徐雪鋒 ，周志鴻 ，田翔 ，康前

（1．浙江開山重工股份有限公司，浙江 衢州 324000；2．北京科技大學，北京 100083）

1 蒙特貝公司液壓鑿巖機簡介

蒙特貝（Montabert）公司位于法國里昂，目前主要業(yè)務是液壓鑿巖機和液壓破碎錘的設計、生產與銷售。

蒙特貝公司成立于1921年，生產氣動設備。1965年生產出第一臺手持式液壓鉆機。1969年生產出第一臺機載式液壓破碎錘，與液壓挖掘機配套。1970年生產出第一臺機載式液壓鑿巖機H45。

蒙特貝液壓鑿巖機是液壓破碎錘和液壓鑿巖機設計制造多年經驗的結晶。蒙特貝公司工程師對沖擊波傳遞和沖擊機理理論有深入了解，首先提出了液壓緩沖和漸進式沖擊能量等新概念。

蒙特貝公司在圣普列斯特 （Saint-Priest）工廠具有現代化機床和精密熱處理車間，制造和研發(fā)緊密結合。蒙特貝公司液壓鑿巖機的優(yōu)勢是高性能，高可靠性，維護周期長，釬具消耗低。

2010年以來，蒙特貝鑿巖機在中國的銷售和使用越來越多。浙江開山，江西鑫通，宣化華泰，江蘇徐工，長沙鐵建重工，浙江紅五環(huán)，山河智能等企業(yè)生產的頂錘式鑿巖臺車和頂錘式鉆機都采用了蒙特貝液壓鑿巖機。但是，關于蒙特貝液壓鑿巖機的結構原理，技術特點的文獻資料極少。本文根據網絡資料和蒙特貝宣傳資料，分析和研究了蒙特貝液壓鑿巖機的結構與技術特點。

2 法國蒙特貝公司鑿巖機的型號

自1970年至2016年，蒙特貝公司共開發(fā)了24個型號的液壓鑿巖機產品，見表1。但是在2018年公司網站上只能查到其中的11種型號。1970-1990年之間的7個型號已經全部淘汰，2016年推出新產品HC28。推陳出新，是產品的生存之道，企業(yè)發(fā)展的必由之路。

蒙特貝液壓鑿巖機型號代碼中的“H”代表法語液壓Hydraulique，“C”代表法語的能量回收閥Clapet derecurepartion d'energie，數字無實際意義。

表1 蒙特貝24個型號的液壓鑿巖機產品

蒙特貝公司鑿巖機產品型號歷史回顧見圖1。

蒙特貝各個型號鑿巖機沖擊能與鑿巖孔徑范圍見圖2。

3 蒙特貝液壓鑿巖機的結構類型概況

蒙特貝液壓鑿巖機的結構類型較多，根據現有資料，本文總結出四種結構類型，見表2。

4 四種結構類型特點簡介

（1）蒙特貝HC 20/HC25/HC28液壓鑿巖機的結構特點見表3。

（2）蒙特貝HC 50/109/150液壓鑿巖機的結構特點見表4。

圖1 蒙特貝公司鑿巖機產品型號歷史回顧

圖2 蒙特貝各個型號鑿巖機沖擊能與鑿巖孔徑范圍

（3）蒙特貝HC 170/200液壓鑿巖機結構特點見表5。

（4）蒙特貝HC110液壓鑿巖機結構特點見表6。

5 蒙特貝HC 50/HC109/HC150液壓鑿巖機結構特點

表2 四種結構類型

表3 蒙特貝HC 20/HC25/HC28液壓鑿巖機的結構特點

表4 HC 50/HC109/HC150液壓鑿巖機的結構特點

表5 蒙特貝HC 170/HC200液壓鑿巖機結構特點

蒙特貝HC 50、HC109、HC150液壓鑿巖機結構特點見圖11。

5.1 有效的耐空打結構

獨特的耐空打結構 （見圖11），沖擊活塞3具有制動段20（見圖12）?；钊苿佣斡?個臺階組成，從左到右，第1臺階直徑稍微小于第2臺階，第2臺階直徑稍微小于第3臺階，第3臺階直徑稍微小于第4臺階。缸體制動段21的直徑與活塞第4臺階精密配合，如果活塞運動進入制動段，可以有效制動。

圖3 蒙特貝液壓鑿巖機結構類型

圖4 蒙特貝液壓鑿巖機結構類型剖視圖

表6 蒙特貝HC 110液壓鑿巖機結構特點

圖5 蒙特貝HC110液壓鑿巖機

5.2 漸進式打擊能量

漸進式打擊能量的結構見圖11。

不同于常見的沖擊活塞，蒙特貝鑿巖機活塞呈梯形，活塞形狀見圖13，從活塞下部到頂部，三臺階漸進式，直徑逐級增加?？僧a生更有效，持續(xù)時間較長的梯形沖擊波，見圖14。沖擊能量更有效傳遞到鉆頭，減少了鉆具的應力，提高了鑿巖速度。

圖6 蒙特貝HC20鑿巖機

圖7 蒙特貝HC 50/HC109/HC150液壓鑿巖機的結構特點

5.3 積極液壓緩沖系統(tǒng)

5.3.1 液壓緩沖系統(tǒng)的發(fā)展歷程

蒙特貝液壓鑿巖機緩沖系統(tǒng)經歷了1980，1996和2002三代改進，見圖15。

積極緩沖系統(tǒng)的緩沖活塞的作用不僅吸收了巖石反射能量的損失部分，而且還確保了對釬尾的持續(xù)推力，保持了沖擊波最有效傳遞，減少了振動，保護鑿巖機和釬具。

