System smarowania wiertarki: budowa, konserwacja i usterki

Wymagania smarowe hydraulicznej wiertarki do skał nie są jednorodne w całym obudowie wiertarki — różne strefy wymagają różnych środków smarujących, podawanych w różnych ilościach i za pośrednictwem oddzielnych obwodów. Traktowanie systemu smarowania jako „dolej oleju tutaj” pomija rzeczywistą strukturę tego systemu. W typowej wiertarce występują przynajmniej trzy odrębne strefy smarowania, z których każda wymaga innych środków smarowych, charakteryzuje się innymi trybami uszkodzeń oraz różnymi skutkami pomijania konserwacji.

Rozdzielenie stref stanowi punkt wyjścia dla skutecznego programu konserwacji. Pomylenie obwodów — np. wprowadzenie oleju do smarowania trzpienia do obwodu hydraulicznego lub odwrotnie — powoduje uszkodzenie precyzyjnych komponentów już po kilku godzinach. Koszty takiego błędu są nieproporcjonalnie wysokie w stosunku do jego prostoty.

Strefa 1: Obwód uderzeniowy (hydrauliczny)

Tłoczek uderzeniowy, zawór przełączający, akumulator oraz powiązane powierzchnie wewnętrzne są smarowane przez sam olej hydrauliczny – konkretnie przez cienką warstwę, która powstaje w luzach między powierzchniami ruchomymi. Działa to dlatego, że olej hydrauliczny charakteryzuje się kontrolowaną lepkością, zawiera dodatki zapobiegające zużyciu oraz jest filtrowany w celu usunięcia cząstek zanim dotrą do luzów w powierzchniach wewnętrznych. Jakość smarowania w tej strefie zależy więc w całości od czystości oleju hydraulicznego, jego klasy lepkości oraz okresu wymiany.

Olej hydrauliczny w obwodzie uderzeniowym powinien być utrzymywany na poziomie czystości zgodnym z kodem ISO 16/14/11 lub lepszym. Większość stanowisk pracuje przy wyższym stopniu zanieczyszczenia. Praktyczne działania konserwacyjne: wymiana oleju hydraulicznego w odstępach określonych przez producenta (zazwyczaj co 500–1000 godzin pracy dla oleju hydraulicznego w urządzeniach udarowych, częściej w zanieczyszczonych środowiskach), wymiana wkładu filtra przed osiągnięciem warunku obejścia (co oznacza wymianę według harmonogramu, a nie oczekiwanie na wizualny wskaźnik) oraz pobieranie próbek oleju po 200 i 500 godzinach pracy w celu analizy zawartości cząstek. Wzrost liczby cząstek między kolejnymi próbkami przekraczający normalny poziom zużycia wskazuje na degradację komponentu — zwykle powierzchni otworu lub luzu zaworu — i wymaga dalszego zbadania jeszcze przed zmętnieniem lub zakręceniem się oleju.

Strefa 2: Smarowanie trzpienia

Adapter trzpienia oraz jego połączenia z prowadnicą, uchwytem obrotowym i sprzężenie zębnikami wymagają dedykowanej smarownicy oddzielnej od obwodu hydraulicznego. Olej hydrauliczny napędzający tłok nie jest skonstruowany do ciśnień kontaktowych i prędkości poślizgu występujących w strefie połączenia trzpienia ze zębnikiem – brakuje mu dodatków EP (ekstremalnego ciśnienia) oraz środków klejących zapobiegających bezpośredniemu kontaktowi metal–metal pod wpływem jednoczesnego obciążenia udarowego i momentu obrotowego.

W obecnych wiertnicach stosuje się trzy metody dostarczania smaru: atomizację powietrzno-mglistą (sprężone powietrze transportuje olej do wiertnic przez korpus trzpienia w postaci mgły, zużycie 600–1200 g/godz.), wtrysk smaru za pomocą systemu dawkującego (automatyczny lub ręczny wtrysk porcji w ustalonych odstępach czasowych) oraz Sandvik system cyrkulacyjnej smarowania trzpienia (CSL), który kieruje odfiltrowane oleje hydrauliczne z powrotem przez obudowę trzpienia do zbiornika, zamiast ich odprowadzania. CSL zmniejsza zużycie oleju do smarowania trzpienia nawet o 70% i eliminuje konieczność zarządzania oddzielnym zbiornikiem, jaką wymagają systemy mgły olejowej.

