礦山機電畢業(yè)論文精選(九篇)

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第1篇：礦山機電畢業(yè)論文范文

關(guān)鍵詞：液壓；鑿巖機；設(shè)計研究；建議

中圖分類號：TD421.2 文獻標(biāo)識碼：C

Abstract： The paper analyzes various design and research literature on hydraulic rock drills in China， enumerates major arguments in some related papers， points out the imperative problems， and puts forward academic and policy-related advice on the R&D of the hydraulic rock drills industry in China.

Keywords： hydraulic； rock drill； design & research； opinion

1 我國液壓鑿巖機設(shè)計研究歷史回顧

我國液壓鑿巖機的研制起步非常早，距今已近50年。我國液壓鑿巖機技術(shù)研究也很早，二十世紀(jì)七十年代，我國長沙礦冶研究院等就翻譯了大量國外液壓鑿巖機專利和論文，七十年代后期，我國作者撰寫了大量液壓鑿巖機的技術(shù)論文，直到現(xiàn)在，關(guān)于液壓鑿巖機的論文與專利仍然不斷出現(xiàn)在各類期刊與網(wǎng)絡(luò)上。

我國液壓鑿巖機設(shè)計研究方面的論文，有博士論文，碩士論文，學(xué)士論文，有期刊論文，也有網(wǎng)絡(luò)論文，在整個液壓鑿巖機技術(shù)論文中，占據(jù)了很大一部分。

估計有20個高等學(xué)校（其中包括3所師范大學(xué)）和近10個研究院所的作者發(fā)表過液壓鑿巖機技術(shù)論文，其中大部分是關(guān)于液壓鑿巖機設(shè)計研究方面的論文。專利文獻更是與液壓鑿巖機結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)。可見，液壓鑿巖機設(shè)計研究在我國并非冷門。

我國液壓鑿巖機的技術(shù)論文與設(shè)計研究論文大量產(chǎn)出。與此形成鮮明對比，我國液壓鑿巖機產(chǎn)品發(fā)展很緩慢，獨立開發(fā)的產(chǎn)品，很少能在市場站住腳。

2 我國液壓鑿巖機文獻的分類

2.1 研究型論文

2.1.1 設(shè)計計算型論文

此類論文數(shù)量多。

設(shè)計計算型論文包括了仿真計算，優(yōu)化設(shè)計，活塞間隙優(yōu)化設(shè)計，蓄能器設(shè)計優(yōu)化，換向閥設(shè)計優(yōu)化，活塞緩沖設(shè)計，釬尾緩沖設(shè)計，沖擊頻率調(diào)節(jié)方法等等。

博士、碩士、學(xué)士的論文幾乎全部屬于此類。高校與研究院所作者的論文大都屬于此類。此類論文數(shù)量多。

2.1.2 實驗研究型論文

實驗研究型論文包括實驗方法介紹，實驗設(shè)備和儀器介紹，實驗項目介紹，測試結(jié)果與測試曲線分析，誤差分析等等。

此類論文中介紹實驗原理與實驗方法的較多。專門介紹液壓鑿巖機測試結(jié)果與曲線，并且進行分析的論文較少，大多散見于設(shè)計計算論文中，作為計算正確性的證明。

高校與研究院所作者有些論文屬于此類，此類論文數(shù)量不多。

2.1.3 材料熱處理研究型論文

材料熱處理研究型論文包括活塞、釬尾的選材與熱處理，銅套的選材等等。關(guān)于活塞、釬尾的選材與熱處理的論文較多，關(guān)于其他零件的論文數(shù)量少。

2.1.4 加工工藝型論文

加工工藝型論文包括鑿巖機主要零件的機加工的設(shè)備，工裝夾具，量具與測量方法，工序與工藝步驟，怎樣保證尺寸精度與位置精度，等等，大概是技術(shù)保密的原因，此類論文數(shù)量極少。

