大扭矩桩机的制作方法

本发明涉及工程设备领域，具体地说是一种大扭矩桩机。

背景技术：

螺旋打桩机是工程中常用的一种打桩机，它是通过动力头带动钻杆钻头向地下钻机成孔的打桩设备。为了能有效形成带螺纹的桩孔，需要驱动钻杆旋转的机构与牵引钻杆上下运动的机构之间具有比例约束关系。中国专利申请cn1415804a公开了一种螺纹桩桩机联动机构，其结构参见图7，在动力头6’上设置有旋转传感器8’，在机架上设置有钻杆上下位移传感器9’，联动机构采用电子控制方式，其工作原理是工业控制器11’对旋转传感器8’和位移传感器9’传来的数据进行比较，如果满足设定的比例关系，则维持现状，否则工业控制器11’调整旋转机构用变频器12’的频率从而调整旋转机构驱动电机7’的速度，使钻杆旋转和上下运动满足设定的比例关系。该螺纹桩桩机联动机构具有减少控制系统的震荡、提高控制系统精度等优点，但是在实际使用过程中钻杆旋转机构的速度受到钻孔深度、土壤类型以及旋转机构输出扭矩的制约，采用上述螺纹桩桩机联动机构会出现因阻力增大埋钻及钻杆旋转机构停止运转的情况，当钻杆旋转机构停止运转时，牵引机构未接收到控制信号仍在运行，牵引钢丝绳会在卷扬机5’与滑轮组4’之间堆积，造成钢丝绳混乱，而影响打桩机的正常使用，降低工作效率。

中国专利申请cn101977015a一种打桩机的变频控制装置，包括立柱、平台、钻具、卷扬机、钢丝绳、钻具转速控制装置、钻具升降控制装置、操纵台和电源组成，钻具转速控制装置和钻具升降控制装置分别包括减速机和电机，钻具转速控制装置还设有钻具变频器，钻具升降控制装置还设有卷扬机变频器，钻具变频器输入端与电源相连接，输出端与电机相连接，电机与减速机相连接，减速机与钻具相连接，以通过钻具变频器检测钻具电机的电流大小来控制卷扬机变频器输出频率的大小，卷扬机变频器输入端与电源相连接，输出端与电机相连接，电机与减速机相连接，减速机与卷扬机的卷筒相连接，钻具变频器和卷扬机变频器之间经导线相连接，钻具变频器和卷扬机变频器又经导线与操纵台相连接。采用该打桩机的变频控制装置也无法实现减速机动力头和卷扬机同步，不能实现螺杆桩施工，影响螺纹桩桩机的打桩效果。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述技术缺陷，提供一种结构简单、性能稳定、使用安全、工作效率高、使用寿命长的大扭矩打桩机。

为实现上述目的，本发明的大扭矩桩机，包括桩架、钻杆、钻杆旋转机构、钻杆上下牵引机构以及控制器，钻杆旋转机构包括旋转电机和行星减速机动力头，旋转电机固定在行星减速机动力头上，行星减速机动力头的输出轴与钻杆连接，钻杆上下牵引机构包括定滑轮、动滑轮组、钢丝绳a、钢丝绳b、卷扬机和牵引电机，钢丝绳a的一端与行星减速机动力头连接，另一端经过定滑轮后与动滑轮组连接，钢丝绳b的一端与动滑轮组连接，其特征是钢丝绳b经过设置在桩架上的测速定滑轮装置以及钢丝绳松紧测量装置后另一端与卷扬机连接，所述测速定滑轮装置包括滑轮座、滑轮、小齿轮、大齿轮、带齿轮滑轮、连接轴和旋转编码器，滑轮和带齿轮滑轮经转轴固定在滑轮座上，大齿轮与带齿轮滑轮固定连接，小齿轮与大齿轮啮合，小齿轮通过连接轴与旋转编码器连接；所述钢丝绳松紧装置包括耳板、销轴、转臂、挡杆和接触传感器，转臂通过销轴固定在耳板上，两个平行转臂间连接有档杆，档杆压在钢丝绳b上，接触传感器的感应探头位于转臂下方，控制器分别与旋转编码器、接触传感器，以及控制旋转电机的旋转用变频器、控制牵引电机的牵引用变频器连接,以达到通过测速定滑轮装置和钢丝绳松紧测量装置对钢丝绳的松紧进行实时控制，保证钻机以最大扭矩钻进，延长了钻机的使用寿命。

所述桩架的立柱为方滑道立柱，行星减速机动力头和方滑道立柱上滑道滑动连接。

本发明大扭矩桩机工作控制步骤如下：

（1）经操作台向控制器发出打桩指令，控制器向旋转用变频器和牵引用变频器发出指令。

（2）旋转用变频器控制旋转电机带动行星减速机动力头输出轴上的钻杆旋转，同时旋转用变频器将旋转电机运行时电流信号，频率信号传给控制器。

（3）牵引用变频器控制牵引电机带动卷扬机转动，牵引行星减速机动力头在方滑道立柱上滑动，同时牵引用变频器将牵引电机运行时电流信号，频率信号传给控制器；钢丝绳b在测速定滑轮装置中移动时旋转编码器接收转速信号并将转速信号传送给控制器；钢丝绳b受力拉紧时，钢丝绳松紧装置中的接触传感器不向控制器发出信号，钢丝绳b松弛时，下压转臂启动接触传感器向控制器发出信号。

