动力头是旋挖钻机的关键部件之一,动力头液压马达能否稳定可靠地工作,直接影响到一台旋挖钻机的正常施工。下面针对目前经常采用的三液压马达结构的动力头(第三个液压马达是为了实现高速甩土功能而准备的),去查找、分析动力头液压马达损坏的原因,并采取相应的解决措施,使其长期处于良好的工作状态。
一）、吸空造成的液压马达损坏及应对措施
1)和减速机连接的换挡机构换挡不及时,易造成液压马达吸空损坏。动力头钻进时,两个主液压马达和一个副液压马达(甩土用液压马达)共同工作,保证了动力头输出的扭矩,此时动力头输出的转速为7 r/min,~23 r/min,遇到硬地层时钻进强劲有力;当动力头甩土时,为了达到高速低扭矩的甩土状态,此时动力头的输出转速为115r/min。其实现过程为:和两个主减速机相连接的换挡机构(其结构如图1所示)脱挡,即在油压作用力F作用下,换挡花键轴向下移动,直至和连接轴之间的花键连接完全脱开,进而使分别处于上下两端的主副减速机处于脱离状态同时通过高速甩土切换阀的切换,其原理如图2所示,停止给两个主液压马达供油,主泵输出的流量全部供给甩土液压马达,实现高速甩土。但是,一旦换挡机构由于种种原因不能及时脱挡,就会导致一个甩土液压马达带动两个主液压马达被动工作的现象发生(主液压马达变成了液压泵),而此时主液压马达已经断油,必然导致吸空损坏。
造成换挡不及时的原因及解决方法集中在下列几点:
(1)，换挡油压建立缓慢,完成换挡所需油压力设定为3 MPa,由于从回转平台至动力头处的换挡控制油管长达14m~16m,油压建立起来需要4s,所以,需要采取措施,缩短油压建立时间。一种有效的方法是,从液压马达工口引出一个支路去给换挡机构的控制口补油,并在换挡控制电磁阀的T口设置一个背压阀(开启压力较高的单向阀)其原理如图3所示,保持换挡油路始终处于充满油的状态,当电磁阀通电时,换挡油压能够瞬间达到3MPa,大大加速了换挡油压的建立,使换挡时间由原来的4s降为1.7s,从根本上降低了动力头液压马达吸空的可能性。
(2)，换挡弹簧应通过计算后反复试验。弹簧刚度太大,延长脱挡时间,给液压马达吸空带来隐患,刚度太小会导致无法挂挡。
(3)，进行甩土操作时,应留有足够的甩土换挡时间。从压力表上可以看出,当油压升高到换挡要求时,表示换挡已经完成,可以进行甩土操作。2)针对机锁式钻杆,当钻斗钻满后,需要反转关门,同时钻杆需要解锁,关门和解锁过程中,由于钻杆各节之间产生撞击反弹,会导致动力头液压马达在断油的情况下,被钻杆带动被动转动,易造成吸空,所以,动力头工作油路上须设置补油阀(单向阀),如图4所示,通过远离液压马达的两个单向阀实现补油。
二）、过载、冲击与震动造成的液压马达损坏及应对措施
1)，动力头在正常钻进时,其主油路需设置一个旋转限载阀(可集成在补油阀上,如图4所示),通过调整限载阀的工作压力,当液压马达油口压力超过设定值时发生溢流,从而对动力头液压马达起到保护作用,不致超载工作。
2)，甩土时,手柄正反转切换不能太快,太快造成冲击大,易造成动力头液压马达损坏,出于对液压马达的保护,需将双向甩土改为单向甩土方式。3)钻杆爬杆,导致其中一节高空摔落,2t的重物,10m以上的落差,巨烈的冲击通过钻杆外节传递到动力头上,易引起动力头液压马达壳体震裂损坏，这也是一个较常见的现象,需要施工人员按《旋挖钻机操作使用说明书》的要求,定期拆开钻杆进行检查保养,使钻杆处于良好的工作状态的同时,也排除了液压马达受损的隐患。
