液压打桩锤减振环损坏机理及改造

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1、学兔兔www.xuetutu.com液压打桩锤减振环损坏机理及改造2345王克文，程楷，朱熙耕，夏慈军。(1．天津市精研工程机械传动有限公司；2．中国电子科技集团公司第46研究所)摘要：阐述液压打桩锤工作原理及打桩锤减振环的作用，针对液压打桩锤减振环存在气体泄漏故障，分析故障产生的原因是减振环环体材料硬度值偏低及密封瞬时承受高压，提出采用嵌套式改造方案，成功解决了存在的问题，并提高了使用的可靠性。关键词：液压打桩锤；减振环；损坏钢桩贯入地层中，完成一次打击循环。其最大冲击1结构与工作原理能量时的工作频率为38

2、Hz。减振环是液压打桩锤液压打桩锤是海洋石油开发、风电安装中的重中重要的部件，位于锤壳体与砧铁间，其结构见图2要施工机械，由锤体、动力站、液压绞车和电缆绞车所示。环体周边均匀分布18个缓冲活塞，活塞上方等几部分组成，打桩锤的控制系统控制打桩锤锤芯是密闭氮气室。打桩作业时，钢桩的反向作用力通的起落，完成打桩作业【”。某型液压打桩锤工作原理过砧铁作用在缓冲活塞上，压缩密闭氮气室的体如图1所示。液压换向阀控制压力油进人液压缸有积。减振环吸收钢桩对打桩锤锤体各个零部件的冲杆腔，活塞杆带动锤芯快速沿着锤壳体向上移动；击

3、，因此减振环的好坏，直接影响打桩锤的使用寿当锤芯达到一定高度，控制系统获得其位置信息后命和使用成本。减振环主要的技术参数为：1)充气控制液压换向阀换向，压力油同时进入有杆腔和无压力18MPa；2)减振环环体材料为42CrMo；3)缓杆腔中，活塞杆带动锤芯快速向下移动(最大速度冲活塞直径为95mm，数量18个；4)缓冲活塞最大5．6m／s)冲击砧铁，冲击能通过砧铁传递到钢桩，把行程为70mm。1．充气接头2．密封3．环体4．缓冲活塞图2减振环结构示意图2减振环失效分析该液压打桩锤打桩作业锤击2O万次后，出现锤1

4、．液压缸2．锤芯3．锤壳体4．减振环5．砧铁体噪声明显变大、锤体振动变强的现象。通过检测发6．钢桩现减振环18个密闭气室中的压力明显偏低。在无负图1液压打桩锤工作原理图荷状态下，重新充气4h后，检测气室气体压力明显作者简介：王克文(1978一)，男，山东临清人，工程师，学士，研究方向：液压系统研制与开发。一65—学兔兔www.xuetutu.com下降，表明密闭气室气体泄漏。由于密闭气室气体的环环体气室内孔壁有磨损，密封运动区域尺寸公差泄漏，降低了减振环吸收冲击的能力，因此出现锤体范围为95．30一95．45

5、mm，大于其密封使用公差噪声明显变大、锤体振动变强的现象，加剧锤体部分范围rP95H9087)。密封采用宝色霞板公司斯特封，的破坏，最终导致打桩锤无法继续使用。密封工作参数为：压力80MPa、温度一45～200℃、2．1ASMESIM软件仿真分析运动速度15m／s，密封体硬度邵尔A90。斯特封对密液压打桩锤减振环活塞在质量为5450kg，最封运动偶件要求：表面硬度不小于45HRC，表面粗大行程为130mm自由落体冲击的工作状态下，通糙度Ra0．05—0．20。减振环环体材料为42CrMo，经过ASMESIM软

6、件仿真分析，减振环密闭气室及活检测，内孔及环体的硬度为195～220HB，远低于技塞一次冲击循环的工作状态如图3所示。仿真结果术要求。表明，减振环密闭气室内气体在0．047s内压力和温由于材料的硬度值偏低和密封瞬时承受高压度达到峰值，缓冲活塞在瞬间高压和较高温度的工的工况，经过一定使用周期后，气室内孔与密封相况下承受循环冲击。对运动区域发生磨损，密封与气室内孔壁的间隙加大，甚至为正常值的3倍多，在较大负载冲击下，活／／、II00467亡，、y=00411579E塞快速运动，活塞的中心线与气室内孔中心线难以／、

7、，＼l保持在同一直线上，造成缓冲活塞与环体气室内孔，＼l，、I，壁金属间接触摩擦，使环体气室内孔壁划伤，活塞●I-●)O0．I20．D40．060．D80．100．2密封易损坏，最终导致密闭气室中高压气体泄漏。时间s3改造措施，／、lI00467仁==，＼p=325301善因减振环体尺寸大，结构复杂，提高环体气室、I／、I，＼I内孔硬度非常困难，因此采用嵌套式方案进行改幽／＼I’l造，如图5所示。其技术方案步骤为：、nn、，nInnnnn1nn(1)清洗干净减振环环体气室内孔壁。(2)在大型镗床上扩环体气室内

8、孔，由内径958／卜＼ll00467卜__，，＼T=935533卜mm，长度295mm扩大至cp105mm，深度为270mm。／、I(3)制作内径95mm，外径105mm嵌套，，＼l，＼lI材料选择GCrl5，采用氧氮化热处理技术(QPQ技10●1●I300，D2O．040．O60．08O．1O0．2术)，硬化层平均深度0．013～0．015mln，热处理后表时I司，s图3减振环密闭气室及活塞一次冲