阐述发展趋势液压破碎锤国内外进展走势

【摘 要】根据调查研究相关资料，综合分析了国内外液压破碎锤的最新研究发展情况，文章对液压破碎锤的一些关键技术和国内液压破碎锤可以改进的地方进行了总结。结合对这些问题的结论分析液压破碎锤在国内外的现状对比以及将来有可能的发展趋势。
【关键词】液压破碎锤；现状；发展趋势
0 引言
液压破碎锤又称破碎器、碎石器，我国国家标准术语称之为液压冲击破碎器。液压破碎锤是一种新型冲击振动机具，它是在风动锤的基础上发展起来的，最初用于建筑拆除和道路破碎，之后又应用于采矿工业，现在已是广泛应用于冶金、矿山、铁路、公路、建筑、房屋开发等领域。液压破碎锤可以与液压挖掘机、装载机结合使用进行高效率的破碎作业，具有载体设备多样性和工作灵活性等诸多优点。

1 液压破碎锤国内外发展历程

1.1国外发展历程

从20世纪60年代末第一代破碎锤面世以来，经过50年来的研究发展，已经形成一个巨大的产业。全球范围来讲，液压破碎锤的主要生产厂家有60多家，按产地可分为国产、韩系、日系和欧美系。
其中韩国发展极为迅速，有工兵、山水、工马、广林、高力、DEMO、世进等许多知名品牌。而德国资深企业克虏伯则是已经经历了好几代的技术革新，无论是细节还是技术都是全球一流水准。此外芬兰的Rammer、日本的古河也是破碎锤行业的佼佼者。

1.2国内发展历程

中国破碎锤起始于20世纪70年代，并且是“六五”期间重点科研项目之一。20世纪80年代初有许多单位都参与了对液压破碎锤的研制开发。但是由于大多数厂家因为产品不能适销对路、质量差都已停产，只有长治液压件厂一直坚持生产液压破碎锤，21世纪之后的马鞍山惊天公司，湖南山河也开始生产液压破碎锤，不过规模都比较小。
所谓不能适销对路，是指产品特性不能够满足广大目标顾客物质与精神的需求，分销通路能够实现高度畅通。这就要求企业从其产品特性出发，寻找区域目标。当时国内的破碎锤基本都是仿制或是引进的，缺乏原始创作，也就没法生产合适的产品【1】-【2】。

2 破碎锤基本工作原理

破碎锤根据冲击能量的来源可分为三种：全液压做功液压破碎锤，气液联合做功液压破碎锤和纯氮气做功液压破碎锤。不管哪一种，提供活塞复位的力都是完全由液压提供。

2.1全液压做功的液压破碎锤工作原理

此类破碎锤典型有克虏伯与Rammer，基本原理是当液压破碎锤实际工作中是竖直向下放置的，活塞在上一次冲程结束时处于瞬时停顿阶段，之后活塞在压差的作用下回程，到达信号孔位置后，活塞高压端的高压油通过管道再经由换向阀进入活塞另一端，使得活塞向相反方向运动。当活塞再次越过信号孔位置后，高压油通过管道回流从而再次形成压差，又开始重复运动。通过活塞与柱形配流阀的运动相互控制对方的油路的通断，从而实现活塞的高速往复冲击运动，它还配备有一个高压蓄能器，起补油、稳压和缓冲作用。
这类产品在大的结构原理上没有什么差别，它们的主要区别就在那些特殊的细节结构上，而这些小的结构在提高产品性能方面却起着非常重要的作用，所以这些小结构的设计好坏对提高产品竞争力有重要影响。

2.2气液联合做功的液压破碎锤

这种破碎锤的结构更加复杂些，它在冲程过程中，既有活塞后端的高压氮气作用于活塞，同时活塞后腔还有高压油的作用，活塞在高压氮气和高压油的联合作用下作快速冲程运动，因而这种结构的破碎锤一般都具有较大的冲击能。韩国大部分破碎锤、日本古河和中国惊天都是此类型的破碎锤。

2.3纯氮气做功的液压破碎锤

即是冲击阶段只有氮气做功的液压破碎锤，山西长治液压破碎锤就是这一类型的。其基本工作原理如下：
（1）回程加速阶段：活塞在前腔高压油作用下做回程加速，同时对尾部氮气作绝热压缩。
（2）回程制动阶段：活塞到达指定位置后，阀芯换向最终完全切断供油。
（3）冲程加速运动：当活塞停止回程运动时，将马上转入冲程运动。这时氮气绝热膨胀推动活塞加速运动。
（4）活塞打击停顿状态：活塞将冲击后的反弹速度为初速度开始下一个工作周期。

