新型COP RR14 鑿巖機(jī)常見故障原因分析及對策

殷 駿，盛春喜

（1.中色非洲礦業(yè)有限公司謙比希銅礦，贊比亞銅帶基特韋 22592；2.安柏拓贊比亞公司，贊比亞銅帶基特韋 22592）

0 引言

COP RR14 鑿巖機(jī)是某公司最新生產(chǎn)的一款錨桿用液壓鑿巖機(jī)，是COP1435 鑿巖機(jī)的升級改進(jìn)版，其沖擊功率為14 kW，沖擊頻率80 Hz，設(shè)計(jì)最高沖擊壓力21 MPa。現(xiàn)主要安裝在某公司國內(nèi)南京工廠生產(chǎn)的Boltec 235 錨桿臺(tái)車上，近些年來某銅礦已購買多臺(tái)投入使用。在使用過程中，因沖擊壓力設(shè)置過高、使用和維護(hù)不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е略撔吞?hào)鑿巖機(jī)故障率較高，鑿巖機(jī)內(nèi)部部分備件使用壽命降低，既影響設(shè)備使用效率又增加設(shè)備維保成本。結(jié)合在日常使用中頻繁出現(xiàn)的故障，總結(jié)出一些使用和維修經(jīng)驗(yàn)、故障原因及處理辦法。

1 鑿巖機(jī)常見故障分類與原因分析

COP RR14 鑿巖機(jī)主要由三大部分組成，分別為前端、齒輪室總成、缸體和尾罩，在日常使用和維護(hù)中出現(xiàn)的主要故障集中在前端和齒輪室總成上。

1.1 鑿巖機(jī)前端

鑿巖機(jī)前端由機(jī)頭、導(dǎo)套、水套、墊片、止動(dòng)環(huán)、水封及水管長接頭等零件組成。主要功能是對釬尾起到導(dǎo)向支撐作用，并將沖渣水由水泵經(jīng)水管長接頭引入釬尾送到鉆頭前端進(jìn)行沖渣和降塵。

1.1.1 導(dǎo)套磨損

機(jī)頭導(dǎo)套為銅合金材料，內(nèi)徑為32 mm，前端呈臺(tái)階型并安裝有一道防塵圈，外圈有4 個(gè)小孔、內(nèi)圈有兩道油槽均為釬尾提供油液潤滑，如果磨損量達(dá)到4 mm 時(shí)，則需盡快更換。機(jī)頭導(dǎo)套磨損如圖1 所示。

圖1 機(jī)頭導(dǎo)套磨損

磨損原因主要有以下兩種：①正常疲勞磨損；②因油液潤滑不良或無潤滑造成磨損。導(dǎo)套安裝在機(jī)頭最前端，長期與釬尾產(chǎn)生摩擦?xí)斐蓪?dǎo)套內(nèi)壁磨損，時(shí)間久之導(dǎo)致內(nèi)徑過大不能較好的為釬尾提供導(dǎo)向。但出現(xiàn)導(dǎo)套上油孔或油槽堵塞、ECL 潤滑油泵閥芯卡頓以及線圈不得電或損壞、潤滑細(xì)管損壞堵塞等情況時(shí)，會(huì)直接造成導(dǎo)套及釬尾潤滑效果差，并容易產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致導(dǎo)套磨損。

作為臺(tái)車操作人員需要每班在設(shè)備啟動(dòng)后，先檢查確認(rèn)釬尾處潤滑是否良好再進(jìn)行作業(yè)，維修人員需要定期檢查導(dǎo)套、潤滑管路和氣壓等，對發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)及時(shí)處理，避免造成非正常磨損。

1.1.2 墊片開裂破碎

墊片安裝在沖洗頭與止動(dòng)環(huán)之間，保護(hù)由沖擊活塞經(jīng)制動(dòng)環(huán)傳遞過來的沖擊力作用在沖洗頭上。但沖擊壓力過高或出現(xiàn)鑿巖機(jī)頻繁空打時(shí)，墊片容易開裂、破碎（圖2）。

