内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司 内蒙古包头市 014080
摘要：牙轮钻机是世界上大中型矿山广泛使用的一种高效射孔设备。牙轮钻机是我国80年代初开发的一种牙轮钻机。其升降加压机构又称主机构，是牙轮钻机的心脏部分，钻机的升降、加压和行走都是由该机构进行的。
关键词：牙轮钻机；主机构；加压提升；
研究了牙轮钻机常见故障形成机理，提出了牙轮钻机常见故障诊断及维修关键技术措施，其设备运转率高，可大幅提升穿孔效率，降低设备故障率，设备安全可靠性高、使用寿命长，停产检修损失小，穿孔成本低。
一、牙轮钻头磨损、变形、断裂及轴承咬合
牙轮钻头是钻机直接与岩石接触的常用易耗件，且价格不菲。穿孔作业时，钻头需承受地层岩石强烈的冲击，其失效形式主要有磨损、变形、断裂、轴承咬合或旷动、密封损坏、牙轮卡死或泥包等。其中磨损包括牙轮、掌尖、流道、喷嘴及喷嘴座等冲蚀，外圆磨损、齿槽磨损、偏心磨损；断裂包括掌尖、轴颈断裂，牙掌折断、齿折断和碎裂，热龟裂、钻头出芯、牙轮破裂及周向破裂等，钻头失效主要部位是喷嘴、牙齿、牙掌等。据统计，牙轮钻头消耗约占整台钻机作业成本的１／３，约占矿山总穿孔成本的50％-70％。该矿牙轮钻机采用三牙柱齿牙轮钻头，以镶嵌在牙轮上的硬质合金柱作为柱齿钻头的凿岩刀具，钻头里设有滚柱－滚珠－轴组成的轴承组，径向载荷由滚柱和轴承承担，轴向载荷由轴端面与止推块轴承承担，牙轮与牙掌轴颈的相对位置则由滚珠轴承固定，以保证牙轮不脱落。牙轮钻机穿孔过程中，利用回转、加压机构施加回转扭矩和轴压力于牙轮钻头上，牙轮上的刀齿在牙轮滚动时的动载荷和轴压的静荷作用下破碎矿岩，形式有凿碎、压人、剪切、刮削等。合金齿失效与硬质合金组织成分、具体工况、齿形、布齿方案等密切相关。应根据矿岩硬度、抗压强度和可钻性等物理力学特性，穿孔直径、含水状况及牙轮钻机的技术性能等，合理选择钻头齿形，以提高穿孔速度，降低穿孔成本，延长钻头寿命。球齿钻头轮齿突出较短、布齿较密、可承受轴压较大，而楔形钻头轮齿突出较长、布齿较疏，故对极硬且耐磨矿岩，宜选用球齿钻头，若误用楔形钻头，合金齿极易磨损或折断；对塑性矿岩和软岩，则应选用楔形钻头，若错用球齿钻头，使用寿命虽长，但钻机进尺速度极低，穿孔成本高。通过分析牙轮钻机穿孔破碎岩石机理，轴压、回转速度、排碴风量是决定穿孔工作制度的最主要参数，轴压过大时，穿孔速度也不增大，此时因排碴条件不好，极易导致过粉碎现象，甚至会损坏钻头轴承或折断硬质合金齿；钻具的回转速度过大时，会造成孔底排碴难，岩石二次破碎，易产生强烈的震动，钻头使用寿命短，钻头转速必须保证牙轮刀齿岩石的接触时间足够，能破碎岩石的有效容积，穿孔硬岩时，若提高转速会增大冲击载荷，导致刀齿和轴承磨损剧增，故髙转速受到限制，而穿孔软岩时，常选用高转速、低轴压的工况。增大排碴风量，可有效地吹洗孔底岩碴，明显善牙轮刀齿破碎岩石的条件，排除孔底残碴，增大有效孔深，减少超钻深度，且牙爪、牙背磨损少，牙轮轴承冷却效果好，牙轮使用寿命长，但排渣回风速度决定着孔底岩渣是否能顺利排出，切不可片面地追求空压机能力，既要做到排碴效果最好，又需避免不必要的风量消耗。原钻头上部稳杆器耐磨板磨损后，稳杆器不起作用，钻头受力不均易引起偏磨、损坏轴承，可将耐磨板改型为带有合金柱的，穿孔时钻头运行平稳、不跑偏、震动小，炮孔不倾斜，牙轮齿磨损少，钻头寿命长。
二、钻机无法行走
