[发明专利]一种差动落锤装置及落锤方法

说明书

本发明公开了一种差动落锤装置及落锤方法，包括落锤系统，落锤系统包括液压站、提升缸、提升阀、低压蓄能器、高压蓄能器和背压阀，所述提升缸为竖向设置、活塞杆向下的双作用单活塞杆液压缸，其活塞杆端部联接有重锤，所述背压阀出油口接液压站的回油管，所述二位四通电磁换向阀的进油口接所述液压站的压力管，其回油口接液压站的回油管或提升缸的无杆腔油口，其常通出油口封闭或连通其回油口，其另一出油口接二通基本插件的控制口。发明具有提高液压锤落锤时的差动力和排油补油阻力的双重效果，相应具有提高落锤速度、击打能量、击打力的作用和特点及节能。

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，更具体地说，特别涉及一种差动落锤装置及落锤方法。

背景技术

目前液压锤的重锤提升缸普遍采用双作用双活塞杆式，或双作用单活塞杆式。由于提升缸竖直安装在重锤上方，无术语表达的双作用双活塞杆式提升缸活塞上方的空腔称上腔，活塞下方的空腔称下腔。

双作用双活塞杆式活塞两侧面积及两腔容积相等，优点是上腔容积小于双作用单活塞杆式提升缸无杆腔，单循环需要的油液少，液压站供油量一定时击打频率较高。缺点是落锤时不能利用活塞两侧面积差加力，下腔的排油阻力及上腔的补油阻力直接影响了落锤速度，击打能量及击打力明显小于自由落体。另一缺点是提升时上活塞杆向上伸出，整机高度大幅度提高，打桩时需要更高的桩架，提高了使用成本，降低了安全性及适用范围。

双作用单活塞杆式提升缸无杆腔侧活塞面积及容积均大于有杆腔侧，无杆腔（上腔）与有杆腔（下腔）活塞面积比较小（如标准比值1.25:1或1.33:1）且配置合理时可实现差动加力，差动力抵消或部分抵消有杆腔排油及无杆腔补油阻力，此时相对于常见双作用双活塞杆式落锤速度快，相应击打能量和击打力大。主要缺点是为了保证无杆腔的补油量，须采用相对缸径较细的活塞杆以降低两腔容积差值，落锤时有杆腔向无杆腔补油的同时，由低压蓄能器的余液（大部分经回油管排出）及源于液压站的压力油补充两腔容积差值，技术要求较高。当两腔容积差值较大时，甚至需从回油管吸油以补充无杆腔，落锤速度更低，击打能量及击打力小，属单作用液压锤。由于落锤速度不断提高的同时液流阻力成平方级增加，落锤末速度远低于自由落体。

无杆腔、低压蓄能器、回油管连通且常通是其难以提高加力水平的固有缺点，重锤高速提升时无杆腔向回油管排油，提锤速度快（每分钟30～40击的液压锤全程提升时间1秒左右）、回油阻力大时部分充入低压蓄能器，低压蓄能器充液量少且随时向回油管排出，低压蓄能器主要作用是通过降低回油阻力而减少提升压力，兼有少量蓄液补液功能。

由于两腔面积差小，且无杆腔与回油管连通，系统匹配良好时落锤时的差动作用主要是部分抵消排油、补油阻力，其加力效果不大；系统匹配不佳时尚需从液压站的回油管吸油补充无杆腔，增加了吸油阻力。

发明 编号 一种液压锤集成液压装置 公开了一种减少管件等技术降低落锤时排油补油阻力的结构与方法。由于理论上液流阻力与流速的平方成正比，该发明降低排油补油阻力的效果显著。

发明 编号 一种液压锤差动液压装置 提供了一种通过差动技术实现加速落锤的可能性，能否有效或更接近自由落体的末速度则取决于补油技术及系统匹配。

作为液压锤典型案例，中央电视台公开报道了一款大国重器：太原重型机械集团有限公司的“TZ-1900双作用式全液压打桩锤”，重锤质量200t、最大落锤高度1.5m、最大落锤高度时击打能量1900kJ，其击打能量仅为重锤势能的63%，相当于不足1m的自由落体。“双作用式全液压”的加力效果远未抵消落锤时的排油补油阻力，效能损失巨大，尚未达到无加力的单作用液压锤一般水平。由此例可见，直接向提升缸的上腔提供压力油加力的“双作用式全液压打桩锤”及相关落锤加力技术也未必能够有效提高落锤速度。