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       旋挖鉆機通過釋放主卷揚鋼絲繩從而使得鉆桿逐節(jié)伸出,最終使鉆斗到達所鉆樁孔的底部,但由于樁孔在地下深處,操作者的眼睛不能直觀的觀察到鉆斗是否已經(jīng)到底,因此在操作時難免會出現(xiàn)鋼絲繩過放的現(xiàn)象。由于主卷揚鋼絲繩下放過多,會引發(fā)鋼絲繩產(chǎn)生某些故障,本文主要針對主卷揚過放引發(fā)的鋼絲繩打扭故障產(chǎn)生原因和機理進行分析,并提供旋挖鉆機正確的操作方法及故障處理方案。倘若操作者在施工過程中遇到類似問題,可按本文的內(nèi)容進行問題排查和制定故障對策。

一、鋼絲繩打扭故障現(xiàn)象

 此類故障在旋挖使用過程中并不鮮見,主要表現(xiàn)為主卷揚鋼絲繩在不同位置出現(xiàn)不同程度的扭結(jié),從而影響旋挖鉆機正常使用。

圖1 主卷揚鋼絲繩打扭現(xiàn)象

 

二、鋼絲繩打扭故障產(chǎn)生原因分析

 

1、鋼絲繩基本結(jié)構(gòu)

   旋挖鉆機主卷揚最為常用是一種結(jié)構(gòu)型號為35W×K7的鋼絲繩,是一種多股多層捻制而成的高破斷、抗擠壓、抗旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。其結(jié)構(gòu)形式如下:

 

圖2 35W×K7鋼絲繩

2、鋼絲繩打扭本質(zhì):

鋼絲繩內(nèi)外層繩之間實現(xiàn)扭矩的自我平衡,即圖3中a和b是受力方向相反,且扭矩相互抵消的狀態(tài),倘若在外力的作用下,a大于b,或者b大于a,則這種平衡狀態(tài)就被打破,鋼絲繩便被a或者b的扭矩扭變形或者扭壞。

 

圖3 鋼絲繩內(nèi)外層扭力平衡

 

3、鋼絲繩打扭原因

鋼絲繩打扭現(xiàn)象是由多種原因引起的,其主要表現(xiàn)為:

(1)、鋼絲繩嚴重過放,提引器失效或旋轉(zhuǎn)不良,導(dǎo)致鋼絲繩發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

①鋼絲繩過放,提引器發(fā)生傾斜,與鉆桿或者其他部件發(fā)生擠壓、干涉現(xiàn)象。

②過度過放導(dǎo)致提引器傾斜,無法正常旋轉(zhuǎn)。

(2)、提引器旋轉(zhuǎn)不靈活。

①、因制造不良導(dǎo)致提引器旋轉(zhuǎn)阻力大或卡滯不轉(zhuǎn)。

②、保養(yǎng)不及時、泥沙侵蝕、外物卡滯等造成提引器旋轉(zhuǎn)阻力大或卡滯不轉(zhuǎn)。


圖4 提引器及因過放引起擠壓等影響其旋轉(zhuǎn)

 

(3)、安裝過程中打扭。

鋼絲繩在安裝過程中出現(xiàn)打扭,扭力未釋放,被帶入鋼絲繩內(nèi)。如圖5所示。

圖5 鋼絲繩解繩方法

 

(4)、沖擊載荷

因反復(fù)的沖擊帶來突變載荷(載荷小于鋼絲繩破斷拉力),使鋼絲繩內(nèi)外層本就不相同的捻距變長,破壞鋼絲繩自身的扭矩平衡,出現(xiàn)內(nèi)外層扭矩不相等的現(xiàn)象,最終出現(xiàn)鋼絲繩散股、打扭、甚至是斷裂。如圖3中,當a≠b時,鋼絲繩自身扭力失衡,便出現(xiàn)問題。

(5)、滑輪不共面。

滑輪不共面導(dǎo)致鋼絲繩入繩角變大,鋼絲繩通過滑輪時,發(fā)生軸向滾動現(xiàn)象,導(dǎo)致鋼絲繩松捻或者緊捻。最終出現(xiàn)鋼絲繩散股、打扭現(xiàn)象。如圖6所示。

圖6 鋼絲繩入槽發(fā)生旋轉(zhuǎn)

 

三、故障排查

通過搜集鋼絲繩打扭故障,并進行如上分析后,總結(jié)此類故障的發(fā)生規(guī)律和頻次,形成如下表1所示的故障排查邏輯表,此表可用于指導(dǎo)該類故障的分析與解決。

打扭故障排查邏輯表

四、故障產(chǎn)生原理

本章節(jié)主要就提引器與鉆桿擠壓而引起鋼絲繩打扭的原因進行分析,旨在找到解決該類問題的思路和方法。

1、故障現(xiàn)象

鋼絲繩呈現(xiàn)的故障現(xiàn)象如圖1所示,通過表1進行各零部件排除,若最終排查到提引器及二桿擋環(huán)存在磕碰、剮蹭現(xiàn)象,則可判定為因提引器與鉆桿之間發(fā)生擠壓,導(dǎo)致提引器旋轉(zhuǎn)阻力大或直接卡滯所致。

繩卡有明顯的磕碰及提引器剮蹭及磕碰


鉆桿二桿擋環(huán)磕碰傷

 

2、原因分析

故障起因與主因:A:操作過放,提引器發(fā)生傾斜;B:未找到加壓點。

故障產(chǎn)生依賴條件:

