阿特拉斯牙轮钻机CDM75D 液压故障分析
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摘要：文章分析了CDM75D在准东煤矿近三年的使用的情况，发现由液压故障引起的设备停机已成为最主要的故障，快速解决其液压故障是提高设备利用率最有效的手段。
关键词：CDM75D牙轮钻机；液压系统；液压故障
中图分类号：TD41 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0090-02
葛洲坝易普力股份有限公司于2010引进的三台CDM75D压轮钻机，在新疆准东露天煤矿进行爆破穿孔作业。CDM75D是阿特拉斯· 科普柯生产的爆破穿孔钻机，是全球牙轮钻机杰出代表，其为履带式、顶驱回转头的多杆成孔回转的钻机，钻孔直径可达9-7/8英寸到10-5/8 英寸（251 ～270毫米）。钻机可装载35英尺（10.7米）长的钻杆，钻孔深度可达175 英尺（53.3米）。钻机的液压驱动钢丝绳进给系统能够提供75000 磅（34020千克）钻头负载。cdm75d压轮钻机的液压系统，担负着钻机钻架的起落、千斤顶支柱的调平、底盘的行走、转盘换杆器对钻杆的处理以及对钻头的更换，依靠液压系统的控制实现了凿岩穿孔的高速进行。从现场维护检修情况，液压故障是影响设备出勤率的主要原因之一，为了保证出勤率，快速解决由液压故障引起的停机，就必须了解故障的原因。
1 牙轮钻机液压系统组成
CDM75D液压能由三台液压泵提供，三台液压泵将发动机的机械旋转能转化成各液压马达和液压缸执行必要的钻进和推进任务所用的液压能。
行走系统 ：CDM75D钻机安装在双履带行进装置上，每根履带都由固定排量液压马达提供动力，它通过安装在末级传动装置的行星齿轮运行，末级传动装置使传动链轮旋转。液压马达采用弯轴型，每台液压马达都由一台采用闭式回路的泵驱动。推进回路的主要元件包括主液压泵、推进液压马达、过滤器、阀门和控制器。液压泵为连接不同装置的各种液压缸和液压马达提供油流。
旋转系统：旋转系统的作用是在钻孔或离开孔的时候使钻头和钻柱旋转。旋转力来自位于旋转头的两台旋转液压马达。旋转回路是闭环静油压传动系统。（DCS）主泵的油流进入旋转马驱动其旋转，旋转方向由操作人员控制。旋转回路基本元件包括（DCS）侧主泵、控制器、换向阀、热油循环阀、旋转马达、旋转头、电动机控制阀、泄压阀和管道。在“钻进”方式时，换向阀在“X”端口有先导压力。这使得主换向阀位置由“P”切换到“B”以及由“A”切换到“T”。
钻进系统：液压系统钻进元件包括驾驶室侧（CS）主泵、钻进缸、偏心阀、压力控制阀和两只双通（OPC）阀。钻机钻进回路在闭路回路中采用驾驶室侧（右边）泵和下拉压力缸。通过移动位于操作人员驾驶室操作人员控制台上比例电子控制器控制该泵。控制器使泵冲程机构运行从而控制油流。泵取消冲程后（控制器在中心/切断位置），传动回路内就没有任何油流，而钻进缸不移动。如果泵执行冲程（前进或后退），缸筒相应向上或向下移动。钻进缸的行进速度与主泵流量（控制杆移动量）成比例。
冷却系统：冷却回路借助一套翅片管式换热器来实现，液压油热量传给管程中的翅片，然后流回液压油箱。双联泵P1段向风扇回路提供油流。风扇速度控制阀控制风扇电机转速和惯性滑行停机。有一个止回阀用于控制冷却器旁路。油进入“P1”端口处的风扇速度控制阀。该油由此可流往风扇马达。当泵停转（电动机断开）时，从风扇电机流出的油通过3psi止回阀从“B”断开值“A”端口再生并允许电动机惯性滑行停机。冷却器两端的止回阀允许在冷却器芯两端的压力降超过65psi时将油旁路冷却器芯。这就提供了加热液压系统的途径并且它保护冷却器免于在油冷时损坏。试验端口允许对“A”端口侧进行压力检查。
2 故障分析及解决方法
2.1 CDM75D压轮钻液压系统工作压力低时的故障
当系统工作压力低于额定压力时，首先观察主油泵是否有液压油输出。如果没有的话，则可能是柱塞和及上的活动套等关键部件磨损严重或损坏；如果有油输出的话，考虑液压油温对系统压力影响，如果油温超出正常范围势必会加大内泄，进而影响工作压力低。其次检查压力控制元件如溢流阀等是否出现故障。如果溢流阀的阀芯与阀座、阀座与座孔之间密封不好出现漏油、阀芯被杂质卡死、弹簧出现异常不能调压都会影响压轮钻机液压系统工作压力低。如果是油泵故障可以换油泵；液压油温度高时检查散热部分是否正常，如有必要可更换油品；压力控制元件的处理可以清洗或更换。
2.2 CDM75D压轮钻机液压系统工作压力正常时的故障
流量低对系统的影响直接反映在执行机构动作速度上，钻架的起落变慢、穿孔率效低速度慢。在判断是主油泵故障之前，应先从以下五个方面排除：（1）发动机功率不足，转速偏低。（2）操控阀的动作行程是否变小。如果行程变小，液压油的通道也会变窄，流量随之变小，应根据零件损坏情况予以修复或更新、或拆开清洗，使调节机构动作灵活，工作正常。（3）液压泵变量机构失灵。调节油泵的斜盘角度失灵后，会导致回流量加大，一部分直接回流到液压油箱。可以调节变量构尝试流量有无变化，如果没有变化，则变量机构失灵，进行维修和更换。（4） 管路及滤清器堵塞，通油不畅。（5）油箱油位是否正常。液压油箱油位过低，油泵会吸入部分空气，空气在液压管路中占据一部分体积，导致流量降低，此时油泵运转因吸入空气产生刺耳的尖叫声，为判断故障提供了特征。
一般来说，处理液压故障的方法是： （1）液压故障和电气控制故障可能导致一样的症状，首先区别是液压故障还是电气控制的故障。（2）从液压油的流向开始查找故障时，可以先判断故障是出现在哪一段液压油流程内，然后一步一步缩短流程，直至找到症结 （3）掌握故障种类进行综合分析，根据故障最终的现象，逐步深入找出多种直接的或间接的可能原因，为避免盲目性，必须根据系统基本原理，进行综合分析、逻辑判断，减少怀疑对象逐步逼近，最终找出故障部位。（4）排除法排除故障时的原则是先从简单好拆的元件入手，以免不必要的工作量。（5）做好日常记录，包括运行记录、修理记录，特别是对液压故障处的故障时的表现症状，处理细节进行归类，为液压故障诊断提供经验。
3 结语
液压系统可以说是CDM75D压轮钻机最核心的部分，其重要性不言而喻，结合本人日常工作经验简单分析了CDM75D牙轮钻机液压系统的故障，希望能帮助到从事压轮钻机维护保修的人员快速判别故障，提高设备利用率，能够让CDM75D更好地为矿山穿孔爆破服务。
参考文献
[1] 王晓方.液压与气动技术[M].北京：中国轻工业出版社，2006：33-55、257-264.
[2] 张世亮.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2006：2-7.
作者简介：李名江（1975-），男，湖北宜昌人，供职于葛洲坝易普力股份有限公司，中级职称，研究方向：工程爆破（矿山）机械。