Hur underhåller man borrningens smörjsystem? Förhindra blockering och slitage

Hydrauliska bergborrare har två skilda smörjsystem som ofta förväxlas med varandra, och att endast underhålla det ena samtidigt som det andra försumas är en vanlig orsak till för tidig driftarfel. Det första är det hydrauliska kretsen själv – högtrycksolet som driver slag-, rotations- och fördjupningsfunktionerna smörjar också kolvburen, ventilblocket och rotationsväxellådan genom de konstruerade spelen och avloppskretsarna. Det andra är skaftsmörjsystemet – en dedicerad, separat krets som levererar olja eller oljasky specifikt till skaftadaptern, ledningsbushingen och splinanslutningarna där skaftadaptern och rotationsdrivaren är i kontakt.

Rotationsenheter utan skaftsmatning slits snabbt. Kontakten mellan skaftets och drivarens kuggar överför både vridmoment och reaktionsbelastningar vid samma tidpunkt, med en frekvens på 30–65 Hz. Utan tillräcklig smörjning vid detta interface leder metall-till-metall-kontakt under dessa belastningar till frettningsslitage, klibbning och slutligen skada på kuggarna, vilket kräver utbyte av både skaftet och rotationsfängen. Detta är ett förhindrat fel, men det kräver förståelse för vad skaftsmatningskretsen är, var den matar in och vad som händer om den avbryts.

Hur skaftsmatningskretsen fungerar

De flesta hydrauliska drifters levererar skaftsmatning via en av två metoder. Den traditionella metoden använder komprimerad luft från bärfarkens hjälpluftkrets eller en liten dedikerad kompressor för att atomisera bergborolja till en dimma och injicera den i skaftshuset genom en kalibrerad öppning. Oljedimman bildar ett smörjfilmslager på splinnytorna och i ledningsbussningens borrning vid varje slagcykel. Atlas Copco/Epiroc- och Sandvik-systemen har båda historiskt använt denna metod, med en skaftsmatningsoljeförbrukning i intervallet 600–1 200 g/timme beroende på drifters modell.

Det cirkulerande skaftsmörjningssystemet (CSL) som Sandvik introducerade på modeller som RD1635CF och HL1560T använder en annan metod: det leder filtrerad hydraulolja från rotationsmotorkretsen genom skaftshuset, smörjer gränsytorna och återför den använda oljan till det hydrauliska systemet för filtrering och återanvändning istället för att släppa ut den. CSL-systemet minskar förbrukningen av skaftsmörjolja med upp till 70 % jämfört med traditionella dimsystem och eliminerar behovet av ett separat skaftoljereservoar på borrmaskinen. Den slutna slingans arkitektur innebär också att smörjoljan inte för in föroreningar från spolvattnet i borrhuset, vilket traditionella dimsystem kan göra när borrriktningen ändras.

Konsekvenserna av otillräcklig skaftsmörjning

Otillräcklig smörjning av skaftet ger upphov till en specifik sekvens av fel. Steg ett: ökad rotationsvridmoment eftersom friktionen mellan kuggprofilen och drivhuvudet stiger. Detta visar sig som högre än normala rotationspressuravläsningar på manometern, vilket operatörer ofta tillskriver bergartsstelheten snarare än ett smörjningsproblem. Steg två: skakslitage på kuggprofilens kontaktytor bildar fina metallpartiklar som migrerar in i spelen mellan ledningsbushingen och ökar sidspel i skaftet – vilket accelererar slitage på ledningshylsan enligt den separat beskrivna mekanismen. Steg tre: klibbskada vid kuggprofilens gränsyta orsakar adhesiv överföring mellan skaftets och drivhuvudets ytor, vilket sedan brister under den kombinerade belastningen av slag och vridmoment och initierar sprickbildning vid kuggprofilens rot.

Tidslinjen från första minskade smörjning till synlig splinnskada beror på slagfrekvensen och bergartenhet. I hård granit vid full slagfrekvens kan denna utveckling ske inom 50–100 slagtimmar med otillräcklig skaftsmörjning. I mjukare bergarter vid delvis slagtryck kan det ta upp till 200 timmar. I båda fallen är tiden märkbart kortare än driftarens konstruerade servicelevtid.

Smörjningshastighet och oljespecifikation per driftartyp

Oljespecifikationen är viktigare än bara viskositet. Olja för bergborrningsskaft kräver filmbildande tillsatser som behåller sin verkan även under stödbelastning – de momentana kontakttrycken vid splinans gränsyta under kolvrörelser är flera storleksordningar högre än det statiska trycket. Hydraulolja för allmän användning ger otillräcklig EP-skydd (extremt tryck) för detta ändamål. Specialolja för bergborrning innehåller tackifier som hjälper oljefilmen att fastna på metallytorna mellan slag istället för att avlägsnas av centrifugalkraften under rotation.

Dränering av rotationshuset: Underhållssteget som de flesta anläggningar missar

Hydrauliska drifters har en avloppsöppning på rotationsmotorns hölje som möjliggör att använt smörjolja, bergsmuldsföroreningar och kondensvatten kan avlägsnas från skaftområdet. Om denna avlopp är blockerad – till exempel genom ackumulerad smuts, en knick i avloppsledningen eller att ledningen helt enkelt inte återanslutits efter underhåll – samlas det använda smörjmedlet upp i höljet. Den förorenade oljan tränger sedan in i slagborren genom klarningen mellan styrbussningen och slagborren, där den blandas med den hydrauliska slagoljan. Denna förorening förvärrar slitage på slagtätningsringar och kolvcylinderytan samtidigt.

Att kontrollera avloppsledningen vid varje serviceintervall – verifiera flödet, säkerställa att ledningen inte är ihopklämd eller blockerad samt se till att den mynnar bort från borrkroppen så att oljan kan rinna fritt – tar mindre än fem minuter. Detta förhindrar att rotationshöljet blir en föroreningskälla som skadar slagkomponenter vid nästa serviceintervall.

Underhåll av hydraulolja: Den andra halvan av systemet

Oljan i slagkretsen behöver inte separata smörjmedelstillsatser – den hydrauliska oljan själv bildar den hydrodynamiska filmen för kolvcylindern, ventilblockets spolar och rotationsmotorn. Vad den behöver är renhet. Försmutsad hydraulolja är den främsta orsaken till slitage på slagventilen, nötning av ledhylsanens tätning och skador på rotationsmotorn. ISO-renhetskod 16/14/11 är målet för slagkretsen; system som kör med smutsigare olja än detta ökar slitage på alla precisionstoleranser i borrspetsen samtidigt.

Utväxlingsoljebyten vid tillverkarens rekommenderade intervall – och omedelbara byten efter eventuella komponentfel som kan ha introducerat metallpartiklar – är den primära hydrauliska underhållsåtgärden. HOVOO levererar tätningsset för alla större driftmodeller; när du planerar ett oljebyte bör detta sammanfalla med inspektionsintervallet för tätningssetet, så att intrång i kretsen för en underhållsåtgärd inte kräver ett separat intrång tre veckor senare för den andra åtgärden. Fullständiga modellreferenser finns på hovooseal.com.