(1) 鋼絲繩松弛→→為提引器傾斜創(chuàng)造條件。

(2)未找到加壓點→→機鎖桿當摩阻桿用。

(3) 特殊深度,二桿全伸出,三桿剛伸出→→提引器正好在擋環(huán)能壓到的范圍內(nèi)。

(4) 地層進尺較慢→→加壓過程中,芯桿和提引器深度基本不變。

3、發(fā)生過程

(1)特殊深度,即二桿完全伸出狀態(tài)。以三一SR360R配4×18機鎖桿為例。容易發(fā)生該問題的深度約為27-33米。此位置提引器在二桿擋環(huán)下方。如圖9所示。

(2)鋼絲繩過放,處于松弛狀態(tài)。提引器在鉆桿內(nèi)部處于傾斜狀態(tài)(如圖9所示)

(3)在加壓鉆進過程中,二桿未找到三桿加壓點,機鎖桿當摩阻桿用。

(4)由于較硬或者進尺很慢的地層,鍵條摩擦力不足以提供能進尺的加壓力,則出現(xiàn)二桿位置往下移動,三、四桿位置基本不動,即提引器位置基本未發(fā)生變化。


圖9 成孔深度、提引器傾斜、二桿擋環(huán)與提引器擠壓

 

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上述過程持續(xù),至二桿擋環(huán)壓住傾斜的提引器(如圖9示意)。在巨大的鉆桿重力及加壓力的作用下,提引器出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不良或直接卡死無法旋轉(zhuǎn),致使鋼絲繩無法通過旋轉(zhuǎn)釋放鉆桿帶來的扭矩,最終導(dǎo)致鋼絲繩自身內(nèi)層a和外層b扭矩失衡,形成打扭故障。

綜上分析,故障主因是由于操作過程中鋼絲繩未張緊所致,但又聚集多種偶發(fā)因素在一起,最終表現(xiàn)為鋼絲繩打扭。

(1)若無鋼絲繩過放,則其一直處于張緊狀態(tài),二桿擋環(huán)不會擠壓提引器。

(2)若正常找到加壓臺,二、三桿之間不會發(fā)生上下相對移動;若找準加壓點,二桿擋環(huán)也已遠離提引器,便壓不到提引器。

(3)孔位沒有達到或者超出這個深度區(qū)域,即使提引器傾斜,二桿擋環(huán)也壓不住提引器。

(4)若地層較軟,易于進尺,即便找不到加壓臺、提引器即使發(fā)生傾斜,鍵條之間的摩擦力足以使鉆斗進尺,芯桿下移,鋼絲繩就會張緊,提引器就會豎直起來,也不至于發(fā)生被擠壓的風險。

4、方案對策

確定是提引器與鉆桿擠壓發(fā)生的故障,明確其發(fā)生的機理,對策方案可從以下方面開展:

(1)張緊鋼絲繩,切勿過放。

(2)既然鋼絲繩松弛是起因,就應(yīng)該從操作方面來規(guī)避。始終保持鋼絲繩繃緊狀態(tài)。如圖11示意:

圖10 鋼絲繩張緊狀態(tài)示意圖

 

(3)機鎖桿不能當作摩阻桿使用

從以上分析可看出,故障發(fā)生在二桿全部伸出,三桿剛剛啟用的位置,如果此時二桿能找到三桿加壓臺,那么三桿需要伸出4米左右,即提引器完全遠離二桿擋環(huán),不會發(fā)生文中所述故障。

因此,在操作過程,切勿將機鎖桿當作摩阻桿使用,或者三桿剛伸出時,盡可能向上提動力頭去找加壓點

11 未找到加壓臺示意圖

 

五、相關(guān)問題

(1)觸底保護一直在開啟著,為什么還會出現(xiàn)過放,提引器傾斜現(xiàn)象?

答:因為只有在二桿伸出后,提引器才在二桿下方,二桿擋環(huán)也才有可能壓住傾斜的提引器??孜辉偕钜恍?,提引器已經(jīng)遠離二桿擋環(huán),也就不能壓住提引器了。

(2)觸底保護一直在開啟著,為什么還會出現(xiàn)過放,提引器傾斜現(xiàn)象?

答:觸底保護的功能無疑是防止鋼絲繩過放。但是觸底保護功能開啟的瞬間,鋼絲繩下放是有慣性的,提引器傾斜也就幾毫米就能發(fā)生(正因為量小,所以會給人一種鋼絲繩一直繃緊的假象)。觸底保護功能防止鋼絲繩出現(xiàn)嚴重過放,保證不會產(chǎn)生亂繩等重大故障。

(3)既然是二桿擋環(huán)把提引器擠壓到了,那這個擋環(huán)是不是多余的,是不是設(shè)計問題?

答:二桿擋環(huán)的作用是為了防止帶桿砸桿,如果取消二桿擋環(huán)設(shè)計,會出現(xiàn)新的問題。從許多擋環(huán)被三桿撞擊的痕跡實例來看,擋環(huán)也起到保護的作用。因此,二桿擋環(huán)有必要存在。

(4)   既然是操作問題,應(yīng)如何操作來避免該問題的發(fā)生。

答:如上文所述,鋼絲繩須張緊,尤其上述中特殊位置。鉆桿下放到最底后,有意識的上提一下主卷揚,將鋼絲繩繃緊,然后再按浮動進行鉆進操作。即使不是重點孔深位置,提引器發(fā)生傾斜,對鋼絲繩也是百害而無一利。所以,在任何工況下鋼絲繩繃緊都是必須的。

機鎖桿切勿當作摩阻桿使用。如上文所述,二桿能正確找準三桿加壓臺,其擋環(huán)與提引器不會發(fā)生擠壓。

 




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