淺談沖擊器結構及維修保養

潘　峰　范曉彬（北方爆破科技有限公司，北京　100000）

淺談沖擊器結構及維修保養

潘峰范曉彬
（北方爆破科技有限公司，北京100000）

摘要：沖擊器又稱潛孔錘，是在礦山開采爆破孔，工程爆破孔，水井作業，油氣田等領域應用廣泛的一種鉆孔工具。該工具的性能在很大程度上影響到了作業的效率以及后續的開采和施工進度，所以了解沖擊器的結構及維修保養對我們的生產能起到指導性的意義。

關鍵詞：沖擊器；活塞；做功；潤滑；測量

一、沖擊器結構及工作原理

沖擊器是一種利用壓縮空氣將活塞的動能轉化成為釬頭的撞擊能的風動工具，具體結構如圖1所示。

沖擊器的主要部件包括：后接頭，逆止閥，配氣桿，氣缸，活塞，外套管，釬頭等。

沖擊器的工作總共分為三個步驟：

第一階段強吹風階段：釬頭在自身重力的作用下處于沖擊器的最下端，來自空壓機的高壓氣體將沖擊器逆止閥打開，高壓氣體通過配氣桿，氣缸，以及活塞的中心孔，從釬頭頭部吹出，此為強吹風，可以將工作面清理干凈，為下一步鉆孔做好準備。第二階段活塞返程階段：當釬頭與巖石緩緩接觸，此時活塞上移，與氣缸配合，活塞在返回腔高壓氣體推力的作用下，速度不斷加快，當返回腔氣體壓力與驅動腔氣體壓力一致時，活塞不再受到外力作用，但由于活塞自身的慣性作用，活塞仍然會繼續上移，但由于受到驅動腔阻力的作用，速度會越來越低，直至速度為零。第三階段驅動腔做功階段：由于活塞與氣缸的配合，使得驅動腔蓄積了很強大的壓縮氣體，此時活塞的速度為零，并且活塞與釬頭的釬尾管會分開，這時活塞底部的瞬間氣壓為零，從而活塞在驅動腔高壓的作用下，以很高的速度，撞擊在釬頭上，實現了能量的傳遞。

二、沖擊器核心部件簡述

1活塞

眾所周知，沖擊器的活塞是沖擊器內最核心，最關鍵的一個部件，它在工作中承受的主要載荷有：（1）脈沖載荷：該負荷是由活塞以6m/s～9m/s的速度和4Hz～50Hz的頻率沖擊鉆頭尾部所產生的，它是造成活塞斷裂，沖擊斷面崩落，并出現下凹的主要動力。（2）扭轉力矩：具有螺旋棒結構的活塞，在上下運動的過程中也會產生旋轉，從而產生約5N·M～100N·M的旋轉力矩。（3）滑動摩擦力：由于活塞在上下運動過程中，隨著運動速度的加快，溫度的身高，活塞本身的熱漲以及沖擊器內部潤滑油的作用，使得活塞上產生一定的滑動摩擦力。

2外套管

外套管作為沖擊器內核心的部件之一，其主要的作用在于與活塞以及氣缸形成穩定的氣路循環，同時通過上下接頭相連接，來傳遞來自鉆機的扭矩，通過以上分析，得知對外套管的要求為：（1）由于不斷與巖石接觸，要求表面強度較高，同時內部與活塞接觸，心部要求硬度低，所以外套管的熱處理工藝要求一般為整體調質，高頻淬火。（2）為了增強外套管的強度以及耐磨性，一般外套管的材料為和合金結構鋼，含有Cr，Mn，Mo等微量元素。

3上，下接頭

上，下接頭作為連接沖擊器與鉆機以及鉆頭的紐帶，對強度以及抗扭要求較高，因此對材料的要求仍以合金結構鋼為主。（1）上接頭與鉆機連接一般以螺紋連接為主，國際上通用的為API形式的螺紋。（2）下接頭與鉆頭扭矩的傳遞通過下接頭本身的花鍵來實現，與鉆頭的連接則通過保持環倒掛的方式。

4氣缸

氣缸與活塞，外套管共同組成了沖擊器內部的氣路循環，同時氣缸通過與活塞直接的間隙配合來實現氣壓的壓縮。（1）氣缸在沖擊器內部的的主要放置方式分為懸掛式以及下頂式，一般懸掛式是最常見的放置方式。（2）由于氣缸的壁比較薄，所以對加工的要求比較高，一般會要求整體的同軸度以及同心度。

圖1

三、沖擊器的維修保養

沖擊器的維修保養可以保證沖擊器高效的工作，進而提高我們的生產率，降低生產成本。

沖擊器的維修保養主要包括：

1沖擊器的定期潤滑。由于活塞在沖擊器內部高速運動，所以良好的潤滑是沖擊器正常工作的保證。并且當使用新沖擊器以及長時間不使用沖擊器時，必須往沖擊器中注入適量的潤滑油，以保證沖擊器的正常工作。

2沖擊器的內部清潔。由于沖擊器內部零件之間的間隙只有0.2mm，所以，在鉆孔過程中接卸鉆桿時，嚴禁有巖屑進入到沖擊器中，以防止沖擊器內部零件之間發生干摩擦，損壞沖擊器的內部零件。

3定期測量內部間隙。由于活塞的做功主要是依靠壓縮氣體，所以沖擊器內部的間隙必須定期測量，其中主要包括活塞與氣缸間隙，活塞與外套管的間隙，配氣桿與活塞小孔的間隙，當發現這些間隙超出規定范圍時，必須對內部零件進行更換，以保證沖擊器能夠高效率的工作。

4沖擊器逆止閥的檢查及更換。在沖擊器的實際使用過程中，偶爾會有巖石顆粒進入到沖擊器中，從而對逆止閥造成毀滅性的損壞，而逆止閥一旦損壞，將會導致沖擊器底部的水以及其混合物返到沖擊器中，從而堵塞沖擊器。此時需將沖擊器完全拆解，將內部零件逐一清洗，并更換逆止閥。

5沖擊器活塞的檢測。由于活塞是沖擊器內部硬度最高的一個零件，所以在更換其它零件時，若發現活塞表面有摩擦導致的痕跡，需使用油石將活塞表面清理干凈，以防止與其它部件發生二次摩擦。

參考文獻

[1]張國忠.氣動沖擊矛設備及其設計[M].北京：機械工業出版社，1991.

[2]張忠林，安宏濤，王茁，呂長.生氣動沖擊矛的結構設計與性能試驗[J].工程機械，2007（06）.

[3]楊國平，龍國鍵，劉忠.國內外非開挖氣動沖擊錘發展概況[J].建設機械技術與管理，2003（03）.

中圖分類號：TD422.1

文獻標識碼：A