淺談沖擊器結(jié)構(gòu)及維修保養(yǎng)

潘　峰　范曉彬（北方爆破科技有限公司，北京　100000）

淺談沖擊器結(jié)構(gòu)及維修保養(yǎng)

潘峰范曉彬
（北方爆破科技有限公司，北京100000）

摘要：沖擊器又稱潛孔錘，是在礦山開采爆破孔，工程爆破孔，水井作業(yè)，油氣田等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的一種鉆孔工具。該工具的性能在很大程度上影響到了作業(yè)的效率以及后續(xù)的開采和施工進(jìn)度，所以了解沖擊器的結(jié)構(gòu)及維修保養(yǎng)對我們的生產(chǎn)能起到指導(dǎo)性的意義。

關(guān)鍵詞：沖擊器；活塞；做功；潤滑；測量

一、沖擊器結(jié)構(gòu)及工作原理

沖擊器是一種利用壓縮空氣將活塞的動能轉(zhuǎn)化成為釬頭的撞擊能的風(fēng)動工具，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

沖擊器的主要部件包括：后接頭，逆止閥，配氣桿，氣缸，活塞，外套管，釬頭等。

沖擊器的工作總共分為三個步驟：

第一階段強(qiáng)吹風(fēng)階段：釬頭在自身重力的作用下處于沖擊器的最下端，來自空壓機(jī)的高壓氣體將沖擊器逆止閥打開，高壓氣體通過配氣桿，氣缸，以及活塞的中心孔，從釬頭頭部吹出，此為強(qiáng)吹風(fēng)，可以將工作面清理干凈，為下一步鉆孔做好準(zhǔn)備。第二階段活塞返程階段：當(dāng)釬頭與巖石緩緩接觸，此時活塞上移，與氣缸配合，活塞在返回腔高壓氣體推力的作用下，速度不斷加快，當(dāng)返回腔氣體壓力與驅(qū)動腔氣體壓力一致時，活塞不再受到外力作用，但由于活塞自身的慣性作用，活塞仍然會繼續(xù)上移，但由于受到驅(qū)動腔阻力的作用，速度會越來越低，直至速度為零。第三階段驅(qū)動腔做功階段：由于活塞與氣缸的配合，使得驅(qū)動腔蓄積了很強(qiáng)大的壓縮氣體，此時活塞的速度為零，并且活塞與釬頭的釬尾管會分開，這時活塞底部的瞬間氣壓為零，從而活塞在驅(qū)動腔高壓的作用下，以很高的速度，撞擊在釬頭上，實(shí)現(xiàn)了能量的傳遞。

二、沖擊器核心部件簡述

1活塞

眾所周知，沖擊器的活塞是沖擊器內(nèi)最核心，最關(guān)鍵的一個部件，它在工作中承受的主要載荷有：（1）脈沖載荷：該負(fù)荷是由活塞以6m/s～9m/s的速度和4Hz～50Hz的頻率沖擊鉆頭尾部所產(chǎn)生的，它是造成活塞斷裂，沖擊斷面崩落，并出現(xiàn)下凹的主要動力。（2）扭轉(zhuǎn)力矩：具有螺旋棒結(jié)構(gòu)的活塞，在上下運(yùn)動的過程中也會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生約5N·M～100N·M的旋轉(zhuǎn)力矩。（3）滑動摩擦力：由于活塞在上下運(yùn)動過程中，隨著運(yùn)動速度的加快，溫度的身高，活塞本身的熱漲以及沖擊器內(nèi)部潤滑油的作用，使得活塞上產(chǎn)生一定的滑動摩擦力。

2外套管

外套管作為沖擊器內(nèi)核心的部件之一，其主要的作用在于與活塞以及氣缸形成穩(wěn)定的氣路循環(huán)，同時通過上下接頭相連接，來傳遞來自鉆機(jī)的扭矩，通過以上分析，得知對外套管的要求為：（1）由于不斷與巖石接觸，要求表面強(qiáng)度較高，同時內(nèi)部與活塞接觸，心部要求硬度低，所以外套管的熱處理工藝要求一般為整體調(diào)質(zhì)，高頻淬火。（2）為了增強(qiáng)外套管的強(qiáng)度以及耐磨性，一般外套管的材料為和合金結(jié)構(gòu)鋼，含有Cr，Mn，Mo等微量元素。

