Дијафрагма за бушење у камену: принцип рада, знаци неуспеха и како изабрати замену

Хидрауличка бушилица за стене зависи од мале, лако занемареног компоненте да би се његов ударни систем одржао гладан и ефикасан: акумулатор дијафрагма - Да ли је то истина? Када функционише исправно, већина оператера никада не размишља о томе. Када се не поправи, енергија удара пада, бушилица звучи другачије, а продуктивност на бушилици страда. Овај чланак објашњава како акумулатор и његова дијафрагма раде унутар хидрауличне бушилице за стене, како препознати знаке неуспеха дијафрагме и шта треба проверити пре него што наручите замену.

Шта је акумулатор у хидрауличној бушилици за стене?

Аккумулатор је мали посуда под притиском уграђена у ударни коло хидрауличке бушилице. Унутар посуде, флексибилна дијафрагма понекад још увек означена као кожна шоља у старим каталозима делова, преостанак имена од ранијих дизајна дијафрагме раздваја две коморе: једну испуњену азотом гасом под притиском, другу Пошто је гасна страна запечаћена и предварично напуњена пре него што се акумулатор инсталира, а уља је отворена за радио хидраулички коло, компонента се често назива азотни акумулатор или гасни акумулатор.

Већина хидрауличких бушилица за стене користи најмање један акумулатор на страни високог притиска у ударном кругу, а многи дизајне додају други акумулатор ниског притиска у повратном или буферном кругу. Оба раде по истом основном принципу иако се њихови притисоци и дужност разликују.

Хидротехничка литература генерално групира акумулаторе у три породице: тип бешике (кешике), тип дијафрагме и тип свитка. Публикована поређења три примећују да пистонови акумулатори могу покрити веома широк опсег запремине и притиска без ограничења релацијом компресије еластомера, али њихова маса пистона даје им значајно спорији динамички одговор од бешике или дијафрагме, што чини пистоне лоше прилаго Аккумулатори мочнице и дијафрагме, напротив, имају врло малу покретну масу и брзо реагују на брзе промене притиска, што је тачно понашање које потребан ударни кола један практичан разлог за који су акумулатори за бушење и хидраулички прекидач изграђени скоро искључиво као дија

Како аккумулаторна дијафрагма ради током ударних инструмената?

Задатак дијафрагме је да се креће. Како се притисак уља у ударном кругу повећава током сваког циклуса ударних удара, хидраулична течност гура против дијафрагме, савлачи је према страни гаса и компресира азот иза ње. Када притисак у кругу поново падне, сжављени гас се шири и гура дијафрагму назад, присиљавајући уље да изађе из акумулатора и уђе у кругу. Овај кретање напред-назад, описано у инжењерској литератури као "превртање" кретања дијафрагме, следи опште односе закона гаса између притиска и запремине: док се нафтна комора повећава, гасна комора се смањује и његов притисак расте, и обратно.

Прецизније, азотски наплата следи политропски закон гаса који се користи у читавој литератури за дизајн акумулатора:

п · В ⁿ = п ₀· V ₀ⁿ = константа (1)

где су p и V притисак и запремина гаса у било ком тренутку, p0 и V0 су притисак и запремина предплате, а n је политропски индекс. Студије хидрауличког моделирања система опремљених акумулатором генерално третирају споре циклусе пуњења и пуњења (дужи од отприлике три секунде) као близу изотермалних, са n близу 1, и брзе циклусе (под око три секунде) као близу адиабатичких, са n близу 1.4. Цикл ударних удара у бушилици се понавља много пута у секунди, тако да се компресија гаса унутар акумулатора чврсто налази у брзом, адиабатном режиму, а не понаша као споро, изотермични случај који се понекад претпоставља у поједностављеним објашњењима.

