梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩的制造方法
【专利摘要】一种梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其包括二根梯形螺杆、定位架和二升降油缸，该梯形螺杆旋出该桩帽的梯形螺母后，穿过冲击体和受击拉压箱，并由设于受击拉压箱底部的传动机构带动该二梯形螺杆同步转动，可取代现有技术中的导向架和拉杆；该定位架设置于动力室顶端，该定位架设置有由第二推动油缸推动的弧形板，可对梯形螺杆定位，以防止梯形螺杆上端左右摆动和影响垂直度；该升降油缸的缸筒和活塞杆端分别安装圆球和尚头和椭圆球和尚头，该椭圆球和尚头具有一活动空间，并使该二升降油缸的输油管道保持相同的压降，可使二升降油缸同步工作。
【专利说明】梯形螺杆顶拉式液压动力沉粧机
【技术领域】
[0001]本发明涉及桩工机械中的顶拉式液压动力沉桩机，具体涉及一种以梯形螺杆替代现有导向架和拉杆的顶拉式液压动力沉桩机。
【背景技术】
[0002]液压锤在世界各国中早已广泛应用，但沉桩工艺仍然是几千年的顶击式工艺，用重锤打击在桩顶上，使微裂纹普遍存在，且重锤和升降油缸为上下串击，液压锤的长度大、噪音源从高处往下降，使传播距离增大。因此本 申请人:研发了顶拉式液压动力沉桩机和兼具锤贯试桩的液压动力沉桩机，主要点为:1.用通用的双作用油缸作为升降油缸从冲击体和受击拉压箱中通过，该两个升降油缸并联安装，总体长度成倍减小；2.冲击体断面采用大面积的饼式，冲击应力减小，噪音强度减小，受击面贴近地面，动力室四面又装有卡普隆塑料板，隔音、防风、防雨、透光；3.采用顶拉式工艺，冲击体一受击拉压箱一圆钢棒(桩)一桩帽，组成一个总体，以保护桩头的质量。但缺点也突出，桩帽放置在桩顶上空，为了接桩必须吊一根新桩，因此，需另安装一台小吊机将桩帽吊到导向架的最上面，并用油缸向旁边平移过去，新桩吊完后，再将桩帽移归原位，盖在新桩顶上。因此，导向架的高度必须远远大于桩身的长度，吊机的扒杆也需加长，操作者的视觉也变差，客户对此有较大的意见，必须加以解决。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:针对上述现有技术的不足，提供一种梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，以梯形螺杆取代现有的导向架和拉杆，形成受击拉压箱一梯形螺杆一桩帽为一体的传力系统。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其包括动力室、定位架、带插舌的桩帽、受击拉压箱、冲击体及升降油缸，其特点是，还包括二根梯形螺杆，该桩帽两端的中部各加工有一梯形螺母，该梯形螺杆的下端旋出该梯形螺母后，穿过冲击体和受击拉压箱，该受击拉压箱的箱体底部设有传动机构，以带动二梯形螺杆同步转动。
[0005]上述传动机构包括三相交流电动机、双层小直径链轮及二个大直径链轮，该三相交流电动机通过马达支架固定于箱体底部，该双层小直径链轮装于该三相交流电动机的转动轴上，该二大直径链轮分别设于二梯形螺杆的底端，并通过链条与该双层小直径链轮连接。
[0006]上述梯形螺杆的底部套设有装设于轴承架中的增大轴向抗拉力的水平轴承和保证梯形螺杆垂直方向旋转灵活的轴向轴承。该水平轴承为平板轴承，该轴向轴承为滚珠轴承。
[0007]上述动力室顶端装设有定位架，高度为桩身长度的三分之一，该定位架中间设有通孔，该定位架顶端两侧的中部分别设有固定架，该固定架上设有第二推动油缸，该第二推动油缸的缸筒固定于固定架上，活塞杆端连接有弧形板，在第二推动油缸的作用下，其活塞杆推动弧形板对梯形螺杆进行定位。
[0008]上述升降油缸的缸筒底部装设圆球和尚头，该圆球和尚头与缸筒球头座铰接，该缸筒球头座固定于该动力室的底板上，该升降油缸的活塞杆端部安装椭圆球和尚头，该冲击体上固定有活塞杆球头座，该活塞杆球头座内设有一容置空间，以容置该椭圆球和尚头，且该二升降油缸的输油管道保持相同的压降。
