Cách chọn công suất khoan phù hợp cho máy xúc?

Quan niệm trực quan cho rằng một máy khoan lớn hơn trên một máy đào lớn hơn luôn đồng nghĩa với năng suất cao hơn là sai lầm—một sai lầm cụ thể và tốn kém. Một bộ phận khoan quá cỡ đòi hỏi lưu lượng thủy lực lớn hơn mức mà mạch thủy lực phụ của máy đào được thiết kế để cung cấp, buộc động cơ máy đào phải vận hành ở tải cao hơn trong mỗi chu kỳ khoan. Tiêu thụ nhiên liệu tăng lên. Dầu thủy lực nóng lên. Bơm thủy lực phụ của máy đào hoạt động ngoài vùng hiệu suất định mức, làm giảm tuổi thọ phục vụ của nó. Đồng thời, chính bộ phận khoan—do nhận được lưu lượng không đủ ở áp suất vận hành tối thiểu của đầu khoan (drifter)—không đạt được năng lượng va đập như thông số kỹ thuật đã cam kết.

Quy tắc tỷ lệ trọng lượng 10–15% là điểm khởi đầu để lựa chọn phụ kiện khoan phù hợp với máy đào: tổng trọng lượng của máy khoan và hệ thống cấp liệu phải nằm trong khoảng từ 10% đến 15% trọng lượng vận hành của máy chủ (carrier). Một máy đào 20 tấn nên được ghép với phụ kiện khoan có trọng lượng trong khoảng 2.000–3.000 kg. Ngoài yếu tố trọng lượng, khả năng tương thích về lưu lượng thủy lực và khả năng chịu áp suất ngược cũng quyết định việc ghép nối này có thực sự hoạt động hiệu quả ngoài hiện trường hay không.

Tại Sao Tỷ Lệ Trọng Lượng Là Nền Tảng, Không Phải Toàn Bộ Câu Trả Lời

Quy tắc 10–15% đề cập đến tính tương thích về mặt kết cấu: các xi-lanh cần cẩu, chốt quay tay gầu và đối trọng của khung xe đều được thiết kế để chịu tải trong tỷ lệ này. Một thiết bị gắn ngoài có trọng lượng vượt quá 15% trọng lượng khung xe sẽ gây mất ổn định về phía trước khi di chuyển, làm quá tải các bạc lót chốt quay cần cẩu trong quá trình định vị và tạo ra rung động quá mức truyền vào khung xe trong quá trình khoan phá. Theo thời gian, điều này dẫn đến nứt các mối hàn tại điểm gắn tay gầu và mòn các phớt xi-lanh cần cẩu—những hư hỏng tích tụ một cách vô hình cho đến khi được phát hiện qua kiểm tra thực địa.

Tuy nhiên, chỉ riêng trọng lượng không cho bạn biết liệu hệ thống thủy lực có thực sự đủ công suất để vận hành máy khoan hay không. Một máy đào có trọng lượng 20 tấn được trang bị mạch búa thủy lực cung cấp lưu lượng 80 L/phút ở áp suất 150 bar sẽ có khả năng khoan đá hoàn toàn khác biệt so với một máy đào cùng trọng lượng nhưng cung cấp lưu lượng 160 L/phút ở áp suất 200 bar. Đối với các đầu khoan đá—loại thiết bị đòi hỏi công suất thủy lực cao hơn so với búa phá—lưu lượng và áp suất làm việc mà máy chủ thực tế cung cấp tại mạch phụ trợ mới quyết định công suất va đập thực tế của đầu khoan (drifter), bất kể thông số kỹ thuật do nhà sản xuất đầu khoan công bố là gì.

