冲击器

冲击器是一种钻探工程中使用的基础设备，它依靠内部机构产生高强度的冲击力，用于破碎岩石或进行其他冲击作业。根据动力介质和工作原理的不同，冲击器可以分为多种类型，主要包括气动冲击器、液动冲击器和手动冲击器等。

机械原理：

弹簧机械原理：这是冲击器中常见的工作原理。冲击器内部装有一个或者多个弹簧，当施加外力使其压缩时，弹簧会储存能量。当外力释放时，弹簧会迅速回弹，将储存的能量转化为冲击力，从而实现对工件的冲击作用。

液压机械原理：在冲击器的液压系统中，主要由液压油、液压泵、液压缸等组成。当施加外力使液压泵工作时，液压油会被泵入液压缸中，液压缸的活塞受到液压油的压力作用而向前挪移，从而产生冲击力。

能量转换原理：

机械能转换：指冲击器将外部施加的机械能转化为冲击力的过程。在冲击器的工作过程中，外部施加的机械能通过弹簧或者液压系统的作用，转化为内部储存的能量，再通过释放这些储存的能量来产生冲击力。

电能转换：一些高级冲击器采用电动机作为动力源，通过电能转换为机械能，进而产生冲击力。电动冲击器通常具有更高的工作效率和更大的冲击力。

气动原理：

气动冲击器(又称风动冲击器、风动潜孔锤)以压缩空气为动力介质，利用压缩空气的能量产生连续冲击载荷的孔底动力机具。配气机构是气动冲击器的核心部分，通过不断改变进排气方向，实现活塞在气缸内的不断往复运动，从而不断反复冲击钻头。

活塞是气动冲击器的一个能量转换装置，它依靠活塞运动将压缩空气的能量转换为冲击的机械能。

一、冲击器特点

1、高效性：

冲击器能够产生高频、高能的冲击力，有效地破碎、切割或打孔，显著提高工作效率。

在矿山作业中，冲击器能够快速破碎岩石和矿石，提高开采效率。

2、适应性强：

冲击器适用于多种地质条件，包括硬岩、软岩、卵砾石层等。

不同类型的冲击器(如气动冲击器、液动冲击器)可根据具体工况和需求进行选择。

3、结构轻便：

冲击器通常具有轻便的结构，便于携带和操作。

这使得冲击器在矿山作业中能够灵活应对各种复杂环境。

4、冷却润滑：

在钻探过程中，冲击器能够利用压缩空气或高压液流进行冷却和润滑，保护钻头和延长使用寿命。

5、提高钻孔质量：

冲击器与钻头联合作用，能够改善钻孔的直线度，减少钻孔弯曲现象。

这有助于确保钻孔的准确性和稳定性。

二、冲击器用途

1、地质勘探：

在地质勘探过程中，冲击器可用于岩石取样和打孔，为地质研究提供便利。

它能够穿透不同硬度的岩层，获取准确的地质信息。

2、矿山开采：

在矿山开采中，冲击器可用于矿石的开采和破碎。

它能够快速破碎岩石和矿石，提高开采效率和产量。

3、建筑工程：

在建筑领域，冲击器常用于破碎混凝土、岩石等硬质材料。

这有助于进行基础施工或拆除工作，提高施工效率和质量。

4、其他领域：

除了上述领域外，冲击器还可用于地质灾害防治、水井钻探等领域。

它能够应对各种复杂的地质条件，为相关领域提供有力的技术支持。

一、润滑保养

定期润滑：由于活塞在冲击器内部高速运动，因此必须保持良好的润滑状态。应定期向冲击器中注入适量的润滑油，以保证其正常工作。当使用新冲击器或长时间不使用冲击器时，也必须进行润滑。

润滑油的选用：润滑油的选用应根据冲击器的工作条件和要求来确定。通常，夏季推荐使用20号机械油，冬季则使用5~10号机械油。

二、内部清洁

防止杂物进入：在钻孔过程中，严禁有岩屑等杂物进入到冲击器中，以防止内部零件之间发生干摩擦，从而损坏冲击器的内部零件。因此，在接卸钻杆时应特别注意。

强吹清孔：在钻孔过程中，应定期进行强吹清孔操作，即将冲击器提离孔底一定高度(如150mm)，此时冲击器停止冲击，全部压气通过冲击器中心孔进行排渣。

三、间隙测量与零件更换

定期测量内部间隙：冲击器内部的间隙(如活塞与气缸间隙、活塞与外套管的间隙、配气杆与活塞小孔的间隙等)必须定期测量。当发现这些间隙超出规定范围时，应及时对内部零件进行更换。

