德國(guó)蒙克MHU800S減振環(huán)國(guó)產(chǎn)化改造

□付振濤

一、液壓錘簡(jiǎn)介

MENCK MHU800S液壓打樁錘是一種高效、環(huán)保、機(jī)電液氣一體的沉樁工程設(shè)備，集優(yōu)良的動(dòng)力學(xué)特性和可控制性于一身，已是當(dāng)前工程打樁應(yīng)用的主流方向。MMENCK MHU800S液壓錘是由MHU800S錘體、MHC21控制系統(tǒng)、MHP1600動(dòng)力柜這三大系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的。該液壓打樁錘系統(tǒng)具備先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)和友好的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力站、打樁錘的精密監(jiān)控和操作。具有可替換插入系統(tǒng)、無(wú)級(jí)功率轉(zhuǎn)換、雙向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、偏心對(duì)中系統(tǒng)、安全止停裝置、懸掛系統(tǒng)、壓力補(bǔ)償系統(tǒng)(用于水下打樁)等優(yōu)越性。

二、減振環(huán)的結(jié)構(gòu)原理

減振環(huán)是由18個(gè)共用一個(gè)殼體的減振氣缸所組成的圓環(huán)。每個(gè)減振氣缸是由殼體、壓蓋、活塞、充氣單向閥、密封件和螺帽組成。在工作時(shí)，減振環(huán)內(nèi)填充氮?dú)猓虼怪睒稌r(shí)，填充氮?dú)鈮毫?00bar；打斜樁時(shí)，填充氮?dú)鈮毫﹄S斜度的增加而增大，當(dāng)打1:5斜度樁時(shí)，填充氮?dú)鈮毫?80bar，減振環(huán)允許最大填充壓力為300bar。

三、減振環(huán)的作用和性能

M800S液壓錘是海上超大超長(zhǎng)鋼管樁沉樁的主要設(shè)備，施工方便，作業(yè)效率高。減振環(huán)作為液壓錘的重要結(jié)構(gòu)單元，其主要作用和特點(diǎn)如下。

(一)吸收和減弱砧鐵的反彈沖擊力，避免樁錘箱體受到?jīng)_擊而破壞。由于在施打管樁過(guò)程中，錘芯作用到砧鐵上(圖1中的“5”)，砧鐵再作用至管樁上，致使砧鐵受到的向上反彈沖擊力極大。為了保護(hù)錘體，在砧鐵和錘箱體內(nèi)側(cè)之間設(shè)置減振單元(圖1中的“1”)，以此結(jié)構(gòu)吸收和減弱砧鐵的反彈沖擊力，以降低錘芯及樁錘箱受到的反彈沖擊力，避免受損。

圖1 砧鐵室

(二)維修方便，可控性強(qiáng)，可降低維修成本。由于減振環(huán)是由18個(gè)減振氣缸組成，內(nèi)部充入一定壓力的高壓氮?dú)狻?8個(gè)氣缸的活塞與砧鐵均勻接觸。倘若1個(gè)或4個(gè)以?xún)?nèi)分布較均勻的活塞氮?dú)庑孤痘蚴鞘プ饔茫勒盏聡?guó)蒙克公司的設(shè)計(jì)要求，減振環(huán)仍可以繼續(xù)應(yīng)急使用，并能夠維持液壓錘本體的穩(wěn)定性能。值得注意的是，在此次施工完后，必須加密檢測(cè)其它氣缸的氮?dú)鈮毫Γ荒茉俅纬霈F(xiàn)損壞的氣缸，否則應(yīng)停止施工，進(jìn)行維修。

減振環(huán)的損壞一般是因?yàn)闅飧捉M件活塞、充氣單向閥、密封件發(fā)生問(wèn)題，在維修時(shí)，只需要有針對(duì)性地對(duì)受損的減振氣缸進(jìn)行維修，減振環(huán)整體性能仍然可以維持良好的狀態(tài)。