2.2 綜述型論文

2.2.1 產(chǎn)品品種型號綜述型論文

產(chǎn)品品種型號綜述型論文包括當(dāng)時國內(nèi)外液壓鑿巖機產(chǎn)品的廠家，系列，型號，主要性能參數(shù)等等。

此類論文數(shù)量較多，但大多是介紹阿特拉斯、山特維克公司的液壓鑿巖機產(chǎn)品，介紹國內(nèi)產(chǎn)品的較少。

2.2.2 產(chǎn)品歷史發(fā)展綜述型論文

產(chǎn)品歷史發(fā)展綜述型論文包括介紹國內(nèi)外液壓鑿巖機歷史發(fā)展，產(chǎn)品型號推出的年代，市場情況等等， 此類論文數(shù)量不多，但大多是介紹蒙特貝塔、阿特拉斯、山特維克公司的液壓鑿巖機產(chǎn)品歷史，介紹國內(nèi)產(chǎn)品歷史的較少。

2.2.3 產(chǎn)品技術(shù)綜述型論文

產(chǎn)品技術(shù)綜述型論文包括液壓鑿巖機結(jié)構(gòu)類型，技術(shù)進展，等等。此類論文數(shù)量少而且內(nèi)容重復(fù)較多。

2.2.4 產(chǎn)品市場調(diào)研分析指導(dǎo)型論文

產(chǎn)品市場調(diào)研分析指導(dǎo)型論文包括當(dāng)時國內(nèi)使用的液壓鑿巖機產(chǎn)品的主要型號，市場保有量，年銷售量與銷售額，備件銷售量與銷售額，市場的細分，將來市場的趨勢預(yù)測，市場對液壓鑿巖機的性能與技術(shù)要求。

此類論文很重要，對于國家的產(chǎn)業(yè)政策和企業(yè)的產(chǎn)品規(guī)劃指導(dǎo)意義很大。

此類論文數(shù)量極少，幾乎沒有，倒是在網(wǎng)絡(luò)上各種市場調(diào)查公司的廣告不少，只提供提綱，具體內(nèi)容要付費才能提供。

由于我國缺乏市場液壓鑿巖機產(chǎn)品銷售數(shù)據(jù)統(tǒng)計，要寫出高可信度的此類論文，必然要花費巨大的人力財力，只靠個人或一個單位的力量難以完成，最好有行業(yè)組織與行政力量的參與。

2.3 使用維修型論文

2.3.1 產(chǎn)品使用方法型論文

產(chǎn)品操作方法型論文包括鑿巖機沖擊壓力，旋轉(zhuǎn)壓力，推進壓力的優(yōu)化匹配，鉆頭直徑與旋轉(zhuǎn)速度的匹配，操作方法等等。

此類論文數(shù)量不多，有北京科技大學(xué)高瀾慶教授等的論文“液壓鑿巖機主要工作參數(shù)對鑿巖速度影響的試驗研究”，有廣東省水利水電第二工程局梁明華論文“液壓鑿巖機旋轉(zhuǎn)速度與鑿孔直徑的關(guān)系” [1]，是鑿巖機使用實踐總結(jié)，指導(dǎo)意義更大。

2.3.1 產(chǎn)品維修與故障分析型論文

產(chǎn)品維修與故障分析型論文多數(shù)為水電工程局、鐵路隧道工程局的技術(shù)人員所寫。此類論文來源于生產(chǎn)實踐，言之有物，參考價值很大，數(shù)量不多，列舉如下：

煤科總院北京建井所黃園月、李耀武、郭孝先“液壓鑿巖機的故障分析與防治”；

廣東省水利水電第二工程局何雄彬“HDl35A和COPl238ME型液壓鑿巖機工作原理及常見故障處理” [2]；

廣東水電二局股份有限公司李同明“阿特拉斯ROCD7鉆機使用中易出現(xiàn)的問題與改進” [3]；

李強“Atlas 1838型鑿巖機六種常見故障的排除”[4]；

張兆欽“COP1238鑿巖機技術(shù)特點及使用維護” [5]；

田華軍“HL500型液壓鑿巖機的日常維護保養(yǎng)” [6]。

2.4 產(chǎn)品介紹型論文

2.4.1 產(chǎn)品性能介紹型論文

產(chǎn)品性能介紹型論文多為介紹阿特拉斯、山特維克公司產(chǎn)品的論文，也有少量介紹國內(nèi)海卓公司產(chǎn)品，樂清采礦機械廠的液壓鑿巖機產(chǎn)品的論文。

