王晟炜，刘朋 ，丁涛

(1.天水凿岩机械气动工具研究所，甘肃 天水，741020；2.无锡通准凿岩工具有限公司，江苏 无锡，214000）

1 安百拓液压凿岩机技术特点

阿特拉斯·科普柯集团重视液压凿岩机的研发工作，不仅逐步推出了大量便于用户使用和维护保养的产品，并且将多年的设计生产与用户服务经验运用到新产品研发之中，通过更好的冲击功率与冲击频率的匹配、以及冲击参数与回转参数的组合，进一步提高了新产品的凿速、增长了钎杆的使用寿命。安百拓集团继承和发扬了阿特拉斯·科普柯集团的产品技术，推出了带有“+”号的新一代产品。这些新推出的产品，主要是使产品具有更长的保养周期等优点（至少延长50%以上的保养周期），从而更方便用户使用和提高生产效率。

周志鸿教授在 《阿特拉斯·科普柯公司液压凿岩机型号与技术特点》一文中，对阿特拉斯液压凿岩机型号编制的含义作了详尽表述。鉴于安百拓集团公司产品出现了新的型号，如结尾部分带“+”号，首写字母出现“RD”等，后尾字母的含义也有所变化。为方便读者使用，今抄录该文中关于型号编码的部分，并补充和修改编码后缀字母的含义。

安百拓集团公司液压凿岩机型号由4个部分组成[1]，见表 1。

第 1部分为“COP”的是公司简称，为“RD”的是公司推出的具有设计简洁、运行可靠特点的新系列凿岩机。第2部分代表凿岩机冲击功率。第3部分代表钎杆螺纹直径。第4部分为“+”号的见上文所述，为字母的见表2。第5部分为钎尾型号。第6部分为回转马达尺寸。

安百拓除露天用液压凿岩机外，还有用于钻锚杆孔、隧道掘进、地下采矿用液压凿岩机。安百拓非露天用液压凿岩机各型号的技术参数见表3、表 4、表 5。

表1 液压凿岩机型号组成

表2 液压凿岩机型号后缀字母的含义

2 安百拓非露天用液压凿岩机产品参数概述

本文对安百拓现有非露天用液压凿岩机产品型号作了汇总，见表6。

3 液压凿岩机产品技术发展现状

国内市场常见液压凿岩机，国外品牌主要有：安百拓（原阿特拉斯·科普柯，兼并了英格索兰，）、山特维克（兼并了汤姆洛克）、法国蒙特贝等。国内主要有：莲花山钎具有限公司、张家港永大公司、天水风动、重庆哥德瑞等[2]。

国际知名公司安百拓推出的多款新型的凿岩机最具有技术前沿代表性。主要体现在以下几个方面。

冲击机构：采用高效的液压双减振系统和浮动式接头，使钻头和岩石之间能实现更佳的接触，从而提高了凿岩机生产力和钎杆经济性；功能强大的可选液压反打装置，几乎消除了钻杆卡住导致失去钻杆的风险，从而提高了凿岩能力，改善了经济性；高频技术提高了凿速，而不会增加对钎杆的冲击压力；不同的冲程设置，确保提供最佳效率；优化了冲击活塞的设计，符合钎杆尺寸，将冲击应力降至最低；优化了与岩石的接触，确保可靠性；同时防止凿岩机遭受有害的能量反冲。

