KQ-200钻机钻架滑道改造

KQ-200钻机钻架滑道改造

【摘要】文中以昆阳磷矿KQ-200潜孔钻机为工程背景，主要介绍KQ-200潜孔钻机的钻架滑道使用寿命缩短，主要因为钻孔量的加大导致提升机构工作频繁，且原设计为滑动摩擦，摩擦力较大，结合工作原理、结构设计、受力情况等研究分析，现考虑将钻架滑道由滑动摩擦改造为滚动摩擦，减小摩擦，提高钻架的使用寿命，节约修理成本，增加钻机有效作业时间。

【关键词】KQ-200钻机;钻架滑道;滚动摩擦;改造;有效作业时间

0.引言

KQ-200型潜孔钻机是当前露天采矿作业的主要钻孔机械之一，是大型露天矿山的主要穿孔设备（孔径在200-220 mm），主要供露天矿山钻凿爆破孔用,也是昆阳磷矿的主要穿孔设备，结构及性能特点:本机在海拔高度3000m以下，温度为-35℃至40℃气候条件下均可使用。通常在12-15m的台阶上钻60°、75°、90°范围内的200mm孔径的倾斜或垂直炮孔。

本次改造的目的主要是：（1）为适应我矿钻机穿孔量加大，满足大规模采矿的需要；（2）深入分析KQ-200潜孔钻机钻架提升滑道的工作原理、结构及性能，研究提高滑道使用寿命的方案措施。（3）为适应矿山发展需要，增加钻机的有效工作时间，降低人力物力的消耗。

1.存在的问题及解决措施

1.1存在的问题

通过调查分析昆阳磷矿近年KQ-200钻机的检修记录、易损件更换记录发现，以前钻架滑道仅在大修理时视情况制作更换，现在每年需制作更换二次至三次；分析近年KQ-200钻机的工作状况得知，钻机近年来穿孔量逐年加大，提升机构工作频繁；点检不到位，造成检修不及时，致磨损加剧；维护保养不够，润滑保养不到位；且露天采场钻机作业粉尘大，粉尘颗粒物进入滑道，加大磨损；结构设计不合理，采用滑动摩擦，摩擦力较大。

1.2 解决措施

加强设备点检、维护保养力度，平整作业底盘的平整度，保证钻架均匀受力，改善作业现场的环境，结合钻机钻架滑道的工作原理、结构设计、受力等情况进行技术改造，将滑道滑动摩擦改为滚动摩擦，减小摩擦，增加钻架滑道使用寿命。

2.KQ-200潜孔钻机钻架结构及工作原理分析

2.1 KQ-200钻机技术性能参数

KQ-200钻机技术性能参数

2.2 KQ-200型潜孔钻机提升结构工作原理

KQ-200型潜孔钻机提升调压结构是由提升电动机借助提升减速机、提升链条而使回转结构及钻具沿滑道实现上下升降往复运动。如下图：

提升调压机构传动系统图

3.改造方向探讨及实施情况

3.1改造方向探讨

3.1.1摩擦力分析

（1）滑动摩擦力

滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上相对滑动时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，此力就为滑动摩擦力。

滑动摩擦力f的大小跟正压力成正比，即f=μN。μ为动摩擦因数：与接触面的材料、粗糙程度有关。接触面的粗糙程度及接触面间的弹力有关。

（2）滚动摩擦力

滚动摩擦力，是物体滚动时，接触面一直在变化着，物体所受的摩擦力。

滚动摩擦的大小用力矩来量度，且与正压力成正比，比例系数δ叫做滚动摩擦系数，它在数值上相当于弹力对于滚动物体质心的力臂，因此它具有长度的量纲；它跟滚动物体和支承面的材料、硬度及物体的半径等因素有关。