2.4.2 市場應(yīng)用報道型論文

國外作者關(guān)于液壓鑿巖機市場應(yīng)用報道型論文很多，國內(nèi)此類論文數(shù)量很少，有少量關(guān)于YYT26支腿式液壓鑿巖機工程案例，使用成本效益分析的報道。

2.5 專利文獻

最近的十幾年關(guān)于鑿巖機械的專利有六十多件，大都是液壓鑿巖機械的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的專利。尚未見到有重大影響，或產(chǎn)生效益的專利。

3 我國液壓鑿巖機技術(shù)研究的不足

3.1 鑿巖機文獻的五多五少現(xiàn)象

通過對我國液壓鑿巖機文獻的分析，我們發(fā)現(xiàn)有五多五少現(xiàn)象。

（1） 設(shè)計論文多，實驗與工藝論文少；

（2） 研究論文多，使用維修論文少；

（3） 性能介紹型論文多，市場應(yīng)用報道型論文少；

（4） 歷史發(fā)展綜述論文多，市場調(diào)研分析指導(dǎo)型論文少；

（5） 專利多，影響小。

3.2 缺少學(xué)術(shù)交流討論

我國大概有20多年沒有開過全國性液壓鑿巖機技術(shù)方面的交流會或研討會。

我們眾多的論文作者，都是在自說自話，沒有交流，沒有討論，更沒有爭論。論文提出的論點，基本沒有人跟進，進行理論與實踐兩個方面的證明或證偽，或補充，只是不加評價的引用。

我懷疑，很少有人認真閱讀這眾多的論文，如果不是博士生，碩士生，大學(xué)生因為做畢業(yè)論文的需要，閱讀的人就更少了。我國關(guān)于液壓鑿巖機論文的影響力實在有限。

3.3 設(shè)計理論研究與產(chǎn)品生產(chǎn)脫節(jié)

我國大概可稱得上液壓鑿巖機設(shè)計研究論文數(shù)量大國，但是我國自行開發(fā)的液壓鑿巖機產(chǎn)品多數(shù)從市場上消失，現(xiàn)在還能在市場上站住腳，有一定銷售量的產(chǎn)品，多數(shù)為1980年代技術(shù)引進的產(chǎn)品。這種情況至少說明我們的設(shè)計研究和產(chǎn)品生產(chǎn)是脫節(jié)的，或者說明我們的設(shè)計理論還不成熟，還要不斷改進。

4 我國液壓鑿巖機設(shè)計理論的主要論點

4.1 關(guān)于鑿巖機沖擊機構(gòu)設(shè)計理論

4.1.1 三段法理論

認為活塞往復(fù)運動一個周期是由活塞回程加速、回程減速、沖程加速三個階段組成的。4.1.2 設(shè)計變量理論

將一個無量綱數(shù)稱為設(shè)計變量，這個無量綱數(shù)可以是：

（1） 沖程時間與活塞運動周期之比；

（2） 活塞回程加速度與沖程加速度之比；

（3） 活塞行程與可能最大行程之比；

（4） 活塞后腔受壓面積與前腔受壓面積之比，很明顯，第四個無量綱數(shù)最直觀，最易檢驗。

4.1.3 優(yōu)化設(shè)計理論

根據(jù)以下5個設(shè)計目標(biāo)，求得一個最佳設(shè)計變量。

（1） 蓄能器容積變化的最大值最??；

（2） 蓄能器隔膜震動次數(shù)最??；

（3） 能量利用效率最高；

（4） 沖程時，最大瞬時流量最??；

（5） 回程時，最大瞬時流量最小。

4.2 關(guān)于換向閥設(shè)計理論

4.2.1 換向閥中位正開口理論

換向閥在中位時，換向閥的高壓窗口與低壓窗口都有微小開啟，叫正開口。認為正開口有益于沖擊機構(gòu)性能改善。主張應(yīng)該采用正開口。

4.2.2 換向閥最優(yōu)行程理論

換向閥行程的選取受到閥口通流面積，換向時間與閥耗油量三重制約，存在一個優(yōu)化點。

4.3 關(guān)于蓄能器設(shè)計理論

4.3.1 高壓蓄能器與活塞運動的最佳耦合理論

蓄能器的蓄油與排油量不僅與蓄能器的容積有關(guān)，而且與系統(tǒng)的工作頻率有關(guān)，如果蓄能器固有頻率選擇不合適，即使加大蓄能器容積，也不能增大蓄能器的蓄油與排油量。

