液压破碎锤工作原理与结构类型分析.pdf

第33卷2005年第10期Mining&ProcessingEquipment破磨3939矿山机械液压破碎锤(简称液压锤)是一种特殊的液压机具，它将控制阀、执行器、蓄能器等液压元件集于一身，控制阀与执行器相互反馈控制，自动完成活塞的往复运动，将液体的压力能转化为活塞的冲击能。目前市场上的液压锤的活塞回程运动都是液压作用力完成的，而活塞的冲程运动，则可根据冲程时作用力的来源不同将液压锤分为氮爆锤、全液锤与气液锤三种类型。1氮气爆发式液压锤氮气爆发式液压锤简称氮爆锤，氮爆锤的结构与工作原理见图1。活塞顶部都设置有氮气室也就是活塞式蓄能器，活塞上腔常通回油，活塞下腔由控制阀进行切换，回程时通高压油，冲程时通回油，活塞回程运动时，高压油进入活塞下腔，推动活塞上移，同时活塞顶部压缩氮气室里的氮气，氮气压力上升，液压能转换为气压能而被存储。活塞冲程时，下腔的油路已被切换，从接通高压油转换为接通回油，氮气压力作用于活塞顶部，氮气膨胀作功，同时氮气压力下降，直至回程开始时的最低氮气压力，又开始另一次回程运动。氮爆锤的优点是活塞形状简单，刚体结构简单没有纵向的孔道，加工工艺性好，不设置高压隔膜蓄能器，也减少了加工成本。但氮爆锤的缺点也是显而易见的。从工作原理上讲，在活塞冲程阶段，油泵的供油是无路可走的，此时的高压油只能由胶管膨胀来吸收或从高压溢流阀溢出，必然造成液压系统的压力冲击，对油泵、管路造成不利影响，同时引起系统发热。氮爆锤的活塞冲击动作完全靠氮气膨胀实现，为了达到一定的冲击能以满足破碎作业的需要，必然要求氮气充气压力较高，一般大于2MPa。液压锤开始工作前，挖掘机必须将液压锤压紧，否则液压锤不能启动，而较高的氮气室充气压力，必然造成挖掘机下压困难，甚至使挖掘机机身抬起，一旦启动后，挖掘机又落下，造成震动，对挖掘机有损害。氮爆式液压锤的上述缺点限制了它的使用范围，对小型液压锤，这些缺点的影响尚不明显，而对大型液压锤，这些缺点的影响是严重的。在液压锤发展的早期，曾有不少厂商生产氮爆锤，如美国的康太奇(Contach)，我国的嘉兴冶金机械厂、长沙矿山研究院。而现在，只有少数厂商们在生产氮爆锤，如日本的NPK公司，我国的长治液压件厂、湖南山河公司。中南大学在氮爆锤的设计、测试等方面做了大量的卓有成效的研究工作。2全液压作用式液压锤全液压作用式液压锤简称全液锤，全液锤的结构与工作原理见图2，活塞前腔常通高压油，当三通阀左右位接通时，后腔接通回油，在前腔压力油作用下，活塞回程，当回程到一定位置时，反馈至三通阀，使三通阀接通左位，后腔接通高压油，此时前后腔皆为高压油。但因后端面积大于活塞前端面积，活塞为冲程。活塞的回程运动和冲程运动皆为液压力的作用，故称为全液压作用式。全液锤的活塞顶部不设氮气室，因此液压锤启动前所需的挖掘机的下压力最小，仅靠液压锤自身的重量就够了。全液压锤的活塞冲程中，活塞后腔所需的流量很大，系统供油不能满足冲程时的流量需要，所以一般需在锤体上设置高压蓄能器，以补充活塞冲程时的峰值流量。全液锤在回程运动时，因为没有氮气室的阻力，因此活塞回程速度较快，一般需要设置顺序阀以控制冲击频率。高压蓄能器、顺序阀的设置，使得全液压锤的结构较为复杂，加工难度也较大。外国全液压锤的著名品牌有芬兰锐马(Rammer)、法国蒙塔贝特(Mon)和美国卡特彼勒，国内的佛山纺织机械厂、马鞍山惊天公司也生产全液锤。大多数的全液压结构与工作原理都如图2所示，但也有少数，如泰石克公司一种型号的液压锤是活塞上腔常高压，而下腔变换油压的结构原理。论文编号：1001-3954(2005)10-0039-40液压破碎锤工作原理与结构类型分析周志鸿1许同乐2高丽稳1张康雷1李静11北京科技大学土木与环境工程学院设备工程系北京1000832山东理工大学机械学院图1氮气爆发式液压锤的工作原理图2全液压作用式液压锤的工作原理液压破碎锤工作原理与结构类型分析第33卷2005年第10期破磨Mining&ProcessingEquipment4040矿山机械氮气液压联合作用式液压锤，简称气液锤，其结构与工作原理见图3。