（3）滑动摩擦力与滚动摩擦力的区别

滑动摩擦就是物体沿另一物体表面滑动时产生的摩擦力。物体受到的滑动摩擦力的方向和它的运动方向相反，所以，才会产生摩擦。

滚动摩擦就是物体在另一物体上滚动时产生的摩擦。它比最大静摩擦和滑动摩擦要小得多，在一般情况下，滚动摩擦只有滑动摩擦阻力的1/40到1/60。

一般我们所说的“滚动摩擦比滑动摩擦小”，指的是在其他条件相同的情况下，克服滚动摩擦力矩使物体运动需要的力比克服滑动摩擦力所需要的力小得多。

3.1.2确定改造方向

由于当前KQ-200潜孔钻机钻架滑道采用的是滑动摩擦的方式，挡板与滑道直接接触，导致磨损较大，经分析研究后，决定重新设计将滑动摩擦改为滚动摩擦，以此来减小摩擦。

3.2 实施情况

3.2.1原设计

钻架滑道为槽钢结构件（见原设计滑道构件图），据统计，以前钻架滑道仅在大修理时视情况制作更换，现在每年需制作更换一次至二次，一方面极大地缩短了钻机的有效工作时间，另一方面极大地浪费了人力物力。

原设计钻架滑道结构图

提升调压机构及回转机构的原设计原理、结构（见回转结构底座板与滑道组装图）为整个回转机构及其底座（含两侧滑铁）在提升机构作用下，沿滑道上下进行往复运动（滑动摩擦），在提升调压机构及回转机构的共同作用下，推进钻具（含钻杆、冲击器、钻头等）进行钻孔作业。

原设计回转结构底座板与滑道组装图

3.2.2改造方案设计

经过分析研究提升调压机构及回转机构的原设计原理、结构，一致认为，现在造成滑道严重磨损的主要原因在于回转机构及其底座板与滑道之间的往复运动为滑动摩擦。

鉴于此，回转机构及其底座板与滑道之间的接触运动方式拟全部改为滚动摩擦传动，根据原设计的原理、结构、工作状况及受力分析，拟具体进行如下改造设计：

（1）滑道结构：外用8#槽钢改为12.6#槽钢内用（见改造后滑道结构图）：

技改后滑道（槽钢口内用）

（2）回转机构底座板与滑道之间接触：改滑动摩擦为滚动摩擦:

（3）为适合上述结构的改变，回转机构底座板滑铁螺栓孔全部取消，另增加部分挡轮轴孔、滚轮轴承座孔等（见改造后底座板图）：

（4）原设计回转机构底座板为16 mm,滑道槽钢为8#，而改造设计后回转机构底座板为20 mm,滑道槽钢为12.6#，因而定心环需整体垫高50 mm.

经过改造后的滑道组装图

4.改造后的效果

4.1 改造后的使用情况验证

改造实施后，小组组织对KQ-200钻机钻架滑道的运行情况进行了检查:

通过以上检查，可以看出钻机钻架滑道异常磨损的问题已较圆满地得到解决。

本次改造于2010年12月完成，原3-4个月需更换一次，经改造后现投入使用已9个月，使用情况良好，本次改造相比于改造前取得了良好的效果：

（1）增加钻机穿孔的有效作业时间。

（2）节约修理原辅材料1020 kg(按技改后一个更换周期计算，仅滑道材料)。

（3）节约维修工时：1500小时（仅滑道制按工时，不含钻架更换等工时）。

（4）滑道使用寿命延长5倍，预计一副滑道使用寿命为2-3年。

4.2 改造后的维护及保养

因经过技术改造，相关的结构设计发生了变化，小组组织修改了相关的检修、维护保养规程：

（1）滚柱、挡轮及滚轮直径磨损5mm后更换。

（2）由于结构限制，考虑滚轮轴、挡轮轴的受力及强度要求，挡轮、滚轮结构未设润滑道，需每月拆解保养润滑一次，检查发现轴承损坏时更换。

（3）滚柱所经过滑道表面每周涂润滑脂一次。

（4）升降钻具时注意观察挡轮、滚轮运行情况。

5.结论

通过本次技术改造，KQ-200钻机钻架滑道使用滚动摩擦可以有效地减小滑道的磨损，并且结构设计改变后不影响使用效果，延长了钻架滑道的使用寿命，增加了钻机的有效作业时间。

【参考文献】