2120sin 5005.01900=︒⨯⨯= （m/min ）()4212221cos 2γV V V VV ++=()4.47.54cos 2.28.222.28.222=︒⨯⨯++=（m/min ）5 钻臂及其安装座设计及加工工艺5.1力学分析5.1.1力学模型建立(如图5-1)：在平面ODE 上：()()()ψαθαθsin cos cos 3-+=+-⋅⋅d c F L F e F ac （5—1）在平面OBC 上：∆=F M（5—2） ))90cos(arccos(cos 3βαγ+⋅= （5—3）233sin L c a L γ⋅⋅=（5—4）()()αβγγαϕαθsin cos cos cos sin sin sin 21⋅⋅+⋅⋅+-⋅+⋅c F c F d c F ac bc αβγγsin sin sin cos 21⋅⋅+c F ac +θcos 1Ge αγαϕcos sin cos cos 1⋅⋅+⋅⋅+=c F c F M ac bc （5—5）图5-1 受力分析1sin cos sin γϕθac bc oz F F F F ++= （5—6）βγγϕβψθcos cos cos sin cos cos cos 21ac bc oy F F F F ++=（5—7）式中：ac F ——侧支撑油缸及杆所受力（设为压力，单位N ）； bc F ——下支撑油缸及杆所受力(N )； ox F ——钻臂安装座在x 轴向所受力(N )； oy F ——钻臂安装座在y 轴向所受力(N )；oz F ——钻臂安装座在z 轴向所受力(N )； o F ——钻臂安装座所受的合力(N )；3L ——原点O 到Fac 的作用线的距离（mm ）；F —— 钻头所受最大力(N )；∆ —— 钻头作用线与花键中心线之间的距离（mm ）； θ —— 钻头所受力F 与水平面之间的夹角(°)；e —— 滑架作用于花键的力与钻臂轴线之间的距离（mm ）；1e —— 滑架重心到花键轴线的距离（mm ）；ψ—— 钻头所受力F 与OBD 平面的夹角(°)；G —— 滑架自重(kg)；α，β，1γ，2γ，3γ，ϕ，θ,ψ详见图5-1示： 已知F=10000N,e=272mm ,c=1600mm ,∆=360mmα =-25°~ 45°β =-45°~ 45°θ =-45°~ 45°ψ =-90°~ 45°5.1.2 求 解()()()3cos sin cos L e d c F F ac ψψαθ++-=()()αϕαϕαγαβγγαβγγsin sin cos cos cos sin sin sin sin cos sin cos cos cos 12121--+=c c F F ac bc()()()αϕαϕθαθsin sin cos cos cos sin 1--+-++c MGe d c F1sin cos sin γϕθac bc oz F F F F +-=()βγγϕθβcoc F F F F ac bc oy 21cos cos sin cos cos +-=βtan oy ox F F =()222ozoy ox o F F FF ++=由于α，β，θ是在一定的范围内变化，所以该方程组有无穷多解;而我们要找的是其中最大解，用来计算各构件所承受的最大力，然后据此分析计算液压系统，选择液压缸，以及计算最大弯矩，校核强度，等等。
潜孔钻机的介绍
潜孔钻机的介绍潜孔钻机第一节概述一、潜孔钻机的应用在钻孔机械应用中，气腿式凿岩机只能钻凿小孔径、中浅炮孔；重型导轨式凿岩机经接杆也能钻凿较深的炮孔，但能量消耗大，钻进速度慢。
而潜孔钻机的特点是活塞打击钎杆时的能量损失不随钻孔的延伸而加大，因此，它适合于钻凿大孔径、深度大的炮孔。
潜孔钻机是利用潜入孔底的冲击器与钻头对岩石进行冲击破碎，因此，称为潜孔钻机。
广泛用于金属矿山、水电、交通、建材、港湾和国防工程中。
