德国蒙克MHU800S减振环国产化改造

□付振涛

一、液压锤简介

MENCK MHU800S液压打桩锤是一种高效、环保、机电液气一体的沉桩工程设备，集优良的动力学特性和可控制性于一身，已是当前工程打桩应用的主流方向。MMENCK MHU800S液压锤是由MHU800S锤体、MHC21控制系统、MHP1600动力柜这三大系统有机结合的。该液压打桩锤系统具备先进的监控系统和友好的人机交互界面，实现了动力站、打桩锤的精密监控和操作。具有可替换插入系统、无级功率转换、双向运动系统、偏心对中系统、安全止停装置、悬挂系统、压力补偿系统(用于水下打桩)等优越性。

二、减振环的结构原理

减振环是由18个共用一个壳体的减振气缸所组成的圆环。每个减振气缸是由壳体、压盖、活塞、充气单向阀、密封件和螺帽组成。在工作时，减振环内填充氮气，打垂直桩时，填充氮气压力为200bar；打斜桩时，填充氮气压力随斜度的增加而增大，当打1:5斜度桩时，填充氮气压力为280bar，减振环允许最大填充压力为300bar。

三、减振环的作用和性能

M800S液压锤是海上超大超长钢管桩沉桩的主要设备，施工方便，作业效率高。减振环作为液压锤的重要结构单元，其主要作用和特点如下。

(一)吸收和减弱砧铁的反弹冲击力，避免桩锤箱体受到冲击而破坏。由于在施打管桩过程中，锤芯作用到砧铁上(图1中的“5”)，砧铁再作用至管桩上，致使砧铁受到的向上反弹冲击力极大。为了保护锤体，在砧铁和锤箱体内侧之间设置减振单元(图1中的“1”)，以此结构吸收和减弱砧铁的反弹冲击力，以降低锤芯及桩锤箱受到的反弹冲击力，避免受损。

图1 砧铁室

(二)维修方便，可控性强，可降低维修成本。由于减振环是由18个减振气缸组成，内部充入一定压力的高压氮气。18个气缸的活塞与砧铁均匀接触。倘若1个或4个以内分布较均匀的活塞氮气泄露或是失去作用，依照德国蒙克公司的设计要求，减振环仍可以继续应急使用，并能够维持液压锤本体的稳定性能。值得注意的是，在此次施工完后，必须加密检测其它气缸的氮气压力，不能再次出现损坏的气缸，否则应停止施工，进行维修。

减振环的损坏一般是因为气缸组件活塞、充气单向阀、密封件发生问题，在维修时，只需要有针对性地对受损的减振气缸进行维修，减振环整体性能仍然可以维持良好的状态。

图2 减振环实物

(三)减振环的充气压力要求均匀，气压符合规范。18个气缸的小活塞端部与砧铁均匀接触，通过活塞气缸的压缩氮气来吸收和减弱砧铁的向上冲击力。倘若一些活塞气压减弱或失效，致使其它活塞的受力增加，经过较长时间，容易造成受力大的活塞受损。所以在施工中，需要对18个减振气缸的活塞进行跟踪测试。在施打斜桩中，重点关注位于下方的减振气缸压力。对减振环进行充气、补压、泄气以及压力测定等工序都有相关的规范，过程中必须按照技术说明的要求执行。

正常施打1～2万锤后，对减振气缸的压力进行抽测，对于贯入度较小的沉桩，要加密抽测；按照每次抽测4～6个减振环气缸，若其中有一个气缸压力过低，则必须对所有气缸进行检测的原则实施。

四、减振环的国产化改造

MENCK MHU800S液压打桩锤在使用管理方面有如下特点：第一，价值大，数量少，操作管理要求高；第二，技术信息被厂家垄断，维修难度大；第三，配件需进口，选择范围窄，价格高，采购周期长，一般1～3个月。

减振单元是液压锤的重要组成部分，也是德国蒙克公司在大能量液压锤中的经典设计，具有不可替代性。结合公司的实际生产经营需要，经过研究，对其进行国产化代替，消除上述特点对使用上的限制，达到节约维护成本的目的。

(一)材质的选择。针对减振环的使用特性，具有抗冲击、抗疲劳性的特点，主要材料选择如表1所示。

表1 主要部件材料对照表

针对减振环的结构原理和使用特性，确保单元质量，充气单向阀和密封组件采用原厂部件。

(二)设计图纸。图纸的基本尺寸保留原设计，并且尺寸都是经过反复测量核准的。如图3所示。

图3 减振环装配图

减振气缸(如图4所示)是减振环的减振主要部件，包括充气单向阀和密封组件，精密度要求很高。

图4 减振气缸结构图

(三)加工及组装。本次减振环的零部件包括减振环壳体、活塞、后端盖的加工都委托给国内某油缸精密加工厂进行加工，严格按图施工，确保加工的质量及精度。

所有加工的零件都加工完之后，在组装气缸过程中，先将密封件用加热到80度左右的液压油浸泡几分钟，使得密封组件更光滑更具有延展性。将图4中活塞“2”安装至气缸中，安装前，气缸室内加入约70毫升的传动装置润滑油，牌号为SAE90。所有装配过程要求清洁，螺栓按照规定扭矩分步施拧，直至最终扭矩。

(四)保压试验。减振环组装完毕，必须按照规范要求进行保压试验，试验结果如表2所示。

表2 减振环保压试验

按照技术规范要求，每个气缸在规定的时间后压力降应不低于5%。经过测试，减振环的技术要求符合规定。

五、结语

本次针对该液压锤常见磨损部位减振环进行了国产化改造，大幅度降低了配件的采购成本，缩短了采购的周期，且经后续的使用检验，它能满足沉桩的需求，且取得了较好的效果。本次改造也为以后类似的维修提供了参考。