气液锤的工作原理和全液锤几乎完全一致，但在活塞顶部设置了一个氮气室。气液锤的活塞回程运动是靠液压作用实现的，而冲程运动则是靠液压力和氮气膨胀力联合作用实现的。气液锤的活塞顶部都设有氮气室，氮气室充气压力比氮爆式小，一般小于1.6MPa。小型气液锤都不设置隔膜式高压蓄能器。而大中型液压锤一般要设置隔膜式高压蓄能器。气液锤综合了氮爆锤与全液锤优点，气液锤所需的挖掘机的下压力比氮爆式小，而比全液锤大。回程时，气液锤的活塞阻力比氮爆锤小，比全液锤大，活塞回程速度比氮爆锤大，比全液锤小，无需专设顺序阀来控制冲击频率。冲程时气液锤的瞬时最大流量比全液锤小，也没有氮爆锤的高压油封闭无出路的现象，因此气液锤的压力脉动比全液锤和氮爆锤都小些。当前市场上大多数液压锤都是气液锤。韩国的液压锤几乎都是气液锤，较著名的品牌有水山(SOOSAN)、工兵(GB)、工马(KOMAC)、广林(SG)、韩宇(HANWOON)和大运(DAEWOON)等等。美国史坦利公司(STANTLEY)，加拿大BTI公司(原来的TELEDYNE公司)的液压锤，日本东空、东阳、岗田等品牌液压锤，中国马鞍山惊天公司目前销售的液压锤都属于气液锤。德国克虏伯公司早期产品是全液压锤，后来更新换代的产品是气液锤1。日本古河公司、泰石克公司的早期产品是全液锤，而古河新产品F系列，泰石克新产品TR系列都改为气液锤。参考文献1郭孝先等.国外液压凿岩设备.北京：地质出版社.1993.(收稿日期：2005-01-11)(修改稿日期：2005-06-05)图3氮气液压联合作用式液压锤的工作原理abababababababababababababababababababababababababababababababababababababababab根据国家水泥工业结构调整，水泥生产已形成规模化及大型化，2000t/d、2500t/d、3200t/d、4000t/d和5000t/d新型干法水泥生产线倍受青睐。作为上述规模新型干法水泥生产线的主机设备f4.2m系列管磨机需求量明显增大，而滑履磨机相对中空轴磨,由于具有重量轻、结构简单、加工时间短、价格便宜等优点，为许多厂家所选用。近几年我公司签定并生产了大批f4.2m系列规格的滑履磨机，为了降低成本、提高效益，便于技术准备和组织生产及管理，结合我公司现有的生产设备和工艺装备，我们对生产批量大的几种规格十多个图号的f4.2m系列滑履磨机进行了统计、分析，并对主要零部件进行了通用化设计。1通用化设计的主要内容及特点1.1设计范围滑履磨机主要有f4.211m、f4.211.5m、f4.212.5m、f4.213m、f4.213.5m等规格，技术来源于天津、南京、成都等水泥设计研究院，各具特色。为了最大限度地压缩品种、减少规格，降本增效，有利于部件批量生产，我们对上述各种规格的磨机部件进行统计归纳，在尽量保留原有结构特点的基础上，对主要部件进行通用化设计。1.2主要内容及特点通过统计分析，主要对磨机的滑履轴承、双层隔仓、进料端部、出料端部、衬板布置图、进料装置和出料装置的结构和主要参数进行了通用化设计。1.2.1滑履轴承滑履轴承从结构上分为平底座式和V型两种。天津院的f4.213m水泥磨使用的是平底座式滑履轴承，其它规格的磨机均采用V型结构。通用化仍保留以上两种结构。在平底座式滑履轴承(f4395640mm)通用化时主要完善了冷却水系统及夹板数量。f4.211.5m、f4.212.5m、f4.213.5m、f4.214m、f4.214.5m水泥磨采用的滑履轴承分别为f4394630mm和f4394700mm，结构大同小异。比如：密封形式有用J型，也有用油槽+橡胶压条的；滑环上方有淋油管，也有不带淋油管的；测温装置有在滑环上方，有的在托瓦侧面；托瓦、高压油腔、固定块底面的加工精度要求差异很大等。通用化