潜孔钻机：用钻杆带动风动冲击器和钻头一起旋转，利用风动冲击器的活塞冲击钻头破碎矿岩，通常用在中小型矿山中钻直径80～250毫米的炮孔。
潜孔钻机可以在中硬以上（f ≥8）的岩石中钻孔。
钻机价格比较便宜，特别适用于中小型露天矿。
潜孔凿岩的实质，是在凿岩过程中使冲击器潜入孔内，以减小由于钎杆传递冲击功所造成的能量损失，从而减小孔深对凿岩效率的影响。
潜孔凿岩的凿岩设备是潜孔钻机，我国地下矿山常用的有YQ-80、YQ-100及QZ-165等型号，在坚固性系数f=8~14的矿岩中钻凿孔径为80～165毫米的深孔，能获得较高的凿岩速度一体化液压潜孔钻机广泛应用于冶金、矿山、建材、铁路、水电建设、国防施工及土石方等露天工程的爆破孔钻凿及水下钻孔爆破炸礁工程中。
履带行走，钻具回转推进，钻架顶升补偿，钻机调平都采用液压驱动。
采用螺杆式空气压缩机输出的压缩空气为动力冲击凿岩和冲洗炮孔，使用气压范围为1.05～1.4MPa，配用干式层流除尘器。
钻具采用英格索兰高气压潜孔冲击器，钻凿孔径90~180毫米，深度为30米垂直或倾斜炮孔。
一体化液压潜孔钻机是目前国内最先进的一体化液压潜孔钻机，具有高效的高气压潜孔钻进系统，便于高精度、高效率的爆破孔钻凿。
国际化的采购、计算机优化设计以及功率匹配与负载适应系统的开发与应用，实现了动力系统从动力—泵—负载全局功率匹配，有效降低了整机能耗，确保了整机最佳性能与高可靠性。
二、潜孔钻机的分类1、根据使用地点不同，分为井下潜孔钻机和露天潜孔钻机两大类。
露天矿毕业设计专题采运配套设备选型
露天矿毕业设计专题采运配套设备选型篇一：露天矿开采设计《露天矿开拓开采设计原理》专项设计说明书学生姓名：刘洋专业班级：采矿12-2班学号：120XX20212 时间：20XX.1.10 成绩：目录前言................................................................................. 1 1开采工艺及设备类型的确定................................................2 2.露天开采境界..................................................................2 2.1底宽的确定..................................................................3 2.2开采深度的确定............................................................3 3.开采参数 (7)3.1台阶高度 (7)3.2采掘带宽度…………………………………………………………8 3.3最小工作平盘宽度.........................................................9 4.最终境界平面图 (10)前言1、某煤田矿位于内蒙西部地区，煤层呈单斜赋存，煤层倾角45°，平均水平厚度为53m。
剥离物上部为沙土层平均厚度7m，顶板岩层由两层构成，上部为砂页岩，下部为砂岩，底板岩层自上而下由泥页岩和砂页岩构成；2、矿区内地表地形为北高南低的鞍形山坡。
地形图如附图I所示，比例为1：20XX。
矿区内有6条勘探线，其横剖面图I-I，Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ-Ⅲ，Ⅳ-Ⅳ，Ⅴ-Ⅴ，Ⅵ-Ⅵ，比例为1：1000；3、煤的容重为1.45t/m3，回采率为95%，废石混入率4%，设计中采用的经济合理剥采比6m3/m3；4、露天矿在走向方向上西部坑底境界以I-I勘探线西100m为界，东部坑底境界以Ⅵ-Ⅵ勘探线东100m为界；5、露天矿各边帮最终帮坡角设计为：底帮为30°，顶帮为35°，两端帮30°～35°；6、根据煤炭地质储量和露天矿范围，以及煤炭市场需求，确定该矿设计生产能力为50万吨原煤；7、采用单斗电铲—汽车工艺开采，选用WK-2型2m3单斗电铲。
