德國蒙克MHU800S減振環國產化改造

□付振濤

一、液壓錘簡介

MENCK MHU800S液壓打樁錘是一種高效、環保、機電液氣一體的沉樁工程設備，集優良的動力學特性和可控制性于一身，已是當前工程打樁應用的主流方向。MMENCK MHU800S液壓錘是由MHU800S錘體、MHC21控制系統、MHP1600動力柜這三大系統有機結合的。該液壓打樁錘系統具備先進的監控系統和友好的人機交互界面，實現了動力站、打樁錘的精密監控和操作。具有可替換插入系統、無級功率轉換、雙向運動系統、偏心對中系統、安全止停裝置、懸掛系統、壓力補償系統(用于水下打樁)等優越性。

二、減振環的結構原理

減振環是由18個共用一個殼體的減振氣缸所組成的圓環。每個減振氣缸是由殼體、壓蓋、活塞、充氣單向閥、密封件和螺帽組成。在工作時，減振環內填充氮氣，打垂直樁時，填充氮氣壓力為200bar；打斜樁時，填充氮氣壓力隨斜度的增加而增大，當打1:5斜度樁時，填充氮氣壓力為280bar，減振環允許最大填充壓力為300bar。

三、減振環的作用和性能

M800S液壓錘是海上超大超長鋼管樁沉樁的主要設備，施工方便，作業效率高。減振環作為液壓錘的重要結構單元，其主要作用和特點如下。

(一)吸收和減弱砧鐵的反彈沖擊力，避免樁錘箱體受到沖擊而破壞。由于在施打管樁過程中，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。為了保護錘體，在砧鐵和錘箱體內側之間設置減振單元(圖1中的“1”)，以此結構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，可降低維修成本。由于減振環是由18個減振氣缸組成，內部充入一定壓力的高壓氮氣。18個氣缸的活塞與砧鐵均勻接觸。倘若1個或4個以內分布較均勻的活塞氮氣泄露或是失去作用，依照德國蒙克公司的設計要求，減振環仍可以繼續應急使用，并能夠維持液壓錘本體的穩定性能。值得注意的是，在此次施工完后，必須加密檢測其它氣缸的氮氣壓力，不能再次出現損壞的氣缸，否則應停止施工，進行維修。

減振環的損壞一般是因為氣缸組件活塞、充氣單向閥、密封件發生問題，在維修時，只需要有針對性地對受損的減振氣缸進行維修，減振環整體性能仍然可以維持良好的狀態。

圖2 減振環實物

(三)減振環的充氣壓力要求均勻，氣壓符合規范。18個氣缸的小活塞端部與砧鐵均勻接觸，通過活塞氣缸的壓縮氮氣來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，經過較長時間，容易造成受力大的活塞受損。所以在施工中，需要對18個減振氣缸的活塞進行跟蹤測試。在施打斜樁中，重點關注位于下方的減振氣缸壓力。對減振環進行充氣、補壓、泄氣以及壓力測定等工序都有相關的規范，過程中必須按照技術說明的要求執行。

正常施打1～2萬錘后，對減振氣缸的壓力進行抽測，對于貫入度較小的沉樁，要加密抽測；按照每次抽測4～6個減振環氣缸，若其中有一個氣缸壓力過低，則必須對所有氣缸進行檢測的原則實施。

四、減振環的國產化改造

MENCK MHU800S液壓打樁錘在使用管理方面有如下特點：第一，價值大，數量少，操作管理要求高；第二，技術信息被廠家壟斷，維修難度大；第三，配件需進口，選擇范圍窄，價格高，采購周期長，一般1～3個月。

減振單元是液壓錘的重要組成部分，也是德國蒙克公司在大能量液壓錘中的經典設計，具有不可替代性。結合公司的實際生產經營需要，經過研究，對其進行國產化代替，消除上述特點對使用上的限制，達到節約維護成本的目的。

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

表1 主要部件材料對照表

針對減振環的結構原理和使用特性，確保單元質量，充氣單向閥和密封組件采用原廠部件。

(二)設計圖紙。圖紙的基本尺寸保留原設計，并且尺寸都是經過反復測量核準的。如圖3所示。

圖3 減振環裝配圖

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

圖4 減振氣缸結構圖

(三)加工及組裝。本次減振環的零部件包括減振環殼體、活塞、后端蓋的加工都委托給國內某油缸精密加工廠進行加工，嚴格按圖施工，確保加工的質量及精度。

所有加工的零件都加工完之后，在組裝氣缸過程中，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，氣缸室內加入約70毫升的傳動裝置潤滑油，牌號為SAE90。所有裝配過程要求清潔，螺栓按照規定扭矩分步施擰，直至最終扭矩。

(四)保壓試驗。減振環組裝完畢，必須按照規范要求進行保壓試驗，試驗結果如表2所示。

表2 減振環保壓試驗

按照技術規范要求，每個氣缸在規定的時間后壓力降應不低于5%。經過測試，減振環的技術要求符合規定。

五、結語

本次針對該液壓錘常見磨損部位減振環進行了國產化改造，大幅度降低了配件的采購成本，縮短了采購的周期，且經后續的使用檢驗，它能滿足沉樁的需求，且取得了較好的效果。本次改造也為以后類似的維修提供了參考。