Đọc đúng các thông số tương thích thủy lực

Mỗi nhà sản xuất phụ kiện khoan đều công bố các yêu cầu về lưu lượng thủy lực tối thiểu và tối đa (L/phút) cũng như áp suất làm việc (bar). Phụ kiện sẽ hoạt động hiệu quả trong khoảng giá trị này; nếu nằm ngoài khoảng này, thì hoặc là lực đóng đinh sẽ yếu (do lưu lượng thấp hơn mức tối thiểu), hoặc hệ thống thủy lực sẽ quá nhiệt và các phớt bị thổi bay (do lưu lượng cao hơn mức tối đa). Thông số kỹ thuật của máy kéo (carrier) quan trọng nhất là lưu lượng mạch phụ tại vòng quay động cơ định mức — không phải mạch chính, cũng không phải áp suất xả của toàn bộ hệ thống thủy lực, mà cụ thể là đầu ra của mạch búa phụ tại vòng quay làm việc.

Áp suất ngược trong đường ống hồi là một yếu tố phối hợp mà phần lớn người mua thường bỏ qua. Mỗi mét ống thủy lực thêm vào, mỗi khớp nối, mỗi van phân phối đều làm tăng trở lực đối với dòng chảy hồi. Một đầu khoan gắn ngoài có ghi thông số 'áp suất ngược tối đa 30 bar' sẽ bị rút ngắn hành trình hồi của piston đập nếu áp suất ngược thực tế trên đường hồi đạt 35–40 bar. Khi đó, piston không hoàn tất toàn bộ hành trình hồi, và hành trình tác động tiếp theo bắt đầu từ vị trí ngắn hơn, dẫn đến năng lượng va đập trên mỗi lần gõ giảm đi. Việc kiểm tra áp suất ngược bằng đồng hồ đo tại cổng hồi của đầu khoan—không chỉ đo áp suất tại mạch cấp—sẽ xác nhận xem yếu tố này có đang ảnh hưởng đến hiệu suất trên máy xúc cụ thể hay không.

Phối hợp đầu khoan gắn ngoài theo phân lớp tấn của máy xúc

Các dải giá trị này mang tính tham khảo riêng cho các bộ khoan va đập đỉnh (top-hammer). Các búa phá, đầu xoay và bộ khoan va đập đáy (DTH) có mối quan hệ khác nhau giữa trọng lượng và lưu lượng. Một máy khoan DTH tiêu thụ 200 L/phút trên máy xúc 22 tấn thường sẽ vượt quá khả năng thủy lực của máy chủ trong hầu hết các trường hợp; cùng một máy xúc đó có thể vận hành thoải mái một bộ khoan va đập đỉnh (top-hammer) công suất 12–16 kW nếu thông số lưu lượng phù hợp.

Vấn đề nổ rỗng và lý do vì sao nó làm hỏng nhanh chóng các cặp thiết bị không tương thích

'Bắn không tải'—tức là hoạt động búa khoan mà không có tiếp xúc giữa mũi khoan và đá—là cách nhanh nhất làm hỏng bộ phận khoan gắn trên máy mang có công suất nhỏ hơn yêu cầu. Khi mũi khoan xuyên thủng mặt đá hoặc người vận hành đặt máy ở vị trí giữa hai lỗ khoan, mạch búa vẫn duy trì áp lực nếu người vận hành không tắt nó đi. Trong trường hợp không có lực cản từ đá, piston búa di chuyển ngược trở lại quá nhanh, bình tích áp bị xả quá mức và hệ thống thủy lực chịu các đỉnh áp suất vượt quá giá trị thiết lập của van an toàn mạch trên máy mang.

Trên máy mang được lựa chọn đúng công suất, van an toàn có khả năng xử lý các đỉnh áp suất này trong giới hạn dung sai thiết kế của nó. Còn trên máy mang có công suất nhỏ hơn yêu cầu—khi máy bơm thủy lực đã phải làm việc gần giới hạn định mức để cung cấp đủ lưu lượng cho thiết bị khoan—các đỉnh áp suất này sẽ đẩy toàn bộ hệ thống vào trạng thái quá tải. Các thiết bị khoan cao cấp hiện đại đều được trang bị hệ thống tự động dừng, có khả năng phát hiện tình trạng 'bắn không tải' và tắt thiết bị trong vòng vài mili-giây; tuy nhiên, các thiết bị khoan phân khúc giá rẻ thì không có tính năng này, và đây chính là nguyên nhân gây ra hiện tượng hư hỏng phớt thủy lực trên máy mang do quá áp.