圖2 減振環(huán)實(shí)物

(三)減振環(huán)的充氣壓力要求均勻，氣壓符合規(guī)范。18個(gè)氣缸的小活塞端部與砧鐵均勻接觸，通過(guò)活塞氣缸的壓縮氮?dú)鈦?lái)吸收和減弱砧鐵的向上沖擊力。倘若一些活塞氣壓減弱或失效，致使其它活塞的受力增加，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間，容易造成受力大的活塞受損。所以在施工中，需要對(duì)18個(gè)減振氣缸的活塞進(jìn)行跟蹤測(cè)試。在施打斜樁中，重點(diǎn)關(guān)注位于下方的減振氣缸壓力。對(duì)減振環(huán)進(jìn)行充氣、補(bǔ)壓、泄氣以及壓力測(cè)定等工序都有相關(guān)的規(guī)范，過(guò)程中必須按照技術(shù)說(shuō)明的要求執(zhí)行。

正常施打1～2萬(wàn)錘后，對(duì)減振氣缸的壓力進(jìn)行抽測(cè)，對(duì)于貫入度較小的沉樁，要加密抽測(cè)；按照每次抽測(cè)4～6個(gè)減振環(huán)氣缸，若其中有一個(gè)氣缸壓力過(guò)低，則必須對(duì)所有氣缸進(jìn)行檢測(cè)的原則實(shí)施。

四、減振環(huán)的國(guó)產(chǎn)化改造

MENCK MHU800S液壓打樁錘在使用管理方面有如下特點(diǎn)：第一，價(jià)值大，數(shù)量少，操作管理要求高；第二，技術(shù)信息被廠家壟斷，維修難度大；第三，配件需進(jìn)口，選擇范圍窄，價(jià)格高，采購(gòu)周期長(zhǎng)，一般1～3個(gè)月。

減振單元是液壓錘的重要組成部分，也是德國(guó)蒙克公司在大能量液壓錘中的經(jīng)典設(shè)計(jì)，具有不可替代性。結(jié)合公司的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)需要，經(jīng)過(guò)研究，對(duì)其進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化代替，消除上述特點(diǎn)對(duì)使用上的限制，達(dá)到節(jié)約維護(hù)成本的目的。

(一)材質(zhì)的選擇。針對(duì)減振環(huán)的使用特性，具有抗沖擊、抗疲勞性的特點(diǎn)，主要材料選擇如表1所示。

表1 主要部件材料對(duì)照表

針對(duì)減振環(huán)的結(jié)構(gòu)原理和使用特性，確保單元質(zhì)量，充氣單向閥和密封組件采用原廠部件。

(二)設(shè)計(jì)圖紙。圖紙的基本尺寸保留原設(shè)計(jì)，并且尺寸都是經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)量核準(zhǔn)的。如圖3所示。

圖3 減振環(huán)裝配圖

減振氣缸(如圖4所示)是減振環(huán)的減振主要部件，包括充氣單向閥和密封組件，精密度要求很高。

圖4 減振氣缸結(jié)構(gòu)圖

(三)加工及組裝。本次減振環(huán)的零部件包括減振環(huán)殼體、活塞、后端蓋的加工都委托給國(guó)內(nèi)某油缸精密加工廠進(jìn)行加工，嚴(yán)格按圖施工，確保加工的質(zhì)量及精度。

所有加工的零件都加工完之后，在組裝氣缸過(guò)程中，先將密封件用加熱到80度左右的液壓油浸泡幾分鐘，使得密封組件更光滑更具有延展性。將圖4中活塞“2”安裝至氣缸中，安裝前，氣缸室內(nèi)加入約70毫升的傳動(dòng)裝置潤(rùn)滑油，牌號(hào)為SAE90。所有裝配過(guò)程要求清潔，螺栓按照規(guī)定扭矩分步施擰，直至最終扭矩。

(四)保壓試驗(yàn)。減振環(huán)組裝完畢，必須按照規(guī)范要求進(jìn)行保壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 減振環(huán)保壓試驗(yàn)

按照技術(shù)規(guī)范要求，每個(gè)氣缸在規(guī)定的時(shí)間后壓力降應(yīng)不低于5%。經(jīng)過(guò)測(cè)試，減振環(huán)的技術(shù)要求符合規(guī)定。

五、結(jié)語(yǔ)

本次針對(duì)該液壓錘常見(jiàn)磨損部位減振環(huán)進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)化改造，大幅度降低了配件的采購(gòu)成本，縮短了采購(gòu)的周期，且經(jīng)后續(xù)的使用檢驗(yàn)，它能滿(mǎn)足沉樁的需求，且取得了較好的效果。本次改造也為以后類(lèi)似的維修提供了參考。