蒸汽锤

靠水蒸汽推动的机器锤

蒸汽锤是指靠水蒸汽推动的机器锤，锤头和汽缸的活塞杆装置能上下活动，锤制锻件。亦称蒸汽-空气两用锤。与空气锤相比，蒸汽锤具有较大的打击能量。

介绍

蒸汽锤是一种较古老的桩工机械。由于蒸汽锤需要配备一套庞大的锅炉设备，使用不方便，所以被后来发展起来的柴油锤所代替。

但是，近来柴油锤受白重和排气污染及噪声的限制，难于向大型发展，不能满足许多大型桩基础施工的要求，蒸汽锤又重新发展起来。

蒸汽锤按用途可分为自由锻锤、模锻锤和板料冲压锤三类。自由锻锤的机架与砧座分开；模锻锤的机架安装在砧座上，导轨较长，能使上下模对准并增大锤的结构刚性，以获得精确的锻件；板料冲压锤与模锻锤的结构相仿。蒸汽模锻锤可以锻出各种形状复杂的锻件，但锤击时振动较大，须有较沉重的砧座和巨大的基础。

发明历史

英国人J·内史密斯是位多产的发明家，曾经研制过小蒸汽机车，并且发明了被称之为“内史密斯钢臂”的挫床。尽管他的名气已经不小了，但真正令他在世界上一举成名的是他1841年发明的蒸汽锤。人们早就在寻找一种能够锻打大块工件的工具，因为随着工业的发展，早先靠人力锻打加工零件，已不能满足社会需求。诸如火车、轮船上的许多部件、靠人力简直不能动它分毫，再有力气的铁匠，也只能望铁兴叹。所以人们迫切需要更有力量的臂膀和铁锤。蒸汽机的发明，为工匠们带来一线曙光，机械师们开始考虑利用蒸汽机产生的巨大能量来实现梦想。1836年，法国巴黎的一位叫F·卡韦的工厂厂主就已经制出了蒸汽锤，但还不是十分完善，直到1841年，内史密斯制造出了他的形如站立的“人”字的庞然大物。内史密斯年轻时就对蒸汽机十分着迷，19岁的时候，他就自制了一台小蒸汽机车，在爱丁堡的街上行驶了好几个月。他所发明的蒸汽锤已十分完善，锻打能力极强。1851年，他的蒸汽锤被送到世界博览会上参加展览，在汽笛声中，许多大铁块在蒸汽锤的锻打下如同艺人手中的橡皮泥一样，人们看到这一情景禁不住发出了阵阵惊叹。从此以后，内史密斯名扬天下。蒸汽锤的发明，对重锤冶金工业的发展产生了极其重要的作用。

分类

蒸汽锤根据其工作情况可分为：单动式——冲击体只在上升时耗用动力；下降靠自重；双动式——活塞升降均由蒸汽推动；差动式——活塞上升时由蒸汽推动，而下降时由上下压力差推动。

单动式蒸汽锤

单动式蒸汽锤有：人工操纵，半自动操纵和自动操纵式。

（1）人工操纵式

这种蒸汽锤构造简单，它以活塞杆通过顶心支持在桩头上，汽缸上下运动，进行锤击。在汽缸顶部有一个三通阀。转换三通阀，可以使汽缸的上腔接气源或接大气。这一三通阀由操作者通过牵索控制。当拉动牵索使三通阀接通汽源，蒸汽进入汽缸上腔，由于活塞顶在桩头上不能下降，结果蒸汽压力将汽缸顶起。当汽缸升至一定高度以后，操作者松开牵索，切断汽源，并使汽缸上腔接大气。汽缸内的废气排入大气，压力骤降，汽缸自由下落，冲击桩头。

在汽缸缸体中部有一个小孔。当汽缸上升，小孔升至活塞上方时，蒸汽由这个小孔冲出，发出哨音，警告操作者，转换三通阀。如果来不及变换三通阀，继续进入的蒸汽可由此孔推出，以免汽缸升起过高使它的底部与活塞相碰，将活塞杆的顶心从桩头上拔起。

人工操作单动蒸汽锤构造简单，工作可靠。但其缺点较多：冲击频率低，只有20—25r/min；供汽软管随汽缸上下运动，容易损坏；这种桩锤生产效率低，而耗气量大。

（2）自动操纵式

自动操纵式单动汽锤生产率高，可以自动工作，并能无级调节冲击能量，是一种较先进的蒸汽锤。这种蒸汽锤中最大型的，其冲击体的重量为125t。

现以其中冲击体为80t的为例：它的冲程为1.5m，打击能量为1200kN·m，可以打480t重直径2.5m的桩。但这种蒸汽锤的总重并不大，全锤本身仅重150t，所以除80t的冲击体外，不参加冲击的重量仅70t，小于冲击体的重量。这种锤的冲击次数为每分钟36次，采用1.1MPa的蒸汽（或7-8MPa的压缩空气），耗汽量18.6m3/h。

双动式蒸汽锤

双动式蒸汽锤与单动式的主要区别就在于冲击体下降除靠重力外，还受到蒸汽压力的推动，这给双动式带来许多优点。图2-12是一种由活塞驱动的双动式蒸汽锤。

锤体的上部是汽缸1，汽缸活塞2通过活塞杆带动冲击体3。为了防止冲击体转动，装有导向健10。蒸汽锤工作时，冲击体冲击砧座4，经砧座把冲击力传至桩头。

汽缸内活塞的升降是受汽阀6的控制，汽阀6为一转阀，左右转动共45°。汽阀的转动是受冲击体升降的控制，而冲击体又是与活塞连同动作的。所以，双动式蒸汽锤的换向是自动进行的。

优点

蒸汽锤有许多优点：它可以做成超大型的，可以打斜桩，打水平桩，甚至打向上的桩；蒸汽锤的冲击能量可以在25%-100%的范围内无级调节。因此打桩的精度高，大锤可以打小桩，桩头应力小；蒸汽锤不象柴油锤会产生过热现象，所以长时间运转性能不会改变；蒸汽锤的运转不受土壤软硬的影响，而柴油锤在软土上往往不能启动；蒸汽锤可以在水下打桩；蒸汽锤工作时本身不排出有害气体。

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