蒸汽锤

时间:2023-06-08 06:27:18编辑:奇事君
介绍

蒸汽锤是一种较古老的桩工机械。由于蒸汽锤需要配备一套庞大的锅炉设备,使用不方便,所以被后来发展起来的柴油锤所代替。

但是,近来柴油锤受白重和排气污染及噪声的限制,难于向大型发展,不能满足许多大型桩基础施工的要求,蒸汽锤又重新发展起来。

蒸汽锤按用途可分为自由锻锤、模锻锤和板料冲压锤三类。自由锻锤的机 架与砧座分开;模锻锤的机架安装在砧座上,导轨 较长,能使上下模对准并增大锤的结构刚性,以获得精确的锻件;板料冲压锤与模锻锤的结构相仿。蒸汽模锻锤可以锻出各种形状复杂的锻件,但锤击时振动较大,须有较沉重的砧座和巨大的基础。

发明历史

英国人J·内史密斯是位多产的发明家,曾经研制过小蒸汽机车,并且发明了被称之为“内史密斯钢臂”的挫床。尽管他的名气已经不小了,但真正令他在世界上一举成名的是他1841年发明的蒸汽锤。人们早就在寻找一种能够锻打大块工件的工具,因为随着工业的发展,早先靠人力锻打加工零件,已不能满足社会需求。诸如火车、轮船上的许多部件、靠人力简直不能动它分毫,再有力气的铁匠,也只能望铁兴叹。所以人们迫切需要更有力量的臂膀和铁锤。蒸汽机的发明,为工匠们带来一线曙光,机械师们开始考虑利用蒸汽机产生的巨大能量来实现梦想。1836年,法国巴黎的一位叫F·卡韦的工厂厂主就已经制出了蒸汽锤,但还不是十分完善,直到1841年,内史密斯制造出了他的形如站立的“人”字的庞然大物。内史密斯年轻时就对蒸汽机十分着迷,19岁的时候,他就自制了一台小蒸汽机车,在爱丁堡的街上行驶了好几个月。他所发明的蒸汽锤已十分完善,锻打能力极强。1851年,他的蒸汽锤被送到世界博览会上参加展览,在汽笛声中,许多大铁块在蒸汽锤的锻打下如同艺人手中的橡皮泥一样,人们看到这一情景禁不住发出了阵阵惊叹。从此以后,内史密斯名扬天下。蒸汽锤的发明,对重锤冶金工业的发展产生了极其重要的作用。

分类

蒸汽锤根据其工作情况可分为:单动式——冲击体只在上升时耗用动力;下降靠自重;双动式——活塞升降均由蒸汽推动;差动式——活塞上升时由蒸汽推动,而下降时由上下压力差推动。

单动式蒸汽锤

单动式蒸汽锤有:人工操纵,半自动操纵和自动操纵式。

(1)人工操纵式

这种蒸汽锤构造简单,它以活塞杆通过顶心支持在桩头上,汽缸上下运动,进行锤击。在汽缸顶部有一个三通阀。转换三通阀,可以使汽缸的上腔接气源或接大气。这一三通阀由操作者通过牵索控制。当拉动牵索使三通阀接通汽源,蒸汽进入汽缸上腔,由于活塞顶在桩头上不能下降,结果蒸汽压力将汽缸顶起。当汽缸升至一定高度以后,操作者松开牵索,切断汽源,并使汽缸上腔接大气。汽缸内的废气排入大气,压力骤降,汽缸自由下落,冲击桩头。

在汽缸缸体中部有一个小孔。当汽缸上升,小孔升至活塞上方时,蒸汽由这个小孔冲出,发出哨音,警告操作者,转换三通阀。如果来不及变换三通阀,继续进入的蒸汽可由此孔推出,以免汽缸升起过高使它的底部与活塞相碰,将活塞杆的顶心从桩头上拔起。

人工操作单动蒸汽锤构造简单,工作可靠。但其缺点较多:冲击频率低,只有20—25r/min;供汽软管随汽缸上下运动,容易损坏;这种桩锤生产效率低,而耗气量大。

(2)自动操纵式

自动操纵式单动汽锤生产率高,可以自动工作,并能无级调节冲击能量,是一种较先进的蒸汽锤。这种蒸汽锤中最大型的,其冲击体的重量为125t。

现以其中冲击体为80t的为例:它的冲程为1.5m,打击能量为1200kN·m,可以打480t重直径2.5m的桩。但这种蒸汽锤的总重并不大,全锤本身仅重150t,所以除80t的冲击体外,不参加冲击的重量仅70t,小于冲击体的重量。这种锤的冲击次数为每分钟36次,采用1.1MPa的蒸汽(或7-8MPa的压缩空气),耗汽量18.6m/h。

双动式蒸汽锤

双动式蒸汽锤与单动式的主要区别就在于冲击体下降除靠重力外,还受到蒸汽压力的推动,这给双动式带来许多优点。图2-12是一种由活塞驱动的双动式蒸汽锤。

蒸汽锤

锤体的上部是汽缸1,汽缸活塞2通过活塞杆带动冲击体3。为了防止冲击体转动,装有导向健10。蒸汽锤工作时,冲击体冲击砧座4,经砧座把冲击力传至桩头。

汽缸内活塞的升降是受汽阀6的控制,汽阀6为一转阀,左右转动共45°。汽阀的转动是受冲击体升降的控制,而冲击体又是与活塞连同动作的。所以,双动式蒸汽锤的换向是自动进行的。

优点

蒸汽锤有许多优点:它可以做成超大型的,可以打斜桩,打水平桩,甚至打向上的桩;蒸汽锤的冲击能量可以在25%-100%的范围内无级调节。因此打桩的精度高,大锤可以打小桩,桩头应力小;蒸汽锤不象柴油锤会产生过热现象,所以长时间运转性能不会改变;蒸汽锤的运转不受土壤软硬的影响,而柴油锤在软土上往往不能启动;蒸汽锤可以在水下打桩;蒸汽锤工作时本身不排出有害气体。

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