Rung động và hao phí năng lượng của máy khoan khí nén: Những vật tư tiêu hao bạn đang bỏ qua

Một máy khoan đá khí nén rung lắc mạnh đến mức làm tê tay không chỉ gây khó chịu mà còn đang tự phá hủy chính nó. Mỗi phút rung động quá mức đều đang tác động mạnh vào các bộ phận bên trong, làm biến dạng các lỗ khoan vốn phải tròn, và biến các khe hở chính xác thành những khoảng trống lỏng lẻo. Và đây là điều mà hầu hết các bước khắc phục sự cố đều bỏ sót: nguyên nhân gốc rễ hiếm khi nằm bên trong thân máy khoan. Nó nằm ở đầu làm việc, nơi khớp nối chuôi gặp cần khoan và cần khoan gặp đá.

Trước khi tháo rời máy khoan hoặc gọi thợ sửa chữa, hãy kiểm tra ba thứ rẻ tiền này trước.

Vấn đề "chân không khí": Thường thì đó chỉ là một miếng đệm năm đô la.

Nếu chân bơm hơi của máy khoan khí nén cầm tay bị mất lực đẩy — cấp khí yếu, thu lại chậm hoặc không giữ mũi khoan ổn định trên bề mặt — thì vấn đề hầu như luôn nằm ở các gioăng làm kín. Không phải do nguồn cung cấp khí. Không phải do máy nén khí. Mà là do các gioăng làm kín.

Hệ thống chân khoan khí nén hoạt động bằng cách tạo áp suất trong một xi lanh, xi lanh này sẽ đẩy pít tông ra ngoài, đẩy mũi khoan về phía trước áp sát vào vách đá. Áp suất đó được giữ lại bởi một bộ gioăng và vòng đệm cao su dọc theo thanh pít tông và các khớp nối xi lanh. Sau hàng trăm giờ hoạt động, trong môi trường đầy bụi đá, nước bắn và rung động, các bộ phận cao su này sẽ cứng lại, nứt nẻ và mất khả năng giữ áp suất.

Điểm hỏng hóc phổ biến nhất là gioăng chân máy chính — lớp bọc cao su hoặc màng ngăn cách giữa hai phía áp suất cao và áp suất thấp của xi lanh. Khi gioăng này hỏng, không khí sẽ đi vòng bên trong, và thay vì đẩy pít tông về phía trước, nó sẽ tuần hoàn vô ích giữa các buồng. Chân máy sẽ yếu, mũi khoan không giữ được vị trí, và người vận hành phải nghiêng người vào máy để bù lại — điều này lại gây ra một loạt vấn đề mới về căn chỉnh lỗ và tải trọng mũi khoan.

Cách khắc phục khá đơn giản: tháo rời bộ phận bơm hơi (chỉ mất mười phút với dụng cụ cơ bản), kiểm tra tất cả các gioăng và vòng đệm, và thay thế bất cứ thứ gì bị cứng, nứt hoặc thậm chí bị biến dạng nhẹ. Đây là những bộ phận tiêu hao. Chúng được thiết kế để thay thế. Việc sử dụng máy khoan với các gioăng bị hỏng để tiết kiệm tiền cũng giống như sử dụng xe tải với lốp mòn – khoản tiết kiệm sẽ biến mất ngay khi có sự cố nghiêm trọng xảy ra.

Trong khi bạn đang tháo lắp, hãy kiểm tra van điều hướng — bộ phận trượt nhỏ điều khiển việc chân đế duỗi ra hay thu vào. Nếu lỗ van bị xước, hoặc nếu vòng giữ van bị mất hoặc bị mòn, chân đế sẽ hoạt động thất thường: duỗi ra khi cần thu vào, thu vào khi cần giữ nguyên vị trí, hoặc hoạt động không ổn định. Một van bị mòn chỉ tốn vài đô la để thay thế và mất khoảng thời gian tương đương với việc thay mũi khoan.

Vấn đề rung động: Các vật tư tiêu hao của bạn đã bị hao mòn.

Khi máy khoan khí nén rung lắc dữ dội — lắc lư sang hai bên, mũi khoan lệch khỏi vị trí, toàn bộ máy rung lên bần bật sau mỗi cú đánh — theo bản năng người ta thường đổ lỗi cho cơ chế búa bên trong máy khoan. Đôi khi điều đó đúng. Nhưng thường thì vấn đề nằm ở phần đầu máy.

Bắt đầu với bộ chuyển đổi cán.Bộ chuyển đổi cán khoan — bộ phận nằm giữa mâm cặp máy khoan và cần khoan — có hai chức năng quan trọng: nó tiếp nhận lực tác động của pít-tông và truyền lực đó vào cần khoan, đồng thời giữ cho cần khoan ở vị trí trung tâm và ổn định trong quá trình quay. Lỗ bên trong của bộ chuyển đổi có độ khớp chính xác với cán cần khoan, thường có khe hở được đo bằng phần mười milimét.

Khi lỗ ren của bộ chuyển đổi bị mòn — và nó mòn sau mỗi cú đánh, mỗi vòng quay, mỗi phút khoan — khe hở sẽ mở rộng. Thanh piston không còn nằm chính giữa bộ chuyển đổi nữa. Mỗi cú va đập đẩy thanh piston lệch trục một chút, và giữa các cú va đập, thanh piston rung lắc trong lỗ ren quá khổ. Tiếng rung lắc đó chính là cảm giác rung động mà bạn cảm nhận được ở thân máy khoan.