То такође значи да се дијафрагма и гасни наплата не понашају као једноставна статичка пруга; моделирање динамике акумулатора представља страну гаса као систем пруге и тампера, са крутошћу гаса и термином тампера који зависе од радног притиска и запремине у том тренутку. У пракси, колико брзо и чисто дијафрагма може да прати промену притиска, а не само колико се може истезати, одређује да ли акумулатор заправо потисне пулсацију или задржи за њом.

Пошто ударни пистон хидрауличне бушилице за стене мења правцу са високом брзином, обично у распону од неколико хиљада удара у минуту или више, у зависности од модела, дијафрагма се савлачи на истој фреквенцији све док бушилица ради. То је вредно имати на уму касније, када погледамо шта заправо носи дијафрагму.

Слика 1: Poprečni ‑секција Дијаграм дијафрагме ‑Тип акумулатора

Зашто је бушилици на камених степањама уопште потребан акумулатор?

Било би могуће да се без акумулатора покреће ударни коло, али бушилица не би добро радила или дуго трајала ако би. Аккумулатор обавља три послова која су важна за то како се бушилица за стене заправо понаша у пољу:

• Асорбује пулсације притиска које се стварају сваки пут када ударни пистон поврати, уместо да пуни удар достигне пумпу, шланге и блок клапана.
• Он снабдева избијање додатног протока улоге у ударну комору током дељења секунде када потражња достиже врхунац у сваком циклусу, што само стални ток пумпе не може увек да задовољи. Истраживања о ударним системима за бушење стене показала су да правилно прилагођени акумулатор побољшава стабилност ове компензације проток и помаже одржавању конзистентне снаге удара.
• То смањује ризик од кавитације у кругу удара, што иначе може ерозирати компоненте и генерисати оштре притиске који се појављују као бука и вибрације.

Укратко, акумулатор је оно што хидрауличкој бушилици за стене омогућава да износи велики број конзистентних удара пуне снаге у минути уместо неравномерног, неравномерног удара.

Маштан посла који врши акумулатор постаје јаснији са две стандардне формуле које се користе у анализи ударних система бушења у стени. Хидрауличка снага која се испоручује сваком подсистему (удар, податак или буфер) је:

П = (п · К) / 60 (2)

гдје је P снага у киловатима, p је притисак улаза кола у мегапаскалима, а Q је проток у литрима у минути. Кинетичка енергија ударног пистона у тренутку када удари у челик за бушење је:

E _п = 1⁄2 · м · в ² (3)

где је m маса ударног пистона и v његова брзина у тачки удара. Недавна студија потрошње енергије хидрауличне бушилице из камена изградила је симулацију Амесима пуног ударног, буферског и захранјених кола и моделирала акумулатор са посвећеним подмоделом који посебно представља његова два радна места описана горе: апсорбовање пулсација притиска и Исте студије потврђују два практична компромиса која су већ позната оператерима бушилица: недовољан притисак нахлада (подвиг) доводи до тога да бит изгуби сталан контакт са каменом, познат као неактивно или празно ударање, док превише висок буфер / деминг притисак мења начин расподеле Оба ефекта су дотока истог посла управљања притиском за који је акумулатор изграђен.

Шта се дешава када дијафрагма акумулатора не функционише?

Порушавање дијафрагме уклања раздвој између азотне и уље на акумулатору. Када се та сепарација заврши, азотни гас може да мигрира у хидраулично уље, формирајући компресивне мехуре које путују кроз кола. Пошто се гас много лакше компресира од уља, ударни колац више не може да изгради и одржи притисак на начин на који је дизајниран, а акумулатор више не може изгладити пулсације од сваког обрнутка клизма.

Практичан резултат је бушилица која удара мање снагом, мање конзистентно, или и то и друго. Неки техничари описују промену звука као промену бушилице од оштрих, оштрих удара до густијих, густијих; читања притиска обично то потврђују као пад притиска удара са одговарајућим повећањем флуктуације калибра. У озбиљнијим случајевима, исти догађај претераног притиска који је оштетио дијафрагму може такође да подстакне љуску или крајњи капач акумулатора, тако да је неуспех дијафрагме разуман подстицај за инспекцију остатка скупа акумулатора, а не само само дијафрагме.

