液壓鑿巖機主要零部件壞原因分析

液壓鑿巖機是一種巖石孔鑽鑿設備，具有衝擊、迴轉、推進、衝洗等多種功能，用於炮孔或錨杆孔的成孔施工。液壓鑿巖機結構比較複雜，因此其零部件損壞原因也比較複雜。本文對液壓鑿巖機主要零部件損壞的原因進行分析。

1. 蓄能器端蓋裂紋

蓄能器端蓋產生的裂紋如圖 1 所示，產生裂紋有以下 3 個方面的原因：

一是檢查蓄能器壓力的方法不當。對蓄能器壓力的檢查不能過於頻繁，這是因為檢查時容易造成蓄能器氣囊中氮氣洩漏。蓄能器在充氣壓力低的情況下運行，將導致液壓油產生的衝擊力過大。該衝擊力作用在蓄能器端蓋上，可導致蓄能器端蓋產生裂紋。

二是未更換充氮壓力閥。蓄能器大修時，應更換充氮壓力閥。這是因為舊的充氮壓力閥經過長期頻繁開、閉，其密封面會產生磨損。充氮壓力閥密封面磨損後，可造成蓄能器氣囊中氮氣洩漏，進而導致蓄能器端蓋產生裂紋。

三是蓄能器端蓋擰緊力過大。未按規定力矩擰緊蓄能器端蓋，可造成其內部產生附加應力，導致其產生早期裂紋。

2. 衝洗頭破裂

衝洗頭是由高強度耐腐蝕鋼材製作而成，其作用是使水封保持在正確位置並支承止動環。衝洗頭破裂部位如圖 2所示，其破裂原因有以下 3 個方面：

一是操縱失誤。經過對多起衝洗頭破裂案例進行分析後得出結論，導致衝洗頭破裂的主要原因是液壓鑿巖機在無推進力的情況下操縱衝擊動作，特別是高衝擊或反向推進（反打）時，容易造成衝洗頭破裂。

二是衝洗頭被腐蝕。由於製作衝洗頭的材料不能兼具高強度和良好的耐腐蝕性，如果所使用的衝洗水具有酸鹼腐蝕性，衝洗頭就會被腐蝕。這種腐蝕作用可使衝洗頭產生裂紋。

三是前端被腐蝕。鑿巖機前端內部安裝了衝洗頭，如果前端被腐蝕，衝洗頭會向前位移。衝洗頭向前位移後，鑿巖產生的反衝力經止動環傳遞到連接板處，造成應力集中在前端連接板處的孔

口周圍。因為連接板是連接衝洗頭的部件，應力集中容易造成衝洗頭產生破裂。

3. 前端裂紋

液壓鑿巖機前端內部裝有前導套和衝洗頭，承受著由釺尾傳遞過來的所有載荷。前端裂紋部位如圖 3 所示，其破裂原因有以下 3 個方面：

一是操作失誤。鑿巖機在低推進、無推進或者反向推進（反打）的情況下，操縱其長時間進行衝擊作業。此時衝擊活塞衝擊力，通過止動環和衝洗頭傳遞到前端，可造成前端產生裂紋。

二是前端內部腐蝕。前端內部若產生腐蝕，液壓鑿巖機作業時在其腐蝕部位會產生應力集中，導致前端產生裂紋。該裂紋會隨著時間延伸，直到完全斷裂。

三是衝洗水腐蝕。如果液壓鑿巖機使用的是具有腐蝕性的衝洗水，會造成前端產生腐蝕，其腐蝕部位會形成應力集中，導致前端產生裂紋。

4. 衝擊活塞導承區域損壞

衝擊活塞最常見的問題是導承區域損壞，造成活塞與導向套卡死。衝擊活塞導承區域損壞如圖 4 所示，其損壞原因有以下 3 個方面：

一是存在汙染物。衝擊活塞導承區域存在汙染物的損害包括：液壓油受到汙染後，造成衝擊活塞與與導向套之間接觸不好；密封室與後端蓋或衝擊活塞導向套之間有汙染物，導致衝擊活塞對中性不好。上述損害造成活塞局部表面溫度急劇升高，導致衝擊活塞表面產生微小熱裂紋。這種裂紋不斷向衝擊活塞內部擴展，最終導致衝擊活塞斷裂。

二是螺栓擰緊力不均衡。鑿巖機兩側的螺栓壞損或者擰緊力不均衡，後端蓋螺栓擰緊力不均衡 （在規定的保養期螺栓沒有重新緊固），可造成鑿巖機各部件連接同軸度降低，衝擊活塞衝擊

力不沿直線傳遞，最終可導致衝擊活塞導承區域與導向套卡死或損壞。

三是嚙合面腐蝕。導向套與活塞嚙合面腐蝕，造成活塞衝擊作業時摩擦加劇，導致衝擊活塞導承區域及導向套過早損壞。

5. 衝擊活塞氣蝕

液壓鑿巖機的衝擊活塞承受脈衝力，衝擊活塞前、後驅動區域的表面，以及活塞密封區域經常會產生氣蝕。衝擊活塞產生氣蝕情況如圖 5 所示，氣蝕原因有以下 2 個方面：

一是推進壓力過低。液壓鑿巖機長時間在低推進壓力下運行，可導致衝擊活塞氣蝕。推進壓力過低時，迫使緩衝活塞向前運動，衝擊活塞的衝擊位置靠前，使衝擊活塞的行程變長，衝擊頻率降低。因換向閥的換向時間沒有改變，這樣衝擊活塞的換向與換向閥的換向時間不相匹配，造成瞬時高壓，可導致衝擊活塞氣蝕。

