专利名称：一种强夯机的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种强夯机。
背景技术：
当前，强夯的应用范围非常广泛，例如应用在工业与民用建筑、仓库、堆场、码头、机场、路桥、人工岛、储油罐等。强夯是将夯锤吊到适当高度后使其自由落下，夯锤对地基施加强烈的冲击和振动，使地基土的结构破坏，孔隙压缩，土体局部液化，并通过裂缝排出孔隙水和气体，地基土在新的状况下固结，从而提高地基的承载能力，降低地基的压缩性；在强夯过程中，夯击能量还可以提高土层的均匀程度，减少可能出现的地基差异沉降。强夯机是实现强夯的典型施工设备，由于强夯机具有经济易行、设备简单、施工便捷、质量容易控制、适用范围广泛、施工周期短等优点，在工程应用中强夯机得到了迅速的推广。如图I所示，图I为现有技术中一种典型的强夯机的结构示意图。参照图1，所述强夯机包括车体I’、桁架臂2’、夯锤3’、防后倾杆4’、变幅机构5’和提升机构6’ ；车体I’包括主平台11’、底盘12’和履带行走机构13’，主平台11’安装在底盘12’上并且能够相对于底盘12’进行回转动作，变幅机构5’和提升机构6’的卷扬安装在主平台11’上；在桁架臂2’的顶端设置臂头7’，变幅机构5’的钢丝绳与桁架臂2’连接，通过带动桁架臂2’进行变幅动作以实现桁架臂2’的角度调整；在臂头7’上设置定滑轮8’，提升机构6’的钢丝绳跨过定滑轮8’并与夯锤3’连接，能够带动夯锤3’提升到适当高度后然后释放夯锤以进行夯击作业；防后倾杆4’的两端分别铰接在主平台11’和桁架臂2’上，可以防止在强夯作业时桁架臂2'向后倾翻，并能够缓和在强夯作业时桁架臂2’的晃动现象以减小强夯机的振动。在进行强夯作业时，上述桁架臂2’进行变幅和回转动作，可以满足了强夯机的作业范围需求。现有技术中，强夯机采用桁架臂结构，在强夯作业时，臂架承受压应力作用，并且作用在臂架上的弯矩非常小，所以，普通的桁架臂能够基本满足强夯作业的受力要求；但是，桁架臂一般采用多根钢管焊接而成，桁架臂上的焊点较多，使得桁架臂的整体力学性能较差，并且，桁架臂的结构复杂，焊接加工不方便，不易于加工制作，对焊接质量的要求较闻。因此，如何对强夯机的臂架进行设计，使得臂架结构简单，易于加工制作，臂架的整体力学性能好，工作可靠性高，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强夯机，该强夯机的臂架的结构简单，易于加工制作，臂架的整体力学性能好，工作可靠性高。本发明提供了一种强夯机，包括车体、臂架、夯锤、变幅机构、提升机构；所述臂架铰接在所述车体的前端，所述变幅机构的变幅拉绳一端固定在车体的后端，其另一端固定在所述臂架上，所述变幅机构能够带动所述臂架进行变幅动作；所述提升机构的提升拉绳跨过所述臂架顶端的定滑轮组并与所述夯锤固定连接，所述提升机构能够带动所述夯锤进行提升动作；所述臂架由多节节臂固定连接而成，其中，至少一节节臂为由多块板材围成的箱形结构。优选地，所述节臂由四块平板围成横截面为矩形的箱形结构，或者，所述节臂由U形板材和一块平板围成横截面为矩形的箱形结构。优选地，箱形结构内设置横向和/或纵向的加强筋板。优选地，所述板材为钢板、铝合金板或碳纤维板。优选地，所述臂架的每节节臂都由多块板材围成的箱形结构。优选地，任意相邻两节节臂之间通过螺栓固定连接。优选地，所述节臂的端部设有法兰，相邻两节节臂的法兰通过螺栓固定连接；或者，相邻两节节臂之间通过水平销轴铰接并通过螺栓固定连接。优选地，所述臂架包括根节臂、至少一节中间臂和上节臂，多节中间臂顺次固定连接，并且，所述中间臂固定连接在所述根节臂和所述上节臂之间；所述根节臂的底端通过销轴铰接在所述车体上，所述上节臂的顶端固定有臂头，在所述臂头上设有定滑轮，所述提升拉绳跨过所述定滑轮与所述夯锤固定连接。