如何选择履带式潜孔钻机的型号？
如何选择履带式潜孔钻机的型号？潜孔钻机在注浆作业中的使用越来越广泛，注浆加固多为露天作业，本文主要讨论如何选择履带式潜孔钻机的型号。
1、选型原则（1）生产上适用所选购的钻机要满足工程施工需要的同时，应根据企业通常条件下所承担的施工任务合理配置，充分考虑钻机适用范围，既要满足当前施工需要，又要兼顾未来其他生产条件下对钻机的需求，只有生产上适用性强的钻机才能更好地显现其投资效果。
（2）技术上先进在满足生产需要的同时，要求其性能指标保持~定的先进性，有利于延长其技术寿命，小会短期面临淘汰，从长远来看，符合企业可持续发展要求，更能有效保护投资。
（3）操作性及可维修性操作简单，便于工人熟练掌握操作技能，缩短辅助作业时问，如场地平整、钻机移位、钻架升降、钻杆接换、气水用阀的调节等。
钻机结构简单易修、配件通用性强、货源供应充分可降低配件采购价格，设备运转及管理成本。
钻机维修难度小、技术支援和售后服务有保障，在机械出现故障时，现场维修工人能及时修复，可避免因等待厂家的技术救援而延误施工生产。
（4）安全及环保性能目前国家对产品的安全、环保性能非常重视，选购新设备时要注意制造材料、各种安全装置是否齐全、施工工作噪声、废气和废物排放是否达到国家有关法规要求等。
（5）经济合理要求设备购置价格合理，在使用过程中能耗、维护费用低，并且投资回收期较短，以利于企业资金流转。
2、钻机技术参数的选择注浆作业施工主要是由潜孔钻机在路基需加固部位按要求的钻孔深度、直径钻孔，钻孔完成后通过注浆泵把水泥浆由钻机的空心钻杆注入土层内部，使土体的空隙或孔隙问充满浆液并固化。
空气压缩机为钻机冲击器提供压缩空气，带动冲击器活塞做往复运动，完成冲击钻孔，吹出钻渣。
所以，在对潜孔钻机的技术参数予以比选的同时，要兼顾与其配套空压机的技术指标及经济性。
（1）工作面硬度不同岩石具有不同硬度指标，可钻性也不一样。
通常用坚固性来表示岩石在破碎时的难易程度。
坚固性的大小用坚固性系数来表示，坚固性系数又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值。
露天矿作业使用的牙轮钻机和潜孔钻机作业场景
露天矿作业使用的牙轮钻机和潜孔钻机作业场景
牙轮钻机和潜孔钻机在露天矿作业中常用于以下场景：
1. 探矿勘探：矿山公司或勘探团队使用牙轮钻机和潜孔钻机进行地质勘探，以确定矿产资源的分布、数量和质量。
这些钻机能够在不同地质环境下，如岩石、土壤和矿床中钻取样本进行分析。
2. 矿场准备：在露天矿开采开始之前，牙轮钻机和潜孔钻机可用于矿场准备阶段的钻孔作业。
这些钻机可以用来构建爆破孔，为后续的矿石爆破工作提供便利。
3. 矿石开采：当矿床含矿体与硬质岩石相混，需要通过钻孔爆破的方式进行开采时，牙轮钻机和潜孔钻机被广泛应用。
它们能够钻取深孔，为矿石爆破提供合适的条件。
4. 地质监测：在矿山运营过程中，牙轮钻机和潜孔钻机用于地质监测和安全评估。
钻机通过钻取地下孔洞，可以用来监测地应力、地下水位、岩石裂隙等信息，帮助矿山管理人员及时了解矿山的地质条件，及早发现地质灾害的风险。
需要注意的是，在实际操作过程中，应遵守相关安全规范，并由经过专业培训的工作人员进行操作，以确保作业的安全和高效。
牙轮钻机选型
露天矿牙轮钻机选型1、已知条件：见附表2、选型原则：2.1 牙轮钻机是露天矿技术先进的钻孔设备，使用于各种硬度矿岩的钻孔作业，设计大中型矿山设备首选牙轮钻机。
2.2中硬以上硬度的矿岩选用牙轮钻机钻孔优于其他钻孔设备。
2.3在满足矿山年钻孔量的同时，牙轮钻机选型还要保证设计生产要求的钻孔直径、孔深、倾角及其他参数。