表3 安百拓非露天用各型号液压凿岩机技术参数

表4 安百拓非露天用各型号液压凿岩机技术参数

表5 安百拓非露天用各型号液压凿岩机技术参数

表6 安百拓非露天用液压凿岩机型号汇总

续表6安百拓非露天用液压凿岩机型号汇总

回转机构：高扭矩输出，有助于高效凿岩，并使卡钎风险降至最低；强劲的无级变速双向转动马达，具有高扭矩输出和优异的速度控制。

其它部件：机头和驱动装置独立润滑，啮合面和侧螺栓加压润滑，不但提高了生产力，还减少了停机时间；改进型闭环ECL（电控润滑）系统，可使凿岩作业更洁净，并减少推进梁和大臂组件的磨损。新的铸造技术实现高效冲击，能使冲击机构的效率达到70%。尤其是COP5060CR是一款极其强大的液压凿岩机，适合与COPROD钻具系统配合使用。该产品凿速极高，可凿大直径孔；输出功率高达50 kW，冲击能超过1000 J；冲击系统采用先进的工程技术，提升了输出效率；既提高了能量输出，又不会增加能量输入。还有RD新系列凿岩机设计简洁、运行可靠，零件数量及设置较少，降低了产品复杂性；直观的维护及检修操作，无需定制设计工具。

液压凿岩机采用新技术解决的主要问题是：

（1）提高凿孔效率（高冲击功率、高冲击频率、大扭矩、高转速、液压减震技术、浮动式接头）；

（2）解决卡钎问题（反打装置、高扭矩）；

（3）提高钎杆穿透率的同时避免钎杆承受应力增加（高冲击频率）；

（4）使冲击参数跟岩石匹配（活塞冲程可调节、回转扭矩可调节）；

（5）延长钎具寿命（优化活塞结构、液压双减震技术）；

（6）适于大孔径（HE 型）；

（7）适于深孔（UX 型）；

（8）特殊机型（AW适于恶劣环境型、RD简洁易用型）；

（9）延长机器使用寿命（独立润滑和加压润滑技术、电控润滑系统、以及安百拓新推出的相应机型）。

用户在选型时请注意以上技术特点。

需要强调的是：液压双减振系统技术和凿岩机冲击性能调节技术。为了解决凿岩机冲击功率增大后保持钎具使用寿命问题，安百拓产品14 kW功率以上的液压凿岩机基本上都使用了液压双减振系统技术。液压双减震系统能更加高效地吸收和分散岩石的反射波，从而有效地保护凿岩机核心部件，以及支撑凿岩机工作的钻臂和导轨。

不同硬度的岩石所需的冲击功率不同，以前的凿岩机需要通过调节螺栓改变活塞的冲程予以实现。新型产品如COP1532可以通过控制冲击进油压力和回油压力，很轻松地无级调节输出功率的大小。根据图1所示的COP1532液压凿岩机冲击性能曲线图，将冲击压力调至200 bar，回油压力调至6 bar，流量为100 L/min，冲击功率15kW，冲击频率68Hz。