优选地，所述根节臂为变截面箱形结构，所述根节臂的横截面从上到下依次减小，和/或，所述的上节臂为变截面箱形结构，所述上节臂的横截面从下到上依次减小。优选地，在所述车体和所述臂架之间设有防后倾机构，所述防后倾机构为设有弹簧的套杆或者液压油缸。相对于现有技术中的桁架臂机构，本发明中，强夯机的臂架由多节节臂固定连接而成，至少一节节臂由多块板材围成箱形结构。强夯机的臂架采用箱形结构，箱形结构的结构简单，加工制作方便；进行强夯作业时，节臂只承受压力作用并且没有弯矩，箱形结构中多块板材的连接处受力较小，臂架的整体力学性能好，能够满足强夯机在强夯作业时的受力要求，工作可靠性高。在优选实施例中，强夯机的臂架中每节节臂都由多块板材围成箱形结构，相邻两节节臂之间通过螺栓固定连接。强夯机的整个臂架为箱形结构，使得整个臂架的受力均匀，提高了臂架的工作可靠性，并且节臂与节臂之间通过螺栓固定连接，便于臂架的制作、安装与运输。
图I为现有技术中一种典型的强夯机的结构示意图。图2为本发明提出的一种强夯机的结构示意图。图3为图2中四块板材工字型布置所围成的节臂截面示意图。图4为图2中四块板材H字型布置所围成的节臂截面示意图。图5为图2中U型钢和一块钢板围成的节臂截面示意图。图6为图2强夯机中设置加强筋板的节臂截面不意图。图I中附图标记说明车体I’、主平台11’、底盘12’、履带行走机构13’、桁架臂2’、夯锤3’、防后倾杆4’、变幅机构5’和提升机构6’、臂头7’、定滑轮8’。图2至图6中附图标记说明车体I、臂架2、根节臂21、中间臂22、上节臂23、钢板201、U形钢板202、加强筋板203、夯锤3、防后倾机构4、变幅机构5、提升结构6、臂头7、定滑轮8。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。如图2所示，图2为本发明提出的一种强夯机的结构示意图。参照图2，本发明实施例提供的一种强夯机，包括车体I、臂架2、夯锤3、防后倾机构4、变幅机构5、提升结构6。臂架2通过销轴铰接在车体I的前端上，变幅机构5的变幅拉绳一端固定在车体的后端，其另一端固定在臂架2上，变幅机构5能够带动臂架2进行变幅动作；提升结构6的提升拉绳跨过臂架2顶端的定滑轮并与夯锤3固定连接，提升结构6能够带动夯锤3进行提升动作；在臂架2的顶端设置有臂头7，定滑轮8设置在臂头7上，变幅机构5的变幅拉绳与臂头7固定连接,变幅机构5的卷扬驱动变幅拉绳以带动臂架2进行变幅动作，实现对臂架2角度的调整，提升结构6的提升拉绳跨过定滑轮8与夯锤3固定连接，提升结构6的卷扬驱动提升拉绳以带动夯锤3进行提升动作，在夯锤3提升至一定高度时释放夯锤3以进行强夯动作。防后倾机构4的一端铰接在车体I上，另一端铰接在臂架2上，防后倾机构4能够缓和在强夯作业时臂架2的晃动现象以减小强夯机的振动，并能够防止臂架2大幅晃动向后倾翻。在上述强夯机中，臂架2由多节节臂固定连接而成，其中，至少一节节臂可以由多块板材围成箱形结构。具体的，板材可以为钢板、铝合金板、碳纤维板等高强度板材等，多块钢板可以通过焊接方式围成箱形结构，多块铝合金板可以通过粘接方式、螺栓固定方式围成箱形结构，箱形结构的横截面可以为矩形、圆形、椭圆形等。相对于现有技术中的桁架臂机构，本发明中，强夯机的臂架2采用箱形结构，箱形结构的结构简单，加工制作方便；进行强夯作业时，节臂只承受压力作用并且没有弯矩，这样箱形结构中多块板材的连接处受力较小，臂架2的整体力学性能好，能够满足强夯机在强夯作业时的受力要求，工作可靠性闻。在一种具体实施例中，节臂由四块钢板焊接成横截面为矩形的箱形结构；箱形结构采用四块钢板焊接而成，其结构简单，在进行焊接时形成四条焊缝，焊接加工方便，并且焊缝的焊接质量容易控制；进行强夯作业时，箱形结构中焊缝的受力较小，节臂的整体力学性能好，工作可靠性高。在焊接过程中，对四块钢板可以采用不同的布置形式。