2.4根据矿区自然地理条件选择设备及配套部件。
2.5动力条件。
一般选用电动（经济）。
2.6工作可靠，寿命长，价格便宜，零部件供货周期长，应综合分析对比。
3、设备匹配3.1 钻具钻速：n=60dλt Z D式中d----牙轮大端直径3.2 轴压力P=（0.06～0.07）fD式中 f----岩石坚固性系数；D-----钻头直径3.2.1 矿石中钻具的轴压力矿石的坚固性系数f为6～12，此时f取12 P=0.07×12×310=260.4kN3.2.2岩石中钻具的轴压力岩石的坚固性系数为5～10，此时取10P=0.07×10×310=217kN3.3钻具转矩M=29.6kD1.5P式中 k-----岩石特性系数，见岩石特性系数表； P-----轴压力，kN3.3.1矿石中钻具的转矩M=29.6×10×-510×310×1.5260.4=3855.8N.m3.3.2岩石中钻具的转矩M=29.6×10×-510×310×1.5217=2933.2N.m3.4排渣风量式中 b----岩渣的最大粒度，mm ；取5mmρ----岩石密度，kg/3mQ= 22660πk (D d )v410-⨯ 式中 k----考虑漏风系数，取k=1.1～1.5,此时取1.3d----钻杆外径，mmQ=226603.141.5(310290)10.5410⨯⨯⨯-⨯⨯=8.93m /min 岩石特性系数表岩石种类 最软 软 中软 中 硬 最硬 抗压强度 /M a P ——17.5 56 210 475 k 14×-510 12×-51010×-5108×-5106×-5104×-5104 钻机的选择根据以上计算选择的钻机技术参数如下所示：KY-310A 牙轮钻机主要技术参数性能 孔径 /mm 钻孔深度 /m 钻孔方向(°)最大 轴压kN 钻进 速度 /m.1m i n - 回转 钻速 /r.1m i n - 回转 扭矩 /N.m 排渣 风量 3m .min 行走速度km/h基本参数 310 18 90 490 0～4.5 0～1007477400～ 0.635 钻机台数确定 钻孔速度 v=3.75P n f D式中 P----轴压力 D----钻孔直径f----岩石坚固性系数 n----钻具钻速 钻孔效率b v =0.6v b T η式中 b v ----台班生产能力 b T -----钻机班时间η-----钻机班台世间利用率，取0.8 N=1QQq (1e )-式中 Q ---设计的矿山年采剥总量，t 1Q ---每台牙轮钻机的年穿孔效率。
潜孔钻机选型
露天采矿潜孔钻机设备选型已知条件：（1）南露天矿2012年全年生产1850万吨原煤，煤的密度1.38，f ≧6。
（2）年剥离废岩7100万吨m3，岩的综合硬度f=6—10（3）全年爆破煤的孔径：150mm，岩石孔径：250mm，（4）正常作业天数300天，以三班循环作业。
要求：（1）分别计算两种孔径的台班效率m/台·班（2）计算所需钻机数量（四舍五入）（3）通过查资料列出两种钻机的技术规格和工作参数（列表）参考项目：（1）岩石的类型（2）全年穿爆量（3）穿爆参数（4）参考同类型矿山的经验（5）查找厂家提供的设备技术规格及工作参数（6）要求维护方便钻具的结构选择钻头的选择选择的依据：（1）硬岩的凿岩比功较大，钻头又是直接和岩石接触的部位，要求钻头体和柱齿具有较高的强度，因此，钻头的排粉槽不宜过多，一般选双翼型钻头。
同时，钻头合金齿最好选球齿，且球齿的外露高度不宜过大。
（2）在软岩中钻进时，凿岩速度较快，相对排渣大，要求钻头有较强排渣能力，最好三翼型或者四翼型钻头，合金齿可选用弹齿或者楔齿。
（3）在节理比较发育的破碎带中钻进时最好选用导向性好的中间凹形或者中间突出型。
（4）在含黏土的岩层中钻进时，中间排渣孔易被堵死，所以最好选用侧排渣钻头。
（5）在韧性好的岩石中钻孔时，最好选用楔形齿钻头。
