Как обслуживать систему смазки бура? Предотвращение заклинивания и износа

Гидравлические горные отбойные молотки имеют две отдельные системы смазки, которые часто путают друг с другом; при этом типичной причиной преждевременного выхода из строя отбойного молотка является обслуживание только одной из этих систем при игнорировании второй. Первая система — это сама гидравлическая схема: высоконапорное масло, приводящее функции ударного воздействия, вращения и подачи, одновременно смазывает поршневую полость, распределительный блок и зубчатый механизм вращения через предусмотренные зазоры и дренажные контуры. Вторая система — это система смазки хвостовика: выделенный, отдельный контур, подающий масло или масляный туман непосредственно к адаптеру хвостовика, направляющей втулке и шлицевым соединениям, где адаптер хвостовика контактирует с приводом вращения.

Вращающиеся узлы без смазки хвостовика быстро выходят из строя. Контакт между шлицами хвостовика и привода одновременно передаёт как крутящий момент, так и нагрузки от ударных реакций с частотой 30–65 Гц. При отсутствии адекватной смазки на этом контакте металлическое взаимодействие под указанными нагрузками вызывает износ за счёт фреттинга, задиры и в конечном итоге повреждение шлицев, требующее замены как хвостовика, так и компонентов патрона вращения. Такой отказ предотвратим, однако для этого необходимо понимать, что собой представляет система смазки хвостовика, куда она подаётся и какие последствия возникают при её нарушении.

Принцип работы системы смазки хвостовика

Большинство гидравлических отбойных молотков обеспечивают смазку хвостовика одним из двух способов. Традиционный подход использует сжатый воздух из вспомогательной воздушной магистрали машины-носителя или небольшого специализированного компрессора для распыления масла для горных отбойных молотков в виде аэрозоля и подачи его в корпус хвостовика через калиброванное отверстие. Масляный туман образует на поверхности шлицев и в отверстии направляющей втулки смазочную пленку при каждом ударном цикле. Системы Atlas Copco/Epiroc и Sandvik исторически использовали именно этот подход, при котором расход масла для смазки хвостовика составлял 600–1200 г/ч в зависимости от модели отбойного молотка.

Система циркуляционной смазки хвостовика (CSL), представленная компанией Sandvik на моделях, таких как RD1635CF и HL1560T, использует иной подход: отфильтрованное гидравлическое масло из контура вращательного двигателя подаётся через корпус хвостовика, смазывает контактные поверхности, а затем отработанное масло возвращается в гидравлическую систему для фильтрации и повторного использования вместо выброса. Система CSL снижает расход масла для смазки хвостовика на 70 % по сравнению с традиционными системами масляного тумана и устраняет необходимость в отдельном резервуаре для масла хвостовика на буровой установке. Архитектура замкнутого цикла также предотвращает попадание загрязнённой промывочной водой смазки обратно в корпус буровой установки — чего не избежать в традиционных системах масляного тумана при изменении ориентации буровой установки.

Последствия недостаточной смазки хвостовика

Недостаточная смазка хвостовика приводит к характерной последовательности отказов. Этап первый: увеличение крутящего момента вращения из-за роста трения между шлицами и посадочной поверхностью инструмента. Это проявляется в повышении показаний давления вращения на манометре по сравнению с нормой; операторы зачастую связывают это явление с твёрдостью породы, а не с проблемой смазки. Этап второй: фреттинг-износ рабочих поверхностей шлицев приводит к образованию мелких металлических частиц, которые проникают в зазор между направляющей втулкой и хвостовиком, увеличивая боковой люфт хвостовика — что ускоряет износ направляющей втулки, как описано отдельно. Этап третий: задиры на шлицевом контакте вызывают адгезионный перенос материала между поверхностями хвостовика и посадочной поверхности инструмента; при этом под действием комбинированной нагрузки, включающей удар и крутящий момент, происходит разрушение адгезионных связей и возникают трещины у основания шлицев.

Временной интервал от первого снижения смазки до появления видимых повреждений шлицев зависит от частоты ударов и твёрдости породы. В твёрдом граните при полной частоте ударов это может произойти уже через 50–100 часов ударной работы при недостаточной смазке хвостовика. В более мягких породах при частичном ударном давлении этот процесс может занять до 200 часов. В любом случае, этот срок существенно короче расчётного срока службы отбойного молотка.

Норма подачи смазки и требования к маслу в зависимости от типа отбойного молотка

Спецификация масла важна не только с точки зрения вязкости. Масла для хвостовиков горных буровых установок должны содержать присадки, образующие защитную пленку, которая сохраняет эффективность при ударных нагрузках — мгновенные контактные давления на поверхности шлицевого соединения во время ударов поршня в несколько раз превышают статическое давление. Универсальные гидравлические масла обеспечивают недостаточную противоизносную (ЭП — экстремального давления) защиту для данного применения. Специализированные масла для горных буровых установок содержат клейкие присадки, которые способствуют удержанию масляной пленки на металлических поверхностях между ударами, а не её удалению центробежными силами во время вращения.

Слив масла из корпуса вращения: операция технического обслуживания, которую чаще всего пропускают на объектах

Гидравлические отбойные молотки оснащены сливным отверстием в корпусе вращательного двигателя, которое позволяет удалять отработанное смазочное масло, пыль от породы и конденсат из зоны хвостовика. Если это сливное отверстие заблокировано — из-за скопившихся загрязнений, перегиба сливной линии или просто из-за того, что линия не была подсоединена обратно после технического обслуживания — отработанная смазка накапливается в корпусе. Загрязнённое масло затем проникает в ударную полость через зазор направляющей втулки, где смешивается с гидравлической ударной жидкостью. В результате такого загрязнения ускоряется износ уплотнений ударного механизма и поверхности цилиндра поршня одновременно.

Проверка сливной линии при каждом интервале технического обслуживания — контроль проходимости, подтверждение отсутствия пережима или блокировки линии, а также обеспечение её окончания в месте, удалённом от корпуса буровой установки, чтобы масло стекало свободно, — занимает менее пяти минут. Это предотвращает превращение корпуса вращательного механизма в источник загрязнений, которые повреждают компоненты ударного механизма при следующем интервале обслуживания.

Техническое обслуживание гидравлического масла: вторая половина системы

Масло в ударном контуре не требует отдельных присадок для смазки — само гидравлическое масло обеспечивает гидродинамическую плёнку для зеркала цилиндра поршня, золотников блока клапанов и двигателя вращения. Ему необходима лишь чистота. Загрязнённое гидравлическое масло является основной причиной износа ударных клапанов, абразивного износа уплотнений направляющей втулки и задиров на двигателе вращения. Целевой показатель чистоты масла по стандарту ISO — 16/14/11 для ударного контура; системы, работающие при более низком уровне чистоты, одновременно ускоряют износ всех прецизионных зазоров в отбойном молотке.

Замена масла через интервалы, рекомендованные производителем, а также немедленная замена после любого отказа компонента, который мог привести к попаданию металлических частиц в систему, — это основное мероприятие по техническому обслуживанию гидравлической системы. Компания HOVOO поставляет комплекты уплотнений для всех основных моделей отбойных молотков; при планировании замены масла согласуйте её с интервалом осмотра комплекта уплотнений, чтобы второе вмешательство в гидравлическую цепь через три недели не требовалось отдельно от первого. Полные ссылки на модели — на сайте hovooseal.com.