[0009]上述梯形螺杆为外设有梯形螺纹、螺距大的螺杆，其由数节小螺杆通过接头接长，该接头的一端为正向螺纹，另一端为反向螺纹，梯形螺杆的各节小螺杆两端内侧分别设有与该接头的正反向螺纹相对应的螺纹。
[0010]上述受击拉压箱的箱体上表面于桩孔四周装设有数组板式弹簧，该箱体两端中部分别设有梯形螺杆穿孔，该冲击体两端中部设有梯形螺杆通孔。
[0011]上述桩帽的顶端设有二个第一推动油缸，该第一推动油缸的缸筒固定于桩帽顶端，活塞杆端连接一带动板，该带动板的另端与该插舌连接，以在第一推动油缸的作用下，活塞杆带动插舌移动。
[0012]如此，本发明以两根梯形螺杆由一台三相交流电动机带动，使两杆能同步旋转，桩帽水平升降，其功能完全取代了【背景技术】中提及的导向架和拉杆的作用；升降油缸的缸筒和活塞杆端分别安装圆球和尚头和椭圆球和尚头，并使该二升降油缸的输油管道保持相同的压降，可使二升降油缸同步工作；另外，定位架上设置由第二推动油缸推动的弧形板，可对梯形螺杆定位，以防止梯形螺杆上端左右摆动和影响垂直度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明的总机结构图。
[0014]图2是本发明的动力室布置图。
[0015]图3a是本发明的桩帽结构图。
[0016]图3b是本发明的桩帽俯视图。
[0017]图4a是本发明的受击拉压箱的结构示意图。
[0018]图4b是本发明的受击拉压箱的俯视图。
[0019]图5a是本发明的定位架结构示意图。
[0020]图5b是本发明的定位架的俯视图。
[0021]图6是本发明的升降油缸不同步时的对策图。
[0022]图7是本发明的电控系统原理图。
[0023]图8是本发明的电控系统原理结构图。
【具体实施方式】
[0024]参见图1及图2，本发明为梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其包括主机架1、动力室2、定位架3、带插舌41的桩帽4、二梯形螺杆5、吊机6、主控室7及行走及回转机构8等。该动力室2分为上、下两节，该动力室2内设有受击拉压箱9、冲击体10、升降油缸11及冲程调节器12等，该升降油缸11和冲程调节器12的螺杆穿过该冲击体10和受击拉压箱9。由于本发明是在本申请前面【背景技术】中提及的两沉桩机的基础上进行的改进，因此，本发明中仍然保留了原来的几个项目:动载测试技术、冲程调节器、贯入度检测装置、桩土系统弹性变形值检测装置及计算装置。下面仅就本发明的改进之处进行阐述。
[0025]梯形螺杆5为外设有梯形螺纹、螺距大的螺杆，其由数节小螺杆通过接头接长，接头的一端为正向螺纹，另一端为反向螺纹，梯形螺杆5的各节小螺杆两端内侧分别设有与该接头的正反向螺纹相对应的螺纹，以便通过接头采用螺合方式接成梯形螺杆。
[0026]参见图3a及图3b，该桩帽4由钢型、板材焊接而成，中层的二竖板42间设有两个可相向移动的插舌41,该桩帽4的顶端设有二个第一推动油缸43,该第一推动油缸43的缸筒固定于桩帽4顶端，活塞杆端连接一带动板44，该带动板44的另端与该插舌41连接，以在第一推动油缸43的作用下，活塞杆带动插舌41移动，二插舌41对合时，可将桩帽紧扣在桩顶上，开时，桩身穿过桩帽。其中一第一推动油缸43的缸筒上设装有摄像头45，可用来观察桩帽和桩顶的插合情况。该桩帽4两端的中部各加工有一梯形螺母46，该梯形螺杆5可旋进该梯形螺母46中，带动桩帽4上下运动。该桩帽4的下端中部设有桩套47。
[0027]参见图4a及图4b,该受击拉压箱9的箱体91上表面于桩孔92四周装设有数组板式弹簧93，该板式弹簧93有大的刚度和耐久性，用以减振、释放弹力、延缓冲击波正半波对桩尖的作用。该箱体91设有升降油缸穿孔94和冲程调节器螺杆穿孔95，并于箱体91两端中部分别设有梯形螺杆穿孔96，结合参见图2，冲击体10两端中部设有梯形螺杆通孔(图中未示)，该梯形螺杆5的下端旋出梯形螺母46后，穿过冲击体10的梯形螺杆通孔和受击拉压箱9的梯形螺杆穿孔96，并于该梯形螺杆5的底部套设有装设于轴承架99中的水平轴承97和轴向轴承98。其中，该水平轴承97为平板轴承，与该梯形螺杆5的轴线垂直，以增大轴向抗拉力，该轴向轴承98为滚珠轴承，可保证垂直方向旋转灵活。