二是液壓鑿巖機頻繁反向推進（反打）、蓄能器氣囊中的氮氣壓力過低或過高以及蓄能器壞損，都將加速衝擊活塞的氣蝕磨損。例如蓄能器氮氣壓力過低時，使緩衝活塞緩衝能力降低，衝擊活塞脈衝得不到緩衝，使液壓油壓力劇增，可造成衝擊活塞氣蝕。

6. 衝擊活塞密封面損壞

衝擊活塞密封面損壞情況如圖 6 所示。衝擊活塞密封面損壞通常原因是活塞密封區域與缸體之間咬死。由於這部分的鋼製部件之間發生咬死可能導致衝擊活塞被卡住，所以在衝擊活塞完全斷裂之前就停止了衝擊。衝擊活塞咬死可能有以下 2 種原因：一是液壓油中有雜質，或者雜質從鑿巖機外部進入到衝擊活塞密封面和缸體之間。二是側螺栓擰緊力矩錯誤，導致對中性不好，或衝擊活塞導向套磨損。

7. 衝擊活塞衝擊端面損壞

衝擊活塞衝擊端面損壞情況如與圖7 所示。衝擊活塞衝擊端面損壞通常由以下原因引起：

（1）鹽腐蝕

如果液壓鑿巖機置於鹽性環境裡一段時間，即使沒有運行 , 金屬也會受到鹽性侵蝕，疲勞強度將會比正常情況降低三分之二，活塞正常衝擊幾個小時後就會損壞。衝擊活塞不能承受鹽水侵蝕，延長活塞壽命的唯一方法就是不使鹽水進入鑿巖機。

（2）腐蝕損壞

如果在鑿巖機運行時有腐蝕性液體進入活塞表面和釺尾處，活塞衝擊端面將會形成腐蝕凹槽。凹槽會引發疲勞裂紋最終導致活塞斷裂。如果活塞損壞不是很嚴重，可以對活塞進行研磨。

8. 旋轉軸承磨損嚴重

鑿巖機旋轉軸承磨損情況如圖8所示。

旋轉軸承預緊力應適當，如果預緊力太小，軸承滾珠將會偏離滾道並造成軸承損壞。帶有簡單緩衝活塞的鑿巖機（如 COP 1032/1238/1440 型鑿巖機）對旋轉軸承預緊力過小尤為敏感。這些鑿巖機的緩衝活塞擊打在旋轉襯套上，帶來的振動引起軸承滾珠偏離其滾道，並導致軸承罩畸形，最終導致旋轉軸承破裂。

預緊力過大，使得作用在軸承上摩擦力過大，會導致軸承過早磨損。組裝旋轉軸承時，必須進行軸承預緊力測試。

9. 旋轉襯套損壞

旋轉襯套將衝擊的反作用力從釺尾傳遞到緩衝活塞上，其損壞情況如圖 9所示。導致旋轉襯套損壞通常有 2 個原因：

（1）潤滑不足

充分的潤滑是旋轉襯套保持良好性能必要條件。高推進力和大孔徑鑿孔要加強潤滑。旋轉襯套端面周圍變色是潤滑不足造成的，潤滑嚴重不足時，可導致旋轉襯套破裂，還會對鑿巖機其他零部件造成損壞。

（2）疲勞損壞

旋轉襯套是易損件，一般在衝擊條件下工作 400h 後應更換，以防止由於旋轉襯套疲勞損壞給其他零件帶來損壞。

10. 側螺栓損壞

側螺栓用於將鑿巖機的各個部件組裝在一起，其損壞情況如圖 10 所示。側螺栓承受著鑿巖過程中由於嚴重振動而產生的衝擊力。為了避免疲勞失效，側螺栓必須按工藝要求擰緊。造成側螺栓損壞有 2 個原因：一是在規定的間隔期內沒有檢查螺栓緊固力矩。二是螺母和螺栓之間有雜質，或螺紋腐蝕而導致卡死。

在螺紋腐蝕情況下，即使按照擰緊力矩擰緊側螺栓，也不會產生足夠的緊固力。螺紋上的壓痕、腐蝕點可導致裂紋，這種裂紋可能導致側螺栓疲勞失效。

側螺栓嚴重鏽蝕或者有裂紋應該更換。每次大修都應更換側螺栓、螺母和墊片，以防止繼發性損壞。不能將新舊螺栓混用。

11. 止動環損壞

鑿巖機最常見的損壞原因是由劇烈的反打、低推進力或者無推進力引起。當活塞驅動釺尾到達其前面位置時，活塞會有一些剩餘的衝擊力，這些剩餘的衝擊力將作用在止動環上。 反打、低推進力或者無推進力會造成止動環加速磨損。止動環損壞情況如圖 11 所示。

更換釺尾時必須檢查止動環，損壞或者磨損超過 1mm 時就應更換。止動環是易損件，為了避免因止動環疲勞損壞造成相關部件（如緩衝活塞、釺尾）損壞，一般每衝擊 400h 就需更換新止動環。

12. 驅動套磨損

驅動套（三稜套）最常見的故障現象就是過早磨損，其磨損情況如圖 12所示。驅動套磨損通常由以下 4 個原因引起：一是沒有潤滑或者潤滑不夠。二是潤滑油的型號不對。三是鑽孔的孔徑比鑿巖機所設計的尺寸大。四是驅動套過熱。

驅動套過熱可導致釺尾花鍵區域破裂。此外，驅動套內部齒條損壞、前端導向套磨損嚴重，均會引起驅動套開裂，驅動套和旋轉襯套間隙過大也會引起驅動套開裂。

13. 緩衝活塞氣蝕

有時緩衝活塞經短時間運行就發生嚴重氣蝕，如圖 13 所示。

緩衝活塞氣蝕通常是由於蓄能器膜片破損或者充氮壓力不正確。由此產生的流量波動會在緩衝活塞上產生氣蝕。

附圖

責任編輯：Yaodl