Máy khoan đá hoạt động tốt cho đến khi bạn nạp vật liệu? Hãy bắt đầu bằng việc thay thế bộ chuyển đổi chuôi khoan.

Một trong những sự cố khó hiểu nhất tại công trường khoan đá là máy khoan quay tự do khi không tải nhưng lại kẹt ngay khi chạm vào đá. Máy khoan nghe có vẻ hoạt động tốt. Vòng quay có vẻ trơn tru. Bạn bóp cò khi chạm vào đá, và chỉ trong vài giây — không có gì xảy ra. Vòng quay dừng lại. Lực tác động giảm dần. Mũi khoan dừng lại.

Hầu hết người vận hành thường nghĩ ngay đến hệ thống thủy lực khi điều này xảy ra. Và đôi khi họ đúng. Nhưng có năm mắt xích trong chuỗi liên kết giữa nguồn năng lượng và đá, và một trong số đó — khớp nối trục — hỏng thường xuyên hơn tất cả các mắt xích khác cộng lại. Dưới đây là trình tự để tìm ra vấn đề thực sự mà không cần tháo rời các bộ phận bạn không cần phải động vào.

Nguyên tắc chẩn đoán: Theo dõi mô-men xoắn

Một máy khoan hoạt động bình thường khi không tải nhưng bị kẹt khi có tải thì chắc chắn có một vấn đề cơ bản: mô-men xoắn cần thiết để truyền đến mũi khoan không được truyền đến đó. Ở đâu đó giữa động cơ và đá, đường truyền mô-men xoắn bị gián đoạn, suy giảm hoặc mất đi.

Phương pháp chẩn đoán thông minh hoạt động từ ngoài vào trong — từ các bộ phận rẻ tiền, dễ kiểm tra ở đầu máy hoạt động cho đến các bộ phận đắt tiền, khó tiếp cận bên trong máy khoan. Logic rất đơn giản: nếu chỉ cần kiểm tra bên ngoài trong năm phút mà tìm ra vấn đề, bạn đã tiết kiệm được hai giờ tháo dỡ.

Bước một: Kiểm tra bộ chuyển đổi trục

Bộ chuyển đổi cán khoan — đôi khi được gọi là cán, thanh đập hoặc đe — là bộ phận kết nối vật lý giữa cơ cấu truyền động của máy khoan với cần khoan. Nó nhận mô-men xoắn quay từ cơ cấu truyền động có khía của máy khoan và truyền mô-men xoắn đó đến cần khoan, đồng thời hấp thụ lực tác động của pít-tông và chuyển đổi nó thành năng lượng xung kích.

Trong điều kiện không tải, bộ chuyển đổi trục bị hư hỏng vẫn có thể hoạt động bình thường. Lực cản tối thiểu khi quay trong không khí không đòi hỏi nhiều mô-men xoắn, vì vậy bộ chuyển đổi bị nứt hoặc vỡ một phần sẽ quay tự do. Nhưng ngay khi mũi khoan tiếp xúc với đá, nhu cầu mô-men xoắn tăng đột biến, và phần bị hư hỏng của bộ chuyển đổi — thường là ở vị trí lỗ dẫn nước — không thể truyền tải tải trọng.

Lỗ dẫn nước là điểm dễ bị tổn thương nhất trên bất kỳ bộ chuyển đổi cán nào. Đó là một lỗ được khoan xuyên qua thân để cho phép nước hoặc không khí đi từ máy khoan vào cần khoan, và lỗ đó tạo ra sự tập trung ứng suất. Dưới tác động kết hợp của mô men xoắn, lực va đập và hiệu ứng tăng tốc ăn mòn do nước chảy qua, vật liệu xung quanh lỗ dẫn nước bị mỏi nhanh hơn bất kỳ nơi nào khác trên bộ chuyển đổi.

Khi bị hỏng, thường là do gãy một phần — vết nứt lan truyền một phần qua tiết diện. Khi không tải, vẫn còn đủ kim loại để làm quay thanh. Khi có tải, vết nứt mở rộng, tiết diện còn lại không chịu được mô-men xoắn, và quá trình quay bị dừng lại.

Tháo khớp nối trục khoan và kiểm tra dưới ánh sáng tốt. Tìm vết nứt ở lỗ dẫn nước — vết nứt có thể rất nhỏ, hầu như không nhìn thấy được khi khớp nối nguội và không chịu lực. Làm sạch khu vực đó bằng bàn chải sắt và kiểm tra lại. Bất kỳ vết nứt nào cũng có nghĩa là khớp nối đã hỏng. Hãy thay thế nó trước khi nó hỏng hoàn toàn — khớp nối trục khoan bị gãy giữa chừng khi khoan sẽ khiến cần khoan và mũi khoan nằm dưới đáy mà không có cách nào xoay hoặc lấy chúng lên được.

Bước hai: Kiểm tra trục răng cưa

Nếu bộ chuyển đổi cán còn nguyên vẹn, mắt xích tiếp theo trong chuỗi là khớp nối có khía giữa bộ chuyển đổi và cơ cấu truyền động của máy khoan — thường là một ống lót hoặc khớp nối có khía khớp với các khía bên ngoài của bộ chuyển đổi.

