外文翻译液压冲击锤在伊斯坦布尔地铁工程中的应用.docx

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外文翻译液压冲击锤在伊斯坦布尔地铁工程中的应用

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译文：

液压冲击锤在伊斯坦布尔地铁工程中的应用

摘要:

液压冲击锤自1992年开始就广泛应用于伊斯坦布尔地铁建设中。

本文总结了近年来的研究成果并对液压冲击锤的工作原理进行解析。

本文对市面上可以购得的600种不同的液压冲击锤进行数据分析并对操作变量（比如运行重量，冲击能以及推荐挖掘的重量和体积）之间的关系进行调查研究。

目的在于提供更好的计算也要冲击锤效率的方法并对一既定项目作出合理推荐。

同时科研人员也对Levent-Maslak地铁隧道掘进工程进行深入研究，与先前伊斯坦布尔地铁工程中使用过的液压冲击锤进行比较。

可以得出结论，液压冲击锤的净破坏率的下降与RMR（等升高面）存在一定关系。

关键词：

伊斯坦布尔地铁区间隧道;冲击锤;等升高面;伞曲拱

导言

地铁隧道掘进工程的起始投资往往非常高昂。

通常情况下钻孔和爆破作业的实施可能性小且成本较高，尤其是在经济发达社会限制因素较大的城市地区。

液压冲击锤架设在推进式挖掘装置或伸缩挖掘装置上运作，这种方式已经广泛应用于采矿业和土木工程之中，比如，隧道挖掘，采石场作业和挖掘矿坑。

当需要保证矿物的纯净性，破坏具体的构造或者掘壕，且对象太硬，挖掘机无法作业时，采取选择性开采法。

液压冲击锤自1960年起就广泛应用于采矿业和土木工程。

众所周知，它的机械冲击优于其他挖掘方式。

这些优势在冲击能达到高水平时尤为明显。

今天，我们拥有了大功率的机器。

总重超过78吨的包含冲击锤的挖掘机拥有150千瓦的功率。

它们的冲击能超过了12千焦。

Pelizza称因为意大利在炸药的运输和使用上有相当严格的规定，所以液压冲击锤广泛应用于意大利的工程建设之中。

冲击锤的一大特性使得它在采矿业上相比其他的机械方式更有优势。

因为它在操作上不需要强大的推动力。

一些机械掘进装置需要保持整体结构才能有强大的推动力穿刺进岩体。

这些机械的重量和尺寸对于开展灵活性较高的采矿业并不适用。

相反的，双转子锤式破碎机相较于其他机械化系统更轻便灵活。

操作人员可以开采岩体较为薄弱的平面，开采不规则矿体，并采用较小的比能。

伊斯坦布尔地铁隧道的大约15千米的岩层高度断裂处就是由冲击锤开凿的。

其中有些区域演示以0——100的化合比例组成。

采用气动功率的震动钻石器已经广泛应用于采矿业和隧道工业数十年之久。

然而它们是采矿业和隧道工业中噪音最大的设备，其中80%的噪音来源于它的排气装置。

液压冲击锤在这两个工业领域的介绍中都强调了它的环保革新。

它没有排气装置，噪音较小。

自七十年代的欧洲煤矿起，液压冲击锤就广泛引用于开凿隧道和公路的岩层断裂区域，还有一些应用于科技发展阶段。

从那时开始，液压冲击锤开始在世界范围内的采矿业和土木工程中应用。

尽管一些地下矿坑需要且拥有充足的气体供应，在八十世纪液压冲击锤还是取代了气锤。

对冲击锤的性能的预估是工程师们的重要工作，因为承包商总是希望事先了解机器性能一边预估隧道掘进工程的资金投入。

Bilgin称液压冲击锤的瞬时破坏率和净破坏率可以通过变化冲击锤力量，耐压强度和岩品位来估量。

另外Schmidt冲击锤还被认为是岩石回弹力特性的指示器，它能明显地指示冲击锤的净破坏率与岩石质量化合组成的关系。

由以上信息可知，这次研究的一个主要目的是帮助日后工程选择合适的液压冲击锤以及探讨预测破坏性能的方法。

冲击锤的工作原理和基本工作特性

市面上至少有27家公司生产此类产品。

近日，一项对Marsden。

PollokGale和Verrinder公司的研究表明，市面上有600余种不同操纵性的冲击锤。

图表1列出了几家主要的冲击锤制造商的不同操作参数产品。

表1

液压冲击锤的操作原理很简单。

活塞上下运动撞击锤体一端。

为了产生向下撞击的巨大脉冲能量，冲击锤上安装了储油罐，达到短时间内提供所需的润滑油量的目的。

液压泵持续控制着氮气储存器。

事实上，液压冲击锤可以架设于任何型号的伸缩挖掘装置或者轮胎式装卸机。

比能是断裂能的一个重要指标，许多不同的调查研究指出，比能：

破坏单位体积的岩石的能量与冲击能成反比。

自此，人们开始寻求提高活塞速度，活塞重量或是冲击锤运行重量的方法，以求得到更大的击打能量。