图1 COP1532型液压凿岩机冲击性能曲线图

简而言之，目前以安百拓(原阿特拉斯公司)公司为代表的国际著名液压凿岩机设备制造商，最新推出的产品都是向大功率、高冲击频率、高回转转速、大回转扭矩、低钎具消耗方向发展。我国液压凿岩机生产厂家很多(参见《我国液压凿岩机产品概况》一文[2])，但现状是各自为战，未能形成合力，许多企业是上马、下马、再上马，低水平重复研制。几十年来一直坚持液压凿岩机研发生产的仅莲花山钎具等少数企业。目前民族产品距离安百拓为代表的的国际知名品牌至少20年，性能稳定的产品相当于安百拓COP1238水平（阿特拉斯30年前的产品，冲击能12 kW），在花岗岩上的钻速在1m/min左右。相当于安百拓COP1838（阿特拉斯20年前的产品）水平的产品也有，但还不够成熟稳定。而安百拓前些年推出的20kW液压凿岩机，在花岗岩上的钻速已达到3 m/min以上。市场上凿岩孔的核心部件产品共两类。一类是冲击部分在岩孔位置顶端的凿岩机，市场上称之为顶锤；另一类是冲击部分在岩孔底部的潜孔冲击器，市场上称之为潜孔锤（顶锤和潜孔锤的工作原理如图2所示[3]）。还有不用凿岩孔放炸药爆破直接用设备对岩石进行破岩的破碎锤。我国液压凿岩机产品与潜孔冲击器以及液压破碎锤相比是两重天地。潜孔冲击器（外形见图3）国内品牌已占据国内市场绝对统治地位，并迅速向国际市场扩张。国内黑金刚、新金围、凿孔深度等指标外，还重视凿岩机故障情况、维护保养难易程度、机器使用寿命等可靠性指标。目前国外知名品牌产品平均首次故障前累计进尺可达到3000米以上，平均无故障累计进尺可达到13000米以上，不拆机(大修寿命)累计进尺可达25000米以上，整机服务年限6～7年，累计进尺达到30万米。主要零部件的寿命（累计进尺）：冲击活塞与换向阀为25000米、液压马达为85000米、冲击机构蓄能器隔膜为5000米。国内品牌在使用寿命上比国际知名品牌差距更大。这主要是由于液压凿岩机相对其他核心部件产品如液压破碎锤、潜孔冲击器等工艺更加复杂、机器质量需要把关的因素更多，当然也有我国凿岩机械行业没有形成有效联合共同做大做刚、长沙天和、宣化苏普曼等企业异军突起。液压破碎锤本世纪初充斥国内市场的是德国克虏伯、韩国水山、日本古河等国外产品，近年来这些进口产品早已难觅踪影。国内嘉兴艾思博、温岭贝力特、江苏力博士等企业迅速发展壮大起来。而我国专业生产液压凿岩机的企业尚未涌现出来，产量较大的液压凿岩机的生产企业数量很少，其产品在市场上影响力也远不能覆盖全国。

图2 两种凿岩孔核心部件的工作原理图

图3 潜孔冲击器外形图

市场上除了关心凿岩机的凿孔速度、凿孔范强的因素。虽然某些企业生产的样机也能在某些场地进行的实验中展现出较长的使用寿命，但作为产品量产后，却很难保证批量产品的可靠性，推向市场后难以在市场上得到用户的认可。总体来看，液压凿岩机国内品牌未能对国际知名品牌构成实质性威胁，相比于潜孔冲击器和液压破碎锤需要奋起直追。

4 液压凿岩机的维护与保养

液压凿岩机生产商一般会提供详细的使用保养资料。用户在使用前应耐心细致的阅读理解并认真按照说明书的内容做好产品的正确使用和及时的维护保养工作。较大的工程单位，一般都有详尽的设备维护保养规程，甚至有专业维护部门定期进行保养维护。

液压凿岩机是高强度工作的产品，需要“精心呵护”才能达到应有的工作寿命。如将其等同于减速器、电机等常用机电设备进行维护保养，即使是安百拓等名牌产品，也会很快造成产品寿命终结报废。其核心零部件往往需要有一定的特有保障，如足够的润滑、适当的应力波反弹减震措施、跟配合零件连接足够紧实等条件下才能达到工作寿命要求，有些零件则寿命很短需要及时更换。液压凿岩机的日常维护通常分为日保养维护及检查、周保养维护及检查、季度保养维护检查，乃至拆机大修等阶段。日保养维护及检查主要是针对螺栓松动、钎尾润滑、水冲洗装置检查及加注润滑油等，周保养维护及检查主要是针对钎尾及连接套、冲洗衬套的磨损情况、蓄能器氮气是否充足的检查等。季度保养维护及检查主要是针对水密封、O型圈、蓄能器隔膜、齿轮箱轴承等长时间使用容易损坏的零件进行检查，对老化、磨损或间隙过大的零件进行必要的更换等。大修则需要拆机，对活塞、换向阀等达到使用寿命的核心零件进行更换。这些具体内容都有详细的资料随同产品交付用户，需要提醒的是：（1）使用者要严格按照技术资料的要求，按维护保养周期要求对机器进行“呵护”。不能看机器还能正常工作就置之不理，否则机器使用寿命将严重缩短。比如主连接螺栓松动，可能一个小时就能将凿岩机打报废。（2）维护保养液压凿岩机要注意防止杂质进入机器，尤其是液压部分的拆装要在清洁的环境下进行。凿岩机移动部件的配合非常精密，活塞更是高速滑动配合，对砂子等硬颗粒物质的敏感度很高，而机器的工作环境恰恰处在布满砂石的恶劣环境中，因此要格外仔细。（3）主要螺栓的紧固要按照说明书上的力矩要求、使用定扭矩扳手拧紧，避免使用通用工具凭感觉操作。（4）大多数的液压凿岩机的关键部位的拆装都需要专用工具。拆装时应仔细研究机器结构，注意拆装顺序耐心进行操作。不可野蛮拆装损伤零件配合面，或划伤密封件。（5）使用过程中出现异常要及时停机检查，不能让机器“带病”工作。哪些情况算“异常”，说明书上都有详细说明，要充分重视该问题。因为机器一旦出现异常，如继续高负荷使用，往往很快就造成机器严重损伤。而有的损伤是不容易修复或修复代价很高的。