钻杆的选择（1）增大孔径-传爆效率高（2）环形截面积宽10-25mm,排渣效率高；冲击器选型冲击器的选择必须依据工作气压、钻孔尺寸和岩性特征等参数。
（1）依据工作气压等级合理选相应等级的冲击器。
（2）根据钻孔直径选相应型号冲击器。
（3）根据岩性选相应冲击器。
建议软岩使用高频低能型冲击器，硬岩使用高能低频冲击器。
钻机的工作参数合理的匹配转速（1）要求：保证钻头每次冲击后进入新的工作面，不至于干磨钻头。
（2）合理与否与工作参数有关。
扭矩（1）要求：能够使钻头克服孔底的摩擦和剪切阻力，孔壁的阻力防止卡钻。
（2）扭矩与孔深。
第四章 潜孔钻机
第二节 钻具
工作原理： 回转供风机构→钻具回转→中空钻 杆供高压压气→冲击器冲击钻头→凿岩→压 气排渣→推进机构将回转供风机构连同钻具 不断地向前推进。
一、钻杆 作用是把冲击器送至孔底，传递扭矩和轴向力， 并通过其中心孔向冲击器输送压气。 1）井下钻杆长度一般在 800—1300mm钻深孔 需接长… 几十根. 2）露天潜孔钻机一般只有二根钻杆，接杆可钻 15—18m深孔。 3）钻杆承受力：①冲击振动，②扭矩，③轴压力 要求钻杆有：足够的强度、刚度、冲击韧性。 排渣回风对钻杆直径有要求，外径大，回风速度 就大。一般要求回风速度为25～35m/s。
二、钻具的回转速度
内蒙古科技大学 矿业工程学院 郑建军
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第四节 井下潜孔钻机
内蒙古科技大学 矿业工程学院 郑建军
二、QZJ型井下潜孔钻机 见书图4-5 构成：钻具、回转供风机构、推进调压机构、 操作机构、凿岩支柱。无独立自行机构。 1、回转供风机构：风马达、减速箱、风接头、钻杆 接头； 2、推进调压机构：推进气缸、滑板、支架、滑架； 3、操纵阀：三个手把，控制风马达，推进气缸，冲 击器； 4、凿岩支柱：顶盘、支柱、横轴、升降螺柱、手摇 绞车。
三、推进提升机构与调压装置 1、推进提升机构与调压装置的总用及工作原理 作用（1）推进钻具，保证钻头工作时始终与孔 底接触，并实现回转供风机械和钻具的快速升降 （2）调压装置：保证钻具有合理的轴压力 （3）工作原理：见书图4-10 2、推进提升机构与调压装置的类型 类型：有链条式和钢绳式两种。 调压装置有：气缸式，抱闸式两种。 四、接送钻杆机构 露天矿潜孔钻机多用主、副两根钻杆。书图4-12
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露天矿潜孔钻机选型设计说明书设计课题: 露天矿潜孔钻机选型设计专业班级: 10级采矿工程(1)班学生姓名: 王文林2010171105 指导教师: 孟爱国学生成绩:工程技术学院2019年5月3日露天采矿钻机设备选型已知条件：1.南露天煤矿2013年全年生产1780万吨，煤的密度=1.48g/3cm ，硬度f ≥5。
2.年剥离废岩8400万3m ，岩的综合硬度f=6~8。
容重31.2m kg =γ3.全年爆破煤的孔径：150mm ，岩石孔径262mm 。
4.正常作业天数300天，以三班循环作业；要求1.分别计算两种孔径的台班效率，m/台班；2.计算所需钻机的数量（四舍五入）；3.通过查资料列出两种钻机的技术规格和工作参数（列表）；1.钻具的选择潜孔钻机的钻具包括钻头、冲击器和钻杆。
钻杆的两端有联接螺纹，一端与回转供风机构相联接，另一端联接冲击器。
冲击器的前端安装钻头。
钻孔时，回转供风机构带动钻具回转并向中空钻杆供给压气，冲击器冲击钻头进行凿岩，压气将岩碴排出孔外，推进机构将回转供风机构和钻具不断地向前推进。
1.1 钻头原则：合理的钻头能够获得较高的钻进速度和合适的钻孔成本。
1.1.1 坚硬岩石凿岩比功较大，每个柱齿和钻头体都承受较大的载荷，要求钻头体和柱齿具有较高的强度，因此，钻头的排粉槽个数不宜过多，一般选双翼型钻头，排粉槽的尺寸也不宜过大，以免降低钻头体的强度。