積極緩沖系統(tǒng)的工作原理與阿特拉斯COP1838鑿巖機有明顯不同，積極緩沖系統(tǒng)也可以說是主動緩沖系統(tǒng)，由于有關文獻資料很少，不能完全了解其工作原理，只能根據手頭現有資料，加以闡述。

5.3.2 積極液壓緩沖系統(tǒng)工作原理

5.3.2.1 釬尾反彈力較小工況

釬尾反彈力較小工況時緩沖系統(tǒng)工作原理見圖16。

圖8 蒙特貝HC 109液壓鑿巖機

圖9 蒙特貝HC 170/200液壓鑿巖機

圖10 蒙特貝HC 110液壓鑿巖機結構特點

油腔6和油腔8都通沖擊進油，油腔6和油腔8內的壓力推動套筒4到極右端位置。

圖11 蒙特貝HC 50/109/150液壓鑿巖機結構特點

圖12 獨特的耐空打結構

油腔6通沖擊進油，油腔7通泄油路，泄油路開啟，推動緩沖活塞3向左運動。緩沖活塞3把釬尾1和釬尾套2推緊。

套筒5的位置始終不變。

5.3.2.2 釬尾反彈力較大工況

釬尾1反彈力較大時緩沖系統(tǒng)工作原理見圖17。釬尾1反彈力增大，油腔6內壓力隨之增大。推動緩沖活塞3向左運動，油腔7與泄油的通道9關閉，泄油路關閉。油腔7與油腔6連通，進高壓油。由于油腔6與油腔7的面積差，緩沖活塞3保持向左運動。

圖13 蒙特貝鑿巖機活塞與常見活塞形狀對比

圖14 蒙特貝鑿巖機活塞與常見活塞應力波形對比

5.3.2.3 活塞回彈能量較大工況

活塞回彈能量較大時緩沖系統(tǒng)工作原理見圖18。如果巖石很硬，活塞反彈速度大，因為有能量回收閥的作用，油腔6內油壓增大，緩沖活塞3向左位移較小，油腔7與泄油路的通道9稍微開啟，泄油路也稍微開啟，形成節(jié)流，通過泄油吸收回程能量。

5.4 活塞反彈能量回收閥

能量回收閥在實現活塞沖程換向的同時，可以回收活塞回彈能量用于下一次打擊，具有更高的效率，減少氣蝕危害，最佳地保護鑿巖機。

圖15 蒙特貝液壓鑿巖機緩沖系統(tǒng)三代改進

圖16 釬尾反彈力較小時緩沖系統(tǒng)工作原理

圖17 釬尾反彈力較大時緩沖系統(tǒng)工作原理

圖18 活塞回彈能量較大時緩沖系統(tǒng)工作原理

活塞反彈能量回收是蒙特貝獨特的結構與功能，其他公司鑿巖機未見有類似結構與功能，由于有關文獻資料很少，不能完全了解其工作原理，只能根據手頭現有資料，加以闡述。

活塞回彈能量回收原理簡化示意見圖19，當活塞以（10-12）m/s的速度撞擊釬尾時，活塞上腔（右腔）與高壓油切斷油路，與回油油路尚未接通，活塞上腔（右腔）處于封閉狀態(tài)，活塞與釬尾有暫短的接觸以后，活塞反彈，活塞上腔（右腔）壓力增加，推動分配閥左移，回收了活塞反彈能量?；钊貜椖芰炕厥赵敿氃硪妶D20。

5.5 液壓反打系統(tǒng)

圖19 能量回收閥原理簡化示意圖

圖20 能量回收閥原理圖

圖21 鑿巖機液壓反打示意圖

鑿巖機液壓反打系統(tǒng)示意見圖21，可以在卡釬時拔出釬桿，但是不能長時間反打，一般反打時間不超過10秒。

阿特拉斯COP1838鑿巖機反打系統(tǒng)是單獨管路供油，蒙特貝鑿巖機的液壓反打系統(tǒng)由回轉油壓或沖擊油壓力驅動，減少了油管數量。

6 蒙特貝公司液壓鑿巖機其他技術特點

6.1 組合式活塞

組合式活塞也是蒙特貝鑿巖機獨有技術。鑿巖機活塞由打擊活塞和推力活塞兩個部分組成，見圖 22。 蒙特貝 HC 200A， HC160，HC 170，HC150，HC 155，HC 109，HC108，HC40，HC50 鑿巖機組合式活塞的直徑與質量見圖23。在撞擊釬尾的時候，打擊活塞和推力活塞兩個部分是完全接觸的。

6.2 獨特的沖擊頻率調節(jié)方式

圖22 組合活塞

蒙特貝公司是更換推力活塞來實現的，三種不同長度的推力活塞 D，E，F，（見表 7）， 不僅能調節(jié)沖擊頻率，也可以改變推力活塞的質量，以適應不同沖擊頻率。更換推力活塞只需15分鐘時間。

其他公司鑿巖機沖擊頻率調節(jié)方法，都是通過改變活塞回程換向信號孔位置來實現的，見圖24。

7 蒙特貝液壓鑿巖機技術參數

（1）孔徑釬尾規(guī)格與應用見表8；

（2）沖擊性能參數見表9；

表7 三種不同長度的推力活塞

圖23 組合式活塞的直徑與質量

圖24 蒙特貝鑿巖機沖擊頻率調節(jié)方式與其他公司的對比

表8 孔徑釬尾規(guī)格與應用

（3）回轉性能參數見表10；

（4）氣水油霧參數見表11；

（5）蓄能器充氣壓力、液壓油粘度與油溫見表12；

（6）推進力與系統(tǒng)各部分壓力見表13。

表9 沖擊性能參數

表10 回轉性能參數

表11 氣水油霧參數

表12 蓄能器充氣壓力、液壓油粘度與油溫

表13 推進力與系統(tǒng)各部分壓力