零件更换标准：更换零件时，应确保新零件的尺寸和规格与原装零件相匹配。同时，对于磨损严重的零件(如活塞、气缸、配气座等)，应及时进行更换。

四、逆止阀的检查与更换

逆止阀的作用：逆止阀是冲击器中的重要部件，其作用是防止气体倒流和保持气压稳定。

检查与更换：应定期检查逆止阀的工作状态，如发现其损坏或失效，应及时进行更换。

五、其他维修保养要点

检修零件：对于拆下的零件，应使用清洗剂进行彻底清洗，并用压气吹干。同时，检修各零件的所有部位，如有磕碰划伤现象，应进行打磨修复;如发生有热裂纹和破损现象，应更换新零件。

装配要求：在装配冲击器时，应确保各部件的装配顺序和装配要求正确无误。特别是活塞、气缸、配气座等关键部件的装配，应严格按照操作手册进行。

故障排查：在使用过程中，如遇到冲击器不工作或工作不正常的情况，应及时进行故障排查。常见的故障包括开关失灵、电机损坏、弹簧失灵等。排查故障时，应逐一检查相关部件和电路，找出故障原因并进行修复。

一、材料选择与准备

高强度材料：高风压潜孔冲击器需要承受高压力和高温度，因此必须使用高强度和硬度的材料，如优质合金钢或特殊合金材料。

材料检验：所有原材料在投入生产前，必须经过严格的检验，以确保其化学成分、物理性能和机械性能符合生产要求。

二、精密加工

高精度设备：高风压潜孔冲击器的孔径和孔深都较大，因此需要采用高精度的加工设备和工艺，如数控机床、加工中心等，以确保加工精度。

严格控制加工过程：在加工过程中，需要严格控制温度、压力、切削速度等参数，以避免误差过大或孔洞不直等问题。

三、热处理工艺

提高硬度和强度：冲击器的材料需要进行热处理，以提高其硬度和强度。这通常包括淬火、回火等工艺。

防止变形和开裂：热处理过程中容易出现开裂、变形等问题，因此需要采用特殊的热处理技术和工艺，并严格控制加热和冷却过程中的温度和时间等因素。

四、特殊工艺处理

表面强化处理：为了提高冲击器的耐磨性和抗疲劳性能，可以采用表面强化处理技术，如喷丸强化、渗碳淬火等。

超镜面强化加工：采用先进的豪克能抗疲劳制造工艺，对冲击器钎尾和活塞进行超镜面强化加工，实现表面粗糙度达到镜面级别，同时预置可控压应力，极大提高钻具硬度和疲劳强度。

五、组装与调试

严格组装流程：冲击器的组装必须按照严格的流程进行，包括零件的清洗、装配顺序、紧固力矩等，以确保组装质量。

性能测试：组装完成后，需要对冲击器进行性能测试，包括冲击功、冲击频率、回转速度等关键参数的测试，以确保产品性能符合设计要求。

六、质量控制与检验

全过程质量控制：从原材料检验到成品出厂，每一个环节都需要进行严格的质量控制和检验，以确保产品质量稳定可靠。

出厂检验：出厂前，需要对冲击器进行全面的检验，包括外观检查、性能测试、安全性能测试等，以确保产品符合相关标准和客户要求。

1、规格适配：

确保冲击器能够正确安装钻头，两者的连接接口和尺寸必须兼容。这样能够确保钻头稳固地固定在冲击器上，防止在钻孔过程中发生松动或脱落。

2、润滑工作：

冲击器的润滑是通过钻机上的注油器来实现的，因此必须保证每班开始工作之前给注油器加满润滑油，而在下一班开始工作之前仍有剩余。

注油时，需根据季节选用不同型号的机械油，夏季推荐20号，冬季则使用5~10号。

3、装配检查：

冲击器装在钻杆之前，操纵冲击风阀排气清除钻杆内杂物，并查看钻杆是否有润滑油。

联接冲击器后查看钻头花键上是否有油膜，如果明显无油或油量过大应调整注油器系统。

4、钻孔操作：

冲击器开始钻孔时，应操纵推进风阀使冲击器向前进给，顶住地面，同时打开冲击风阀，使冲击器冲击工作。此时应注意不要使冲击器回转，否则不可能稳住钻，当冲击出一个小的凹坑稳住钻后，再打开回转风阀使冲击器进入正常工作。