Oleje do trzpieni wiertniczych muszą być klasy ISO VG 100 lub odpowiednikiem z dodatkami zapewniającymi wysoką wytrzymałość warstwy smarującej oraz lepiszczami. Te związki utrzymują warstwę smaru na powierzchniach zębów trzpienia pomiędzy kolejnymi uderzeniami — standardowy olej hydrauliczny ulega rozkładowi pod wpływem ciśnienia kontaktowego i odrywa się od powierzchni metalowej pod działaniem siły odśrodkowej obrotu. Zastąpienie oleju do trzpieni olejem hydraulicznym wyłącznie dlatego, że jest dostępny, a odpowiedni olej nie znajduje się na miejscu pracy, prowadzi w warunkach wiercenia w twardej skale do uszkodzeń zębów (galling) już po kilku godzinach.

Strefa 3: Silnik obrotowy i przekładnia zębnata

Silnik obrotowy — silnik łopatkowy lub zębatkowy — jest smarowany olejem hydraulicznym w obwodzie obrotowym. Jest to obwód oddzielny od obwodu uderzeniowego w większości wiertnic, z własnym ustawieniem ciśnienia i przewodem odpływowym. Główne działanie konserwacyjne polega na sprawdzeniu przepływu odpływowego przez otwór odpływowy silnika: zwiększone natężenie przepływu odpływowego (powyżej wartości dopuszczalnej) wskazuje na zużycie uszczelek wewnętrznych silnika lub zwiększenie luzów międzyzębnych, co oznacza, że silnik przepuszcza olej zamiast zamieniać go na ruch obrotowy.

Uszkodzenie łożysk silnika obrotowego — jeśli wystąpi — powoduje charakterystyczny dźwięk: suchy, metaliczny dźwięk tarcia z końca silnika obrotowego wiertnicy, a nie z jej końca uderzeniowego. Pozwala to odróżnić ten dźwięk od hałasu generowanego podczas normalnej pracy pod wysokim ciśnieniem w trybie uderzeniowym. Etap diagnostyczny polega na uruchomieniu wiertnicy bez działania trybu uderzeniowego, wyłącznie w trybie obrotowym, i nasłuchiwaniu dźwięku tarcia. Łożyska, które się awaryjnie zużywają, zwykle wykazują ten objaw jeszcze przed pojawieniem się widocznej temperatury lub przepływu oleju przez uszczelki.

Tabela diagnostyki usterki smarowania

Integracja konserwacji: synchronizacja wymiany oleju z wymianą uszczelek

Najbardziej efektywny harmonogram konserwacji koordynuje wymianę oleju, wymianę elementów filtrów oraz zestaw uszczelnień wymiany w ramach pojedynczych czynności serwisowych, a nie osobnych interwencji. Oddzielna wymiana oleju po 500 godzinach pracy, przeprowadzona niezależnie od inspekcji uszczelek po 500 godzinach, oznacza dwa otwarcia obwodu, dwie okazje do przedostania się zanieczyszczeń oraz dwie wysyłki zespołu serwisowego. Koordynacja tych czynności skraca całkowity czas konserwacji o 30–40%, a także eliminuje ryzyko jakościowe związane z otwartym obwodem, który nie zostaje natychmiast zamknięty i uzupełniony olejem.

HOVOO dostarcza zestawów uszczelek dla wszystkich głównych marek wiertnic udarowych we wszystkich trzech strefach smarowania — uszczelek udarowych, uszczelek obudowy płuczącej oraz uszczelek obudowy obrotowej — jako kompletnych zestawów lub podzbiorów przeznaczonych do konkretnej strefy, w zależności od wymagań serwisowych. Zamówienie zestawu uszczelek wraz z zaplanowaną wymianą oleju tworzy warunki do kompleksowego konserwowania sprzętu, a nie do kolejnych, pojedynczych interwencji. Pełne oznaczenia na stronie hovooseal.com.