Các răng then truyền mô-men xoắn thông qua các mặt tiếp xúc của các răng ăn khớp. Theo thời gian, các mặt này bị mòn. Quá trình mòn có thể dự đoán được: mặt truyền động của mỗi răng then bị đánh bóng, sau đó bị tạo rãnh, rồi đến khi biên dạng răng bị tròn lại. Khi khe hở giữa các răng then đực và cái tăng lên, bộ chuyển đổi có thể xoay nhẹ bên trong ống lót trước khi các răng ăn khớp. Độ rơ góc đó có nghĩa là mô-men xoắn không được truyền một cách trơn tru — nó được truyền dưới dạng một loạt các va chạm khi các mặt then va đập vào nhau với mỗi vòng quay.

Khi chịu tải, một khớp nối răng cưa bị mòn nghiêm trọng sẽ trượt hoàn toàn — các răng sẽ trượt lên nhau thay vì ăn khớp, và quá trình quay dừng lại. Khi không chịu tải, ma sát tối thiểu vẫn có thể duy trì sự quay, che giấu vấn đề cho đến khi mũi khoan chạm vào đá.

Tháo bạc dẫn động và kiểm tra các răng then. Nếu bề mặt răng sáng bóng và các cạnh được bo tròn thay vì sắc nhọn, thì các then đã bị mòn. Kiểm tra các then của bộ chuyển đổi cùng lúc — nếu một then bị mòn, then kia cũng vậy, vì chúng mòn theo cặp. Thay cả hai cùng lúc, không thay từng cái một.

Bước ba: Kiểm tra áp suất thủy lực dưới tải

Nếu các bộ phận cơ khí từ khớp nối trục đến bộ truyền động spline đều còn nguyên vẹn, thì vấn đề nằm ở hệ thống thủy lực. Nhưng đừng đoán mò — hãy đo đạc.

Máy khoan đá thủy lực cần cho thấy sự tăng áp suất cụ thể khi mũi khoan tiếp xúc với đá. Đồng hồ đo áp suất của mạch quay cần tăng từ mức không tải — thường là vài trăm PSI — đến áp suất làm việc định mức khi mũi khoan bắt đầu cắt. Nếu áp suất không tăng khi mũi khoan tiếp xúc, dầu thủy lực không đến được động cơ với áp suất cần thiết. Nếu áp suất tăng đột ngột và van xả mở ra, có sự tắc nghẽn cơ học ở phía hạ lưu.

Các nguyên nhân thủy lực phổ biến nhất, theo thứ tự mức độ xảy ra: mức dầu thấp hoặc dầu bị nhiễm bẩn (kiểm tra kính quan sát và tình trạng dầu - dầu đục hoặc trắng sữa có lẫn nước, dầu sẫm màu hoặc có mùi khét là do quá nhiệt), van xả bị kẹt (gõ nhẹ vào van bằng búa có đầu mềm để giải phóng van bị kẹt), hoặc bơm bị hỏng (lắng nghe tiếng ồn do hiện tượng xâm thực - tiếng lạch cạch hoặc tiếng gầm gừ từ bơm thay đổi cao độ khi chịu tải).

Bước bốn: Trục truyền động và động cơ

Nếu mọi thứ ở phía trước đều ổn — khớp nối trục, rãnh then, áp suất thủy lực — thì vấn đề nằm ở trục truyền động hoặc chính động cơ thủy lực. Đây là các bộ phận bên trong cần phải tháo rời một phần để kiểm tra, đó là lý do tại sao chúng được kiểm tra cuối cùng trong quy trình.

Trục truyền động có ổ trục bị mòn sẽ quay trơn tru khi không tải nhưng bị lệch khi có tải, kẹt vào vỏ và làm ngừng quay. Trục truyền động có rãnh then hoặc khớp nối bị hỏng sẽ truyền chuyển động quay không liên tục. Động cơ thủy lực có cánh quạt hoặc piston bên trong bị mòn sẽ quay tự do không có lực cản nhưng không thể tạo ra mô-men xoắn khi có tải.

Khi bạn đã loại trừ bộ chuyển đổi trục, bộ truyền động spline và hệ thống cấp thủy lực, bạn đã loại bỏ được 80% nguyên nhân có thể xảy ra. Nếu vấn đề nằm ở trục truyền động hoặc động cơ, các triệu chứng sẽ đủ rõ ràng để biện minh cho việc tháo rời.

Bài kiểm tra năm phút bao gồm hầu hết các vấn đề này

Trước mỗi ca làm việc, hãy tháo khớp nối trục khoan và kiểm tra lỗ dẫn nước. Dùng ngón tay vuốt nhẹ lên các mặt răng cưa – bề mặt bóng loáng là bị mòn, bề mặt sắc bén là tốt. Kiểm tra kính quan sát dầu thủy lực. Ba bước kiểm tra này, và bạn đã giải quyết được ba nguyên nhân phổ biến nhất khiến máy khoan bị kẹt khi đang hoạt động. Quan trọng hơn, nếu bạn phát hiện khớp nối bị nứt hoặc răng cưa bị mòn trong quá trình kiểm tra, bạn có thể sửa chữa theo lịch trình của mình – chứ không phải giữa chừng khi đang khoan, trong khi cả nhóm đang đứng chờ và mũi khoan bị kẹt ở độ sâu nhất định.