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旋挖钻机加压油缸导向套过早渗油原因分析

2013-08-05 213 0

最近几年来，国家建设管理部门逐步认识到旋挖钻孔机的诸多优势，经过全国各地施工部门的使用与实践，集高效、节能、环保于一身的现代化地基基础施工设备——旋挖钻孔机，已被越来越多的用户所接受。其施工覆盖范围由原来的大型水电、涵闸基建工程逐步渗透到，铁路、公路及民用设施的楼、堂、馆、所，随着国产钻机制造质量的稳步提高，该类设备必将为华夏大地造福千秋。
　　旋挖钻孔机在实际使用过程中，个别钻机却出现：施工不久便发生动力头加压油缸缸头部位渗油现象。并随使用时间的延长在活塞杆上的油膜逐步增厚行成油流，继而严重漏油导致停工维修。数年前在青藏铁路线施工的一台国产钻机，甚至出现加压油缸前铰点损坏的严重后果。这一事实的暴露，确实给国内许多钻机生产厂商，敲响了一次警钟，这一缺陷若得不到彻底解决，将直接影响国产钻机作业的可靠性及销售量，华夏旋挖钻机的市场也会拱手让于异邦制造商。
　　经过观察，旋挖钻机的动力头、加压油缸与钻桅的装配关系为：加压油缸固定在钻桅的前端面(旋挖钻机作业状态)，其缸筒的头部铰接在钻桅前盖板的支耳中，缸筒的尾部与钻桅前盖板的另一支耳浮动连接，油缸活塞杆的头部与动力头支耳通过销轴连接，动力头两侧的滑块支架扣在钻桅导轨上，其间有滑块相隔。旋挖钻机作业时，加压油缸推动动力头在钻桅上移动，滑块随动力头沿着钻桅导轨表面上下运动，整个运动过程中动力头前后及左右的摆动量，主要由滑块、钻桅导轨之间的间隙所决定。
　　作业期间只要动力头运动，滑块、钻桅导轨之间的磨擦就会发生。随着滑块的磨损，动力头的摆动量也会随之逐渐加大。在滑块允许磨损范围内，所产生左右方向(见图2)的摆动量，由加压油缸活塞杆头部安装耳和动力头油缸支耳之间的间隙予以补偿，所产生的侧向附加作用力由钻桅两侧导轨的外侧面承受。但是，图2中钻桅导轨上下方向滑块磨损所产生的摆动量就无处释放。动力头由此产生前后方向(钻机作业状态)的附加作用力，只能由动力头下滑块和加压油缸活塞杆头部耳承担。如果加压油缸活塞杆外伸较长，由于活塞杆产生变形，其作用力则主要由动力头上、下滑块承担，与钻桅导轨所受到的力相平衡。
　　随着滑块的磨损，加压油缸在对钻杆施加压力的过程中，活塞杆将受到垂直于其轴线的附加弯曲载荷(主要是由钻机作业状态时，前后方向的附加作用引起)，该作用引会随着活塞杆外伸长度的增加会有所减小。加压油缸在全缩状态加压时，作用在油缸导向套、前铰点的附加力为最大，如此工况的频繁出现，极易造成导向套密封受载不均及磨损，从而无法保证加压油缸导向套密封件理想的使用寿命，甚至还会出现活塞杆“拉毛”和“啃杆”现象，从而进一步引起密封元件的损坏。如果其附加力超过加压油缸前铰点所能承受的极限载荷值，该铰点的损坏也就在所难免。
　　加压油缸缸头部位过早渗油原因找到后，在新产品RD12旋挖钻孔机设计过程中采取了相应的对策。为了弥补导轨上下方向滑块磨损动力头所产生的摆动量，动力头油缸支耳由原来的圆孔设计成长圆形结构，该孔的长度根据滑块允许的磨损量确定，从而彻底消除钻机作业过程中，钻桅导轨前后方向因滑块磨损所产生摆动，引起加压油缸导向套、前铰点、活塞杆的附加载荷。

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