在蓄能器結(jié)構(gòu)參數(shù)固定，鑿巖機進油壓力確定的情況下，可以改變蓄能器充氣壓力來改變諧振頻率，使得系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)。

這個理論是極有理論研究價值與學(xué)術(shù)價值的，是一個動態(tài)的理論，是北京科技大學(xué)首先進行研究的，可惜無人跟進，這方面的論文太少。

4.3.2 蓄能器一次振動理論

在活塞運動一個周期內(nèi)，蓄能器隔膜只有一次振動。這個理論已經(jīng)包含在第4.1.2小節(jié)的優(yōu)化設(shè)計理論中了，這是一個靜態(tài)的理論。

4.4 關(guān)于信號孔位置

4.4.1 活塞回程換向信號孔位置的計算

這個理論是由北京科技大學(xué)與中南大學(xué)提出的，這是極其重要的計算，缺了這個計算公式，無法進行鑿巖機的圖紙設(shè)計。

4.4.2 活塞沖程換向信號孔位置的確定

這個理論是由北京科技大學(xué)與中南大學(xué)提出的，這也是極其重要的計算。既不能換向太早，使得撞擊釬尾時，活塞已經(jīng)被減速，也不能換向太晚，造成活塞二次打擊釬尾。

4.5 釬尾反彈緩沖動力計算

研究這個理論的有浙江大學(xué)張新等人，廣東工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院劉智等人，中南大學(xué)機電工程學(xué)院趙宏強等人，楊國平等人，難能可貴的是，張新做了實驗研究，有實驗曲線圖。

4.6 其他理論

（1）活塞密封間隙與長度優(yōu)化理論；

（2） 活塞空打緩沖結(jié)構(gòu)計算；

（3） 沖擊頻率無級調(diào)節(jié)自動換擋理論。

以上3種理論均有，就不一一論述了。

5 我國液壓鑿巖機設(shè)計研究亟待解決的問題

5.1 換向閥的結(jié)構(gòu)尺寸問題

（1） 換向閥中位負開口的優(yōu)缺點分析；

（2） 最優(yōu)負開口量的計算與實驗驗證；

（3） 換向閥最優(yōu)行程理論與實驗驗證。

5.2 活塞與缸體結(jié)構(gòu)尺寸問題

（1） 活塞前后腔面積的確定及優(yōu)化；

（2） 活塞回程換向信號孔位置的確定；

（3） 最優(yōu)沖程換向信號孔位置計算與實驗驗證。

5.3 蓄能器與活塞運動的最佳耦合理論

研究蓄能器隔膜的動態(tài)頻率響應(yīng)，蓄能器最佳充氣壓力的計算。

5.4 釬尾反彈緩沖系統(tǒng)動力計算與實驗驗證

不但研究緩沖機構(gòu)本身，進行靜力學(xué)計算，更要研究釬尾反彈緩沖系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，將緩沖機構(gòu)，釬具與緩沖液壓油路作為一個系統(tǒng)，研究緩沖活塞的頻率響應(yīng)，緩沖液壓系統(tǒng)是否能有效吸收釬尾反彈的能量，又是否能迅速將釬頭重新抵緊巖石。

5.5 鑿巖機反打系統(tǒng)動力計算

既要研究反打機構(gòu)本身，進行靜力學(xué)計算。更要將反打機構(gòu)與反打液壓油路作為一個系統(tǒng)，研究反打活塞的位移，運動速度與沖擊能量。

