导杆式液压打桩锤的制作方法

本发明涉及一种用于建筑工程基础施工的桩工机械，尤其涉及一种液压驱动导杆式打桩锤。

背景技术：

桩基础是一种广泛应用于海洋工程、高层建筑、桥梁和高铁等建筑工程的基础形式，桩基础一般由设置于土中的桩和承接上部结构的承台组成，而桩的作用在于将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较大的土层上，或使软弱土层挤压，以提高土壤的承载能力和密实度，从而保证建筑物的稳定性和减少地基沉降。

桩工机械则是将桩贯入地层以加强地基承载能力的必备设备。导杆式柴油打桩锤是重要的桩工机械之一，其工作原理类似于单缸二冲程柴油机，它以柱塞为锤座压在桩帽上，以汽缸为锤头沿两根导杆升降，打桩时桩塞相对不动，缸锤则相对柱塞作上下弹跳，当缸锤向下运动并使其缸孔罩入带有柱塞环的柱塞时，则缸腔中的气体被活塞环密封，缸锤越向下运动，缸腔中的气体压力越大，气体温度升高，当达到一定压力和温度时，高压燃油被喷入缸腔而爆炸，爆炸产生的动能一方面将桩送下，另一方面使缸锤跳起以准备下一循环。导杆柴油锤具有构造简单和操作维修方便的特点，但由于导杆柴油锤工作时大量的燃油化学能并未被转换有用的打击动能而是被转化为热能，有效能量转换率低；加之缸腔结构粗放，冲击震动强烈，难以在缸腔中形成均匀的雾化燃油，容易造成燃烧恶化，燃油燃烧不完全，排气烟度高，会冒出滚滚黑烟，产生大量的有害烟气和烟灰颗粒物；导杆柴油锤工作过程中除产生严重的空气污染外，还会产生剧烈的燃爆震动和爆炸冲击，引起强烈的低频、高强噪声。剧烈的噪声污染和严重的大气污染不仅形成对环境的严重污染，而且会严重影响人们的工作和生活环境。导杆柴油打桩锤的双重污染成为其致命缺陷，因此不少地区已在限制导杆式柴油打桩锤的应用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种导杆式液压打桩锤，不仅无烟气颗粒物排放，对周围环境影响小，而且结构简单合理，能实现高频次大能量打击。

为了解决上述技术问题，本发明的导杆式液压打桩锤，包括上横梁、导杆和下横梁，在导杆上滑动支承有桩锤，上横梁和下横梁分别固定安装于导杆的内端，在所述导杆上固定连接有主支承横梁，该主支承横梁上安装有液压缸，液压缸与导杆相平行，液压缸的活塞杆伸出端与桩锤相连接，液压缸的无杆腔与副油箱相连通。

在上述结构中，由于采用液压缸作为提锤的动力源，工作过程中既不会产生剧烈的燃爆震动和爆炸冲击所引起的高强度噪声，更不会产生有害烟气颗粒等污染物所引起的大气污染，能够实现洁净施工，对周围环境影响小，容易满足日益严格的环保要求；采用液压缸作为动力源还具有高能效的特点，液压泵所产生的液压能大部分被转换为打击锤体的势能，且油路液压损失小，其能效率达到80%以上，远高于不足30%的柴油打桩锤的能效率；液压缸已形成了系列化、标准化产品，结构合理，便于实施和维修。更由于本发明中在液压缸的无杆腔顶端采用了高位副油箱结构，当液压缸提锤时，液压缸无杆腔中的液压油直接进入副油箱，而落锤时高位副油箱的液压油又快速充入到副液压缸的上腔，不仅保证了液压缸的正常工作和快速响应，而且省却了过于复杂冗长的回油管道，结构简单合理，能有效保证液压缸的连续高效工作，便于实现高频次高能量打桩。在本发明中还由于采用液压缸和导杆相互平行的结构，锤击导向作用更加可靠，运动灵活方向性好，使其适应范围进一步拓展。本发明还可以通过控制阀调节活塞和活塞杆的升程高度，使桩锤能够在不同的高度位置开始下滑以对桩实施打击，从而实现不同的打击能量，以满足不同的施工要求。

