基本介紹
- 中文名：蒸汽錘
- 外文名：steam hammer
- 類型：樁工機械
- 學科：機電工程
- 優點：打擊能量高
- 發明人：J·內史密斯
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介紹
蒸汽錘是一種較古老的樁工機械。由於蒸汽錘需要配備一套龐大的鍋爐設備，使用不方便，所以被後來發展起來的柴油錘所代替。
但是，近來柴油錘受白重和排氣污染及噪聲的限制，難於向大型發展，不能滿足許多大型樁基礎施工的要求，蒸汽錘又重新發展起來。
蒸汽錘按用途可分為自由鍛錘、模鍛錘和板料衝壓錘三類。自由鍛錘的機 架與砧座分開；模鍛錘的機架安裝在砧座上，導軌 較長，能使上下模對準並增大錘的結構剛性，以獲得精確的鍛件； 板料衝壓錘與模鍛錘的結構相仿。 蒸汽模鍛錘可以鍛出各種形狀複雜的鍛件，但錘擊時振動較大，須有較沉重的砧座和巨大的基礎。
發明歷史
英國人J·內史密斯是位多產的發明家，曾經研製過小蒸汽機車，並且發明了被稱之為“內史密斯鋼臂”的挫床。儘管他的名氣已經不小了，但真正令他在世界上一舉成名的是他1841年發明的蒸汽錘。人們早就在尋找一種能夠鍛打大塊工件的工具，因為隨著工業的發展，早先靠人力鍛打加工零件，已不能滿足社會需求。諸如火車、輪船上的許多部件、靠人力簡直不能動它分毫，再有力氣的鐵匠，也只能望鐵興嘆。所以人們迫切需要更有力量的臂膀和鐵錘。蒸汽機的發明，為工匠們帶來一線曙光，機械師們開始考慮利用蒸汽機產生的巨大能量來實現夢想。1836年，法國巴黎的一位叫F·卡韋的工廠廠主就已經制出了蒸汽錘，但還不是十分完善，直到1841年，內史密斯製造出了他的形如站立的“人”字的龐然大物。內史密斯年輕時就對蒸汽機十分著迷，19歲的時候，他就自製了一台小蒸汽機車，在愛丁堡的街上行駛了好幾個月。他所發明的蒸汽錘已十分完善，鍛打能力極強。1851年，他的蒸汽錘被送到世界博覽會上參加展覽，在汽笛聲中，許多大鐵塊在蒸汽錘的鍛打下如同藝人手中的橡皮泥一樣，人們看到這一情景禁不住發出了陣陣驚嘆。從此以後，內史密斯名揚天下。蒸汽錘的發明，對重錘冶金工業的發展產生了極其重要的作用。
分類
蒸汽錘根據其工作情況可分為：單動式——衝擊體只在上升時耗用動力；下降靠自重；雙動式——活塞升降均由蒸汽推動；差動式——活塞上升時由蒸汽推動，而下降時由上下壓力差推動。
單動式蒸汽錘
單動式蒸汽錘有：人工操縱，半自動操縱和自動操縱式。
（1）人工操縱式
這種蒸汽錘構造簡單，它以活塞桿通過頂心支持在樁頭上，汽缸上下運動，進行錘擊。在汽缸頂部有一個三通閥。轉換三通閥，可以使汽缸的上腔接氣源或接大氣。這一三通閥由操作者通過牽索控制。當拉動牽索使三通閥接通汽源，蒸汽進入汽缸上腔，由於活塞頂在樁頭上不能下降，結果蒸汽壓力將汽缸頂起。當汽缸升至一定高度以後，操作者鬆開牽索，切斷汽源，並使汽缸上腔接大氣。汽缸內的廢氣排入大氣，壓力驟降，汽缸自由下落，衝擊樁頭。
在汽缸缸體中部有一個小孔。當汽缸上升，小孔升至活塞上方時，蒸汽由這個小孔衝出，發出哨音，警告操作者，轉換三通閥。如果來不及變換三通閥，繼續進入的蒸汽可由此孔推出，以免汽缸升起過高使它的底部與活塞相碰，將活塞桿的頂心從樁頭上拔起。
人工操作單動蒸汽錘構造簡單，工作可靠。但其缺點較多：衝擊頻率低，只有20—25r/min；供汽軟管隨汽缸上下運動，容易損壞；這種樁錘生產效率低，而耗氣量大。
（2）自動操縱式
自動操縱式單動汽錘生產率高，可以自動工作，並能無級調節衝擊能量，是一種較先進的蒸汽錘。這種蒸汽錘中最大型的，其衝擊體的重量為125t。
現以其中衝擊體為80t的為例：它的衝程為1.5m，打擊能量為1200kN·m，可以打480t重直徑2.5m的樁。但這種蒸汽錘的總重並不大，全錘本身僅重150t，所以除80t的衝擊體外，不參加衝擊的重量僅70t，小於衝擊體的重量。這種錘的衝擊次數為每分鐘36次，採用1.1MPa的蒸汽（或7-8MPa的壓縮空氣），耗汽量18.6m3/h。
雙動式蒸汽錘
雙動式蒸汽錘與單動式的主要區別就在於衝擊體下降除靠重力外，還受到蒸汽壓力的推動，這給雙動式帶來許多優點。圖2-12是一種由活塞驅動的雙動式蒸汽錘。
錘體的上部是汽缸1，汽缸活塞2通過活塞桿帶動衝擊體3。為了防止衝擊體轉動，裝有導向健10。蒸汽錘工作時，衝擊體衝擊砧座4，經砧座把衝擊力傳至樁頭。
汽缸內活塞的升降是受汽閥6的控制，汽閥6為一轉閥，左右轉動共45°。汽閥的轉動是受衝擊體升降的控制，而衝擊體又是與活塞連同動作的。所以，雙動式蒸汽錘的換向是自動進行的。
優點
蒸汽錘有許多優點：它可以做成超大型的，可以打斜樁，打水平樁，甚至打向上的樁；蒸汽錘的衝擊能量可以在25%-100%的範圍內無級調節。因此打樁的精度高，大錘可以打小樁，樁頭應力小；蒸汽錘不象柴油錘會產生過熱現象，所以長時間運轉性能不會改變；蒸汽錘的運轉不受土壤軟硬的影響，而柴油錘在軟土上往往不能啟動；蒸汽錘可以在水下打樁；蒸汽錘工作時本身不排出有害氣體。
