我的观点
COP1838型凿岩机是一种岩石钻孔设备,同时具有冲击、回转、推进、冲洗等多种功能。以阿特拉斯COP1838型凿岩机为例,介绍凿岩机前端主要部件的损伤,对凿岩机前端部件的损伤原因进行分析,提出了避免前端主要部件损伤的方法,为液压凿岩机操作使用、维护保养提供理论支持。
COP1838型凿岩机是一种岩石钻孔设备,同时具有冲击、回转、推进、冲洗等多种功能,用于炮孔或锚杆孔的钻孔施工,凿岩机结构比较复杂,因此其零部件损坏的原因也比较复杂。本文主要对COP1838型凿岩机前端主要部件损坏的原因进行分析,提出了避免前端主要部件损伤的方法,为液压凿岩机操作使用、维护保养、提供理论支持。
1前端结构组成及功用1.1结构组成
COP1838型凿岩机前端主要由前端壳体、前端导向件、冲洗头、水封、止动环等部件组成,如图1所示。
▲图1 凿岩机前端组成1.2功能
前端壳体主要用于安装前端导向件、冲洗头、止动环等部件。前端导向件安装在凿岩机前端,主要用来固定钎尾导向。冲洗头安装在凿岩机前端内部,其作用是使水封保持正常位置并支撑止动环。止动环安装在冲洗头后方,其作用是使钎尾在固定范围内前后移动。水封安装在冲洗头和进水管口部,主要用于为钻孔时提供冲洗水。
2前端常见故障分析2.1前端壳体开裂
凿岩机前端壳体结构如图2所示。凿岩机前端壳体内部装有前导向件和冲洗头,并承受着由钎尾传递到这些部件的所有载荷。凿岩机冲击工作时,若在低推进、无推进或者反向冲击的工况下时间较长,从冲击活塞传递过来的冲击力,便通过止动环和冲洗头传递作用到前端壳体上。此时冲击力会达到最大峰值,前端壳体会承受最大负载。当冲击力达到其允许的极限值时,前端壳体便会产生开裂。为此,凿岩机作业时要尽可能减少空打,杜绝无负载下凿岩机进行高冲击。
▲图2 前端壳体
除了操作不当原因外,前端壳体内部腐蚀也会引起前端壳体开裂。前端壳体内部若产生腐蚀现象,会造成凿岩机在作业时腐蚀部位产生应力集中,导致前端壳体产生裂纹。长期使用有腐蚀性的冲洗水,是造成前端壳体内部腐蚀的一个重要原因。
2.2前端导向件损坏
前端导向件结构如图3所示。前端导向件用于在作业时使钎尾固定在正确位置,避免钎尾与前端壳体直接进行接触。前端导向件带有油道、气道,用于为钎尾作业提供油液润滑。
▲图3 前端导向套
前端导向件损坏原因主要有2种:一是疲劳破坏,二是油道、气道堵塞。前端导向件长期与钎尾摩擦,会造成前导向件内接触面与钎尾之间磨损间隙过大,导致其不能较好的为钎尾提供导向。油道、气道一旦堵塞,会造成润滑油不能及时传递至前端接触面。接触面润滑不良、产生高温,则会加剧前端导向件损坏。
2.3冲洗头破裂
冲洗头结构如图4所示。凿岩机前端内部装有前端导向件和冲洗头,承受着由钎尾传递过来的所有载荷。冲洗头由高强度钢材制成,其作用是使水封保持在正确位置,并支撑着止动环。从止动环传递到冲洗头的冲击力,通过冲洗头传递到前端。
▲图4 冲洗头
导致冲洗头破裂的原因有以下3种:一是操作不当,二是冲洗头被腐蚀,三是前端被腐蚀。长时间空打会造成冲洗头破裂。制作冲洗头材质很难兼具高强度和良好的耐腐蚀性,如果所使用的冲洗水具有酸碱腐蚀性,就会将冲洗头腐蚀。这种腐蚀长期作用在冲洗头上,便会导致冲洗头产生破裂。
冲洗头安装在凿岩机前端内部,如果凿岩机前端被腐蚀,冲洗头在工作时会向前移动。此时凿岩机产生的反冲击力,经止动环传递到连接板处,作用在前端连接板处的孔口周围,造成该部位应力集中,进而导致冲洗头产生破裂。
2.4水封损坏
水封安装在冲洗头上、进水口处,共有4只。水封结构如图5所示,其作用有二:一是保证来自水泵的水不能进入凿岩机内部,对液压系统造成污染;二是防止外界杂质进入凿岩机,并为钻杆钻孔提供冲洗水。在钻孔过程中,凿岩机前端如有大量冲洗水流出,则说明水封损坏,应停机进行更换。凿岩机连接板处在作业时如有冲洗水流出,则说明水封损坏,应停机进行更换。
▲图5 水封2.5止动环损坏
凿岩机作业过程中,当冲击活塞驱动钎尾接触到凿岩机前端的零部件时,会给活塞的冲击速度将会降低。通常在设计时,为了确保冲击力能够通过钻杆有效地传递到钻头,并作用在岩石上,会给活塞驱动钎尾到达前端时的冲击力留有一定盈余。止动环的作用便是将这些冲击力吸收,其结构如图6所示。若凿岩机长期空打,会导致止动环因疲劳而损坏。
▲图6 止动环
止动环是易损件,为了避免因止动环因疲劳损坏而造成相关部件(如缓冲活塞、钎尾)损坏,一般每工作400h就需要更换新的止动环。特别要注意一点,在每次更换钎尾时必须认真检查止动环,若其损坏或磨损超过1mm应进行更换。
3前端维修要点3.1拆卸
拆卸前端时,需先拆下外接水管连接板固定螺栓,再取下连接板。需用专用工具压出导向件、冲洗头和止动环。
3.2零部件的检查与更换
在检查前,所有零部件必须在去油脂的溶剂中清洗干净。前导向件内径磨损不得大于39mm,否则需要更换。如果冲洗头出现严重损坏、裂缝等故障,应更换冲洗头总成。水封与钎尾接触面间隙不得超过1mm,否则需更换。用一个新的止动环作为标准进行比较,如果旧止动环表面磨损超过1mm,则需要更换新的止动环。
3.3装配
在重新安装前,所有部件应涂上一层液压油。需用专用工具压下导向件,并用压缩气体吹润滑槽,以确保油、气道畅通。安装时应注意冲洗头的冲洗孔与前端壳体冲洗孔位置对齐,再装上水管连接板。
将止动环及O形密封圈、钎尾装入前端,将前端与凿岩机其他部件组装,并按扭矩均匀拧紧两侧螺栓。
在日常施工作业中,凿岩台车有很多部件容易出问题,这些问题有的是可以避免的。只要认真做好工程设备的日常检查、维护保养,采取更为科学的管理方法,严格按照工程设备的使用管理规定,杜绝违规操作,便可有效降低故障的发生。