总之，液压凿岩机是对维护保养要求很高的设备。不像普通机电设备那样，只要浇点油就可以不管不顾地使用很多年。国外进口产品如安百拓液压凿岩机价格昂贵，一台COP 1838售价50万，一台COP2560售价更高达130万。如此值钱的“宝贝”不由得你不尽心呵护。国产液压凿岩机由于没有形成品牌效应，价格一般比较低廉，用户用起来没那么“心疼”，保养维护及检查未严格执行说明书的要求，或许是国产液压凿岩机“不耐用”的原因之一。

5 对我国凿岩机械行业关于液压凿岩机方面的一些看法

5.1 液压凿岩机产品发展历史与现状

液压凿岩机是国外20世纪70年代初才开始发展起来的新一代凿岩机，由于其具有效率高、能耗低、噪声小等特点，在国外迅速得到了广泛应用。从1973年开始，我国凿岩机械行业技术归口单位天水凿岩机械气动工具研究所（当时叫天水风动工具研究所）与我国矿山冶金凿岩设备研发方面实力雄厚的长沙矿冶研究院等单位开始联合研制YYG80型液压凿岩机。在资料缺乏又无样机的情况下，自力更生，反复实践，经过8年的努力，终于将我国第1台液压凿岩机研制成功，其主要技术性能达到20世纪70年代末的国际水平，并由一机部和冶金部于1980年9月联合组织了鉴定，开启了我国液压凿岩机研发方面的先河。其他单位在上世纪八九十年代生产的产品多为参考外国样机研制，或引进国外技术生产。

上世纪80年代中期，沈阳风动工具厂引进瑞典阿特拉斯COP1238生产技术，并获得SCOP1238液压凿岩机生产许可证。其产品外形如图4所示。2003年沈阳风动工具厂被瑞典阿特拉斯公司全资收购。

图4 沈风SCOP1238液压凿岩机外形图

上世纪80年代中期，莲花山凿岩钎具厂引进法国Secoma公司技术，生产水星牌系列液压凿岩机[5]。该公司的延续性较好,尽管市场形势起起伏伏,却一直坚持了液压凿岩机的生产。Secoma公司1989年被当时的Tamrock公司收购，同年山特维克公司收购Tamrock公司25%的股份。Secoma的HYDRASTAR系列凿岩机在市场上名气不错。1985年葫芦岛莲花山公司与Secoma公司合作，引进HY200/300系列凿岩机的图纸及工艺。莲花山液压凿岩机产品外形如图5所示。

图5 莲花山液压凿岩机外形图

上世纪80年代后期，天水风动工具厂研发成功YYGJ145型液压凿岩机，性能相当于瑞典阿特拉斯COP1038，并配用于自家生产的CYTJ12.3型三臂液压掘进钻车上，后来停产。本世纪初又开始研发了YYGJ180、TAY138等多种型号的液压凿岩机，近年来研发生产了TNY138、YYGJ145B等型号的液压凿岩机。

