COP1838型凿岩机工作原理及常见故障分析

ＣＯＰ１８３８型凿岩机主要由机头、齿轮箱、中间体、缸体、后端体、冲击活塞、钎尾、蓄能器等部分组成，如图１所示。

1.冲击活塞2.驱动套3.止动环4.钎尾5.冲洗头6.驱动齿轮7.钎尾止推环8.缓冲活塞9.传动轴10.低压蓄能器11.冲击活塞前导套12.缸体13.旋转马达14.冲击活塞后导套15.后端体16.回油蓄能器17.换向阀芯18.高压蓄能器19.钎尾油油道
▲图1 凿岩机结构及工作原理图

图１为凿岩机工作原理示意图。高压油通过高压蓄能器１８后进入活塞缸体，在换向阀芯１７的作用下，冲击活塞１做高频率往返运动，打击钎尾，提供破碎岩石的冲击能。由低压蓄能器１０、缓冲活塞８和钎尾止推环７共同组成缓冲系统，当冲击活塞１打击钎尾４后，钎尾反弹回来的力推动钎尾止推环７。止推环推动缓冲活塞８向后移动，经过两级缓冲，后部液压油吸收其压力后经过低压蓄能器１０进行释放，达到缓冲作用。

由液压旋转马达１３提供旋转动力，通过传动轴９将扭力传递到齿轮箱，再经过内部的驱动套２将扭力传递给钎尾４，达到驱动钻杆旋转的作用。钎尾润滑油在０.３～０.４ＭＰａ的空气压力作用下，经过钎尾油油道１９到各润滑面。

蓄能器膜片破裂主要原因是蓄能器充氮压力过高。充氮压力过高，膜片将靠近蓄能器底部，造成膜片活动空间减小，液压油被困在膜片和蓄能器底板间，形成多个小油腔，压力逐渐升高，致使膜片破裂，同时还伴有管路振动。蓄能器外壳破裂的主要原因，是蓄能器长期处于无气或者气压不足的状态下工作，导致液压油压力达到最大值，应力集中于蓄能器外壳。

如果凿岩机工作的声音由清脆变成沉闷或者嘶哑，冲击系统无法达到高冲压力，压力约１４ＭＰａ，且压力表指针抖动、油管剧烈振动，即为蓄能器破裂。在平时使用过程中，蓄能器压力不能太高。高压蓄能器充气压力应低于凿岩机开孔冲击压力３～４ＭＰａ，最大不超过１１ＭＰａ，低压蓄能器充氮压力控制在２～２.５ＭＰａ。需经常检查蓄能器充气阀芯和检查阀芯是否漏气。蓄能器芯安装扭矩控制应在控制在３００Ｎ·ｍ左右。

被腐蚀和产生裂纹是冲洗头常见故障。冲洗头的制作材料强度低且耐腐蚀性差，为此其不能在有侵蚀性水环境中长期工作，否则会产生裂纹。机头被腐蚀后，冲洗头将前移并将冲击力通过止推环传递给机头，导致应力集中。

对此的处理措施如下：冲洗头的加工材料采用高强度且耐腐蚀性强的不锈钢；安装冲洗密封时，要保证位置准确无误，确保冲击力通过止推环传递到冲洗头，减少冲洗头松动；及时更换钎尾和冲洗头密封。

机头主要故障形式为机头断裂，最主要的原因就是长时间空打。当所有的压力释放后推进力消失，从冲击活塞产生的冲击力传递给止推环、冲洗头，最前端压力达到最大值。若使用具有腐蚀性的冲洗水，被腐蚀的裂纹将慢慢随着冲击应力增长，直到整个前端断裂。处理措施及注意事项如下：严禁空打，保证钎尾、冲洗密封以及结合面的完好，及时更换磨损的冲洗头和钎尾导套。

冲击活塞常见故障包括：螺栓松动；冲击活塞斯特封磨损；长时间别钻杆冲击，致使活塞表面局部温度上升；活塞接触面和缸体件发生卡死，导致冲击活塞接触面突然断裂。其主要原因包括：活塞上已经产生裂纹；润滑油被污染；冲击活塞对中安装尺寸偏差较大；凿岩机螺栓紧固力过大和活塞导向套磨损。冲击活塞打击面损坏主要原因是漏水或者漏油至活塞区域，造成腐蚀或气蚀，如图２、图３所示。

▲图2 水蚀造成端面成放射性条形裂纹

▲图3 气蚀造成端面掉块

处理措施及注意事项：保证冲击活塞对中性，严禁长时间别钻；严格执行钻机强制保养规定，及时更换磨损的活塞前后导向套、斯特封等；保证液压油清洁，更换凿岩机管路或保养凿岩机时，防止砂砾进入；防止气蚀和水蚀，定期检查更换水封；润滑油输入量保持在２０～２５滴／ｍｉｎ；及时更换磨损的斯特封；防止杂质等进入凿岩机，凿岩机内部金属部件损坏后，必须对凿岩机解体清洗后方可重新装配。

冲击活塞导套失效的主要原因包括：冲击活塞结合面或者活塞断裂；冲击活塞导套的气蚀：长时间处于低推进或者空打状态，导致冲击活塞、换向阀配合时间与凿岩机设计不匹配；误用了已损坏或型号错误的蓄能器。

处理措施和注意事项如下：出现故障时要立即停机检查，防止对内部部件的二次伤害；操作过程中尽量避免空打，根据围岩强度调整合适的推进压力；蓄能器发生故障后要及时更换，并确保充气压力正确；内部导向面上有气蚀痕迹，可以不更换，外部导向套面上有气蚀痕迹，可以将其旋转后继续使用。

钎尾止推环常见故障形式是旋转衬套裂口，主要原因是润滑油不足和疲劳损伤，如图４所示。处理措施和注意事项：保障钎尾润滑油正常供应，每班检查机头处排油口和钎尾处是否有润滑油排出，若无润滑油排出必须停机检查；旋转衬套按照４００ｈ更换一次；保证旋转衬套锥形面磨损不超过１ｍｍ。

▲图4 旋转衬套破裂

驱动套主要故障形式是驱动套磨损，其主要原因包括：缺少润滑油，或润滑油型号不符合要求；钻大直径的孔，超过了凿岩机设计的极限；驱动套内部啮合齿缺失处理措施及注意事项如下：确保钎尾润滑油充足且空气压力适中，严禁使用非专用润滑油；ＣＯＰ１８３８型凿岩机最优钻孔孔径为４３～８９ｍｍ，最大钻孔孔径不能超过１０２ｍｍ；机头钎尾导向套磨损超过１ｍｍ时必须更换。

缓冲活塞常见的气穴，主要原因是压力设置错误、恒定流量阀稳定性较差。处理措施和注意事项如下：每班记录凿岩机运行参数，出现冲击压力、推进压力、旋转压力和缓冲压力不匹配时必须及时调整；确保高低压蓄能器的充气压力正确，发现蓄能器故障时必须立即停机处理；确保液压油清洁，及时检查恒定流量阀和处理密封磨损；凿岩机维修保养时，对缓冲活塞磨损情况和气穴情况进行判断分析，及时查找原因并处理，防止对凿岩机其他部件造成二次损伤。

凿岩机最常见的故障主要是由过高的反弹压力和过低的推进压力引起的。同时操作人员的规范操作也至关重要，不规范操作会导致凿岩机内部出现多种损伤。针对具体故障提前防范，可防止事故扩大造成更大的经济损失。制定并严格执行操作与保养规程，可以有效延长凿岩机的使用寿命。