3 目前破碎锤的关键技术指标和细节问题

3.1主要技术参数的改造，提高冲击能量和效率，减少间隙泄露。

3.2提高能量利用率和生产效率，例如：采用变频装置、自动压力调节装置实现破碎作业时根据不同工况下调节不同的频率和冲击能。

3.3对材料的要求，提高材料的耐磨性和可靠性

3.4对本体结构的要求，根据挖掘机等机械的作业稳定性、工作装置液压回路的工作压力及功率消耗选择合适的破碎锤。

3.5钎杆强度，韧性问题，要有好的材质，精良的加工和热处理工艺，保证其强度和韧性

3.6气蚀，钎杆的衬套一旦磨损过度，钎杆会形成偏角，当活塞打击到钎杆表面会卡住活塞。在被卡的一瞬间活塞的突然停止会造成活塞表面密封油柱运动破裂，产生零油压，使油不断蒸发，最终会产生气蚀，损坏活塞。
3.7联结架问题，联结架一般是焊接

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结构，破碎锤恶劣的工作环境会使焊缝承受巨大的力。为了减少振动，破碎锤与联结架要弹性连接，而破碎锤与载体要紧密连接提高打击稳定性。
3.8高压气体输送接口，克虏伯破碎锤适合不同连接尺寸的高压气体输送连接口，可接入高压气体，从而使破碎锤具有水下作业的功能。
3.9自润滑装置，自动润滑装置直接装在液压锤的外壳上，操作极其简便，并使润滑油的消耗量最经济。

3.10低噪音结构设计，超防尘装置，减震系统，特殊的耐磨材料

3.11美国蒙特贝特破碎锤除此还具有其他一些独特的结构。进出油口的旋转接头极大提高了软管寿命，而且其内置专利设计能量回收阀，能够有效地减低振动，增大冲击功；内置特殊减振装置，能有效减小对承载机械的震动，极大地保护承载机械的工作臂；内置自动压力调节装置，能够实现有档自动变频和无级自动变频。因而能够根据岩石的硬度自动调整冲击能和冲击频率，破碎硬岩时，高冲击能，低频率，破碎软岩时，低冲击能，高频率；大中小活塞结构设计，能够实现级递式传递冲击能，能够实现破碎岩石最需要破碎力时冲击功传递达到最大值。
3.12阿特拉斯·科普柯 具有X型界面特征的XProfile系列产品提高了穿透能力和锤尖的冷却性能，它的自修尖能力可以使锤尖保持长期不变形。

4 液压破碎锤国内外发展趋势及问题

4.1国内外发展趋势

在未来发展中，类似自动控制系统的技术将会得到更广泛的应用，以液压系统或液压气动系统提高液压油缸活塞加速东来提高破碎锤工作能力的方式将会继续长期成为破碎锤技术颈部的主流方向，这一方式还具有很广阔的发展空间。目前推动液压破碎锤行业技术进步的主要因素在于各主机制造商对降低噪声和振动的要求不断提高。
最基本的性能发展趋势有：1）冲击能大。这是评价一个冲击器性能的主要指标。2）能量利用率要高。3）易于维修更换部件。4）活塞行程、冲击频率和冲击能可调，使冲击参数可以适应所要破碎的岩石硬度条件的冲击阻力。5）智能破碎冲击器。可以根据上一次打击阻力来决定输出，连续控制冲击能量，使冲击波、共振发热和振动都相应降低，并延长寿命降低噪声（基于压力反馈控制原理的先导式调频调能液压冲击器）。
总的来说，就是功能多样化、结构柔性化、智能化。

4.2国内现状

我们要在积极学习消化国外产品技术的基础上，大力发展自主性的创新性的高性能液压破碎锤。虽然说研究论文多，但是使用报道少。这与国外的情况恰恰相反。产品行业归属不清，统计数据缺乏。在我国机械产品、工程机械产品的人和统计中，都找不到液压锤这个项目。
日、韩这样的高度发达与中等发达国家，国内基本建设市场已经饱和，其国内的工程机械市场已停滞或萎缩，液压锤等工程建设机械很多依靠出口。而我国整个社会工业化进程尚未完成，大量的铁路、公路、水利基本建设正在和将要进行。大、中、小城市的交通、房屋建设方兴未艾，给液压锤等一系列产业带来了新的机会。希望中国的液压破碎锤产业能够抓住这一产品市场大发展的机会，精心制造，不断创新，开拓进取。
参考文献：
王雪， 龚进， 邹湘伏等.液压冲击器的研究状况和发展趋势[J].凿岩机械气动工具，2006，
许勤，黄园月，田祥友.液压冲击器的研究现状及发展趋势[J].工程机械，2010.6（41）：47-62.