钻孔设备的改进对生产效率的影响

摘要：鉴于水泥矿山想提高生产效率，却又面临钻孔设备陈旧且效率低的现状，对现有设备做了改进。提出了具体的改进办法，描述了改进前后的设备钻孔效率的参数对比，提高了设备的使用率，促进了生产效益的提高，并以此推动了行业中设备管理的水平。

关键词：潜孔钻机；空压机；钻孔速度；生产效率

中图分类号：TU5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

一、引言

在水泥矿山行业，钻孔是生产的第一道工序，钻孔的效率首先会影响到生产效率。由于低风压的钻孔设备进尺慢、钻孔效率低，直接制约了生产效率的提高，所以改进钻孔设备成为提高生产效率的首要任务。

二、潜孔钻机的改进

潜孔钻机是冲击回转式钻机，内部结构与一般凿岩机不同，其配气和活塞往复结构是独立的，即冲击器的前端直接联结钻头，后端联接钻杆。凿岩时，冲击器内通过配气装置（阀），使冲击器内的活塞往复运动打击钩尾，使钻头对孔底岩石产生冲击。冲击器在孔内的高速回转是由电动机驱动冲击器后端的钻杆来实现的。凿岩时产生的岩粉，由风水混合气体冲洗排出孔外。因此，潜孔钻进尺的快慢和风压有很大的关系。矿山原有一台低风压潜孔钻机，型号为KQ150（工作压力为0.5～0.8兆帕），配套的空压机为低风压空压机。由于风压低，再加上设备已使用多年，钻孔速度非常慢，生产效率很低，已不能满足生产的需要。要想提高生产效率，需要淘汰该设备，购置一套新的高风压钻机。需要投资30万元资金购买新钻机，原来的KQ150钻机只能报废。为了提高设备的使用率并节省设备的投资成本，想一切办法尽可能利用原有的资源，提出了能否将原来的低风压钻机更换一些部件并改造成为高风压钻机的计划。我们走访了设备的生产厂家并与厂家的技术人员做了交流，但是感觉如果通过厂家改造，费用有些高。为了节约资金，公司决定自己改造，即：将原有的低风压钻机改造成高风压钻机（工作压力1.05～2.8兆帕）。由于影响潜孔钻工作效率的主要因素是其供气系统和回转机构，所以主要针对这两部分进行了改造，其它机构基本不变。

（一）供气系统的改进

供气原理见下图：

供气系统分为两部分，一部分为高压冲击器提供高压压缩空气，另一部分为辅助系统提供低压压缩空气。既保证冲击器发挥最佳效能，又能保证各气缸工作安全可靠。压气系统由钻机配套的移动空压机供给，系统由总进气阀、油雾器、冲击器、电控阀（高温电磁阀）、气动三联体、三位五通双电控气阀和减压阀等部分组成。由空压机输出的 1.05～2.46 兆帕的高压气体主要供给冲击器做冲击破碎岩石与孔底排渣使用。通过三联泵减压阀减压后压力为0.8兆帕，可供操纵控制系统所用。

1、在气路中根据空压机的排气压力、空气流量及排气温度，我们选用了？50耐高压、耐高温的双层钢丝编织胶管为主供气管， 代替了原来的尼龙编管硬管；由中心供气组件代替原电焊管；冲击器电磁阀用高温电磁阀代替原低温电磁阀；用钢管件替代原铸铁管件，从而保证管路的耐压和安全性。气源管采用螺纹联接O型圈密封，保证不漏气，不松脱；加大容量注油器，每班只需加一次润滑油，满足供高压气时钻机的润滑。

2、管路中气体温度高，较易生成冷凝水。为解决排水问题，在气路中加一个高温电磁阀（DEF-6 24V），当冲击器由电磁阀关闭时此阀打开，将管路中剩余的气水自动排出，减少了气动原件、管路及冲击器的损坏。

（二）回转机构的改进

回转机构由减速箱、减振接头和滑板组成。

1、减速机构由减速箱、电动机、活动体、中心供气机构组成，回转是由一台12Kw三速电机通过三级直齿圆柱齿轮减速后，可输出三种转速：分别为24转/分、33转/分、49转/分的转速。中心供气机构通过活动体内的风管和减速箱内的空心主轴，将风水供给冲击器实现钻孔作业。为防止风水进入箱体内，箱体后端的密封盖装有双层的密封圈，并开了风水外泄槽，一旦有内漏时风水则可从槽内向外排出。

2、减速接头是由上下联接盘联接，外圈有10组弹性胶圈，内圈为矩形胶垫组成，以减少钻凿过程中剧烈的冲击振动。接头体下端联接处由四组柱塞、压缩弹簧和抱爪组成，内部是锥形螺纹，便于钻杆联接或拆卸。

3、用减震接头代替原来的接头组件，解决了活动接头严重漏气及不安全因素，且保证了拆卸方便，提高了生产效率。

（三）增加了吊车

在钻机尾部装一吊车，用于吊装冲击器等笨重零部件。额定吊重为0.5T，由六联接钮控制操作，使用非常方便。实现了一机多用，提高了设备的使用价值，又实现了设备的人性化作业，减轻了操作工人的劳动强度。

三、移动空压机的选型改进

空压机是潜孔钻机工作时必备的空气动力源。空压机提供给钻机的压缩空气的主要作用：？钻具即：冲击器的冲击并破碎岩石，？碎石渣的排出，所以空压机的排气压力直接决定了潜孔钻机的工作效率。上面提到的潜孔钻机的改造，只完成了钻孔设备改进的第一步，第二部则是对空压机的选型进行试验。

（一） 将低风压空压机更换为中风压空压机的试验

潜孔钻机改好后，我们用公司现有的中风压空压机给其配套，钻孔速度明显提高。原来的钻孔速度（不含钻孔的辅助时间）为：5-8米/小时，提高到后来的钻孔速度（不含钻孔的辅助时间）为：7.5-12米/小时，钻孔效率提高到原来的1.5倍左右。

（二） 将中风压空压机更换为高风压空压机的试验

尝到了中风压设备钻孔效率的甜头后，我们想到了配高风压空压机后，设备的钻孔效率可能会更高。因为改进后的钻机本身已具备了高风压钻机的性能，如果配套中风压空压机，感觉资源有些浪费。经过我们不懈地努力和尝试，试验数据有了结果：钻孔速度（不含钻孔的辅助时间）达到：12-18米/小时，大约是中风压钻孔速度的1.5倍。该速度已经超出了我们的预想。

四、 结论

通过钻孔设备的全套改进，钻孔效率已提高到最初的2.25倍左右，使生产效率上了一个新台阶。我们在反思：这样不仅利用了本要淘汰的设备，延长了设备的使用寿命，提高了设备的使用性能；实现了设备的一机多用，减轻了人员的劳动强度；节约了购置新设备的费用；重要的是提高了生产的工作效率，降低了平均作业成本，提高了生产效益；更为重要的是我们学到了经验。后来又陆续添加了3套高风压钻孔设备，使整个钻孔作业程序的效率全面提高，完全满足了生产的需要。

参考文献

[1]阎邦椿，机械设计手册（第5版），机械工业出版社，2010

[2]徐炳辉，气动手册，上海科学出版社，2005

[3]宣化采掘机械厂，KQ150潜孔钻机使用维护操作说明书，1999

[4]上海英格索兰压缩机有限公司，VHP700E空压机操作维护说明书，2000