本发明的优选实施方式，所述液压缸的缸体下端支承于主支承横梁上，该缸体的上端与上支承横梁固定连接，上支承横梁固定支承于导杆上。该结构有利于实现对液压缸的可靠支承固定，并能增强导杆的工作刚度。

本发明的进一步实施方式，所述副油箱支承于上支承横梁上，该副油箱上设有通气口，通气口上安装有空气滤清器。副油箱上的通气口和空气滤清器既能实现油箱通大气，又能阻止外界污物进入油箱，还能有利于实现液压缸活塞杆的快速响应。

本发明的优选实施方式，所述副油箱通过油箱阀和柔性接头与液压缸的无杆腔相连通，该油箱阀为截止阀。柔性接头能减轻打击震动对副油箱的影响，保证副油箱的工作可靠性；截止阀打开液压缸正常工作，截止阀关闭时能对副油箱进行清洁和维修等操作。

本发明的优选实施方式，所述活塞杆的伸出端通过球铰与桩锤相连接。避免桩锤冲击震动对液压缸的不利影响，延长液压缸使用寿命。

本发明的优选实施方式，所述液压缸的缸体外套装有进油套，在进油套上至少设置有两个进油口，进油套与缸体之间的进油腔与液压缸的有杆腔相连通。该结构所形成的进油腔和多个进油口，确保实现液压油的大流通量，便于液压缸快速均匀注油或回油。

本发明的优选实施方式，所述下横梁上连接有桩帽，在桩帽上活动设置有替打块。活动的替打块能有效减轻桩锤对桩头和桩帽的损坏。

本发明的优选实施方式，所述导杆至少有两杆，各导杆的杆中心线相互平行。该结构具有可靠的桩锤导向性和结构稳定性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明导杆式液压打桩锤作进一步说明。

图1是本发明导杆式液压打桩锤一种具体实施方式的立体结构视图；

图2是图1所示实施方式的剖面结构示意图；

图3是图2所示结构中ⅰ部的局部结放大构示意图；

图4是图2所示结构中ⅱ部的局部结放大构示意图。

图中，1—上横梁、2—副油箱、3—回油阀、4—柔性接头、5—上支承横梁、6—活塞、7—缸体、8—活塞杆、9—注油套、10—缸盖、11—主支承横梁、12—球铰、13—桩锤、14—导杆、15—下横梁、16—替打块、17—桩帽、18—通气口、19—空气滤清器、20—副油箱支座、21—注油嘴、22—注油腔、23—缸体油孔、24—球头压盖、25—球头、26—球头挡板、27—球头座、28—球头座压板。

具体实施方式

如图1、图2所示的导杆式液压打桩锤，该液压打桩锤包括两根相互平行的导杆14，两根导杆14均采用外径相同的圆柱空心管，管式结构具有较高的机械强度和刚度。在两根导杆14的顶端位置固定连接有上横梁1，上横梁1上设置有两个吊环耳；在两根导杆14的下端固定连接有下横梁15，两根导杆14及上横梁14和下横梁15构成了稳定框架结构。在下横梁15的下侧还固定连接有桩帽17，打桩时桩帽17套装于桩的顶端；在桩帽17的上口部还活动设置有替打块16，该替打块16位于下横梁15的下侧，打桩锤的冲击桩锤通过替打块16将冲击力传递给桩体，以保护桩体不被击坏。

在两根平行设置的导杆14上还间隔地设置有主支承横梁11和上支承横梁5，主支承横梁11和上支承横梁5均固定连接于两根导杆14上。在两根导杆14上活动支承有桩锤13，桩锤13为重达数拾吨的打击重物；在桩锤13的锤体上设有两个滑动导向孔，在滑动导向孔内嵌装有滑动轴瓦，桩锤13通过滑动轴瓦滑动支承于导杆14上。本发明中导杆14的数量并不限于两根，还可以是三根或四根。