圖2 墊片開裂、破碎

墊片損壞的原因主要有兩種：①?zèng)_擊壓力過高；②無推進(jìn)沖擊或推進(jìn)速度低，即同一時(shí)間沖擊碎石的距離大于推進(jìn)行走距離，這時(shí)沖擊能量在傳遞到鉆頭被巖石吸收前，大部分被墊片吸收，此現(xiàn)象也稱為空打。新設(shè)備出廠時(shí)，系統(tǒng)沖擊壓力一般設(shè)置為20 MPa，但在使用一周后墊片就發(fā)生破碎，進(jìn)行更換新墊片后仍出現(xiàn)同樣問題，通過將沖擊壓力下調(diào)至17 MPa 左右，并進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)與論證，后期再?zèng)]有出現(xiàn)墊片頻繁破碎情況。為防止鑿巖機(jī)空打，需要加強(qiáng)操作人員理論培訓(xùn)，在打眼過程中如遇巖石裂隙或軟巖時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整推進(jìn)壓力與之匹配，避免出現(xiàn)鑿巖機(jī)空打。維修人員需要定期檢查，發(fā)現(xiàn)墊片出現(xiàn)開裂或損壞應(yīng)立即更換。

1.1.3 止動(dòng)環(huán)磨損及損壞

止動(dòng)環(huán)由兩瓣組合而成，通過一道O 形圈將其安裝在釬尾花鍵前端，并受到釬尾的軸向撞擊力和徑向摩擦力（圖3）。與釬尾接觸面處磨損量達(dá)到1 mm 時(shí)，則需盡快更換。

圖3 止動(dòng)環(huán)

造成止動(dòng)環(huán)損壞的原因主要有兩種：①O 形圈損壞；②潤滑不良或釬尾超期使用。O 形圈將兩瓣止動(dòng)環(huán)固定在釬尾上，確保止動(dòng)環(huán)能夠均勻受力，O 形圈必須選用原廠件，保證其質(zhì)量，在不得已情況下應(yīng)選擇尺寸合適、韌性好、耐高溫，不得使用尺寸過大或過小的O 形圈。應(yīng)定期將前端拆下檢查各部件和密封件、釬尾等磨損情況，必要時(shí)可更換。廠家推薦標(biāo)準(zhǔn)為每400 h 必須更換。

1.1.4 機(jī)頭前端以及接頭漏水

前端漏水主要原因是水套內(nèi)水密封磨損導(dǎo)致漏水，水密封為4 道Y 形水密封，主要有兩個(gè)作用：①防止漏水，確保將由水泵輸入過來的水壓經(jīng)釬尾完全送到鉆頭前端；②防止水回流，阻斷水進(jìn)入沖擊活塞內(nèi)。一旦出現(xiàn)機(jī)頭漏水，操作人員應(yīng)立即停機(jī)并告知維修人員進(jìn)行更換處理。

接頭漏水主要原因有接頭損壞、接頭O 形密封損壞等，漏水時(shí)可直接更換新密封件。

1.2 齒輪室總成

齒輪室主要由四棱套、大齒輪、小齒輪、中心定位套、緩沖活塞與活塞套、軸承和鎖帽等零件組成，外部安裝有旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和高壓蓄能器。

1.2.1 四棱套磨損

正常情況下，四棱套齒端寬度低于2 mm 時(shí)應(yīng)需更換（圖4）。

圖4 斜齒四棱套

造成四棱套異常磨損的主要原因有兩種：①油液潤滑不良或無潤滑；②機(jī)頭導(dǎo)套磨損后未及時(shí)更換，釬尾會(huì)產(chǎn)生軸向擺動(dòng)。在設(shè)備作業(yè)前應(yīng)認(rèn)真確認(rèn)鑿巖機(jī)潤滑油，定期檢查潤滑油路，選擇合適的潤滑油品，根據(jù)潤滑情況適當(dāng)調(diào)整ECL 泵工作頻率，當(dāng)機(jī)頭導(dǎo)套磨損超過規(guī)定磨損量后應(yīng)及時(shí)更換。

1.2.2 無旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)壓力高

鑿巖機(jī)旋轉(zhuǎn)壓力升高的主要原因是推進(jìn)壓力過高、鉆頭磨損嚴(yán)重、沖洗流量不足壓力低、巖石松軟塌孔等，操作人員在打孔中應(yīng)時(shí)刻關(guān)注壓力和沖洗水，對損壞的鉆頭及時(shí)更換。鑿巖機(jī)無旋轉(zhuǎn)輸出且伴隨壓力升高，多數(shù)為齒輪室內(nèi)大齒輪上滾動(dòng)軸承破碎導(dǎo)致大齒輪卡死或旋轉(zhuǎn)油路及電機(jī)故障所致。