1.1.2 在可钻性比较好的软岩中钻进时，凿岩速度较快，相对排渣量较大，这就要求钻头就有较强的排渣能力，最好选用三翼型或四翼型钻头，合金齿可选用弹齿或楔齿。
1.1.3 在节理比较发育的破碎带中钻进时，为减少偏斜，最好选用导向性较好的中间凹陷型或中间凸出型钻头。
1.1.4 在含粘土的岩石中凿岩时，中间排渣孔常常被堵死，最好选用侧排渣钻头。
1.1.5 在韧性比较好的岩石中钻孔时，最好选用楔形齿钻头。
1.2 冲击器冲击器是潜孔钻机的心脏部件，它的质量优劣，直接影响着钻孔速度和钻孔成本。
对冲击器的基本要求是：性能参数好，钻孔效率高：结构简单，便于制造、使用和维修；零部件工作可靠，使用寿命长：能在各种岩层，如含水层里正常工作。
1.2.1 根据工作气压的压力等级合理选择相应等级的冲击器。
1.2.2 根据钻孔直径选择相应型号冲击器。
1.2.3 根据岩石坚固性选择相应冲击器。
1.3 钻杆选取的要求钻杆承受着冲击振动、扭矩及轴压力等复杂载荷的作用，并且由孔壁和钻杆之间排出的岩碴对其表面产生喷砂性的磨蚀作用。
因此，要求钻杆有足够的强度、刚度和冲击韧性。
钻杆一般采用中空厚壁无缝钢管。
露天潜孔钻机一般只有二根钻杆，接杆可钻15～18m 深的孔。
钻杆直径的大小，应满足排碴的要求。
由于供风量是一定的，排出岩碴的回风速度就取决于孔壁与钻杆之间的环形断面积的大小。
对于一定直径的钻孔，钻杆外径越大，回风速度越大。
一般要求回风速度为25～35m/s.。
1.3.1钻杆应有足够的强度、刚度和冲击韧性。
1.3.2钻杆直径的大小，应满足排碴的要求。
环形截面的环形宽度，一般取10—25㎜。
2.潜孔钻机主要性能参数2.1确定钻煤潜孔钻机的主要性能参数 2.1.1钻具钻速n min /89.35~91.18)1506500()6500(n 95.0~78.095.0~78.0r D === 式中 D --- 钻孔直径，㎜。
2.1.2钻具钻矩Mm N D k M m⋅=⨯==06.26475.815015.822式中m k --- 力矩系数，0.8~1.2，一般取1。
D --- 钻孔直径，mm 。
2.1.3轴压力H PN Df P 360081530)30~25(=⨯⨯==式中 D---钻孔直径，cmf---岩石坚固性系数,取f=8。
2.1.4排渣风量Qsm b v /14.221048.110157.47.433=⨯⨯⨯⨯==-ρ式中 b --- 岩渣的最大粒度，取15mm ρ --- 岩石密度，m kg /1048.13⨯m in /02.610414.22)133150(14.360104)(603622622m v d D k Q =⨯⨯-⨯=⨯-=π 式中 k --- 考虑漏风系数，取k=1.2d --- 钻杆外径，mm 查表1-2，查得d=133mm v --- 岩渣的悬浮速度，m/s 。
根据钻孔直径及以上所需满足的参数要求选KQGY —150为钻煤潜孔钻机,该机主要技术参数见表1-1表1-1 KQGY150露天高风压潜孔钻机技术特征钻孔直径(mm) Φ152-Φ185行走速度(km/h) 1 钻孔深度(m) 17.5单机爬坡能力 14° 钻孔角度 向下于地面成75°、90°电机总容量(kw) 58.5 适应岩种 各种岩石 外形尺寸(mm)工作状态 6440×3125×12900 钻机转速(r/min) 24.9、33.2、49.8 运输状态12000×3125×38865回转扭矩(N/m) 2400/2316/2060使用压力(Mpa) 1.05-2.46 一次推进行程(kg) 9 耗气量(m3/min) 17.5 推进轴压(kg) 0-5000供电电压(V) 380 除尘方式 湿式(自带)、干式(另配FC20)配用冲击器 DHD355K行走方式 电动履带自行总重量(t) 16 钻杆外径（mm ）133生产厂家英格索兰技术2.2钻岩的潜孔钻机的工作参数 2.2.1钻具钻速n min /13.21~24.12)2626500()6500(n 95.0~78.095.0~78.0r D ===式中 D --- 钻孔直径，㎜。
