鉆機(jī)液壓系統(tǒng)故障分析與排除

                               方桂花1,潘海濤2
       （1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014010；2.內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)局151 隊(duì)，內(nèi)蒙古包頭014040）

   摘要：對(duì)生產(chǎn)過程中改造后的鉆機(jī)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行了分析，提出了排除故障的方法與日常維護(hù)。
   關(guān)鍵詞：鉆機(jī)；液壓系統(tǒng)；故障診斷；維護(hù)

    1 、引言
  針對(duì)機(jī)械鉆機(jī)使用較普遍，在施工過程中設(shè)備搬遷困難、鉆孔效率低及施工勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題，對(duì)其設(shè)備進(jìn)行了改造。改造后的鉆機(jī)是機(jī)械-液壓傳動(dòng)的鉆機(jī)，主要適用于金屬和非金屬固體礦床勘探、金剛石小口徑鉆進(jìn)、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)及工程地質(zhì)勘探。改造后的鉆機(jī)采用液壓控制系統(tǒng)，工作人員的勞動(dòng)條件得到了很大的改善，提高了工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。改造后鉆機(jī)設(shè)備布置工藝流程見圖1 所示。
    
   泵站安裝在控制臺(tái)一側(cè)，扳動(dòng)控制手柄就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)體的前后移動(dòng)、鉆桿的自動(dòng)鎖緊、加壓鉆進(jìn)和減壓鉆進(jìn)等。但是，當(dāng)液壓系統(tǒng)安裝完畢，進(jìn)行調(diào)試時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生劇烈的振動(dòng)和噪聲。為此，對(duì)故障進(jìn)行了分析并提出了相應(yīng)的解決方案。
    2 、鉆機(jī)液壓系統(tǒng)
    2.1 工作原理
  改造前的鉆機(jī)液壓系統(tǒng)見圖2a所示。
  鉆孔深度：1000 mm；立軸行程：500 mm；立軸最大起重量：120 kN；立軸最高壓力：80 kN；鉆機(jī)系統(tǒng)壓力：8 MPa；鉆機(jī)前后移動(dòng)行程：360 mm。液壓系統(tǒng)主要用來實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)立軸升降、鉆機(jī)前后移動(dòng)、鉆具稱重、調(diào)整孔底壓力、事故處理、下套管、起拔套管、油壓卡盤卡緊、松開等動(dòng)作。鉆機(jī)配有給進(jìn)缸2 個(gè)、卡盤缸2 個(gè)、移動(dòng)缸1 個(gè)，通過這些液壓缸可以實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)立軸升降，下套管、起拔套管、油壓卡盤卡緊、松開、鉆機(jī)前后移動(dòng)等動(dòng)作的控制。鉆機(jī)配有兩個(gè)液壓泵，一個(gè)是齒輪泵1，通過帶輪和動(dòng)力機(jī)連接；另一個(gè)是手動(dòng)柱塞泵2，當(dāng)動(dòng)力機(jī)或液壓泵1發(fā)生故障關(guān)閉時(shí)，利用手搖液壓泵2 供油，可將鉆具提離孔底，防止發(fā)生埋鉆事故。
    2.2 存在的問題
  在圖2 所示系統(tǒng)中，液壓泵1 為定量泵，在三位四通換向閥回到中位時(shí)，液壓缸不工作。系統(tǒng)卸載是由先導(dǎo)式溢流閥3 與二位二通換向閥4 組成的卸載回路。這時(shí)可將遠(yuǎn)程控制口通過閥4 與油箱接通，當(dāng)閥4 通路被切斷時(shí)，系統(tǒng)正常工作；當(dāng)閥4 通路被接通時(shí)，系統(tǒng)在低壓下卸載。但是，當(dāng)液壓系統(tǒng)安裝完畢進(jìn)行調(diào)試時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生劇烈的振動(dòng)和噪聲。
    
