专利名称：加速下落冲击式液压锤的制作方法
技术领域：
液压锤是液压打桩机的核心部件，同时也可以做为液压吊、挖掘机等机械的配套工作装置。
液压锤由锤体、液压动力装置和操作控制装置所组成。做为配套工作装置使用时，则只包括锤体和操作控制装置，液压动力由主机提供。其中锤体又是由驱动装置、锤头和冲击力传递装置所组成。目前已有液压锤的结构特点是锤头与液压缸内的活塞杆相连接，或通过其它方式由液压缸驱动锤头在锤壳内上下运动。如采用滑轮组或杠杆等方式。液压锤的打击频率和冲击能取决于油源的压力、流量和冲击行程。冲击行程应随时调节以便根据土壤条件和作业过程选择合适的打击力，冲击行程的调节方式有两种，一种是用时间继电器控制提升过程的供油时间，另一种是使用位移传感仪表。
液压锤的工作原理有自由下落和加速下落两种方式，它取决于油路系统，双作用活塞缸驱动的液压锤的技术关键之一在于实现锤头下落过程中有杆腔向无杆腔快速排油问题。经长期努力人们研制出一种特殊的放油阀。该阀装在活塞上，虽然下腔压力始终高于上腔压力，但它能实现活塞上行时关闭，活塞下行时打开。从而降低锤头下落过程两腔压差以减少锤头运动阻力。
冲击式液压锤的性能表现为冲程的末速度和能量利用率。已有的液压锤存在的主要缺点，仍然是油路系统的液阻问题。假定活塞杆直径为85mm，活塞直径为125mm，锤头自由下落行程为1.2m，末速度为4.85m·s，无杆腔要求的瞬时流量为3571l/min，有杆腔排油流量为1920l/min。两者之差1651l/min需从外油路补充。这样大的流量，通流面积不足，管路稍长都会产生明显的压力损失，阻碍锤头下落。目前的解决措施是除应用快速放油阀之外，在自由下落式油路中设置补油箱，在加速下落式油路中设置补油蓄能器并加大油泵排量。但从国外产品的实测数据看未能彻底解决问题。表现为功率利用率较低。
此外，目前液压锤结构形式不合理。液压缸缸体至锤壳体之间的空间实际上是未被利用的空间，锤体尺寸大、重量大、制造成本较高。以日产HNC-654型液压锤为例。最大行程1.2m时，实测末速度为4.69m/s，输出冲击能71487Nm，打击频率18次/分，有效功率21.45KW，所配原动机为89KN，功率利用率为24.1％，锤头重6.5t，锤体重13.3t，锤体尺寸1390×7000mm。尚有较大的改进潜力。
本实用新型的目的在于克服已有技术中存在的上述缺点，提供一种结构紧凑，油路系统简化，提高其使用性能和工作可靠性，并可扩大其应用范围的加速下落冲击式液压锤方案。
实现上述目的具体技术方案是加速下落冲击式液压锤是在已有的液压锤基础上加以改进而成的，它是由锤体、液压动力装置和操作控制装置组成，锤体是由驱动装置、锤头和力传递装置组成，力传递装置包括锤缓冲垫、砧座、桩帽和桩缓冲垫等四个部分。砧座装在锤壳内的底部，其上面装有锤缓冲垫，下面装有桩帽，桩缓冲垫装在桩帽内。本方案的改进之处是驱动装置采用双活塞杆单作用储能液压缸结构，液压缸设在锤头体内，缸筒与锤头为一体，活塞杆穿过锤头内的缸筒，其两端分别固定在锤壳的上盖和砧座上，活塞置于活塞杆中部，将活塞杆分成上活塞杆和下活塞杆，并将液压缸分成上腔和下腔，上下活塞杆为管状，活塞杆上下内孔分别通过其侧壁上的孔与液压缸上下腔相通，砧座上设有与下活塞杆内孔相通的油孔通道，该通道接蓄能器，上活塞杆内孔与油路相接。
本方案中的油路可由液控换向阀、先导换向阀、中转油箱、液压源及管路组成，液控换向阀通过管路分别与油缸上腔、中转油箱、先导换向阀相通，先导换向阀除与液控换向阀相连外，还与液压源的主油箱相连，中转油箱与主油箱之间为常开管路，使回油管连续回油，因而回油阻力很小。
蓄能器、中转油箱和液控换向阀可设置在锤体上。
上述的蓄能器可采用中压大容量蓄能器，中转油箱可采用低压大容量密闭式油箱。
以下结合附图
进一步说明本方案的具体内容。附图为加速下落冲击式液压锤的结构示意图。图中1为锤壳，锤头4装在锤壳内，液压缸设在锤头4体内，缸筒与锤头4为一体。活塞穿过锤头，其两端固定在锤壳上盖和锤壳底部的砧座6上，活塞将活塞杆2分成上活塞杆和下活塞杆两部分，并将液压缸分成上腔和下腔。上下活塞杆均为管状、并在其侧壁上开孔，使上下活塞杆的内孔分别与液压缸的上下腔相通。活塞杆的直径要足够大可兼做锤头导杆。锤头下部的砧座上装有锤缓冲垫5，桩帽7装在砧座上，桩帽内装有桩缓冲垫8，9为桩。砧座上开有与下活塞杆内孔相通的通道，接蓄能器3。