Како можете знати да ли је дијафрагма ваше бушилице за камен прошла?

Порив дијафрагме се ретко појављује са једним очигледним симптомом; обично се појављује као комбинација следећих:

• Промена у ударном звуку бушилице, од оштрих до тупих или хрскавих.
• Пад притиска удара или енергије удара у поређењу са нормалним читањем машине.
• Игла за мерило притиска која се тресе или тресе уместо да се држи стабилно током рада.
• Приметна вибрација у линији за уље високог притиска која раније није била присутна.
• Аккумулатор који неће задржати свој азотски презаред када се провери калибрираним мерником.

Следећи табела је почетна тачка за повезивање симптома са вероватним узроком и разумну следећу проверу.

Ниједан од ових симптома не потврђује самосталну неисправност дијафрагме; проверу притиска гаса са калибрисаним комплетом за пуњење је оно што вам заправо говори да ли је акумулатор изгубио свој наплату, што је најбржи начин да се одвоји проблем акумулатора од проблема са пу

Неублажена пулсација која се довољно дуго не управља такође повећава ризик од кавитације на другом месту у кола: где год локални притисак тренутно падне испод притиска паре хидрауличног уља, формирају се мехурићи паре, а затим се насилно сруше док се притисак опорави, еро Недавна истраживања хидрауличких компоненти о кавитацији у вентилима за контролу притиска појачавају зашто је одржавање неповређеног пулсационог умирања важно изван саме дијафрагме: кавитација и оштећења ерозије подстакну се управо таквим оштрим, понављаним флуктуацијама

Слика 2: Фотографија оштећене и неисправне дијафрагме

Шта узрокује прерано неуспех дијафрагме?

Дијафрагма је предмет који се носи и на крају ће достићи крај свог живота коришћења кроз обично уморење, јер се са високом фреквенцијом савија све док бушилица ради. Неколико услова може скратити тај живот далеко испод онога што је материјал иначе способан:

• Неисправни предварични наплати азот, у оба правца. Пренаплаћени акумулатор ограничава нормално кретање дијафрагме и може заробљавати мале џепове уља на љуску, концентришући стрес на површини дијафрагме. Недополни или потпуно испустини акумулатор омогућава дијафрагми да се више пута удари у корпус и преноси више притиска у саму љуску.
• Хидраулично уље које је загађено, оксидирано или се користи дуже од интервала за употребу, што може нападнути еластомер или носи абразивне честице које убрзавају зношење.
• Утврђена висока температура уља из недовољно величине хладника, блокираног радијатора или радног циклуса који прелази номиналу машине, што временом омекшава већину еластомерних једињења.
• Физичка оштећења настала током инсталације, као што су зачицање, вијање или прекомерно истезање дијафрагме док се монтира.

Већина ових узрока се може спречити рутинским презаредним проверама и нормалним одржавањем хидрауличког система, што је обично много јефтиније од понављања неуспеха дијафрагме.

Како је притисак азотног преднаплате повезан са животом дијафрагме?

Презаредни притисак поставља положај паузе дијафрагме пре него што се бушилица укључи, а тај положај паузе одређује колико дијафрагма мора да се савлада током сваког радног циклуса. Правилно постављен, према спецификацијама произвођача машине, дијафрагма се креће кроз контролисани, понављајући опсег који је материјал дизајниран да толерише.

Постављена превише високо, дијафрагма се налази близу краја наљевине љуске пре него што се почне бушење, остављајући мало простора за апсорбовање улазећег уља; ово стање је повезано са хидрауличним уљем који се заробљава у малим џеповима између дијафрагме и основне плоче

Постављен превише ниско, или са акумулатором потпуно испустио, дијафрагма мора да путује даље и може дно према љуску на сваком циклусу, преношење удара који акумулатор треба да апсорбује у кућиште и, током времена, у остатак ударног кола.