Kích thước ống dẫn thủy lực và bố trí mạch cho các bộ phận gắn khoan

Các ống dẫn thủy lực nối giữa máy mang và bộ phận gắn khoan là một phần trong phương trình phối hợp. Các ống dẫn có kích thước quá nhỏ—thường là các ống dẫn dùng cho máy đục cũ được tái sử dụng cho bộ phận gắn khoan—có đường kính trong nhỏ hơn, dẫn đến vận tốc dòng chảy tăng lên và tổn thất áp suất gia tăng. Nếu ống dẫn cấp đến đầu khoan (drifter) gây ra tổn thất áp suất 20 bar ở lưu lượng yêu cầu, thì đầu khoan sẽ nhận được áp suất thấp hơn 20 bar so với áp suất do mạch của máy mang cung cấp. Đối với mạch khoan va đập được quy định tối thiểu ở 180 bar, một máy mang cung cấp 190 bar thông qua các ống dẫn có kích thước quá nhỏ sẽ thực tế chỉ cung cấp 170 bar tại đầu khoan—thấp hơn áp suất vận hành tối thiểu.

Đường kính trong của ống dẫn cần được xác định cụ thể để đảm bảo độ sụt áp trên đường cấp không vượt quá 5 bar ở lưu lượng yêu cầu tối đa. Các đường hồi phải có kích thước bằng nhau—áp suất ngược là hiện tượng xảy ra trên đường hồi, và việc sử dụng ống hồi có đường kính nhỏ hơn yêu cầu là nguyên nhân phổ biến nhất gây suy giảm hiệu suất đục phá một cách khó giải thích, ngay cả khi tổ hợp máy mang và máy khoan đã được lựa chọn phù hợp.

Bộ phớt cung cấp như một phần của quyết định lựa chọn phối hợp

Việc phối hợp đúng công suất (tấn) giúp bảo vệ máy mang và bộ phận khoan gắn ngoài khỏi quá tải cơ cấu và thủy lực. Đồng thời, điều này cũng ảnh hưởng đến chuỗi cung ứng phụ tùng tiêu hao: một bộ phận khoan gắn ngoài hoạt động đúng trên máy mang sẽ có mức mài mòn phớt dự báo được theo khoảng thời gian thiết kế do nhà sản xuất quy định. Trong khi đó, một bộ phận khoan gắn ngoài được cung cấp năng lượng thiếu hụt nhẹ bởi máy mang sẽ vận hành ở nhiệt độ cao hơn, chu kỳ hoạt động chậm hơn và tạo ra lực đục phá không ổn định—dẫn đến tải trọng lên phớt thay đổi thất thường cùng các khoảng thời gian thay thế khó dự báo, gây khó khăn cho công tác quản lý dự trữ.

HOVOO cung cấp bộ gioăng làm kín cho các thương hiệu máy khoan xoay chính được sử dụng trong các cấu hình thiết bị phụ trợ gắn trên máy xúc—Epiroc, Sandvik, Furukawa, Montabert—với hai lựa chọn vật liệu: polyurethane (PU) và cao su acrylonitrile-butadiene chịu nhiệt (HNBR). Việc thiết lập mối quan hệ cung cấp bộ gioăng làm kín ngay từ giai đoạn lựa chọn thiết bị khoan phụ trợ sẽ loại bỏ một biến số vận hành trong quyết định phối hợp giữa máy mang và máy khoan. Toàn bộ mã mẫu chi tiết có tại hovooseal.com.