[0028]该受击拉压箱9的箱体91底部另设有使二梯形螺杆5同步的传动机构13，该传动机构13包括三相交流电动机131、双层小直径链轮132、及二个大直径链轮133，该三相交流电动机131通过马达支架134与箱体91底部固定，该双层小直径链轮132装于该三相交流电动机131的转动轴上，该二个大直径链轮133分别设于二轴向轴承98下方，并通过链条与该双层小直径链轮132连接，起到减速作用。在三相交流电动机131的作用下，通过双层小直径链轮132带动梯形螺杆5下端的大直径链轮133，使两梯形螺杆5同步旋转，桩帽水平升降，其功能完全取代了现有技术中的导向架和拉杆的作用。
[0029]参见图5a及图5b，该定位架3安装于动力室2顶端，高度为桩身长度的三分之一左右，以不影响吊机6操作。该定位架3中间设有通孔31，为桩身进入和桩帽进出的通道，该定位架3顶端两侧的中部分别设有固定架32，该固定架32上设有第二推动油缸33，该第二推动油缸33的缸筒固定于固定架32上，活塞杆端连接有弧形板34。当第二推动油缸33的活塞杆缩回时，桩帽可上下自由移动，活塞杆伸出时，可藉由弧形板34对梯形螺杆5进行定位，防止梯形螺杆5上端左右摆动，影响其垂直度。
[0030]另外，二个并联设置的升降油缸11 一起驱动冲击体10和受击拉压箱9，两个升降油缸的同步是保持正常工作的条件，因此，本发明对该二升降油缸11作了如下改进:一是使两个升降油缸的供油管道对油阻力尽量保持一致；二是对该升降油缸的结构作了些许变化，以改善其运行条件。参见图6，本发明于该升降油缸11的缸筒底部装设圆球和尚头111，该圆球和尚头111与缸筒球头座112铰接，该缸筒球头座112固定于该动力室2的底板上，结合参见图2，该升降油缸11的活塞杆端部安装椭圆球和尚头113，该冲击体10上固定有活塞杆球头座114，该活塞杆球头座114内设有一容置空间115，以容置该椭圆球和尚头113。如此，以图2中右侧的升降油缸为例，当该右侧升降油缸升得快时，冲击体右边高，左边低，活塞杆的椭圆球和尚头113于容置空间115内往右边偏移，以保证出现微小高差时，二升降油缸能继续同步运转。
[0031]本发明的全程和分程过程简述:
[0032]1.缩回定位架的弧形板，用吊机将桩身吊入动力室内已开桩孔的桩帽，穿过夹桩油缸14组成的圆形钳口，对准桩位，焊好桩尖。
[0033]2.按下图7中按钮QA1，磁力启动器BZ吸合，三相交流电动机M正转，使梯形螺杆正转，桩帽上升，到达桩顶之上时按下按钮TA1，三相交流电动机M停转，摄像头观察桩尖是否在桩帽中央的桩孔中，操作第一推动油缸，使插舌闭合，按下按钮QA2，使三相交流电动机M反转，梯形螺杆反转桩帽下移，紧压在桩头之上，准备工作完成。
[0034]3.全程整定。全程定义:在动力室中，冲击体静置点为O点到动力室的最大安全高度上(最大高度减去一段安全高度)的距离定义为全程；它是一个定值。全程整定的方法是:冲击体在升降油缸的顶升下单独上升，当冲击体上的冲程调节器的螺杆下端的承力板接触受击拉压箱底板时，升降油缸就把冲击体和受击拉压箱一起提升，达到接近开关LKl时,升降油缸停止提升，全程就出来了。
[0035]4.分程整定。地表地基松软锤击高度要小，地质性状越硬锤击高度就要加大。因此分程设定的高度由0.2m到1.2m之内，方法是:用键盘输入分程数值，当冲程调节器的光盘(冲程光盘)发出光脉冲时，由计数器传换为电脉冲，输入数字比较器当此数字与编码器输出的数字相等时，微型继电器H)闭合。在全程走完后，接近开关LKl闭合给升降压缸有杆腔充油冲击体高速下击，打击到受击拉压箱上，其上的板式弹簧被压起着减震作用，同时延缓冲击力对桩帽的作用，在板式弹簧的空隙上装有弹性按钮AK1，此时被压合，经过短暂延时给升降油缸无杆腔充足油，冲击体提升一个分程时，冲程调节器的螺杆下端的承力板碰上受击拉压箱底面上的弹性按钮AK2、AK2’，即转为向升降油缸的有杆腔充油，使冲击体高速下击，如此反复几次，全程段接近完毕，及时转为另一个全程。
[0036]本发明的接桩实施方式:当一根桩压完后，要另外加一根桩，让二者对接，并焊接好，使桩身继续往下压去，接桩工序如下:
[0037]1.将定位架上的弧形板通过第二推动油缸退到边上，给桩帽一个通过空间；
[0038]2.将桩帽中的插舌通过第一推动油缸推开，以露出桩孔；
[0039]3.用吊机将新桩吊入动力室，从桩帽的桩孔穿过；
[0040]4.使梯形螺杆正向旋转、桩帽上升；
[0041]5.将新老桩焊接好；
[0042]6.继续使梯形螺杆正转，桩帽超过弧形板时，立即将弧形板推出去，给梯形螺杆定位，使其不会左右摆动；
[0043]7.当桩帽升到新桩的顶部时，推出插舌，将桩帽盖好；
[0044]8.将梯形螺杆反转盖紧桩帽，接桩完成。
[0045]参见图7和图8，本发明的电控系统实施方式如下:
[0046]1.合上钮子开关Kl断开钮子开关K2，接触器Z得电，冲程调节器的伺服电机Dm正转，冲程调节器的螺杆上升，下端承力板一起上升，同时夹桩油缸松夹；[0047]2.承力板碰上受击拉压箱的底板上的弹性按钮AK2、AK2’，接点AK2 (107-109)断开，Z失电，Dm正转停止，但接点AK2 (IO1-111)合上，使接触器F得电，Dm反转，红外线二极管RL2得电，冲程调节器中的计数器开始计数，当它与编码器输出的数字相同时微型继电器H)吸合，接点H) (101-105)接通中间继电器J0，使F失电，Dm停止反转，接点JO(101-113)接通1YA，给升降油缸无杆腔充油，冲击体上提，AK2’( 135-131)虽然闭合，但钮子开关K2拉开，此支路无法接通；
[0048]3.冲击体在上升，其承力极虽然碰合AK2、AK2’，但因钮子开关K2拉开，因此两个按钮闭合也无作为，使冲击体带动受击拉压箱一起上升；
[0049]4.冲击体靠近接近开关LKl时就瞬间闭合，但时间继电器SJl会瞬时闭合，延时释放，至使中间继电器Jl能可靠的吸合，接点Jl (101-115)接通2YA，给升降油缸有杆腔充油，接点Jl (101-117)接通夹桩油缸，使之抱紧桩身形成受击拉压箱一梯形螺杆一桩帽一桩身为一体，共同下沉，此时应快速合上纽子开关K2 (此时信号RL3亮了)；
[0050]5.冲击体打击在受击拉压箱上，再一次使弹性按钮AKl压合，接点AKl (101-125)接通时间继电器SJ2的电源，在它的短暂延时内冲击体停放在受击拉压箱之上，使动力反射波的能量被冲击体重量压抑，使之失去破坏作用；
[0051]6.接点SJ2 (101-129)接通中间继电器J2，J2 (101-113)接通IYA电源，给升降油缸无杆腔充油，冲击体上升，此时中间继电器Jl不工作了，因此接点Jl (126-139)常闭了，使用继电器JO恢复吸合，接点JO (101-113)继续向IYA供电，升降油缸将冲击体提升到一个分程高度时，承力板使AK2’闭合，AK2’ (135-131)使时间继电器SJ3得电，它的接点瞬时闭合，延时断开，接点SJ3(101-133)使中间继电器J3得电，接点J3 (101-115)向2YA送电，升降油缸有杆腔得到充油，冲击体下击；
[0052]7.反复几个分程后，全程就要走完了，应该重新建立一个新全程，方法是:人工将钮子开关K2拉开，使时间继电器S J3、中间继电器J3失电，接点J3 (IO1-129 )接通中间继电器J2接点，J2 (101-113)接通1YA，向升降油缸无杆腔充油，冲击体带着受击拉压箱一起提升，当冲击体靠近接近开关LKl时，时间继电器SJl闭合，信号灯RL3发亮，人工将钮子开关K2合上，接点Jl (101-117)使夹桩油缸夹住桩身。
[0053]梯形螺杆的启动和停转没有必要自控，人工操作启动按钮QA1，磁力启动器BZ吸合三相交流电动机M正向旋转，桩帽上升，按下停车按钮TA1，即停止上升；按下启动按钮QA2，磁力启动器BF吸合，三相交流电动机M反向旋转，桩帽下降，按下停车按钮TA2，即停止下降。
【权利要求】
1.一种梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其包括动力室(2)、定位架(3)、带插舌(41)的桩帽(4)、受击拉压箱(9)、冲击体(10)及二升降油缸(11)，其特征在于，还包括二根梯形螺杆(5)，该桩帽(4)两端的中部各加工有一梯形螺母(46)，该梯形螺杆(5)的下端旋出该梯形螺母(46)后，穿过冲击体(10)和受击拉压箱(9)，该受击拉压箱的箱体(91)底部设有传动机构(13),以带动二梯形螺杆(5)同步转动。