Дизајн литература акумулатора изражава ове две границе са однос компресије, однос максималног радног притиска према притиску презаредбе:

k = p _maks. / П ₀ (4)

Публиковане методе дизејминга за дијафрагма и бешичне акумулаторе обично ограничавају овај однос далеко испод пистона типа практично неограничен опсег типичне цифри цитиране у литератури су максимални однос компресије у реду од 10: 1 за дијафрагма акумула Доњи крај опсега радног притиска се држи изнад притиска преплањења сличном маржоном:

п _минус 1.1 · п ₀ (5)

тако да дијафрагма никада не притиска потпуно зид љуске на дну свог удара. Акумулатор за бушење стене који је одвојен изван једне границе који ради превише близу свог номиналног односа компресије на горњем крају, или превише близу пуног испуштања на дну ради у истој претераној територији коју литература за дизајнерство повезује са пукањем и с

Температура додаје другу променљиву која се лако може погрешно сматрати цурење. При константном запремину, притисак азотас следи директну везу са његовом апсолутном температуром, тако да ће се презаред који се поставља на топлом дану измерити ниже када се акумулатор охлади, а да ниједан гас заправо није изшао:

уколико је потребно, додајте: _минус / Т ₀) (6)

где су p0 и T0 притисак и температура пре пуњења у време пуњења, а p0′ је еквивалентни притисак на некој другој температури Tmin. Публиковани радови за димензионирање акумулатора који су изграђени на овом односу препоручују проверу презаређивања према температури у време проверке, користећи референтну табелу произвођача, уместо да се претпостави да је сваки пад од вредности ознаке обавезно знак губитка гаса. Као илустрација из стварног света о томе где се презаредња задатак обично поставља у односу на радни притисак, објављен дизајн за другачији хидраулички систем који се креће око акумулатора типа дијафрагме одређује предзаредњу заредњу азота од око 70% наменског радног притиска пумпе

Пошто тачна вредност предплаћења варира по моделу и произвођачу бушилице, увек би требало да се узима из сопствене сервисне документације машине, а не од проценке. Азотски акумулатори су посуде под притиском: пуњење или испуштање захтева прави комплет за пуњење, а кола мора бити потпуно притисњена пре било каквог демонтажа.

Слика 3: Операција пуњења азота за акумулатор

Шта треба да проверите пре него што замените дијафрагму?

Пре него што се нареди нова дијафрагма, помаже да се потврди неуспех и искључе други узроци истих симптома:

1. Проверите притисак удара према спецификацији машине, а затим проверите предваритну заредбу азотног акумулатора калибрираним мерилом, јер је низак или нулачи читање најјача потврда проблема са дијафрагмом.
2. Укажите тачан модел бушилице и број делова акумулатора. Димензије и облици дијафрагме нису размениве између брендова или чак између генерација модела од истог произвођача, а терминологија се такође разликује; иста компонента може се звати дијафрагма, мембрана или кожна шоља у зависности од каталога делова.
3. Проверите обојку акумулатора, вентил за гас и површине за затварање за оштећење изван самог дијафрагме, јер и обојка која је преоптерећена може требати пажњу.
4. Потврдите да је хидраулично уље чисто и у складу са спецификацијама машине. Нова дијафрагма постављена у контаминираном уљу вероватно ће поново пропасти у сличном временском оквиру.
5. Следите OEM-ов секвенца раскомплетне, вредности крутног момента и сигурносне мере за тај специфичан модел бушилице за стене, а не општу процедуру, јер су ови детаљи специфични за модел.

Како изабрати одговарајућу дијафрагму?