还有企业生产了类似芬兰的Doofor公司的液压凿岩机，如张家港永大公司研发的YHD系列液压凿岩机。其产品外形如图6所示。

图6 张家港永大公司YHD系列液压凿岩机外形图

此外还有株洲东方工具厂、衢州凿岩机厂、宣化风动工具厂等企业，北京科技大学、中南工业大学、长沙矿冶研究院、中国矿业大学等高校以及煤炭科学研究院等科研机构，也很早就开始涉足液压凿岩机的研发工作。我国液压凿岩机的研发工作于上世纪90年代末达到高潮，共有YYG80、 YYG80A、YYG90、YYGJ145（性能相当于瑞典 COP1038Ⅱ）、YYG250A、CYY20（性能相当于法国RPⅡ200）、DZYG38B（性能相当于瑞典COP1238ME）等十几种机型通过了当时的国家鉴定。然而随着市场形势的变化，除莲花山凿岩钎具厂等个别企业坚持液压凿岩机的生产外，其余单位于上世纪末逐渐沉寂。本世纪初，又有许多企业开始了研发，但相当一部分截至目前停止了产品的生产。目前全国凿岩机械气动工具行业单位中涉及液压凿岩机的生产企业主要有:阿特拉斯·科普柯（张家口）建筑矿山设备有限公司、天水风动机械股份有限公司、山东莱特瑞重工智能装备有限公司、浙江志高机械股份有限公司、浙江开山重工股份有限公司、山河智能装备股份有限公司、洛阳耿力工程机械有限公司、中船重工中南装备有限责任公司、湖南恒至凿岩科技股份有限公司等，还有许多凿岩机械行业之外的单位如莲花山凿岩钎具有限公司、上海绿钻公司、邯郸宏远公司、张家港永大公司等。

5.2 液压凿岩机在我国工程单位的使用情况

安百拓（原阿特拉斯）、山特维克等公司生产的液压凿岩机一般配套本企业生产的凿岩设备，其零部件主要供应自己的用户。蒙特贝等国外品牌凿岩机一般为我国比较大的凿岩设备生产企业配套，如浙江红五环、深圳凯强力等。国外知名品牌凿岩机质量较高、性能可靠，但价格昂贵。目前在国内市场占据统治地位。国内凿岩机品牌或零部件生产企业（专业生产液压凿岩机零部件的企业很少）主要有以下用途：

一是作为凿岩机械核心部件为工程单位配套。由于国外产品价格昂贵，还存在服务不够及时的问题，工程单位为解决施工费用高昂、产品及时进行维护保养等问题，往往采用部分国内产品替代进口。

二是为国内凿岩设备专业生产企业配套。如莲花山凿岩钎具有限公司生产的凿岩机为唐山市丰润区东方液压机电研究所、张家口宣化华泰矿冶机械有限公司、石家庄煤矿机械有限公司等企业生产的凿岩钻车配套。上世纪90年代还配用于天水风动工具厂生产的两臂液压掘进钻车。

三是为自家生产的凿岩设备配套。如天水风动机械股份有限公司生产的TNY138型液压凿岩机，配用于该公司生产的TCY118型液压钻车上；重庆格德瑞公司生产的DZYG38B型液压凿岩机，配用于该公司生产的CTJY12.1轮胎式全液压掘进钻车；浙江志高机械股份有限公司生产的 ZY101、ZY104、ZY104M 等型号的液压凿岩机，配用于本公司生产的ZGYX-650型露天液压钻车或J21型地下掘进台车上；浙江开山重工股份有限公司生产的DZYG32型液压凿岩机配用于本公司ZD132型全液压掘进钻车；中船重工中南装备有限责任公司生产的ZYYG150、ZYYG170、ZYYG260型液压凿岩机，配用于该公司生产的ZCLH100G、ZCL115、ZCL127型液压钻车上。

