1牙轮钻机的历史与发展 1
1.1牙轮钻机的分类与应用 1
1.1.1分类 1
1.1.2应用范围 2
1.2牙轮钻机发展简史 2
1.2.1初始的爆破孔钻孔 2
1.2.2初期的牙轮钻机 9
1.2.3逐渐成熟完善 11
1.2.4全面持续提升 15
1.2.5牙轮钻机发展的三个阶段 20
1.3国内发展概况 25
1.3.1初始探索阶段 25
1.3.2自主研制与设备引进阶段 27
1.3.3消化吸收仿制阶段 32
1.3.4创新发展阶段 36
参考文献 41
2岩石分类、特性与分级 42
2.1岩石分类 42
2.1.1岩浆岩 42
2.1.2沉积岩 45
2.1.3变质岩 48
2.1.4岩石主要特性对比 51
2.1.5研究岩石的结构与构造的意义 52
2.2岩石主要特性 53
2.2.1物理特性 53
2.2.2力学（机械）特性 60
2.3岩石的工业分级 67
2.3.1岩石工业分级的意义 67
2.3.2分级原则 67
2.3.3坚固性分级 68
2.3.4稳定性分级 70
2.3.5可钻性分级 70
2.3.6可爆性分级 73
参考文献 75
3露天矿爆破钻孔 76
3.1露天矿开采的基本概念 76
3.1.1露天开采概念 76
3.1.2露天采场的构成 76
3.1.3露天矿的开采特点与工艺分类 78
3.2炸药与起爆 80
3.2.1炸药与爆炸的特征 80
3.2.2矿用炸药 81
3.2.3炸药的起爆方法 84
3.2.4起爆器材 87
3.2.5岩石的爆炸破碎 93
3.3露天矿爆破钻孔 99
3.3.1露天矿爆破钻孔简介 99
3.3.2露天矿爆破孔钻孔方法的选择 104
3.4露天矿钻孔爆破方法 108
3.4.1露天矿爆破的目的、特点和要求 108
3.4.2露天矿常用的爆破方法 108
3.4.3露天矿的深孔台阶爆破特点与要素 110
3.4.4深孔台阶爆破参数的选择与优化 112
3.4.5深孔台阶爆破的典型工艺 120
参考文献 125
4牙轮钻头 126
4.1牙轮钻头的工作原理 126
4.1.1工作原理 126
4.1.2排渣方式 132
4.1.3牙轮钻头的几何形状与主要参数的选择 133
4.2牙轮钻头的类型与牙齿 134
4.2.1牙轮数目 134
4.2.2牙齿形状 135
4.3牙轮钻头的结构 139
4.3.1总成 139
4.3.2牙掌 139
4.3.3牙轮 140
4.3.4轴承 141
4.3.5轴承的冷却 142
4.4牙轮钻头型号命名 143
4.4.1 GB/T 13343—2008对矿用三牙轮钻头的命名方法 143
4.4.2 IADC的三牙轮钻头的命名方法 144
4.5牙轮钻头的设计制造与选型 146
4.5.1牙轮钻头的设计概要 146
4.5.2牙轮钻头的连接形式与参数 147
4.5.3牙轮钻头的材料、热处理与制造公差 148
4.5.4牙轮钻头的选用 150
参考文献 152
5牙轮钻机机械结构分析 153
5.1牙轮钻机的工作原理与基本构成 153
5.1.1工作原理 153
5.1.2基本构成 153
5.2总体布置 154
5.2.1总体布置的基本类型 154
5.2.2典型整机的平面布置与特点 155
5.2.3钻机总成的分布 159
5.3钻架总成 159
5.3.1主要功能 160
5.3.2基本类型与结构特点 161
5.4回转机构 179
5.4.1主要功能 179
5.4.2基本类型 179
5.4.3技术特点与结构分析 181
5.5加压提升机构 196
5.5.1主要功能 196
5.5.2基本类型 196
5.5.3技术特点与结构分析 199
5.5.4链条传动加压提升与无链传动加压提升的对比 214
5.6行走机构 217
5.6.1主要功能 217
5.6.2基本类型 217
5.6.3履带行走装置的技术特点与结构分析 222
5.7主平台、走台、支撑千斤顶 238
5.7.1主平台 238
5.7.2走台 241
5.7.3支撑千斤顶 242
5.8司机室与机房 244
5.8.1司机室 244
5.8.2机房 250
参考文献 252
6原动机与动力装置 253
6.1原动机的类型、特点与应用 253
6.1.1原动机的类型 253
6.1.2原动机的特点与适用范围 254
6.1.3原动机的选择 254