在公式1中有具体说明，市面上不同的冲击锤的冲击能与运行重量成正比。

冲击能，比能，活塞重量和速度的关系如下

（1）

（2）

SE为比能Ei为冲击能M为活塞重量V为活塞速度k为常数

公式2在图1中有详细说明，其中市面上的液压冲击锤的冲击能在假定冲击速度固定不变的情况下都受到了其运行重量的负面影响。

图1市场上冲击锤的能量与重量之间的关系

没有一个固定标准可以去比较液压冲击锤的性能。

技术数据这类材料没有意义，有时甚至是误导。

但是如果不同的冲击锤的基本信息可以通过统一的标准分析，那么我们是可以进行较为准确的对比的。

输出功率与输入功率之间是比率是冲击锤的工作效率。

这一方法也可以用来比较液压冲击锤的工作效率。

（3）

（4）

（5）

为输入功率,Q为润滑油流动量,P为润滑油油压,

为单次击打能量,

为输出功率,n为击打次数,

为冲击锤工作效率。

62个液压冲击锤的工作效率以及所有的操作参数方面的信息数据已经能通过公式5得出。

工作效率的变化数据已经列在图表2。

工作效率的平均值大约在71%±19（s.d）我们强烈建议在选择一个冲击锤之前做好评估效率的工作。

图2362种冲击锤的频率与效率关系图

一些冲击锤的效率可能略高于100%，这可能是因为一览表数据错误。

经常发生冲击锤内部润滑油外漏的情况，致使输出功率仅为输入功率的70—80%。

需要强调的是，在一既定项目中，效率高的冲击锤往往比效率低的少用一些燃料。

液压冲击锤可架设于许多不同的掘进设备上，并由运输机的液压系统供能。

许多运输机有辅助阀，可以用来操作液压冲击锤。

图3为一种典型的安装方法。

1.液压冲击锤2.托架3.臂栓4.锤尖

5.断流阀6.压力线7.回油管路8.锤控制阀

9.液压泵10.滤油箱11.油箱

图3挖掘机的典型的水力锤子设施

所有主要的液压冲击锤的部件都已在图中标明，以便读者了解其系统，在日后的操作中依照运输机和掘进装置选对合适的冲击锤，安全高效地完成工程。

当高油压推动活塞向下，它以同样的力量推动冲击锤向上，这是所谓的回弹力。

为了让锤尖与岩石接触，冲击锤必须挤压岩石表面。

当把冲击锤架设于掘进设备上，必须保证掘进设备足够重。

如果进给力太小，掘进臂不足以给岩石足够的力量，掘进臂会摇晃，冲击锤的效率会降低。

但是，需要说明的是，总效率不仅与下文所说的因素有关，还依赖于撞击一刻冲击锤与岩面的接触程度。

同时，非常重要的一点是，掘进臂越长掘进装置就应该越重。

图4标明了掘进装置于液压冲击锤的平衡关系。

图4挖掘机和液压锤子的重量平衡

作业时的反作用力大小取决于冲击锤与掘进臂之间的减震器结构。

掘进装置和运输机比切断机的成本高，所以液压冲击锤制造商依据前者的重量只在高增压能的冲击锤。

推荐最小重量和最大重量的掘进装置和运行重量以及所有600种冲击锤的关系见图5。

图5挖掘机的重量和冲击锤使用质量之间的关系

掘进装置和冲击锤的瞬时力量平衡公式6

（6）

A运输推进的最大距离，

冲击锤重量，B一半轮轴距，Wc运输机重量。

冲击锤性能的预测

Evans是对液压冲击锤理论性能做综合论述的第一人。

他指出，岩石对冲击破坏的敏感度不仅是其抗压能力也是其抗张能力。

认为只是抗压能力是一种误解。

每一次撞击造成的岩石碎片体积决定看冲击锤的损坏程度。

这与岩石的内在强度关系不大，而是与岩层的底面和岩层结合处有关。

他的文献中提到了计算用破坏一块岩石的公式。

Grantmyre和Hawkes重新研究探讨了机械学上用普通冲击锤和高能冲击锤破坏岩石的差别。

Mahyera得出一个实验公式，以此可以估计液压冲击锤的破坏力。

这个公式给予小块岩石进行实验，结果可以与预施工的数据进行比较。

Afrouz和Hassani提出了分析岩石在直接撞击下河实验室条件下的实验方法并对实验的特性和机械装置进行探讨。

他们发现不同岩石区域的反射冲击波的影响是不同的。

岩石的无裂缝区域的反射冲击波比潜在裂缝区的更大。

Bilgin多年来对伊斯坦布尔地铁巷道的数据进行分析并指出液压冲击锤的瞬时破坏率或者净破坏率可用以下经验公式得出：

（7）

（8）

IBR为瞬时破坏率和净破坏率P为液压冲击锤的切削能力RMCI为岩体精度RQD为岩体质量标出6c单轴压缩强度。

冲击锤的能量可以用公式计算或者以图表6图表7的冲击锤重量来估计。

图6

图7

独立研究表明冲击锤净破坏率与岩石精度有紧密关系。

Bilgin还得出结论，Schmidt冲击锤的回弹力是一项岩石特性的重要指标。

当岩层以岩石质量标出化合时，回弹力与冲击锤净破坏率有明显关系。

原文: