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啤嶺機電設備(上海)有限公司

鉆機液壓傳動系統的主要故障因素分析與改進措施

2014-05-16

趙強
(中海油田服務股份有限公司,天津 300450)
  摘 要:鉆機應用在勘探金屬、非金屬固體礦床和工程地質中,同時也應用在金剛石小口徑和硬質合金的鉆進過程中,為提高生產量和經濟效益發揮了非常重要的作用。其液壓傳動系統為鉆機的正常工作提供了無限的動力,但其組成復雜,容易發生故障,本文分析了其產生主要故障的原因,并提出了改進措施。 
  關鍵詞:鉆機;液壓傳動;系統故障;分析改進
  液壓技術發展較晚,但發展速度卻很快,在字面上解釋為利用液體壓力來進行力的傳遞,這就是液壓傳動的解釋。19世紀末,首先應用在機械、機床的工作中,隨著技術發展,逐步應用在工程技術上,20世紀50年代在鉆探設備上得到了廣泛的應用。60年代后,液壓技術得到了全面的應用,發展到目前已經成熟且完善。
  1 工作原理
  液壓傳動系統是一套液流的循環系統,由各種液壓元件組成,它主要是通過電動機輸入機械能,然后通過能量轉換為液體壓力能,通過控制和調節每一個液壓元件的流速和流量,以傳遞工作的信號,通過系統內的執行機構,再將液體的壓力能轉換為機械能,驅動系統正常工作,完成各種操作。
  2 主要故障及其分析
  液壓傳動系統發生故障的主要因素有以下幾種:油液臟污變質、液壓系統過熱、系統內部進入空氣。這三種因素潛在有內在聯系,某個因素都很有可能引起另外兩個因素,有研究表明,液壓系統的各種故障有75%以上都是由這三種因素造成的。
  2.1 主要故障
  1)泵會發生不輸油的現象,例如,泵軸不能轉動,或者即使轉動了也不吸油。
  2)軸封泥油。軸封附著上了很多的泥油,導致油泵轉速慢,或是根本不轉。
  3)泵的震動及噪音很大,出油量明顯不足,導致了系統的壓力大幅度降低。
  4)油缸的速度明顯達不到工作中所要求的規定值。
  5)減壓閥明顯起不到減壓的作用,導致系統效率降低。
  6)回轉無力。
  7)油液溫度過熱。
  2.2 原因分析
  1)泵發生了不輸油的現象,如泵軸不轉動或者轉動了也不吸油。泵軸不轉動是液壓油泵的電機軸沒有轉動,在泵內部,其滑動閥卡死,其柱塞和缸體間也被卡死,滑靴脫落了使柱塞發生卡死的現象,有時也是柱塞的頭部和滑靴擰得過緊也會發生卡死現象;泵軸轉動可是也不吸油,這是因為油箱的油位太低了,或者吸油管路上截止閥未開,再或者是油箱內的吸油濾器臟堵,油液粘度過高,油泵內泄等。
  2)軸封泥油,多數是因為骨架油封安裝不良,在安裝的時候把唇口裝反了,骨架彈簧容易脫落,在安裝時,拉傷了油封,或者油封發生了變形。
  3)泵噪音大,油量不足,壓力低,主要是由于發生了吸空、泵運轉或泵安裝不良、泵容積效率低的現象。吸空現象多是由于吸油濾油器臟堵,泵的進油管路密封不嚴,油粘度過高,油箱液面過低;泵運轉不良多是由于泵內部的軸承等零部件發生磨耗或破損;泵安裝不良多是因泵軸和電動機軸存在著同軸度差,泵電機的聯軸節間在減震彈性墊圈上發生了磨損,導致磨損嚴重或是損壞。容積效率低多是由于其泵內部的滑動零件、柱塞和缸體孔間、配油盤和缸體端面發生了非常嚴重的磨損。
  4)油缸速度之所以達不到規定的值。主要是因為活塞密封件發生了嚴重破損的現象,導致油缸內泄漏比較嚴重,油缸動作受到影響。