如图3和图4所示，在图3中四块钢板201采用工字型布置方式，在图4中四块钢板201采用H型布置方式。在另一种具体实施例中，如图5所示，节臂由U形钢板202和钢板201焊接成横截面为矩形的箱形结构；U形钢板202具有三个侧面，采用U形钢板202和一块钢板201可以围成横截面为矩形的箱形结构，在进行焊接时形成两条焊缝，相对于四块钢板围成的箱形结构，减少了焊缝的数量，这样可以减小焊接的操作步骤，更加方便加工制作，并且，整个节臂采用U形钢板202和一块钢板201，减少了钢板的数量和焊缝的数量，能够更好第提高节臂的整体力学性能，使得强夯作业稳定性更强。在上述实施例中，节臂由多块钢板焊接形成箱形结构，为了进一步提高节臂的整体力学性能，还可以在箱形结构内设置横向和/或纵向的加强筋板203，如图6所示，通过加强筋板203将多块板材连接为一个整体；在节臂承受压力时，加强筋板203能够提高整个节臂的整体力学性能，并且作用在节臂上的压力可以通过加强筋板203进行传递，使得压力能够最大限度地施加在板材上，从而减小焊缝处的受力，从而能够进一步提高箱形结构节臂的工作可靠性。在本发明中，将强夯机的臂架2设置为多节节臂，多节节臂固定连接而成，这样，根据应用场景的需要，可以对臂架2中节臂的节数以及每节节臂的长度进行选择，从而使得整个臂架2的长度达到实际应用的要求，并且，臂架2包括多节节臂固定连接而成，便于节臂的加工制作，以及整个臂架2的组装和运输。参照图2，本实施例中，强夯机的臂架2由四节节臂固定连接而成，分别为根节臂21、两节中间臂22和上节臂23，中间臂22固定连接在根节臂21和上节臂23之间，根节臂21的底端通过销轴铰接在车体I上，防后倾机构4铰接在根节臂21上，臂头7固定在上节臂23的顶端；其中，根节臂21、两节中间臂22和上节臂23都由多块板材围成箱形结构。臂架2中的四节节臂都由多块板材围成箱形结构，这样，整个臂架2从上到下均有箱形结构，各节节臂的受力更好，从而进一步提高了臂架2的整体力学性能。在臂架2的多节节臂中，相邻两节节臂之间通过螺栓固定连接，具体的，两节中间臂22之间通过螺栓固定连接，根节臂21与位于下方的中间臂22通过螺栓固定连接，上节臂23与位于上方的中间臂22通过螺栓固定连接。多节节臂之间通过螺栓固定连接，螺栓连接的方式，便于多节节臂的安装与拆卸，易于实现。在一种具体实施例中，在节臂的端部设置法兰，相邻两节节臂的法兰通过螺栓固定连接；例如，各节节臂由四块钢板焊接形成横截面为矩形的箱形结构，在根节臂21的顶端、中间臂22的两端以及上节臂23的底端都设置法兰，在法兰上设置螺栓孔，螺栓穿过根节臂21和中间臂22上法兰的螺栓孔并通过螺母拧紧固定，实现了根节臂21与中间臂22之间的固定连接，螺栓穿过两节中间臂22上法兰的螺栓孔并通过螺母拧紧固定，可以实现两节中间臂22的固定连接，螺栓穿过中间臂22和上节臂23上法兰的螺栓孔并通过螺母拧紧固定，可以实现中间臂22和上节臂23的固定连接。在另一种具体实施例中，在节臂的端部形成周向的翻边，相邻两节节臂的翻边通过螺栓固定连接；例如，各节节臂由四块钢板焊接形成横截面为矩形的箱形结构，每块钢板向外延伸并弯折形成周向的翻边，在翻边上设置螺栓孔，螺栓穿过相邻连接节臂的翻边上螺栓孔并通过螺母拧紧固定，实现了相邻连接节臂的固定连接。需要说明的是，上述采用螺栓连接的方式可以实现相邻两节节臂的固定连接，在实际应用过程中，还可以采用管夹以固定法兰或翻边，其他可拆卸的固定方式同样可以应用于此；当然，还可以采用粘接的方式实现相邻两节臂的固定连接，例如，采用铝合金板材围成箱形结构时，可以采用粘接的方式将箱形结构端部的法兰或翻边固定。应该理解的，臂架2由多节节臂固定连接而成时，不局限于单一的法兰或翻边方式，还可以采用法兰和翻边进行组合的方式，以实现相邻两节节臂之间固定连接。