气动锚杆钻机既能钻顶板锚杆孔、顶板锚索孔,还可作为树脂药卷类的锚杆、锚索搅拌和安装设备,不需其他辅助设备, 能实行螺母的旋紧, 达到一次性初锚预紧力的要求, 是目前国内外大力发展,且应用前景非常广泛的机型。其齿轮式气动马达具有结构简单、体积小、重量轻、长时间运转性能好、抗污染能力强等显著优点,常常被作为气动锚杆钻机回转切削机构的动力机。但因其脉动较大, 致使该型式的气动锚杆钻机工作噪音比较大, 以及产生的油雾, 不仅恶化作业环境, 而且影响工人身心健康。为了改善煤巷支护的劳动条件,应当设计一种能消除油雾的气动锚杆钻机马达消声器。
气动锚杆钻机的噪声来源主要有以下三点:
1、压缩空气从回转机构排气口和推进机构排气口排出时产生的排气噪声;
2、气动锚杆钻机回转机械啮合和支腿部件间的摩擦产生的机械噪声;
3、钻孔过程中钻杆引起振动噪声和钻头切削岩石引起的岩石振动噪声。
通过研究气动锚杆钻机的主要噪声源发现,主要的原因是来自马达的排气噪声。在排气口, 高压气体以极高的速度排出, 对周围空气有卷吸作用, 从而在排气口附近与空气急剧混合膨胀, 引起强烈的喘流运动, 同时瞬间的压力和流速发生随机起伏脉动, 从而以声波的形式辐射噪声。噪声量的大小与气流在排气时的流速、排气口的几何形状及尺寸有关。
近年来我国生产的气动锚杆钻机频谱较宽,在低频和中频段,主要是噪声是排气噪声。而且这种噪声无法消除,只能通过消声器来限制排气速度,从而达到降低噪声的效果。
为了降低锚杆钻机气动马达的噪声, 应在马达排气口安装消声器, 一般气动马达消声器要满足下述基本要求:
1、具有较高的消声值和较宽的消声频率范围;
2、消声对气流的阻力要尽可能地小, 安装消声器后所增加的阻力损失要适合马达的背压要求;
3、结构上要求消声器体积小、重量轻、结构简单, 易于加工并且要坚固耐用, 使用寿命长。
由以上分析数据得知,锚杆钻机消声器尺寸和体积的限制, 选择相同孔隙率的发泡聚脂材料,设置挡流反射板, 使介质中气体流动均匀化, 并阻止高压气体直接排出, 扩大消音器的二次排气空间, 也能增大消音量。
因此,符合要求的消声器排气罩和消声器壳体应采用工程塑料制成,内部安装两层多孔板并填充特制的多孔介质,内部微孔介质采用发泡聚酯材料。高压气体从马达排入消声器, 首先经过一层多孔介质, 降低气体的速度; 然后经过反射板, 使气流分布均匀, 使气体扩散, 充分地流经整个介质。压力气体通过多孔板在多孔介质中逐渐降压膨胀, 逐渐降低速度通过第2道多孔板排出。排气过程产生的声波通过多孔介质的孔隙时, 声波激发介质孔隙中的空气分子产生振动, 其中一部分声能将用于克服空气与小孔的摩擦阻力和黏滞阻力而变为热能散发, 伴随着气流通过而声波被消耗, 通过多孔板的喷射作用降低了喷射噪声, 从而降低了噪声。
因多孔介质使用特制亲油材料,所以当含油气体在介质中降压膨胀时,吸收热量使介质中温度下降, 利于油雾的凝结。亲油性介质凝聚油雾液滴, 使油雾以液滴的形式排出消声器, 从而降低了排气中油雾的含量。
目前, 气动锚杆钻机多采用金属外壳中填充多孔介质的简易消声器, 若使用通过缩小多孔板孔径、增加多孔板级数而制成的消声器,会有效的提高消声和除油效果。经试验表明,使用这种消声器的气动锚杆钻机其噪声从110~ 120dB降低到80-85dB,符合煤炭生产安全规程的规定, 同时排气中的油雾含量降低了90%以上。