Када се потврди коренски узрок и идентификује прави део, преостала одлука је која ће се заменити дијафрагмом. Три фактора су најважнији:

• Искрена димензионална усогласност. Изванрични дијаметар, унутрашњи дијаметар, дебљина и укупни профил морају да одговарају оригиналном делу; дијафрагма која је блиска, али не тачна може утицати на њено кретање и запечатање у акумулатору.
• Материјал погодан за услове рада бушилице. Скина бушилица дијафрагме обично су обликовани од НБР, ХНБР или полиуретанових једињења, од којих свако има различите компромисе у отпорности на топлоту, флексибилности хладноће и отпорности на абразију; прави избор зависи од климе, радног циклуса и чистоће хидрауличког уља, што
• Докази од добављача. Добавитељ који може да потврди димензије дијафрагме и материјал према оригиналном ОЕМ броју делова, уместо да га једноставно упореди са општом описом, даје више поверења да ће део радити као што се очекује.

Као правило одлуке: тачна усмерка на број OEM делова ваше машине, од добављача који може потврдити и димензије и материјал, је сигурнији избор од генерално описане универзалне прилагодљивости дијафрагме.

У референцама за дизајн акумулатора наведена је мало шира палета материјала од три једињења која се најчешће разматрају за бушење стене: поред НБР-а, ХНБР-а и полиуретана, неки објављени водичи за акумулаторе такође наведу бутилску гуму (И У пракси, огромна већина дијафрагма за бушење и хидрауличне прекидаче се спецификује у НБР, ХНБР или полиуретану, али шири списак подсећа на то да се избор материјала на крају управља специфичним течношћу и распоном температуре испред вас, а не фиксираним кратким

Слика 4: Упоређење различитих ‑Материјал замене дијафрагме

Где можете добити поуздану замену дијафрагме?

Када знате тачан број делова и спецификације материјала које су вам потребне, снабдевање постаје ствар проналажења добављача који ће вам сигурно дати одговарајућу опрему и објаснити одговарајући квалитет, а не само да вам наведе цену.

Нанкинг Ховуо Машинерства Технологија Цо, Лтд, кинески произвођач запљуњака основан 2013. године, производи ПУ, гуму и ПТФЕ запљуњачке компоненте, укључујући дијафрагме за бушење стена и хидрауличке прекидаче акумулатора са у Епирок , Фурукава, Монтаберт, Сандвик и Тамрок, између осталог. Поред самих делова, Ховуо наводи да пружа бесплатну техничку подршку како би помогао да се потврди прави број делова, димензије и квалитет материјала за одређени модел бушилице за стене пре него што се постави наруџба.

Ако нисте сигурни која дијафрагма је потребна вашој машини, пружање модела бушилице, постојећег броја делова акумулатора и белешка о вашим типичним условима рада (клима, радни циклус, чистота уља) добављачу који може да се укрсни са ОЕМ спецификацијама најпоузданији је

1. Чанг С., Чен Ј., Хе Л. Метода израчунавања аккумулатора суспензије према ограничавајућим условима рада. Хидраулика Пнеуматика и пломбе, 2019 ((04): 1925.
2. Чанг С., Ма В., Је М., Чанг Ј., Ли И., Ма И. Истраживање потрошње енергије Прогноза хидрауличких бушилица на степи на основу компензације засноване на подацима. Инжењерска механика, објављена на мрежи пре штампања, 2026.
3. Лиу И. Истраживање контроле притиска и ефекта убризгавања система убризгавања на бази акумулатора. Магистарска теза, Сиански технолошки универзитет, 2022.
4. Шу Цу. Анализа пулсације протока и дизајн система за ублажавање вибрација за реципрочну хидрауличну помпу дијафрагме. Кинески часопис за инжењерство пумпа, 2014. ((5): 4549.
5. Лианг Ј., Јан Л., Танг С., итд. Ефекат ТНК-а у праху СтронВи на перформансе слоја гумене дијафрагме у енергетском акумулатору. Кинеска гумена индустрија, 2024, 71 ((8): 599603.
6. Ли М. Истраживање о механизму кавитације и предвиђању ерозије кавитације хидрауличких капсула. Дисертација за докторску, Универзитет Јаншан, 2025.