浅谈冲击器结构及维修保养

潘　峰　范晓彬（北方爆破科技有限公司，北京　100000）

浅谈冲击器结构及维修保养

潘峰范晓彬
（北方爆破科技有限公司，北京100000）

摘要：冲击器又称潜孔锤，是在矿山开采爆破孔，工程爆破孔，水井作业，油气田等领域应用广泛的一种钻孔工具。该工具的性能在很大程度上影响到了作业的效率以及后续的开采和施工进度，所以了解冲击器的结构及维修保养对我们的生产能起到指导性的意义。

关键词：冲击器；活塞；做功；润滑；测量

一、冲击器结构及工作原理

冲击器是一种利用压缩空气将活塞的动能转化成为钎头的撞击能的风动工具，具体结构如图1所示。

冲击器的主要部件包括：后接头，逆止阀，配气杆，气缸，活塞，外套管，钎头等。

冲击器的工作总共分为三个步骤：

第一阶段强吹风阶段：钎头在自身重力的作用下处于冲击器的最下端，来自空压机的高压气体将冲击器逆止阀打开，高压气体通过配气杆，气缸，以及活塞的中心孔，从钎头头部吹出，此为强吹风，可以将工作面清理干净，为下一步钻孔做好准备。第二阶段活塞返程阶段：当钎头与岩石缓缓接触，此时活塞上移，与气缸配合，活塞在返回腔高压气体推力的作用下，速度不断加快，当返回腔气体压力与驱动腔气体压力一致时，活塞不再受到外力作用，但由于活塞自身的惯性作用，活塞仍然会继续上移，但由于受到驱动腔阻力的作用，速度会越来越低，直至速度为零。第三阶段驱动腔做功阶段：由于活塞与气缸的配合，使得驱动腔蓄积了很强大的压缩气体，此时活塞的速度为零，并且活塞与钎头的钎尾管会分开，这时活塞底部的瞬间气压为零，从而活塞在驱动腔高压的作用下，以很高的速度，撞击在钎头上，实现了能量的传递。

二、冲击器核心部件简述

1活塞

众所周知，冲击器的活塞是冲击器内最核心，最关键的一个部件，它在工作中承受的主要载荷有：（1）脉冲载荷：该负荷是由活塞以6m/s～9m/s的速度和4Hz～50Hz的频率冲击钻头尾部所产生的，它是造成活塞断裂，冲击断面崩落，并出现下凹的主要动力。（2）扭转力矩：具有螺旋棒结构的活塞，在上下运动的过程中也会产生旋转，从而产生约5N·M～100N·M的旋转力矩。（3）滑动摩擦力：由于活塞在上下运动过程中，随着运动速度的加快，温度的身高，活塞本身的热涨以及冲击器内部润滑油的作用，使得活塞上产生一定的滑动摩擦力。

2外套管

外套管作为冲击器内核心的部件之一，其主要的作用在于与活塞以及气缸形成稳定的气路循环，同时通过上下接头相连接，来传递来自钻机的扭矩，通过以上分析，得知对外套管的要求为：（1）由于不断与岩石接触，要求表面强度较高，同时内部与活塞接触，心部要求硬度低，所以外套管的热处理工艺要求一般为整体调质，高频淬火。（2）为了增强外套管的强度以及耐磨性，一般外套管的材料为和合金结构钢，含有Cr，Mn，Mo等微量元素。

3上，下接头

上，下接头作为连接冲击器与钻机以及钻头的纽带，对强度以及抗扭要求较高，因此对材料的要求仍以合金结构钢为主。（1）上接头与钻机连接一般以螺纹连接为主，国际上通用的为API形式的螺纹。（2）下接头与钻头扭矩的传递通过下接头本身的花键来实现，与钻头的连接则通过保持环倒挂的方式。

4气缸

气缸与活塞，外套管共同组成了冲击器内部的气路循环，同时气缸通过与活塞直接的间隙配合来实现气压的压缩。（1）气缸在冲击器内部的的主要放置方式分为悬挂式以及下顶式，一般悬挂式是最常见的放置方式。（2）由于气缸的壁比较薄，所以对加工的要求比较高，一般会要求整体的同轴度以及同心度。

图1

三、冲击器的维修保养

冲击器的维修保养可以保证冲击器高效的工作，进而提高我们的生产率，降低生产成本。

冲击器的维修保养主要包括：

1冲击器的定期润滑。由于活塞在冲击器内部高速运动，所以良好的润滑是冲击器正常工作的保证。并且当使用新冲击器以及长时间不使用冲击器时，必须往冲击器中注入适量的润滑油，以保证冲击器的正常工作。

2冲击器的内部清洁。由于冲击器内部零件之间的间隙只有0.2mm，所以，在钻孔过程中接卸钻杆时，严禁有岩屑进入到冲击器中，以防止冲击器内部零件之间发生干摩擦，损坏冲击器的内部零件。

3定期测量内部间隙。由于活塞的做功主要是依靠压缩气体，所以冲击器内部的间隙必须定期测量，其中主要包括活塞与气缸间隙，活塞与外套管的间隙，配气杆与活塞小孔的间隙，当发现这些间隙超出规定范围时，必须对内部零件进行更换，以保证冲击器能够高效率的工作。

4冲击器逆止阀的检查及更换。在冲击器的实际使用过程中，偶尔会有岩石颗粒进入到冲击器中，从而对逆止阀造成毁灭性的损坏，而逆止阀一旦损坏，将会导致冲击器底部的水以及其混合物返到冲击器中，从而堵塞冲击器。此时需将冲击器完全拆解，将内部零件逐一清洗，并更换逆止阀。

5冲击器活塞的检测。由于活塞是冲击器内部硬度最高的一个零件，所以在更换其它零件时，若发现活塞表面有摩擦导致的痕迹，需使用油石将活塞表面清理干净，以防止与其它部件发生二次摩擦。

参考文献

[1]张国忠.气动冲击矛设备及其设计[M].北京：机械工业出版社，1991.

[2]张忠林，安宏涛，王茁，吕长.生气动冲击矛的结构设计与性能试验[J].工程机械，2007（06）.

[3]杨国平，龙国键，刘忠.国内外非开挖气动冲击锤发展概况[J].建设机械技术与管理，2003（03）.

中图分类号：TD422.1

文献标识码：A