  5)減壓閥之所以沒有起到減壓作用,來自于主閥和錐閥的故障。主閥故障多是由于油液過臟致使主閥芯的阻尼孔堵住,主閥芯卡死,無法復位。錐閥故障多是由調壓的彈簧弱,錐閥和閥座間結合的部位封閉性能太差。
  6)回轉無力,除了油泵故障以外,還包括馬達故障和齒輪箱泄漏太大的故障。馬達故障是由馬達內部滑動的零件、柱塞和缸體孔間、配油盤和缸體端面間發生了嚴重的磨損。齒輪箱的泄漏太大是由配油套內的YX密封圈、配油套因磨損而損壞,使配油套和主軸間存在著很大的空隙。
  7)油液溫度過熱,主要是由于油箱內液面過高,系統沒有足夠的散熱空間所致;或者油液中進入空氣或水分,導致泵運轉過程中產生更多熱量;或者油泵負載過大導致油泵運轉產生高溫。而油液過熱很容易導致系統密封失效或者液壓動作遲緩。
  3 改進措施
  1)發現泵軸不轉動時,要檢查電機及液泵是否有故障,并及時排除,將其拆開,檢修,及時地更換零件。泵軸轉動不吸油,要把油加到油箱的2/3處或以上,把截止閥打開,對吸油的濾油器進行更換,加抗磨液壓油N46#或N68#,或是更換零件,或是更換油泵。
  2)軸封泥油,要把泵拆解,將油封重新進行安裝,在拆裝時,切記不要將唇邊破壞,如果發生變形或是損傷,應該立即更換。
  3)吸空現象,要清洗或是更換濾油器,要檢查密封性是否良好,并要禁固,選用N46#或N68#的液壓油,并要加入足夠多的液壓油。泵運轉不良時,要拆開對其進行清洗、修理、更換。泵安裝不良時,要對其重新安裝,使其達到規定的技術要求,同軸度應在0.2mm以內,對彈性墊圈進行更換、安裝。容積效率低時,要更換柱塞,并要配研制規定內的間隙,在清洗以后再進行安裝,研磨的兩端面要達到規定的要求,在清洗以后,立即重新進行裝配。
  4)油缸的速度與規定值有落差時,要對油缸內部密封件進行更換。
  5)針對減壓閥不起減壓作用故障,對主閥要清洗阻尼孔,對液壓油進行過濾,或者更換。要拆開后,仔細地檢修,對改進閥重新過濾或安裝,更換彈簧、液壓油。錐閥故障,主要是要對彈簧進行更換。
  6)馬達故障,就是要更換柱塞,并配研制要求的間隙,在清洗后重新對其進行安裝,研磨的兩端面要達到規定的要求,在洗后裝配。齒輪箱泄漏太大,要更換YX密封圈,更換配套的油套或者主軸。
  7)針對油液溫度過熱,需要將油箱留有足夠的散熱空間,一般需留有1/3的空間;保證油箱內油品良好,沒有混入空氣或水分;另外需將油泵的額定壓力調定準確,避免油泵負載過大。
  4 小結
  預防鉆機液壓傳動系統發生故障的Z佳方法就是加強液壓系統的檢查維護保養。檢查維護保養的主要內容有定期檢查液壓油液油質,有無臟污變質等;定期檢查液壓油液在工作時的粘度及溫度,冬夏換季時要及時更換符合工作環境溫度的液壓油;經常檢查液壓管線及接頭、閥件、油缸等處有無滲漏;定期清潔或更換進、回油口濾器;定期檢查油泵等有無振動及異響等。做好上述的日常檢查維護保養,必將大大減少液壓傳動系統的故障發生率,對提高液壓傳動系統的可靠性及壽命有很大意義。
  參考文獻:
  [1]黎國奇.300米巖心鉆機液壓傳動系統的改進設計及分析[J].探礦工程,1986,06.
  [2]賈志強.天井鉆機液壓系統常見故障及原因分析[J].山東煤炭科技,2011,05.

來源:《科技與生活》2012年第17期