如图3所示，在主支承横梁11上固定安装有液压缸，液压缸的中心线与导杆14的中心线相平行，液压缸的总长度为2500mm。液压缸包括缸体7、活塞6和活塞杆8，活塞6和活塞杆8连为一整体；在缸体7的两端分别固定安装有上缸盖和下缸盖10，下缸盖10固定安装于主支承横梁11上，活塞杆8密封地穿过下缸盖10，并经主支承横梁11的中间孔而伸向主支承横梁11的下端面。活塞杆8的伸出端通过球铰12与桩锤13相铰连。该球铰12包括球头25和球头座27，球头25通过球头挡板26固定连接于活塞杆8的最前端，球头座27则通过球头座压板28固定压接于桩锤13上。固定连接于活塞杆8前端的球头25通过球头压盖24活动地安装于球头座27上的球头凹孔中，使得球头25在球头凹孔中可以自由摆动而形成铰连接。在缸体7的下端外侧套装有注油套9，注油套9固定连接于缸体7和下缸盖10上。在注油套9上设置有两个注油嘴21，该两个注油嘴21分设于注油套9的两侧面；注油套9与缸体7外侧面间形成注油腔22，在缸体7上还设有若干缸体油孔23，缸体油孔23和注油嘴21均与注油腔22相连通，这种结构能够实现向液压缸腔大流量、快速均匀地注入压力油或从缸腔中快速回油。注油嘴21上连接有高压油管，该高压油管的另一端连向液压控制回路系统。本发明中的注油嘴21和缸体油孔23不限于上述数量，其数量应根据打桩锤和液压回路的流量而选择确定。

如图4所示，缸体7的上端通过上缸盖与上支承横梁5固定相连，在上支承横梁5上还固定连接有呈筒状结构的副油箱支座20，副油箱支座20的上端则固定安装有副油箱2，副油箱2的顶盖上设置有通向大气的通气口18，该通气口18上安装有空气滤清器19，副油箱2的油面以上空腔通过通气口18和空气滤清器19与外界大气相连通。在副油箱2的顶盖上还安装有油标、油温传感器等元件。在液压缸的上缸盖上固定连接有管状的柔性接头4，柔性接头4上端与副油箱2下端口之间连接安装有油箱阀3，这种结构使得液压缸的上端无杆腔经柔性接头4和油箱阀3与副油箱2相连通；油箱阀3采用蝶形阀，当然也可以为其他常用的截止阀。当打桩锤处于正常工作状态时，油箱阀3处于开启状态；柔性接头4采用可曲挠的橡胶接头，以减少打锤冲击震动对副油箱2的影响。

工作时压力油经注油嘴21被泵入到液压缸的有杆腔中，从而推动活塞6和活塞杆8带动桩锤13沿导杆14向上滑动而实现提锤，在此过程中液压缸无杆腔的油液经柔性接头4和油箱阀3回到副油箱2中。当桩锤13到达预定高位时，液压泵停止向液压缸有杆腔泵油，与同时在液压阀的控制下注油嘴21与油箱接通，液压缸的有杆腔中液压油流回到油箱，副油箱2中的油液则经油箱阀3和柔性接头4补入到液压缸的无杆腔中，桩锤13在重力作用沿导杆4加速下滑而对桩进行打击沉桩。如此重复，桩锤13沿导杆14上下往复运动而实现桩锤的提锤或向下落锤打桩。

工作开始时，桩锤处于起始状态，首先启动液压泵并逐步使液压系统中压力达到一定值后，将控制阀阀芯移至提锤位置，液压泵泵出的压力油被入到液压缸的有杆腔中，并推动活塞6和活塞杆8带动桩锤13沿导杆14向上滑动而实现提锤，在桩锤到达最高位置时，控制阀18阀芯移至落锤位置，桩锤在重力作用下沿导杆14向下滑动而冲向桩头对桩进行打击；桩锤对桩实施打击后，控制阀18阀芯再移至提锤位置，桩锤经过短暂的停留后，液压泵泵出的压力油又被泵入到液压缸的有杆腔中，并推动活塞6和活塞杆8带动桩锤13向上滑动，为下一次落锤打击作准备。如此重复，控制阀的滑动阀芯在两个工作位置不断往复移动，而实现桩锤的提锤或向下落锤打桩。