四是配用于挖改钻类凿岩设备。挖改钻是在挖掘机底盘上安装能够实现凿孔作业的部分，并借用挖掘机本身配备的动力。由于避免了专业液压凿岩钻车专用底盘的生产，因而大幅降低了行业门槛，近年来发展势头不错。如深圳市凯强力科技有限公司推出了 QL-HC20、QL-Y28、QLY45、QL-Y90等型号的产品；江苏安能钻掘设备科技有限公司推出了WG-45、WG-90等型号的挖改钻机以及挖改钻机钻掘一体机。生产挖改钻的还有湖南燎原重工、重庆丰岩工程机械有限责任公司、深圳市深凯建设机械有限公司、重庆市壹邑机械设备有限公司、深圳市鑫飞腾机械有限公司等许多企业。由于挖改钻多非凿岩设备专业生产企业，因而整机售价低廉，多从国内液压凿岩机生产企业配套。

五是为工程单位提供液压凿岩机配件。其中生产量最大的是钎尾、铜套等易损件。凿岩机活塞、蓄能器隔膜等零部件虽有生产，但因质量与进口配件相差较大供货数量很少。

5.3 我国液压凿岩机生产滞后的原因分析及对策建议

虽然我国很早就开始了液压凿岩机的研发生产，但至今仍无法撼动国外商家。其主要原因可能有以下几个方面：

一是市场发育不足。液压钻车售价高昂，工程施工单位一般配备的数量不大，而且有很多替代品。如露天采矿工程，既可以使用液压钻车，又可以使用潜孔钻机、旋挖钻机，大孔径钻孔还可以使用牙轮钻机。既然配备数量不大，为避免延误工程进度，不如买一台信得过的产品。液压钻车用量相对难以替代的是大型矿山采矿工程中的巷道掘进施工，如金川有色金属公司。但这些企业多年来凿岩设备一直被国外产品占据，短时间内更换国有产品，这对于这些产品采购、维护已形成规章制度并配备专门维护保养机构的施工单位绝非易事。

二是液压凿岩机技术含量高、高端技术密集，民族品牌受制于我国工业基础水平难以保证产品质量及可靠性。如液压凿岩机活塞，在工作中要承受高频率的交变冲击负荷，如材质不过关、热处理参数控制达不到要求，工作寿命将成倍缩短，甚至失去经济性。这是我国凿岩机厂家能生产质量可基本满足工程工作要求的冲击功率12 kW左右的凿岩机，18 kW过关的企业寥寥无几的原因，更别提冲击功率达到40-50 kW的大冲击功率液压凿岩机。

三是缺乏好的市场切入点。钎尾，国内企业做得比较成功，供货量也很大。但钎尾应归属于钎具类产品，不属于液压凿岩机核心部件。而活塞等关键件如果质量不过关或缺乏知名度，一般不愿意采购。这就如同中国的芯片、电脑操作系统一样，越没人使用，越得不到改进和提高的机会，进而形成恶性循环。

鉴于液压凿岩机的市场现状和技术特点，建议行业从以下几个方面着手：

一是建立统一的标准。用最少的产品结构和型式，最大程度地满足市场的需求，从而节约国内市场生产资源，避免重复研发和生产造成的浪费。

二是企业之间形成联合机制，打造知名品牌。

三是形成核心零部件专业生产企业。比如专业生产凿岩机的活塞、隔膜、换向阀等。

四是成立液压凿岩机专业维护保养公司。这样既解决了施工单位的液压凿岩机维护保养问题，也为国内产品的切入提供好的机会。

五是技术实力雄厚的高等院校和科研单位，帮助企业对关键零部件进行攻关，使我国核心零部件的质量得到应有的提升。