阿特拉斯·科普柯液压凿岩机零部件故障原因分析

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瑞典阿特拉斯・科普柯公司（Atlas Copco）生产的液压凿岩机具有高可靠性、大功率、高冲击频率、速度调节范围大等优点，在国内应用范围较广，其外形附图所示。该品牌液压凿岩机在使用过程中也会出现故障，其常见故障部位包括冲击机构、回转机构和冲洗机构，本文主要针对该品牌液压凿岩机上述3个部位零部件故障原因进行分析。

1.冲击机构

液压凿岩机冲击机构容易出现故障的零部件包括旋转衬套、缓冲活塞、冲击活塞、活塞导向套以及止动环等。

（1）旋转衬套

旋转衬套的功能是将反弹力从钎尾传递到缓冲活塞上。旋转衬套的主要故障是磨损，其主要原因有2点：

一是不足。充分的可使旋转衬套保持良好性能，而不足可使旋转衬套端面因高温变色，甚至造成旋转衬套碎成两半，并导致相关零件的损伤。

二是疲劳磨损。在液压凿岩机使用高推进力和大孔径钻头作业时，旋转衬套承受来自钎尾很大的反弹力，若其疲劳强度不足，很容易损坏。

（2）缓冲活塞

缓冲活塞的功能是对来自前面的反弹力起缓冲作用。缓冲活塞的主要故障是气蚀。而气蚀的主要原因有2点：

一是蓄能器充氮压力设置过高。若蓄能器充氮压力设置过高，将造成油液脉冲波动较大，导致缓冲活塞发生气蚀。

二是流量恒定阀出现故障。若经过流量恒定阀油液的流量波动较大，也会在缓冲活塞上产生气蚀。

（3）冲击活塞

冲击活塞的功能是产生冲击力，并作用到纤尾。冲击活塞的主要故障有3种：

一是冲击活塞与导向套卡滞。冲击活塞卡滞的具体原因是冲击活塞与导向套之间接触不良，造成冲击活塞因表面温度过高产生热膨胀，导致冲击活塞与导向套卡滞。冲击活塞与导向套接触不良的原因，可能有配合面受到腐蚀、液压油受到污染等。

二是产生气蚀。冲击活塞气蚀的具体原因有2个：第1个原因是长时间在低推进压力下运行。过低的推进压力迫使冲击活塞的行程变长，造成冲击活塞与换向阀的换向时间不匹配，容易引发气蚀。第2个原因是蓄能器损坏或充氮压力过高。

三是冲击面损坏。冲击活塞冲击面损坏通常有2种原因：第1个原因是盐腐蚀。液压凿岩机在盐水环境条件下施工时，其金属件会受到盐的侵蚀，具疲劳强度下降，必将加速其损坏。第2个原因是液体腐蚀。液压凿岩机运行时，冲击活塞的冲击面若有水等液体存在，其冲击面将会形成腐蚀凹槽，可导致冲击活塞断裂。

（4）活塞导向套

活塞导向套的功能是为活塞导向，使其只能沿轴向运动。活塞导向套的主要故障是气蚀。其主要原因有2个：一是长时间在低推进压力下运行，二是蓄能器损坏或充氮压力过高。活塞导向套损坏后，可造成冲击活塞卡滞或破损，甚至导致相关零部件产生继发性损坏。

（5）止动环

止动环的功能是疏导卡住的钻杆，当冲击活塞驱动钎尾到达其前面位置时，冲击活塞会有一些剩余的冲击速度，止动环用来接收这部分冲击力。止动环的主要故障是异常磨损或损坏。止动环磨损或损坏原因有2种：一是液压凿岩机剧烈的反打，二是液压凿岩机推进力太低或者无推进力。上述2种原因，均可造成止动环承受的冲击力超过其设计标准，导致止动环加速磨损甚至损坏。

2.回转机构

液压凿岩机回转机构容易出现故障的零部件包括旋转轴承、三棱套和钎尾导向套。

（1）旋转轴承

旋转轴承的功能是固定大齿轮，并使其只能转动。旋转轴承的主要故障是异常磨损或损坏。旋转轴承磨损或损坏原因主要是大齿轮和凿岩机壳体作用在旋转轴承上的预紧力不合适。

如果预紧力过小，轴承滚动体就会处于游离状态。液压凿岩机工作时，缓冲活塞击打在旋转衬套上，产生的振动可引起轴承滚动体瞬时偏离滚道，导致滚动体保持器变形甚至破裂。如果预紧力过大，可造成滚动体直接承受旋转衬套施加的外力，从而导致轴承过早磨损。

（2）三棱套

三棱套的功能是将来自大齿轮的扭矩传递给纤尾。三棱套常见故障有以下3种：

一是异常磨损。三棱套异常磨损的具体原因有以下3个：第1个原因是三棱套没有油、油不够或者选错油型号。第2个原因是凿岩机钻孔直径超出极限范围。第3个原因是过多热量聚集在三棱套处，造成钎尾花键区域损坏，导致三棱套产生严重的继发性损坏。

二是三棱套内部齿条损坏。三棱套内部齿条损坏通常原因是前端导向套磨损严重，冲击活塞前端作用在三棱套内部齿条上，由于冲击活塞的冲击力很大，造成三棱套内部齿条损坏。

三是三棱套开裂。三棱套开裂通常是由三棱套及其外部大齿轮之间的间隙超差引起，如果三棱套外面间隙太大，三棱套和外部大齿轮不能很好的接触，导致传递扭矩时，只有局部受力，很容易造成三棱套开裂。

（3）钎尾导向套

钎尾导向套的功能是在圆周方向固定钎尾。钎尾导向套常见故障主要是导向套与钎尾间隙过大。其原因是钎尾导向套的材料是铜合金，如果材质不达标或加工精度没有达到要求，就会造成钎尾导向套迅速磨损，导致钎尾的导向性变差、加速磨损。若发现导向套与钎尾之间的间隙较大，需立即更换钎尾导向套，否则会产生继发性破坏。

3.冲洗机构

液压凿岩机冲洗机构容易出现故障的零部件包括冲洗头和密封圈。

（1）冲洗头

冲洗头的功能是支承止动环并使水封处于正确位置，冲洗头由高强度耐腐蚀钢材制成。冲洗头常见故障主要是产生破裂和疲劳失效。冲洗头破裂原因是过多地在无推进力工况下冲击或反打。如果这两种情况同时存在，可能使损坏更为严重。疲劳失效的原因是所使用的钢材不能同时具有高强度和耐腐蚀性，如果冲洗头材料具有高强度，其可能会因腐蚀引起裂纹，从而导致疲劳失效。

（2）密封圈

密封圈的功能是保证冲洗头具有良好的密封性，其常见故障主要是密封圈磨损。当密封圈损坏后，冲洗用水进入凿岩机，就会造成液压系统污染，或杂质进入凿岩机内部造成机件磨损。因此要经常检查密封圈的密封性，并且定期进行更换。

液压凿岩机故障有很多原因，总的来说是由于没有按要求装配、参数设置不合理、操作不当、没有定期检查、没有及时更换损坏零件等引起。为保证液压凿岩机正常使用，应建立合理的检修制度，落实安全操作规程，加强检查监督，以便最大限度地发挥液压凿岩机高效凿岩作用。

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