3上，下接頭

上，下接頭作為連接沖擊器與鉆機(jī)以及鉆頭的紐帶，對強(qiáng)度以及抗扭要求較高，因此對材料的要求仍以合金結(jié)構(gòu)鋼為主。（1）上接頭與鉆機(jī)連接一般以螺紋連接為主，國際上通用的為API形式的螺紋。（2）下接頭與鉆頭扭矩的傳遞通過下接頭本身的花鍵來實(shí)現(xiàn)，與鉆頭的連接則通過保持環(huán)倒掛的方式。

4氣缸

氣缸與活塞，外套管共同組成了沖擊器內(nèi)部的氣路循環(huán)，同時氣缸通過與活塞直接的間隙配合來實(shí)現(xiàn)氣壓的壓縮。（1）氣缸在沖擊器內(nèi)部的的主要放置方式分為懸掛式以及下頂式，一般懸掛式是最常見的放置方式。（2）由于氣缸的壁比較薄，所以對加工的要求比較高，一般會要求整體的同軸度以及同心度。

圖1

三、沖擊器的維修保養(yǎng)

沖擊器的維修保養(yǎng)可以保證沖擊器高效的工作，進(jìn)而提高我們的生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。

沖擊器的維修保養(yǎng)主要包括：

1沖擊器的定期潤滑。由于活塞在沖擊器內(nèi)部高速運(yùn)動，所以良好的潤滑是沖擊器正常工作的保證。并且當(dāng)使用新沖擊器以及長時間不使用沖擊器時，必須往沖擊器中注入適量的潤滑油，以保證沖擊器的正常工作。

2沖擊器的內(nèi)部清潔。由于沖擊器內(nèi)部零件之間的間隙只有0.2mm，所以，在鉆孔過程中接卸鉆桿時，嚴(yán)禁有巖屑進(jìn)入到?jīng)_擊器中，以防止沖擊器內(nèi)部零件之間發(fā)生干摩擦，損壞沖擊器的內(nèi)部零件。

3定期測量內(nèi)部間隙。由于活塞的做功主要是依靠壓縮氣體，所以沖擊器內(nèi)部的間隙必須定期測量，其中主要包括活塞與氣缸間隙，活塞與外套管的間隙，配氣桿與活塞小孔的間隙，當(dāng)發(fā)現(xiàn)這些間隙超出規(guī)定范圍時，必須對內(nèi)部零件進(jìn)行更換，以保證沖擊器能夠高效率的工作。

4沖擊器逆止閥的檢查及更換。在沖擊器的實(shí)際使用過程中，偶爾會有巖石顆粒進(jìn)入到?jīng)_擊器中，從而對逆止閥造成毀滅性的損壞，而逆止閥一旦損壞，將會導(dǎo)致沖擊器底部的水以及其混合物返到?jīng)_擊器中，從而堵塞沖擊器。此時需將沖擊器完全拆解，將內(nèi)部零件逐一清洗，并更換逆止閥。

5沖擊器活塞的檢測。由于活塞是沖擊器內(nèi)部硬度最高的一個零件，所以在更換其它零件時，若發(fā)現(xiàn)活塞表面有摩擦導(dǎo)致的痕跡，需使用油石將活塞表面清理干凈，以防止與其它部件發(fā)生二次摩擦。

參考文獻(xiàn)

[1]張國忠.氣動沖擊矛設(shè)備及其設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.

[2]張忠林，安宏濤，王茁，呂長.生氣動沖擊矛的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能試驗(yàn)[J].工程機(jī)械，2007（06）.

[3]楊國平，龍國鍵，劉忠.國內(nèi)外非開挖氣動沖擊錘發(fā)展概況[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2003（03）.

中圖分類號：TD422.1

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