6.1.4原动机在牙轮钻机中的应用 255
6.2电动机 257
6.2.1交流电动机 257
6.2.2直流电动机 260
6.2.3交流变频电动机 263
6.3液压马达 266
6.3.1主要类型 266
6.3.2工作原理 267
6.3.3结构分析 270
6.3.4液压马达在牙轮钻机中的应用 279
6.4柴油机 280
6.4.1主要类型 280
6.4.2基本工作原理与典型工作过程 281
6.4.3结构分析 285
6.4.4牙轮钻机所使用的柴油机 297
6.5主空压机 298
6.5.1主要类型 298
6.5.2工作原理与结构特点 299
6.5.3在牙轮钻机中的应用 311
参考文献 314
7控制与保障系统 315
7.1电控系统 315
7.1.1静态直流传动 315
7.1.2静态交流变频传动 316
7.1.3 YZ系列牙轮钻机电气控制系统的特点 316
7.1.4构成电控系统的子系统及其功能 319
7.2液压系统 332
7.2.1开式液压系统与闭式液压系统 332
7.2.2 YZ钻机的液压系统的主油路和控制油路 334
7.2.3 YZ钻机液压系统的子系统 335
7.2.4钻机的闭式液压系统 343
7.3气控系统 352
7.3.1气动及其系统组成 352
7.3.2 YZ系列钻机的气动控制系统 353
7.3.3 YZ系列钻机的气动系统的主要回路的工作原理 355
7.3.4对气控系统的连锁要求 357
7.4润滑系统 357
7.4.1牙轮钻机的润滑方法和润滑油脂种类 357
7.4.2牙轮钻机的干油集中润滑 358
7.5主空压机系统 362
7.5.1滑片式空压机系统 362
7.5.2螺杆式空压机系统 365
7.6除尘系统 371
7.6.1湿式除尘系统 371
7.6.2干式除尘系统 373
7.6.3牙轮钻机的湿式除尘与干式除尘对比 376
7.7空气增压与净化系统 377
7.7.1空气增压系统 378
7.7.2空气调节系统 378
参考文献 379
8计算机系统 380
8.1计算机控制系统概述 380
8.1.1计算机控制系统 380
8.1.2计算机控制系统的组成 381
8.1.3计算机控制系统的应用类型 383
8.2牙轮钻机计算机控制系统基础 385
8.2.1钻进操作的工作循环 385
8.2.2牙轮钻机的计算机基础平台 387
8.2.3钻孔数据库系统的自动检测与数据采集 391
8.2.4牙轮钻机的钻孔作业的自动控制系统 394
8.2.5牙轮钻机计算机化的硬件与软件 394
8.3牙轮钻机控制系统的自动化与智能化 396
8.3.1可编程控制器和现场总线控制技术 397
8.3.2钻孔作业的自动化 398
8.3.3钻孔作业的智能化 399
8.3.4牙轮钻机的故障诊断与远程监控 401
8.4现代主流牙轮钻机的计算机控制系统 404
8.4.1国外主流牙轮钻机控制系统的主要特点 404
8.4.2牙轮钻机本机控制的智能化与系统作业的智能化 408
参考文献 411
9牙轮钻机的附属装置 412
9.1钻杆 413
9.1.1功能 413
9.1.2钻杆的类型与结构特点 413
9.2稳杆器 420
9.2.1功能与作用 420
9.2.2稳杆器的类型 421
9.2.3稳杆器的结构特点 422
9.3减振器 426
9.3.1减振器的功能与作用 426
9.3.2减振器的工作原理 426
9.3.3减振器的结构类型与特点 427
9.4其他装置 431
9.4.1定心与缓冲装置 431
9.4.2炮孔保护装置 433
参考文献 434
10设计计算 435
10.1基本设计原则 435
10.1.1必备条件 435
10.1.2尺寸与重量 435
10.1.3回转速度与扭矩 437
10.1.4轴压力和钻进速度 440
10.1.5提升力与提升速度 440
10.1.6接卸杆力矩 441
10.1.7液压千斤顶调平与地面承重 441
10.1.8主空压机的排气量与排气压力 442
10.1.9原动力 442
10.2整机性能指标 443
10.2.1整机性能指标 443
10.2.2主要工作参数及其确定 444
10.3总体设计 452
10.3.1总体设计的选择与分析 453
10.3.2总体布置 456
10.3.3钻机的重心与稳定性 460