两侧履带板调得过紧时，极易磨损行走机构的零部件，若钻机遇到坑洼不平或松软路面，履带板或行走链极有可能产生断裂，必须调整或更换磨损严重的履带板；需调整两侧履带板松紧度适度，调平钻机使履带离地时，应保证下半部履带中点至支重轮外缘垂直距离为0.2-0.3ｍ，若履带板突缘顶到驱动轮突缘或垂直距离＞0.3ｍ时，表明需及时调整过松的履带板，使其松紧适度，从而保证主动轮与履带板能正确啮合；未收回调平千斤顶或钻具未提出孔口，导致钻机无法行走时，应收回调平千斤顶或提出钻具后再行走。行走制动器采用弹簧制动、气缸充气开闸方式，制动弹簧设于装在制动缸底端的支管中，若行走抱闸间隙调整不当，制动时弹簧管前端面与垫圈之间间隙＜9.5ｍｍ时，需重新调整行走抱闸的间隙，向螺栓孔的方向拧紧有孔螺栓上的调节螺母，保证其间隙为9.5-13ｍｍ。若调整后行走抱闸仍打滑或抱不紧，需及时洗净或清除行走抱闸带上粘附的杂质和油污，保持行走抱闸带的清洁度；若仍未果，闸带也未损坏，则应排除联动装置包括制动气缸内部故障，使机构能自由运动。为预防故障，需保证支点和各活动部件润滑良好。摩擦片磨损时，气胎离合器具有自动补偿功能勿需人工调整。气胎离合器打滑故障主因是离合器附近的某零件润滑脂过多或溢出，使摩擦面沾有油脂，需卸下传动件，洗净摩擦表面，更换密封件。气管夹扁、堵塞或压气泄漏时，会引起气胎离合器气胎气压不足，需拆检离合器导气接头的气管，若离合器内部故障时，气管会喷气；若气管不喷气，应排査、消除管路故障。气管夹扁、堵塞或制动装置气缸内泄时，易引起行走制动装置松闸失效，若制动气缸进人压气，需排查缸内密封圈和联动装置是否可靠；若制动气缸未进入压气，应排查、消除管路故障；因泄漏引起松闸失效时，压气逸出声响较大，必须予以修理。行走气缸、操作阀或电磁阀损坏时，应及时检修或更换气缸、操作阀或电磁阀；气控阀损坏时，需及时更换气控阀；行走链条断裂时，应排查第１级、第２级及末级行走传动链的使用状况，要立即拼接或更换已断裂的链条；行走轴或驱动轮轴断裂时，必须更换行走轴或驱动轮轴；提升行走电动机不启动或烧毁时，应立即检修或更换提升行走电动机；主机构减速器或电控柜故障时，必须检查并维修主机构减速器或电控柜。
三、主传动机构减速器漏油
牙轮钻机的提升、行走、加压等动力输出是通过主传动机构减速器来完成的。检修减速机时，选用密封胶不当、装反密封件、更换密封件不及时或未彻底清除观察孔结合面污物等，皆易引起箱体结合面处、输人和输出轴孔处或观察孔结合面漏油，污染环境，浪费大，甚至会引起缺油、断油，加剧齿轮啮合面磨损，导致齿轮产生胶合或折断，设备事故偶有发生。应采取有针对性的防治措施，降低对生产的不良影响。减速机输人、输出轴颈和轴承挡盖之间虽采用骨架油封密封，但采场粉尘大，进入油液的粉尘易加剧密封圈磨损，致使轴封处漏油；可设计采用新密封方式，制作聚四氟乙烯挡油环设于输人、输出轴的通道处且作旋转接触，润滑油飞溅至轴承进人挡油环时，皆会被离心力甩回轴承或箱体内。应改进减速机观察孔，适当增加有机玻璃板厚度和强度；在玻璃盖板和结合面之间选用耐油橡胶密封垫，压紧密封垫能保证玻璃盖板和结合面无间隙紧密接触，确保密封状况良好。应反复打磨、精加工减速机箱面结合处，确保上下箱体结合面精度；装配减速器上下箱体时，需将密封胶均勻涂抹于其结合面上，使密封胶垫封闭，可根除结合面漏油现象。应采用湿式除尘作业，及时维护、清扫主机构，清除箱体上的粉尘和油污，降低对主减速器的粉尘污染，杜绝粉尘堵塞通气孔，确保减速机通气顺畅。应严格按工艺规程检修设备，油封不装反、唇口无损伤、外缘无变形、弹簧无脱落，清理干净结合面，密封胶涂抹均匀，加油不超限，唯有保证检修质量，加强设备日常维护保养，主传动机构减速器漏油方可得到有效遏制。
总之，我国大型露天矿山开采规模的不断扩大，牙轮钻机已成为矿山开采的关键设备之一。如何提高其设备运转率，延长其使用寿命，一直是采矿技术领域重点研究的课题。
参考文献：
［１］张伟，关于牙轮钻机技术改造的探索与研究.2020.
［２］贺娜．浅谈国内外牙轮钻机的现状及发展趋势．2019.