2.如权利要求1所述的梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其特征在于，所述传动机构(13)包括三相交流电动机(131)、双层小直径链轮(132)及二个大直径链轮(133)，该三相交流电动机(131)通过马达支架(134)固定于箱体(91)底部，该双层小直径链轮(132)装于该三相交流电动机(131)的转动轴上，该二大直径链轮(133)分别设于二梯形螺杆(5)的底端，并通过链条与该双层小直径链轮(132)连接。
3.如权利要求1所述的梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其特征在于，所述梯形螺杆(5)的底部套设有装设于轴承架(99)中的增大轴向抗拉力的水平轴承(97)和保证梯形螺杆垂直方向旋转灵活的轴向轴承(98 )。
4.如权利要求3所述的梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其特征在于，所述水平轴承(97 )为平板轴承,该轴向轴承(98 )为滚珠轴承。
5.如权利要求1所述的梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其特征在于，所述动力室(2)顶端装设有定位架(3)，该定位架(3)中间设有通孔(31)，该定位架(3)顶端两侧的中部分别设有固定架(32)，该固定架(32)上设有第二推动油缸(33)，该第二推动油缸(33)的缸筒固定于固定架(32)上，活塞杆端连接有弧形板(34)，在第二推动油缸(33)的作用下，其活塞杆推动弧形板(34)对梯形螺杆(5)进行定位。
6.如权利要求5所述的梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其特征在于，所述定位架(3)的高度为桩身长度的三分之一。
7.如权利要求1所述的梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其特征在于，所述升降油缸(11)的缸筒底部装设圆球和尚头(111 )，该圆球和尚头(111)与缸筒球头座(112 )铰接，该缸筒球头座(112)固定于该动力室(2)的底板上，该升降油缸(11)的活塞杆端部安装椭圆球和尚头(113)，该冲击体(10)上固定有活塞杆球头座(114)，该活塞杆球头座(114)内设有一容置空间(115)，以容置该椭圆球和尚头(113)，且该二升降油缸(11)的输油管道保持相同的压降。
8.如权利要求1所述的梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其特征在于，所述梯形螺杆(5)为外设有梯形螺纹、螺距大的螺杆，其由数节小螺杆通过接头接长，该接头的一端为正向螺纹，另一端为反向螺纹，梯形螺杆(5)的各节小螺杆两端内侧分别设有与该接头的正反向螺纹相对应的螺纹。
9.如权利要求1所述的梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其特征在于，所述受击拉压箱(9)的箱体(91)上表面于桩孔(92)四周装设有数组板式弹簧(93)，该箱体(91)两端中部分别设有梯形螺杆穿孔(96)，该冲击体(10)两端中部设有梯形螺杆通孔。
10.如权利要求1所述的梯形螺杆顶拉式液压动力沉桩机，其特征在于，所述桩帽(4)的顶端设有二个第一推动油缸(43),该第一推动油缸(43)的缸筒固定于桩帽(4)顶端,活塞杆端连接一带动板(44),该带动板(44)的另端与该插舌(41)连接，以在第一推动油缸(43 )的作用下，活塞杆带动插舌(41)移动。
【文档编号】E02D7/20GK103590402SQ201310625126
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】段国忠, 杨锁祥, 施林, 段率 申请人:湖南新天和工程设备有限公司