     3 、故障分析與排除
     3.1 故障的分析
  經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生于溢流閥3。拆檢溢流閥3 時(shí)閥內(nèi)零件、運(yùn)動(dòng)件配合間隙、閥內(nèi)清潔度、安裝等方面都符合要求。將溢流閥3 裝在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試，性能參數(shù)均屬正常。而裝入系統(tǒng)就發(fā)生劇烈的振動(dòng)和噪聲。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)與分析，發(fā)現(xiàn)卸荷回路中，溢流閥3 的遠(yuǎn)程控制口到閥4 輸入口之間的配管長度較短時(shí)，溢流閥3不產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，當(dāng)配管長度大于1m時(shí)，溢流閥3產(chǎn)生振動(dòng)，并出現(xiàn)異常噪聲。其原因是控制腔的容積越大越不穩(wěn)定，并且長管路中易殘存一些空氣，這樣控制腔中的油液在閥4 通斷的工況下，其壓力波動(dòng)較大，導(dǎo)致導(dǎo)閥或主閥的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)自激振蕩噪聲。
     3.2 故障的排除
   當(dāng)對(duì)溢流閥3進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)壓或卸載時(shí)，一般應(yīng)使遠(yuǎn)程控制管路愈短、愈細(xì)愈好，以減小容積，或者設(shè)置一個(gè)固定阻尼孔5（見圖2b）以減小壓力沖擊及壓力波動(dòng)，安裝位置盡可能靠近溢流閥3 遠(yuǎn)程控制口，將溢流閥3 的控制腔與控制管路隔開，這樣流體的壓力沖擊與波動(dòng)將被迅速衰減，有效地消除溢流閥3 的振動(dòng)和噪聲。由于溢流閥3 遠(yuǎn)程控制口的油液回油箱時(shí)被節(jié)流，將會(huì)增加控制腔內(nèi)油液的壓力，于是系統(tǒng)的卸載壓力也相應(yīng)提高了。為了防止系統(tǒng)卸載壓力提高過高，固定節(jié)流元件的阻尼孔不應(yīng)太小，只要能消除振動(dòng)和噪聲即可。況且過小的孔容易堵塞，造成系統(tǒng)無法卸載。
     4 、鉆機(jī)的維護(hù)
     4.1 開機(jī)前的檢查與維護(hù)
（1）各部件連接牢固可靠，結(jié)合面保持清潔良好；
（2）各潤滑部位加注潤滑油，檢查油箱液面高度；
（3）各制動(dòng)部位工作必須可靠；
（4）離合器調(diào)整合適；
（5）用手盤車觀察各部件動(dòng)作是否準(zhǔn)確可靠。
    4. 2 運(yùn)轉(zhuǎn)中的操縱與維護(hù)
（1）動(dòng)力機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，方能開動(dòng)鉆機(jī)，接合離合器必須平穩(wěn)。注意經(jīng)常保持各部位有足夠的潤滑油；
（2）變換各擋轉(zhuǎn)速試車，注意各運(yùn)動(dòng)部位的聲響及溫升，一般不超過70℃；
（3）注意壓力指示器的指示數(shù)值；
（4）注意制動(dòng)部件和鎖緊裝置的工作情況；
（5）卡盤磨損調(diào)整時(shí)，應(yīng)保持互相對(duì)中，否則因卡緊力不均勻而損壞機(jī)件；
（6）經(jīng)常檢查各緊固部位的情況。
    4.3 鉆機(jī)的保養(yǎng)
（1）每班檢查各緊固部分，清洗各接合面，按鉆機(jī)潤滑表加注潤滑油脂，消除漏油現(xiàn)象；
（2）每周除上述項(xiàng)目外還應(yīng)檢查離合器，手搖泵等部件；
（3）每月清洗一次油箱，過濾油，檢查液壓油有無變質(zhì)。
     5、 結(jié)束語
  通過對(duì)改造后的鉆機(jī)液壓系統(tǒng)故障分析，提出了解決的方案。改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，大幅度減弱了振動(dòng)和噪聲。目前改造后的鉆機(jī)運(yùn)行正常，工作人員的勞動(dòng)條件得到了很大的改善，工作效率提高了20%。
     參考文獻(xiàn)：
[1] 方桂花，汪建新,等.液壓傳動(dòng)[M].北京：地震出版社，2002.
[2] 周慶固.工程鉆探技術(shù)及施工方法[M].北京：地質(zhì)出版社，1987.