旋挖鉆機加壓油缸導向套過早滲油原因分析

內容提要：對旋挖鉆機加壓油缸導向套過早滲油，密封損壞的原因進行了分析研究，提出改進措施，提高了加壓油缸的可靠性，并延長整機無故障作業的時間。
最近幾年來，國家建設管理部門逐步認識到旋挖鉆孔機的諸多優勢，經過全國各地施工部門的使用與實踐，集高效、節能、環保于一身的現代化地基基礎施工設備――旋挖鉆孔機，已被越來越多的用戶所接受。其施工覆蓋范圍由原來的大型水電、涵閘基建工程逐步滲透到，鐵路、公路及民用設施的樓、堂、館、所，隨著國產鉆機制造質量的穩步提高，該類設備必將為華夏大地造福千秋。
旋挖鉆孔機在實際使用過程中，個別鉆機卻出現：施工不久便發生動力頭加壓油缸缸頭部位滲油現象。并隨使用時間的延長在活塞桿上的油膜逐步增厚行成油流，繼而嚴重漏油導致停工維修。數年前在青藏鐵路線施工的一臺國產鉆機，甚至出現加壓油缸前鉸點損壞的嚴重后果。這一事實的暴露，確實給國內許多鉆機生產廠商，敲響了一次警鐘，這一缺陷若得不到徹底解決，將直接影響國產鉆機作業的可靠性及銷售量，華夏旋挖鉆機的市場也會拱手讓于異邦制造商。
經過觀察，旋挖鉆機的動力頭、加壓油缸與鉆桅的裝配關系為：加壓油缸固定在鉆桅的前端面（旋挖鉆機作業狀態），其缸筒的頭部鉸接在鉆桅前蓋板的支耳中，缸筒的尾部與鉆桅前蓋板的另一支耳浮動連接，油缸活塞桿的頭部與動力頭支耳通過銷軸連接，動力頭兩側的滑塊支架扣在鉆桅導軌上，其間有滑塊相隔。旋挖鉆機作業時，加壓油缸推動動力頭在鉆桅上移動，滑塊隨動力頭沿著鉆桅導軌表面上下運動，整個運動過程中動力頭前后及左右的擺動量，主要由滑塊、鉆桅導軌之間的間隙所決定。
作業期間只要動力頭運動，滑塊、鉆桅導軌之間的磨擦就會發生。隨著滑塊的磨損，動力頭的擺動量也會隨之逐漸加大。在滑塊允許磨損范圍內，所產生左右方向的擺動量，由加壓油缸活塞桿頭部安裝耳和動力頭油缸支耳之間的間隙予以補償，所產生的側向附加作用力由鉆桅兩側導軌的外側面承受。但是，鉆桅導軌上下方向滑塊磨損所產生的擺動量就無處釋放。動力頭由此產生前后方向（鉆機作業狀態）的附加作用力，只能由動力頭下滑塊和加壓油缸活塞桿頭部耳承擔。如果加壓油缸活塞桿外伸較長，由于活塞桿產生變形，其作用力則主要由動力頭上、下滑塊承擔，與鉆桅導軌所受到的力相平衡。
隨著滑塊的磨損，加壓油缸在對鉆桿施加壓力的過程中，活塞桿將受到垂直于其軸線的附加彎曲載荷（主要是由鉆機作業狀態時，前后方向的附加作用引起），該作用引會隨著活塞桿外伸長度的增加會有所減小。加壓油缸在全縮狀態加壓時，作用在油缸導向套、前鉸點的附加力為最大，如此工況的頻繁出現，極易造成導向套密封受載不均及磨損，從而無法保證加壓油缸導向套密封件理想的使用壽命，甚至還會出現活塞桿“拉毛”和“啃桿”現象，從而進一步引起密封元件的損壞。如果其附加力超過加壓油缸前鉸點所能承受的極限載荷值，該鉸點的損壞也就在所難免。
加壓油缸缸頭部位過早滲油原因找到后，在新產品RD12旋挖鉆孔機設計過程中采取了相應的對策。為了彌補導軌上下方向滑塊磨損動力頭所產生的擺動量，動力頭油缸支耳由原來的圓孔設計成長圓形結構，該孔的長度根據滑塊允許的磨損量確定，從而徹底消除鉆機作業過程中，鉆桅導軌前后方向因滑塊磨損所產生擺動，引起加壓油缸導向套、前鉸點、活塞桿的附加載荷。