2.2.2钻具钻矩Mm N D k M m∙=⨯==76.80755.826215.822 式中m k --- 力矩系数，0.8~1.2，一般取1。
D --- 钻孔直径，mm 。
2.2.3轴压力H PN Df P 628882.2630)30~25(=⨯⨯==式中 D---钻孔直径，cmf---岩石坚固性系数,取f=8。
2.2.4排渣风量Qsm b v /14.221048.110157.47.433=⨯⨯⨯⨯==-ρ式中 b --- 岩渣的最大粒度，取15mm ρ --- 岩石密度，m kg /1048.13⨯m in /88.2510414.22)219262(14.360104)(603622622m v d D k Q =⨯⨯-⨯=⨯-=π 式中 k --- 考虑漏风系数，取k=1.2d --- 钻杆外径，mm 。
查表1-2，查得d=219mm v --- 岩渣的悬浮速度，m/s,根据钻孔直径及以上所需满足的参数要求选KQ —250为钻煤潜孔钻机,该机主要技术参数见表1-2表1-2 KQ-250露天高风压潜孔钻机技术特征钻孔直径(mm) Φ230-Φ250行走速度(km/h) 1 钻孔深度(m) 16单机爬坡能力 10° 钻孔角度 向下于地面成90°电机总容量(kw) 397.5 适应岩种 各种岩石 外形尺寸(mm)工作状态 10200×5930×21330 钻机转速(r/min) 22.3 运输状态20445×5930×51200回转扭矩(N/m) 9427.6 使用压力(Mpa) 0.49～0.69 一次推进行程(m) 8.5 耗气量(m3/min) 25～30 推进轴压(kg) 0-9400供电电压(V) 380 除尘方式 湿式(自带)、干式(另配FC20)配用冲击器 DHD380 行走方式 电动履带自行总重量(t) 45 钻杆外径（mm ）219生产厂家宣化风动机械厂3．设备选型计算3.1钻机效率计算潜孔钻机的生产能力采用计算法或参考类似生产矿山的指标选取,钻机每台班生产能力V b (m)和钻机速度(/min cm )计算如下： 钻进速度：aD kKEn v z 24π=每台班生产能力：ηb b vT V 6.0=式中 ：v —钻机钻进速度，/min cm ；b T —钻机班时间，minη —钻台班时间利用系数，取0.8；E —冲击功，Jz n —冲击频率，1min -k —冲击能利用系数0.6～0.8；取k=0.8 D —钻孔直径，cm ；α—矿岩的凿碎比功，3/cm JK —冲击功修正系数3～7.5； 取5试中冲击功——E 冲击频率——z n 查表1--3可得矿岩的凿碎比功——α查表1——4可得3.1.1 KQGY —150钻煤潜孔钻机每台班生产能力V b (m)和钻机速度(/min cm )计算如下：钻进速度： min 26.768.9401514.35.58.015008004422cm a D kK En v z =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==π 每台班生产能力：台班m vT V b b 7.1758.06087626.06.06.0=⨯⨯⨯⨯==η3.1.2 KQ —250钻岩潜孔钻机每台班生产能力V b (m)和钻机速度(/min cm )计算如下：钻进速度：m i n 07.498.9402.2614.35.58.0151015604422cm D kK En v z =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==απ台班生产能力：台班m