液压破碎锤工作原理与结构类型分析

  液压破碎锤工作原理与结构类型分析 第33卷 2005年第10期 Mining & Processing Equipment ? ? 3 93 9 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...

  第33卷 2005年第10期 Mining & Processing Equipment ? ? 3 93 9 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 2 MPa。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应用限制范围，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

  、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，系统供油不能够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，因没有氮气室的阻力， 因此活塞回程速度较快，通常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。

  编号：1001-3954(2005)10-0039-40 液压破碎锤工作原理与 结构类型

  周志鸿1 许同乐2 高丽稳1 张康雷1 李 静1 1北京科技大学土木与环境工程学院设备工程系 北京 100083 2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 ? ? Mining & Processing Equipment 4 04 0 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 1.6 MPa。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 a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b 依照国家水泥工业结构调整，水泥生产已形成规模化及大型化，2 000 t/ d、2 500 t/ d、 3 200 t/ d、4 000 t/ d 和 5 000 t/ 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 —— f 4.2 m 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、 结构相对比较简单、 加工时间短、价格实惠公道等优点，为许多厂家所选用。近 几年我公司签定并生产了大批 f 4.2 m 系列规格的滑 履磨机，为降低成本、提高效益，便于技术准备和 组织生产及管理，结合我公司现在存在的生产设备和工艺 装备，我们对生产批量大的几种规格十多个图号的 f 4.2 m 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 f 4.2×11 m、f 4.2×11.5 m、f 4.2×12.5 m、f 4.2×13 m、f 4.2×13.5 m 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，在尽量保留原本结构特点的 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 f 4.2×13 m 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 (f 4 395×640 mm) 通用化 时主要完善了冷却水系统及夹板数量。 f 4.2×11.5m、f 4.2×12.5m、f 4.2×13.5m、f 4.2×14m、f 4.2×14.5 m 水泥磨采用的滑履轴承分 别为 f 4 394×630 mm 和 f 4 394×700 mm，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 用化时考虑，密封形式均采用油槽+橡胶压条； 在滑环上方均有淋油管；把原来上下不一的测温装置 统一为托瓦和滑环上均有；托瓦、凸球体和凹球体三 者相联接用的螺栓孔 (M20) 增加位置度；螺柱增加一 论文编号：1001-3954(2005)10-0040-41 f 4.2 m 滑履磨机通用化设计及应用 刚梅林 中信重机矿研院粉磨所 河南洛阳 471039 滑履磨机通用化设计及应用

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