10.4工作装置设计 463
10.4.1钻架及起落架装置 463
10.4.2回转机构设计 472
10.4.3回转加压小车 479
10.4.4封闭传动链条式加压提升机构 483
10.4.5无链加压提升机构 495
10.4.6压气排渣系统 499
10.5行走机构（底盘）设计 503
10.5.1主平台 504
10.5.2履带行走装置 505
10.5.3履带行走装置计算 507
10.6高原型牙轮钻机的设计 515
10.6.1海拔高度对牙轮钻机工作状态的影响 515
10.6.2高原牙轮钻机空压机的选择 516
10.6.3高原牙轮钻机电气设备的选择 519
10.6.4高原牙轮钻机的其他问题与对策 520
10.7牙轮钻机的安全设计 521
10.7.1牙轮钻机的安全本质化 521
10.7.2安全设计原则与方法 522
10.7.3牙轮钻机安全设计要求 523
10.7.4牙轮钻机安全设计实例 527
10.8牙轮钻机的现代化设计与优化 529
10.8.1现代化设计方法的应用 529
10.8.2设计参数的优化与匹配 531
10.8.3有限元设计分析实例 532
10.8.4牙轮钻机设计软件系统 536
参考文献 541
11工艺性与制造 542
11.1主要零部件的典型制造工艺 542
11.1.1桁架类 542
11.1.2架体类 546
11.1.3箱体类 550
11.1.4齿轮类（盘套类） 552
11.1.5轴类 553
11.1.6履带板 556
11.2制造质量控制 558
11.2.1质量控制与检验 558
11.2.2主要零部件质量的控制与检验 560
11.2.3整机质量的控制与检验 567
11.2.4焊接结构件质量的防变形控制 569
参考文献 571
12综合性能试验、出厂检验与工业试验 572
12.1综合性能试验 572
12.1.1试验内容 572
12.1.2试验方法 572
12.1.3试验设备 573
12.1.4检测控制系统 576
12.2出厂检验 578
12.2.1整机要求 578
12.2.2主要零部件要求 579
12.2.3检验规则 579
12.2.4出厂检验试验方法 579
12.3工业试验 580
12.3.1工业试验的目的 580
12.3.2工业试验的准备 581
12.3.3工业试验的内容 581
12.3.4工业试验的方法 582
参考文献 584
13安装调试与使用 585
13.1安装与调试 585
13.1.1前期准备 585
13.1.2现场安装与调试 586
13.2验收 596
13.2.1验收前的准备 596
13.2.2钻机安装调试验收与移交 597
13.2.3现场的工业试验项目与试验方法 597
13.3操作 597
13.3.1适用于牙轮钻机使用的安全防护守则 597
13.3.2操作装置 598
13.3.3操作程序 603
13.4维护 610
13.4.1日常保养 611
13.4.2主要运行部位的检查及调整 611
13.4.3润滑 612
13.4.4定检定修 613
13.5常见故障及排除 616
13.5.1机械系统的常见故障及其排除方法 616
13.5.2液压系统的常见故障及其排除方法 616
13.5.3气控系统的常见故障及其排除方法 617
13.5.4干油润滑系统的常见故障及其排除方法 617
13.5.5除尘系统的常见故障及其排除方法 618
13.5.6主空压机系统的常见故障及其排除方法 618
13.5.7电气系统的常见故障及其排除方法 619
参考文献 621
14牙轮钻机选型综合分析 622
14.1采购需求分析及注意事项 622
14.1.1基本分析 622
14.1.2采购方法与内容分析 623
14.2牙轮钻机钻孔成本分析 625
14.2.1成本的基本概念 625
14.2.2爆破钻孔的工作模式和钻孔成本的相关因素 627
14.2.3牙轮钻机钻孔成本的分析 630
14.2.4间接成本 638
14.2.5炮孔钻孔总成本 638
14.2.6成本分析计算的注意事项 639
14.3牙轮钻机的选型原则与方法 640
14.3.1牙轮钻机的选型原则与要点 640
14.3.2牙轮钻机的技术经济指标与主要材料消耗 641
14.3.3牙轮钻机的选型计算 643
参考文献 647