vT V b b 06.1138.06084907.06.06.0=⨯⨯⨯⨯==η表1-3 名达正宇MDZY 中高风压DHD 系列冲击器型号及参数 冲击器型号钻孔直径 (mm) 长度 (mm) 外径 (mm) 重量 (kg) 工作风压(MPa) 耗风量 (m3/min) 冲击功(N.M) 冲击次数 (次/分) DHD355KΦ130—152 1098 Φ124 70 1.2---2.1 4.5---18 800 800--1500 DHD380Φ203--3501551Φ1812770.8—2.112---311560860--1510表1-4 凿碎比功值矿岩硬度f 硬度级别 软硬程度 凿碎比功值3/()J cm α-⋅ <3 Ⅰ 极软 <20*9.8 3-6 Ⅱ 软 (20-30)*9.8 6-8 Ⅲ 中等 （30-40）*9.8 8-10 Ⅳ 中硬 （40-50）*9.8 10-15 Ⅴ 硬 （50-60）*9.8 15-20 Ⅵ 很硬 （60-70）*9.8 15-20Ⅶ极硬>70*9.83.2钻机数量的确定钻机数量N （台）按下式计算得：)1(e qp QN -=式中 Q-设计的矿山规模，t/a P-钻机台年穿孔效率,m/aq -每米炮孔的爆破量,t/m e -废孔率%,取%5=e 试中每米炮孔爆破量q 查表1-5取值表1-5 每米炮孔爆破量钻机型号段高10m6~4=f10~8=f14~12=f20~15=fKQGY —150 底盘抵抗线m / 5.5 5.0 4.5 孔距m / 5.5 5.0 4.5 排距m / 4.8 4.5 4.0 孔深m /12.64 12.64 12.64 米孔爆破量1-3m m /⋅ 20.86 17.33 14.13 KQ —250 底盘抵抗线m / 8.5 8.0 7.5 孔距m / 6.5 6.0 5.5 排距m / 5.5 5.0 4.5 孔深m /11.3 11.6 12.0 米孔爆破量1-3m m /⋅35.61 29.56 24.093.2.1 KQGY —150钻煤潜孔钻机数量确定 台695.07.175300348.186.2017000000)1(=⨯⨯⨯⨯⨯=-=e qp Q N故钻煤潜孔钻机数应为6台3.2.2 KQ —250钻岩潜孔钻机数量确定台2595.006.1133003101.261.35101.284000000)1(33=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=--e qp Q N故钻岩潜孔钻机数应为25台4.两种钻机工作参数列表表1-6 设计所选用的两种钻机工作参数钻机型号 钻具转速min /r 转矩m /N冲击功J 轴压力KN排渣风量min /3m选择台数KQGY —15033.2 2400 800 0-5000 7.00 6 KQ —25022.39427.615600-940025.8825参考文献[1]李晓豁 . 露天采矿机械北京：冶金工业出版社，2010.9(2013.1重印)[2]荆元昌 . 露天采矿机械北京：煤炭工业出版社，1988[3]曹一南 . 露天采矿手册北京：煤炭工业出版社，1986[4]《采矿手册》编写委员会 .《采矿手册第三卷》北京：冶金工业出版社， 1991.1[5]钟良俊，王荣祥 . 露天设备选型配套计算北京：冶金工业出版社，1998[6]侯志恩，高学径 . 阿特拉斯各型钻车性能参数介绍[7]宣化名达正宇钻孔机械有限公司. 名达正宇MDZY中高风压DHD系列冲击器型号及参数介绍书[8]英国索兰技术访问网站铁甲工程机械网中国知网中国爆破网特种机械采购网百度文库新浪爱问阿特拉斯官网利勃海尔官网读后感该论文提出的计算机辅助露天矿爆破按设计软件,是基于Auto CAD二次开发利用Visual C++和objectARX接口实现的。