本实用新型提供的加速下落冲击式液压锤的工作原理是液压缸上腔为工作腔，下腔与中压蓄能器直接连通。当先导换向阀12、液控换向阀11均为左位工作时，来自液压源13的压力油经先导换向阀12，液压换向阀11和上活塞杆内孔进入液压缸上腔(即工作腔)，使锤头提升。在锤头提升过程中，液压缸下腔容积减小将工作介质排入蓄能器。当先导换向阀12、液控换向阀11右位工作时，液控换向阀11接通中转油箱10，液压缸上腔的压力油经液控换向阀11排入中转油箱10内(中转油箱为低压油箱)，中压蓄能器3将其工作介质压入淮压缸下腔。因为下腔压力高于上腔压力，锤头在自身重力和下腔压力作用下加速下落。
为了减小管路液阻，液控换向阀、蓄能器和中转油箱均装在锤体上，蓄能器与锤壳做成一体，它与油缸下腔之间有很大的通流面积因而管路损失很小。中转油箱直通主油箱，回油管连续回油，流速低，液阻小，因而中转油箱中压力很低。中转油箱也与锤壳做成一体，使油腔工作腔排油路径很短，可顺利向中转油箱排油。
活塞杆除上述作用外，同时做锤头导向杆，可提高锤头工作稳定性并使之适合于打斜桩。
本方案具有以下效果(1)由于将液压缸置于锤头体内，使锤体轴向尺寸明显缩短，总体结构紧凑，重量轻，降低制造成本，降低对桩架高度、承载能力和对锤体提升装置负载能力的要求。(2)简化了油路系统，减少了液阻损失，降低对油源流量和压力的要求。系统刚度大，响应快，效率高，可靠性高。降低了制造成本和使用成本。(3)由于在锤头内以活塞杆为锤头导向杆，可倾斜工作，适用于打斜桩，使其应用范围扩大。(4)最重要的是，油缸提开时液压锤不仅获取锤头位置势能，而且蓄能器储存更大的介质弹性势能，从而大大地提高了打击能力。
下面举例说明实施本实用新型的技术方案。锤头质量10000kg，最大冲程1600mm，锤体尺寸1400×5000mm，总重19500kg，液压源16.0Mpa，400l/min，工作压力14.65MP，蓄能器压力7MPa，中转油箱压力0.4MPa；打击频率14～70次/分，输油软管40mm×30m，最大冲击能3054000Nm，功率利用率59.9％。它的最大冲击能相当于25.9t普通液压锤的最大冲击能。采用本实用新型，液压锤打击能力可提高1.5倍以上。
权利要求1.加速下落冲击式液压锤是由锤体、液压动力装置和操作控制装置组成，锤体是由驱动装置、锤头和力传递装置组成，其特征是驱动装置采用以活塞杆单作用储能液压缸结构，液压缸设在锤头体内，缸筒与锤头为一体，活塞杆穿过锤头内的缸筒，其两端固定在锤壳的上盖和砧座上，活塞置于活塞杆中部，将活塞杆分成上活塞杆和下活塞杆，并将液压缸分成上腔和下腔，上下活塞杆为管状，活塞杆上下内孔分别通过其侧壁上的孔与液压缸上下腔相通，砧座上设有与下活塞杆内孔相通的通道直接与蓄能器相通，上活塞杆内孔与油路相接。
2.根据权利要求1所述的加速下落冲击式液压锤，其特征是所说的油路是由液控换向阀、先导换向阀、液压源、中转油箱、主油箱及管路组成，液控换向阀通过管路分别与油缸上腔、中转油箱、先导换向阀相通，先导换向阀除与液控换向阀相连外，还与液压源和主油箱相连，中转油箱与主油箱之间为常开管路。
3.根据权利要求1或2所述的加速下落冲击式液压锤，其特征是蓄能器，中转油箱和液控换向阀均设置在锤体上。
4.根据权利要求1或2所述的加速下落冲击式液压锤，其特征是所说的蓄能器为中压大容量蓄能器，中转油箱为低压大容量密闭式油箱。
专利摘要加速下落冲击式液压锤属于打桩机的核心部件，还可做为液压吊、挖掘机等机械的配套工作装置。其特点是驱动装置采用双活塞杆单作用储能液压缸结构。液压缸设在锤头体内，活塞杆穿过锤头，活塞将液压缸分为上下腔，上、下活塞杆为管状分别与两腔相通，上腔接液控换向阀，下腔与蓄能器相通，中转油箱、液控换向阀、蓄能器均装在锤体上。该装置具有结构紧凑、油路简单、单位重量的冲击能大、成本低、刚度大、响应快、效率高、工作可靠，并适用于打斜桩。
文档编号E02D7/08GK2240547SQ94210958
公开日1996年11月20日 申请日期1994年5月21日 优先权日1994年5月21日
发明者张兰义, 吕景忠, 李永山, 杨永海, 郁工瑞 申请人:吉林工业大学