滾動(dòng)軸承損壞的原因主要有兩種：①無潤滑脂造成齒輪室內(nèi)高溫；②裝配時(shí)軸承張緊力調(diào)整錯(cuò)誤。齒輪室需要定期、定時(shí)、定量注入潤滑脂，應(yīng)使用鑿巖機(jī)專用潤滑脂，注入時(shí)將側(cè)端小堵頭拆下直到新潤滑脂流出。在維修和裝配時(shí)，專業(yè)維修人員須按照維修標(biāo)準(zhǔn)合理調(diào)整軸承預(yù)緊力。

1.2.3 緩沖活塞密封漏油

通常每400 h 須維保鑿巖機(jī)，更換所有密封件，在使用中出現(xiàn)鑿巖機(jī)漏油多數(shù)為密封損壞。

造成密封損壞漏油的原因主要有兩種：①維修時(shí)裝配不當(dāng)；②墊片、止動(dòng)環(huán)等磨損鐵屑或碎塊進(jìn)入割壞密封。出現(xiàn)漏油后應(yīng)立即停止設(shè)備，將鑿巖機(jī)拆下進(jìn)行維修，更換損壞的密封。

1.3 缸體

缸體主要由襯套、前導(dǎo)套、后導(dǎo)套、前密封室、后密封室、沖擊活塞、換向閥等零件組成，外部安裝一低壓蓄能器。

1.3.1 沖擊活塞前端碎裂

沖擊活塞前端碎裂如圖5 所示，出現(xiàn)此情況時(shí)應(yīng)及時(shí)將鑿巖機(jī)拆下并進(jìn)行維修更換處理。

圖5 沖擊活塞前端碎裂

主要原因分析：①前端接觸面受力不均，即機(jī)頭導(dǎo)套磨損過大后，在鑿巖機(jī)沖擊過程中釬尾不完全保持直線運(yùn)動(dòng)，出現(xiàn)徑向偏移擺動(dòng)，末端與活塞出現(xiàn)無規(guī)則打擊，同時(shí)釬尾也同樣會(huì)損壞；②潤滑差導(dǎo)致接觸面高溫粘連損壞端面；③水密封損壞后進(jìn)入少量水。因此需特別注意導(dǎo)套、水密封等易損耗件，定期檢查更換，避免更換不及時(shí)造成更大損失。

1.3.2 蓄能器漏油

蓄能器漏油主要有兩個(gè)原因：①蓄能器里面隔膜損壞；②端面密封圈損壞。出現(xiàn)泄漏時(shí)應(yīng)立即更換備用蓄能器或密封圈。維修人員應(yīng)定期檢查蓄能器壓力，高壓蓄能器充氮壓力為8～10 MPa，低壓蓄能器充氮壓力為1.5 MPa。

2 使用和維保注意事項(xiàng)

COP RR14 鑿巖機(jī)是錨桿臺(tái)車上關(guān)鍵的核心部件，因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，備件價(jià)格高，因此在日常操作使用和維保時(shí)應(yīng)注意以下7 個(gè)事項(xiàng)：

（1）要保證液壓油清潔、系統(tǒng)工作穩(wěn)定，定期更換呼吸器及液壓回油濾芯，在更換油管和添加液壓油時(shí)，特別注意不要混入灰塵或雜物等。

（2）要定期將鑿巖機(jī)前端拆下檢查，及時(shí)更換釬尾、機(jī)頭導(dǎo)套、水密封等易損件。

（3）要定期檢查鑿巖機(jī)工作壓力，如沖擊、緩沖壓力，出現(xiàn)壓力異常應(yīng)及時(shí)調(diào)整、處理。

（4）要定期檢查蓄能器氮?dú)鈮毫Α櫥到y(tǒng)工作情況，定期加注潤滑脂和按力矩要求擰緊側(cè)拉桿。

（5）要按原廠家推薦標(biāo)準(zhǔn)每400 h 進(jìn)行維保。

（6）要由專業(yè)人員按維保標(biāo)準(zhǔn)和要求維修鑿巖機(jī)。

（7）要求操作人員在使用中出現(xiàn)鑿巖機(jī)漏油或其他異常問題時(shí)應(yīng)立即停止設(shè)備，等待維修人員檢查和處理。

3 結(jié)束語

通過對COP RR14 鑿巖機(jī)常見故障進(jìn)行原因分析，分別提出解決辦法和措施，以及使用和維保建議，為杜絕操作人員不當(dāng)使用鑿巖機(jī)的現(xiàn)象以及提高維修人員的技能水平，提供了理論支持。