在钻孔过程中，定期查看空压机转速表和压力表，如钻机转速急速下降压力增加，则说明钻机钻孔出现故障，如孔壁倒塌或孔内产生泥箍等情况，要及时采取措施排除。

在钻孔过程中始终保持孔内无岩渣，必要时进行强吹清孔，就是把冲击器提离孔底150mm高度，这时冲击器停止冲击，全部压气通过冲击器中心孔进行排渣。

如发现钻头掉柱或碎片掉入孔内应及时用磁铁吸出。

5、钻头使用：

根据岩石的硬度、强度和磨蚀性等特性，选择合适的潜孔钻头类型和规格。对于较硬的岩石，可以选择硬质合金镶嵌的钻头，以提高钻进效率。

定期对钻头柱齿进行修磨，修磨后柱齿高度为9~9.6mm。

更换钻头要注意直径变化，钻头磨损孔未钻成，不可用新钻头更换旧钻头，以免“卡钻”。

6、参数调整：

冲击器的参数包括单次冲击功、冲击频率和回转速度等。根据实际情况，调整冲击器的参数，以达到更好的钻进效果。例如，在硬岩钻孔时，可以适当增加单次冲击功和冲击频率，提高钻头的破碎能力。

冲击器通常具有调节转速的功能。要确保将转速适当地调整到适合钻头的范围内。不同钻头的转速会有所不同，因此需要查阅钻头的规格说明，并根据需要进行调整。

7、设备保养：

在使用过程中，要保持潜孔钻机设备的清洁，避免杂物和泥土进入设备内部。同时，在钻进过程中，要及时清理排出的岩屑和泥土，以保证设备的正常运转。

定期对潜孔钻机设备进行维护保养，检查设备的磨损情况，及时更换磨损严重的钻头及其他零部件。

8、安全操作：

在钻凿向下孔中，当停止钻进时，不可立即停止向冲击器供气，应提钻进行强吹，待孔内不再有岩渣及岩粉排出后再停风，然后放下钻具停止回转。

在钻孔过程中，严禁对冲击器和钻杆进行反转操作，以防止因反转造成的冲击器落孔事故。

1、漏油

故障表现：冲击器出现漏油现象，通常表现为油封损坏、弹簧断裂或弹簧过度疲劳。

排除方法：

检查漏油位置，如果是油封问题，更换新的油封。

若是弹簧问题，则更换或修理弹簧。

更换油封时，注意清洗内孔，确保无污染物。

2、不冲击或冲击无力

故障表现：冲击器无法正常工作，或者冲击力不足。

排除方法：

检查油温，如果油温过高，检查冷却系统并降低油温。

检查管路是否堵塞，液压油是否充足，油泵的容积效率是否正常。

如果内部零件磨损或积垢，拆开清洁并更换磨损部件。

确保气压充足，以及冲击器液压油的质量。

3、间断冲击

故障表现：冲击器工作不稳定，出现间断性的冲击。

排除方法：

检查活塞和缸套的配合情况，确保圆柱度符合要求。

检查外套管的刚性，避免因变形导致的内部零件卡滞。

4、接头松动

故障表现：冲击器接头处出现松动，可能导致漏油或设备不稳定。

排除方法：

检查连接螺丝是否拧紧，如果未拧紧则加紧螺丝。

如果连接件损坏，更换新的连接件。

5、逆止阀失效

故障表现：逆止阀无法正常工作，导致冲击器内部气压降低，岩粉或液固混合物反灌进入冲击器内腔。

排除方法：

检查逆止阀的密封形式，如球形橡胶帽或O型圈的压缩变形情况。

如果密封材料磨损或弹簧疲劳破坏，更换新的密封材料和弹簧。

6、活塞卡滞

故障表现：活塞无法正常移动，导致冲击器无法工作。

排除方法：

检查活塞与钎头的接触端面是否有岩屑沉积，及时清理。

如果钎头与花键套卡滞在一起，卸下钎杆并用砂轮或油石修理。