5.6 零件的氣蝕與腐蝕問題

（1）活塞前后腔氣蝕問題的計算與解決方法；

（2）鑿巖機殼體聯(lián)接平面點蝕的原因與預(yù)防。

6 我國液壓鑿巖機設(shè)計研究的學(xué)術(shù)建議

6.1 反求法

對國外高端液壓鑿巖機結(jié)構(gòu)尺寸的分析，用反求法研究鑿巖機沖擊機構(gòu)的設(shè)計計算公式與方法。反求法基本屬于歸納法，反求法需要統(tǒng)計多臺高端液壓鑿巖機的結(jié)構(gòu)尺寸，統(tǒng)計數(shù)據(jù)越多，代數(shù)計算公式越接近實際，設(shè)計指導(dǎo)作用越大。這方面的工作似乎還沒有人去做。

6.2 驗證法

將我們國內(nèi)的設(shè)計理論，如用最佳設(shè)計變量理論，換向閥最優(yōu)行程理論，蓄能器設(shè)計理論，分析國外高端液壓鑿巖機的結(jié)構(gòu)尺寸、充氣壓力等參數(shù)，檢驗是否符合我們的理論。如果大致符合，則驗證了我們理論的正確性，如果相差很大，則要尋找原因。

6.3 代數(shù)計算公式研究

6.3.1 液壓鑿巖機設(shè)計研究方法的分類

理論分析與公式計算，實驗研究，計算機數(shù)值仿真是鑿巖機設(shè)計研究的三駕馬車。

三段法，最佳設(shè)計變量等屬于理論分析計算。

理論分析與公式計算是鑿巖機設(shè)計研究的基礎(chǔ)，是實驗研究與數(shù)值計算的的基礎(chǔ)與指導(dǎo)。

6.3.2 液壓鑿巖機代數(shù)設(shè)計計算公式的建立

公式計算必須將鑿巖機的物理（實際）模型簡化為力學(xué)模型，再進一步簡化為數(shù)學(xué)模型，再簡化為代數(shù)公式。簡化必須是合理的，不能與力學(xué)模型有大的矛盾和沖突。

在不斷的簡化中，必然有失真，這時就要用經(jīng)驗系數(shù)去校正。這方面我們還有許多工作要做，對每一結(jié)構(gòu)類型的鑿巖機，都可以研究出一套基本通用的計算公式。

6.3.3 液壓鑿巖機代數(shù)設(shè)計計算公式的輸入輸出

代數(shù)公式計算輸入的是沖擊能，沖擊頻率，沖擊末速度，進油壓力， 輸出的是活塞質(zhì)量，活塞前后受壓面積，活塞行程，信號孔位置，閥的結(jié)構(gòu)尺寸，閥行程，開口量，鑿巖機進油流量等等。

6.4 強化實驗研究

6.4.1 液壓鑿巖機實驗的分類

在理論分析指導(dǎo)下的實驗研究是必不可少的，我們的力學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型是否正確，簡化是否合理，都需要實驗驗證。數(shù)值仿真計算就更需要實驗驗證了。

這里所說的實驗主要是鑿巖機內(nèi)部機理實驗，也可是型式實驗，而不是出廠實驗。

6.4.2 液壓鑿巖機實驗的規(guī)范

實驗的各種條件，包括樣機，液壓系統(tǒng)，測量方法，儀器儀表，都應(yīng)該是明確的，實驗的結(jié)果應(yīng)該是真實的，可重復(fù)的，重復(fù)實驗的誤差應(yīng)該進行分析。實驗的時間、地點與參加人應(yīng)該注明。

6.5 數(shù)值計算研究

6.5.1 數(shù)值計算的定義

數(shù)值計算就是虛擬樣機技術(shù)，因此數(shù)學(xué)模型要盡可能逼近力學(xué)模型與物理模型，數(shù)值計算需要輸入的數(shù)據(jù)很多，需要詳細的鑿巖機圖紙數(shù)據(jù)，否則不能稱之為虛擬樣機。

數(shù)值計算又叫動態(tài)仿真，我國在數(shù)值計算方面的論文太多了。有基于AMESim的仿真，基于Simulink的動態(tài)仿真，基于MATLAB的計算機仿真，準(zhǔn)勻加速度法仿真計算，鍵合圖方法仿真，等等。