Quá trình mài mòn sẽ tăng tốc ngay khi bắt đầu. Một thanh piston chỉ cần hơi lỏng trong lỗ của bộ chuyển đổi cũng sẽ va đập vào thành bộ chuyển đổi sau mỗi lần va đập, làm cho lỗ bị biến dạng thêm. Độ rung ngày càng mạnh, làm tăng tốc độ mài mòn, từ đó lại làm cho độ rung mạnh hơn — một vòng phản hồi dẫn đến việc bộ chuyển đổi trục không còn hoạt động hiệu quả nữa.

Tháo khớp nối và kiểm tra lỗ bên trong. Nếu bạn cảm thấy có gờ hoặc nhìn thấy bậc rõ ràng nơi khớp nối trục, thì khớp nối đã bị mòn quá giới hạn sử dụng. Nếu trục di chuyển sang hai bên trong khớp nối khi đã được lắp đặt – dù chỉ một chút – thì khe hở quá lớn. Hãy thay thế khớp nối. Một khớp nối trục mới có giá chỉ bằng một phần nhỏ so với chi phí sửa chữa máy khoan khi độ rung đã làm hỏng các bộ phận bên trong.

Sau đó kiểm tra cần khoan.Một thanh piston đã sử dụng một thời gian có thể bị cong mà mắt thường không nhìn thấy được, nhưng lại gây hậu quả nghiêm trọng khi hoạt động ở tốc độ cao. Hãy lăn thanh piston trên một bề mặt phẳng — mặt bàn, sàn bê tông bằng phẳng, bất cứ thứ gì bạn biết là thẳng. Nếu bạn có thể nhìn thấy khe hở giữa thanh piston và bề mặt ở bất kỳ điểm nào, thì nó đã bị cong.

Một thanh uốn cong quay ở tốc độ 300 vòng/phút không chỉ tạo ra lỗ khoan lệch mà còn gây rung lắc mạnh. Lực ly tâm do chỗ uốn cong cố gắng đẩy thanh lệch tâm với mỗi vòng quay, và lực đó được truyền ngược trở lại qua khớp nối chuôi vào thân máy khoan. Sự rung động mà bạn cảm nhận được là do thanh đang cố gắng quay thẳng chống lại hình dạng hình học không cho phép điều đó.

Và đây là cái giá phải trả mà người ta không nhận ra: một thanh piston bị cong không chỉ rung mà còn gây tải trọng không đều lên bộ chuyển đổi trục, làm biến dạng lỗ khoan của bộ chuyển đổi nhanh hơn so với một thanh piston thẳng. Nó cũng gây tải trọng không đều lên mũi khoan, làm mòn một bên của hàng đo nhanh hơn bên kia. Nó làm tải trọng không đều lên các bạc lót của mâm cặp máy khoan, đẩy nhanh quá trình mài mòn của chúng. Chỉ cần một thanh piston bị cong trong chuỗi cũng đủ làm tăng mức độ hư hỏng trên mọi bộ phận mà nó tiếp xúc.

Vấn đề góc đỡ

Một điều nữa về độ rung rất dễ khắc phục nhưng thường bị bỏ qua: góc của chân chống so với mặt đất. Nếu chân chống được đặt ở góc quá dốc — gần như thẳng đứng dưới mũi khoan — nó không thể hấp thụ lực giật từ các cú đánh búa. Lực đẩy sẽ đẩy mũi khoan lên trên thay vì về phía trước, và phản lực va đập sẽ đẩy mũi khoan lùi lại. Kết quả là chuyển động lắc lư sẽ càng tệ hơn khi lỗ khoan sâu hơn.

Cách khắc phục rất đơn giản, chỉ cần điều chỉnh hình học. Chân chống khí nên được đặt ở góc nông hơn — xa hơn so với thân máy khoan — để lực đẩy có thành phần ngang lớn hơn tác động vào mặt lỗ và thành phần dọc nhỏ hơn. Góc chính xác phụ thuộc vào góc lỗ khoan và cấu hình của máy khoan, nhưng để bắt đầu, nếu chân chống nằm trong tầm với của thân máy khoan, thì có lẽ góc đó quá dốc. Hãy di chuyển nó ra xa hơn, và để hình học thực hiện công việc hấp thụ lực giật.

Thủ thuật kiểm tra 5 phút giúp tiết kiệm hàng giờ thời gian ngừng hoạt động.

Trước khi bắt đầu mỗi ca làm việc, hãy dùng tay kiểm tra lỗ ren của bộ chuyển đổi trục khoan. Lăn cần khoan trên một bề mặt phẳng. Kiểm tra các vòng đệm của chân bơm hơi xem có vết nứt nào không. Ba bước kiểm tra, năm phút, và bạn đã loại bỏ ba nguyên nhân phổ biến nhất gây rung động và mất công suất trước khi khoan lỗ đầu tiên. Các dụng cụ ở phía trước máy khoan chịu nhiều lực tác động hơn chính máy khoan. Giữ cho chúng hoạt động đúng tiêu chuẩn, và máy khoan sẽ vận hành trơn tru suốt ca làm việc.