在优选实施例中，相邻两节节臂之间还可以通过水平销轴铰接，这样，相邻两节节臂之间可以绕该水平销轴转动，然后通过螺栓对其进行固定以限制其转动，从而将相邻两节节臂固定起来。具体地，采用螺栓固定可以采用上述两个实施例，也可以设置连接板，将连接板平铺在相邻两节节臂的连接处，并通过螺栓分别将连接板固定在相邻两节节臂上，实现了相邻两节节臂的固定连接。在该实施例中，强夯机的臂架2由多节节臂固定连接而成，根据强夯作业的受力要求，可以对各节节臂的箱形结构进行具体结构设计。在图2中，根据强夯作业的受力要求，设计根节臂21和上节臂23为变截面箱形结构，根节臂21的横截面从上到下依次减小，上节臂23的横截面从下到上依次减小，中间臂22为等截面箱形结构。强夯机的臂架2由根节臂21、两节中间臂22和上节臂23固定连接而成，每节节臂都由四块钢板焊接形成横截面为矩形的箱形结构，其中根节臂21由第一钢板、第二钢板、第三钢板和第四钢板焊接形成横截面为矩形的箱形结构，第一钢板和第三钢板相对设置，第二钢板和第四钢板相对设置。根节臂21的底端通过销轴铰接在车体I上，在根节臂21的底端设置与销轴相配合的铰接座，具体的，在第一钢板和第三钢板的底端形成铰接座，第一钢板和第三钢板的宽度从其顶端到铰接座递减，优选设置第一钢板和第三钢板的宽度线性减小，便于钢板的加工成型。在销轴穿过第一钢板和第三钢板上的铰接座，第二钢板和第四钢板的底端需要具有预定宽度，以保持根节臂21进行铰接的稳定性和可靠性，因此，可以设置第二钢板和第四钢板的宽度从其顶端到底端保持不变，或者设置第二钢板和第四钢板的宽度从其顶端到底端递减至预定宽度，两块钢板的宽度变化幅度较小。中间臂22由四块钢板焊接形成横截面为矩形的箱形结构，中间臂22为等截面的箱形结构，四块钢板的宽度在其长度方向上保持不变，这样，根节臂21顶端的横截面、上节臂23底端的横截面与中间臂22的横截面基本相同，以便于相邻两节节臂之间的安装。上节臂23由四块钢板焊接形成横截面为矩形的箱形结构，四块钢板的宽度从其底端到顶端递减，优选设置四块钢板的宽度线性减小；在上节臂23的顶端固定设置臂头7，因此，需要控制四块钢板宽度的变化幅度，使得四块钢板的顶端均具有预定的尺寸，并围成适当横截面的箱形结构，从而使得上节臂23顶端的横截面需要与臂头7的结构相配合。通过上述对根节臂21、中间臂22和上节臂23的具体结构进行设计，能满足臂架2的整体力学性能，减小根节臂21和上节臂23的占用空间，减轻整个臂架2的重量和钢板的用量。当然，根据臂架的受力要求，可以设计中间臂22为变截面箱形结构，即中间臂22的中部截面小于两个端部的截面，其能够满足具体工况下的力学性能。在图2中，防后倾机构4的一端铰接在车体I上，另一端铰接在根节臂21上；为了便于安装，可以在根节臂21上设置安装座，将防后倾机构4铰接安装在安装座上。上述强夯机中，臂架2铰接在车体I上，在变幅机构5的作用下臂架2能够相对于车体I进行变幅运动；强夯作业时，在提升结构6的作用下，夯锤3被提升至一定高度然后释放，夯锤3下落并对地面进行夯击；该强夯过程中，在夯锤3释放时作用在臂架2上夯锤3的重力瞬间撤销，为了保持臂架2的受力平衡，臂架2会产生晃动现象，基于臂架2铰接在车体I上，臂架2在变幅运动方向上的摆动幅度较大；因此，在强夯机上设置防后倾机构4，防后倾机构4的两端铰接在根节臂21和车体I上，防后倾机构4能够缓和在强夯作业时臂架2的晃动现象，防后倾机构4能够减小强夯机的振动，防后倾机构4能够避免臂架2大幅度晃动时向后倾翻。具体的，防后倾机构4的结构有多种形式，例如，防后倾机构4可以为设有弹簧的套杆，套杆包括第一拉杆和第二拉杆，第一拉杆和第二拉杆套装并在两者之间设置弹簧；在臂架2进行晃动时，通过弹簧的弹性变形作用，两个拉杆能够沿轴线方向移动，从而控制臂架2在变幅方向的振动幅度，以起到减少臂架2振动的作用，并且，可以起到防止臂架2向后倾翻的作用，提高强夯作业的安全性。