6.5.2 液壓鑿巖機數(shù)值計算輸入輸出的基本要求

沖擊機構(gòu)數(shù)值計算中，進油流量必須是輸入值，而壓力是輸出值。

數(shù)值計算輸出結(jié)果不能僅僅是沖擊能，沖擊頻率等，必須能輸出活塞運動速度、位移，換向閥的速度、位移，活塞前后腔壓力的曲線。并且能夠描述出液壓油的空化與氣蝕現(xiàn)象。

數(shù)值計算的結(jié)果曲線應(yīng)該用實驗曲線驗證，未經(jīng)實驗驗證的仿真計算是不可信的。

數(shù)值計算的結(jié)果應(yīng)該是真實的，不能弄虛作假，其他人也可以重復(fù)運行程序。

6.5.3 液壓鑿巖機數(shù)值計算程序的基本要求

數(shù)值計算的程序應(yīng)該模塊化，數(shù)值計算需要花費大量的精力與時間，不是一個人短時間能夠完成的，因此數(shù)值計算的程序應(yīng)該模塊化，可以由一組人員分工，進行編寫。

數(shù)值計算程序應(yīng)該界面友好，參數(shù)的改變，應(yīng)在界面中進行，而不應(yīng)在程序中進行。

數(shù)值計算的模型與程序應(yīng)該是持續(xù)改進的，和所有的計算機軟件一樣，應(yīng)該有版本號。液壓鑿巖機數(shù)值計算程序應(yīng)該通用工具化，不要搞成專用工具。不能只有作者自己用，換一個人就不能用。

6.5.3 液壓鑿巖機數(shù)值計算程序的難點

虛擬樣機技術(shù)是一項浩繁的工程，但是并不是遙不可及。內(nèi)燃機的燃燒過程，牽涉到化學(xué)，燃燒學(xué)，熱學(xué)，力學(xué)，都可以做到數(shù)值仿真，并且在發(fā)動機設(shè)計中起到重要作用。沖擊機構(gòu)的數(shù)值仿真也一定能做到，但是這要求有一個精干的團隊和一個好的實驗條件。

數(shù)值計算程序都是針對某一個特定的圖紙的，因此通用性較差。不要指望適合于單腔回油的鑿巖機，也能適合非單腔回油的鑿巖機。也不要指望適合于芯閥結(jié)構(gòu)的鑿巖機，也能適合套閥結(jié)構(gòu)的鑿巖機。這也是數(shù)值計算應(yīng)用的一個難點。我們至少應(yīng)該做到，對某一相同結(jié)構(gòu)類型的液壓鑿巖機，具有通用性。

7 我國液壓鑿巖機設(shè)計研究的政策建議

7.1 以企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合

過去幾十年，我國液壓鑿巖機設(shè)計研究是以高校和研究所為主體的，和企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)聯(lián)系較少。事實證明，我國液壓鑿巖機設(shè)計研究進步不大，只有以有實力的大企業(yè)為主體，廠學(xué)研結(jié)合，學(xué)校與研究所自己不搞產(chǎn)品生產(chǎn)，只為社會和企業(yè)提供知識與技術(shù)，各自發(fā)揮自己的優(yōu)勢，才是我國液壓鑿巖機技術(shù)與產(chǎn)品的發(fā)展道路。

7.2 以行業(yè)協(xié)會為主體，組織技術(shù)交流

與鑿巖機的生產(chǎn)、使用有關(guān)的行業(yè)有鑿巖機械氣動工具、煤炭、礦山、鐵路、水電、冶金等等，在1980年代，礦山機械行業(yè)組織過液壓鑿巖機技術(shù)交流會， 1990年代初期， 煤炭建井行業(yè)組織過液壓鑿巖機技術(shù)交流會。

8 結(jié)語

（1）對我國液壓鑿巖機研究文獻進行了分類，5大類，13個小類；

（2）分析了我國液壓鑿巖機技術(shù)研究的不足，3個方面的不足；

（3）列舉了我國液壓鑿巖機設(shè)計理論的主要觀點，6大類，13個觀點；

（4）列舉了我國液壓鑿巖機設(shè)計中亟待解決的5大類共11個問題；

（5）提出了我國液壓鑿巖機設(shè)計研究的5條學(xué)術(shù)建議；

（6）提出了我國液壓鑿巖機設(shè)計研究的2條政策建議。

參考文獻：

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