分析氮爆式液压打桩锤结构原理与

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1、学兔兔www.xuetutu.com严东兵，胡均平，梅丽芳，郭勇(1．中南大学机电工程学院；2．湖南大学机械与汽车学院)摘要：设计一种不同于国内外同类产品的氮爆式液压打桩锤，该产品结构设计紧凑，采用气液联合控制，将氮气爆炸能和锤头的重力势能作为对预制桩的打击能，并实现冲击能和打击频率的无级调节，从而降低了制造成本和提高了设备的适应性。首台ZCY70样机的试验成功不仅证明它的优点，并且为我国自主研发适应我国国情的液压桩锤奠定技术基础。关键词：氮爆式液压打桩锤；气液联合控制；无级调节液压打桩锤是建筑基础施工中广泛使用的一种氮爆式液压打桩锤由机身、桩架和液压锤3部施工机械。由于液压打桩锤与其它打桩锤

2、相比有独分组成。机身主要包括行走机构、悬臂支撑机构和机到的优越之处：在施工过程中噪声低、振动小、无油身回转机构。桩架主要由立柱、斜撑和鹅头组成。液烟污染且可以实现在软地基上连续作业；另外还可压锤包括锤主体、液压源及测试控制装置。液压源和以方便地进行陆上与水上的斜桩作业。因此液压打测试装置安装在机身上，并通过进、回油管路以及控桩锤是桩工机械中最具有发展前景和市场竞争优势制集成阀组与锤体相连。氮爆式液压打桩锤的主体的产品口1。目前，我国还没有液压打桩锤系列化产品，结构如图1所示[21：主要由机架、冲击缸、锤头、锤盖、而国外液压打桩锤还普遍存在以下几方面问题：砧座、控制集成阀组等6个部分组成，所有零

3、部件都(1)目前液压打桩锤多采用电气控制。尽管电放在机架内，为了便于分析，将液压锤分上机架、中控系统便于检测、控制精度高，但在恶劣的野外作业间架和下机架进行分别说明。环境下，电气元件易于出故障是其不可避免的弱点；上机架：主要放置冲击缸、高压蓄能器、低压蓄另外采用电控系统，成本大幅提高。能器以及控制集成阀块。为了减少系统压力损失，控(2)目前液压打桩锤能量多为有级调节，适应制集成阀组直接与冲击缸下腔相连。性、可调性差。中间架：由锤头、锤头导向衬板和封闭板组成。(3)目前液压打桩锤贯人方式主要有两种：一封闭板主要起减振和降低噪音的作用。种是完全依靠锤头提高后的重力势能，这样限制了下机架：由砧座、液

4、压缓冲垫、打击套和桩帽、桩打击能量的提高，而且打击频率相对也不高；另一种垫组成，是冲锤与桩之间的传力部分。桩帽将桩罩是利用锤头下落过程中重力和冲击缸上腔液压油压住，起导向和传力作用，不同尺寸的预制桩对应不同力共同作用于锤头，这样，尽管打击力有了一定程度的桩帽。下机架支撑液压锤重量，并作为打击部件的的提高，但由于供、排油系统的限制，打击频率提高导向体。下机架中的各零部件是液压锤体设计的关有限，作业效率不高。键，它们不仅承受强大的打击力，而且应尽可能提高因此，设计一种新型的液压打桩锤，就成为当前桩锤的打击传递效率。因此缓冲垫和桩帽的材料特液压打桩锤值得研究的课题。这对提高我国建筑施性相当重要，经过

5、理论和试验研究设计，以达到较佳工的现代化技术水平、对于促进我国建筑环保法的的缓冲效果和较长的打击寿命翻。实施都具有非常重要的意义。另外，在锤体背面安装锤体导向装置。该产品的主要技术特点体现于a、b、c、d共4个工作腔室。a腔1结构组成为氮气工作腔，b腔为氮气储藏腔(即冲击缸活塞最作者简介：严东兵(1982--)，男，江苏盐城人，硕士，研究方向：液压传动与控制。一35—学兔兔www.xuetutu.com大行程时，氮气腔最小体积)，c腔为液压油工作腔，在液压桩锤锤体主体结构的设计中，桩锤撞击d腔为缓冲腔。系统(即包括锤、锤垫、桩帽和桩垫的整个结构)的结在图1中，d腔的背面安装有溢流阀，它主要起构

6、设计基本成熟，但对于不同型号(即具有不同的打安全保护作用，防止系统压力过大；d腔的进油口设击能量)应研究锤垫和桩垫材料匹配的可靠性和经济计为单向阀结构，在锤头上升的同时，d腔通过该单性凹。向阀也注人一部分液压油，在锤头冲击打桩时，起一在氮爆式液压桩锤锤体主体结构的设计中，除定的缓冲作用，同时对冲击缸下端盖起保护作用。了气液联动的液压冲击缸特色之外，还有另外一个新颖的结构设计：控制集成阀组的设计。与国内外同类产品的不同之处在于，目前国内外控制冲击缸动作大都采用电磁阀控制进、回油的插装阀(由于液压桩锤在上升和下降瞬时流量特别大，因此需要采用插装阀)，而本文采用气液联合控制的换向阀控制进、回油插装阀

7、的开启和关闭动作。不仅大大节约了成本，而且也避免了在恶劣的野外作业环境下，电气元件易于出故障的弊端。2液压系统工作原理和功能氮爆式液压打桩锤是一种气液联合控制的新型液压打桩锤。它与国内外同类产品的主要区别在于采用了单杆单作用气体储能式冲击缸，并且通过气液联合控制的主控换向阀实现锤头自动上升与下降的功能。它的基本工作原理如图2所示：当锤头9处于回程阶段(即上升阶段)，通过主控换向阀12的控制，CF1