上述防后倾机构4可以为液压油缸，液压油缸的两端分别铰接在车体I和根节臂21上；在臂架2进行晃动时，液压油缸进油或溢流，从而控制臂架2在变幅方向的振动幅度，以起到减振和防后倾的作用。通过对防后倾机构4工作状态的描述，在强夯作业时，套杆或油缸会对臂架2产生作用力，通过施加在臂架2上的作用力以起到减振和防后倾的作用；因此，在对根节臂21进行结构设计时，可以在安装座的位置对根节臂21进行加强，例如，根节臂21箱形结构的内侦_ /或外侧与安装座相对应的位置设置加强筋板203，通过加强筋板203对根节臂21进行加强，以避免大幅度振动对根节臂21结构的影响。在本发明实施例提出的强夯机中，该强夯机还可以包括辅助龙门架，臂架2与辅助龙门架连接，辅助龙门架能够对臂架2进行支撑。通过设置辅助龙门架，可以适合大吨位强夯机的强夯作业。以上对本发明实施例所提供的强夯机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种强夯机，包括车体、臂架、夯锤、变幅机构、提升机构；所述臂架铰接在所述车体的前端，所述变幅机构的变幅拉绳一端固定在车体的后端，其另一端固定在所述臂架上，所述变幅机构能够带动所述臂架进行变幅动作；所述提升机构的提升拉绳跨过所述臂架的顶端并与所述夯锤固定连接，所述提升机构能够带动所述夯锤进行提升动作；其特征在于，所述臂架由多节节臂固定连接而成，其中，至少一节节臂为由多块板材围成的箱形结构。
2.根据权利要求I所述的强夯机，其特征在于，所述节臂由四块平板围成横截面为矩形的箱形结构，或者，所述节臂由U形板材和一块平板围成横截面为矩形的箱形结构。
3.根据权利要求2所述的强夯机，其特征在于，箱形结构内设置横向和/或纵向的加强筋板。
4.根据权利要求1-3任一项所述的强夯机，其特征在于，所述板材为钢板、铝合金板或碳纤维板。
5.根据权利要求1-3任一项所述的强夯机，其特征在于，所述臂架的每节节臂都由多块板材围成的箱形结构。
6.根据权利要求5所述的强夯机，其特征在于，任意相邻两节节臂之间通过螺栓固定连接。
7.根据权利要求6所述的强夯机，其特征在于，所述节臂的端部设有法兰，相邻两节节臂的法兰通过螺栓固定连接；或者，相邻两节节臂之间通过水平销轴铰接并通过螺栓固定连接。
8.根据权利要求5所述的强夯机，其特征在于，所述臂架包括根节臂、至少一节中间臂和上节臂，多节中间臂顺次固定连接，并且，所述中间臂固定连接在所述根节臂和所述上节臂之间；所述根节臂的底端通过销轴铰接在所述车体上，所述上节臂的顶端固定有臂头，在所述臂头上设有定滑轮，所述提升拉绳跨过所述定滑轮与所述夯锤固定连接。
9.根据权利要求8所述的强夯机，其特征在于，所述根节臂为变截面箱形结构，所述根节臂的横截面从上到下依次减小，和/或，所述的上节臂为变截面箱形结构，所述上节臂的横截面从下到上依次减小。
10.根据权利要求5所述的强夯机，其特征在于，在所述车体和所述臂架之间设有防后倾机构，所述防后倾机构为设有弹簧的套杆或者液压油缸。
全文摘要
本发明提出了一种强夯机，所述臂架铰接在所述车体的前端，所述变幅机构的变幅拉绳一端固定在车体的后端，其另一端固定在所述臂架上，所述变幅机构能够带动所述臂架进行变幅动作；所述提升机构的提升拉绳跨过所述臂架顶端的定滑轮组并与所述夯锤固定连接，所述提升机构能够带动所述夯锤进行提升动作；所述臂架由多节节臂固定连接而成，其中，至少一节节臂由多块板材围成的箱形结构。在本发明中，强夯机的臂架由多块板材围成箱形结构，箱形结构的结构简单，易于加工制作，臂架的整体力学性能好，工作可靠性高，结构紧凑，便于运输。
文档编号E02D3/046GK102979077SQ20121047738
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者易小刚, 李 东, 张作良, 权哲奎 申请人:三一重工股份有限公司