（4）控制器根据旋转编码器、接触传感器、旋转用变频器和牵引用变频器传来的信号调整输出指令。

本发明大扭矩桩机通过测速定滑轮装置以及钢丝绳松紧测量装置对钻杆旋转机构和钻杆上下牵引机构的速度进行测定监控，控制器根据测速定滑轮装置中的旋转编码器、钢丝绳松紧测量装置中接触传感器、旋转用变频器以及牵引用变频器传送的信号调整输出指令，保证行星减速机动力头和卷扬机速度协调，当发生卡钻时，钢丝绳松弛到一定程度后，接触传感器向控制器发出信号，卷扬机及时调整，不会出现钢丝绳堆积的情况，可以保证钻杆上输出不超过负荷的最大扭矩，使打桩机高效运行。

附图说明

图1为本发明大扭矩桩机结构示意图。

图2为本发明大扭矩桩机控制部分原理图。

图3为测速定滑轮装置结构的主视图。

图4为测速定滑轮装置结构的左视图。

图5为钢丝绳松紧装置结构的主视图。

图6为钢丝绳松紧装置结构的俯视图。

图7为现有技术打桩机的结构示意图。

附图标记说明：1桩架，2钻杆，3钢丝绳a，4顶部定滑轮，5卷扬机，6行星减速机动力头，7旋转电机，8方滑道立柱，9操作台，10牵引电机，11控制器，12旋转用变频器，13牵引用变频器，14动滑轮组，15钢丝绳b，16触摸屏打印机，20测速定滑轮装置，21滑轮座，22滑轮，23小齿轮，24大齿轮，25支架，26带齿轮滑轮，27连接轴，28旋转编码器，30钢丝绳松紧测量装置，31耳板，32销轴，33转臂，34挡杆，35传感器。

具体实施方式

本发明大扭矩桩机由桩架1、钻杆2、控制器11、触摸屏打印机16、操作台9、测速定滑轮装置20、钢丝绳松紧测量装置30、钢丝绳a3、定滑轮4、动滑轮组14、钢丝绳b15、旋转用变频器12、旋转电机7、行星减速机动力头6、牵引用变频器13，牵引电机10、卷扬机5、键盘和显示器等组成,其中旋转电机7和行星减速机动力头6是钻杆旋转机构的主要组成部分，旋转电机7固定在行星减速机动力头6上，行星减速机动力头6的输出轴与钻杆2连接；固定在桩架1上的定滑轮4、动滑轮组16、钢丝绳a3、钢丝绳b15、卷扬机5和牵引电机10作为钻杆上下牵引机构的主要组成部分,钢丝绳a3的一端与行星减速机动力头6连接，另一端经过定滑轮4后与动滑轮组14连接，钢丝绳b15的一端与动滑轮组14连接，另一端经过设置在桩架上的测速定滑轮装置20以及钢丝绳松紧测量装置30后与卷扬机5连接，牵引电机10为卷扬机5提供动力。为防止行星减速机动力头6在滑道上脱轨，桩架1立柱采用方滑道立柱8，行星减速机动力头6和方滑道立柱8上滑道滑动连接，保证行星减速机动力头6安全可靠运行。

本实施例中测速定滑轮装置20，如图3和4所示，包括滑轮座21、滑轮22、小齿轮23、大齿轮24、支架25、带齿轮滑轮26、连接轴27和旋转编码器28，滑轮22和带齿轮滑轮26经转轴固定在滑轮座21上，大齿轮24与带齿轮滑轮26固定连接，小齿轮23与大齿轮24啮合，小齿轮23通过连接轴27与旋转编码器28连接。支架25的一端固定在滑轮座21上，连接轴27装在支架25上。

本实施例中钢丝绳松紧装置30，如图5和图6所示，包括耳板31、销轴32、转臂33、挡杆34和接触传感器35，转臂33通过销轴32固定在耳板31上，两个平行转臂33间连接有档杆34，档杆34压在钢丝绳b15上，接触传感器35的感应探头35a位于转臂33下方。

控制器11通过导线分别与旋转用变频器12、牵引用变频器13、旋转编码器28、接触传感器35、触摸屏打印机16和操作台9连接，其中牵引用变频器13通过导线与牵引电机10连接，旋转用变频器12通过导线与旋转电机7连接。本发明控制部分原理图参见图2，当通过操作台9向控制器11发出打桩指令后，控制器11向旋转用变频器12、牵引用变频器13发出指令。旋转用变频器12控制旋转电机7带动行星减速机动力头6输出轴上的钻杆2旋转，同时旋转用变频器12将旋转电机7运行时电流信号，频率信号通过导线传给控制器11。牵引用变频器13控制牵引电机10带动卷扬机5转动，卷扬机5拉动钢丝绳b15、动滑轮组14和钢丝绳a3，从而牵引行星减速机动力头6在方滑道立柱8上滑动，同时牵引用变频器13将牵引电机10运行时电流信号，频率信号通过导线传给控制器11。钢丝绳b15移动时带动带齿轮滑轮26转动，大齿轮24随带齿轮滑轮26一起转动，从而带动小齿轮23转动，小齿轮23通过连接轴27带动旋转编码器28转动，旋转编码器28将转速信号通过导线传给控制器11。钢丝绳松紧测量装置30中的挡杆34压在钢丝绳b15上，在钢丝绳b15受力拉紧时，转臂33位于接触传感器35上方，转臂33不与接触传感器35接触；当钢丝绳b15受力较小松弛时，钢丝绳b15下沉，挡杆34和转臂33绕销轴32向下转动，转臂33下移触动接触传感器35发出信号，通过连接导线将信号传给控制器11。控制器11根据旋转编码器28、接触传感器35、旋转用变频器12和牵引用变频器13传来的信号，通过程序运算结果调整输出指令信号，对行星减速机动力头6和卷扬机5速度进行调整，整个控制过程中钻杆上下牵引机构的速度是根据钻杆旋转机构的速度进行调整，钢丝绳不会出现堆积现象，同时可保证钻杆2上输出不超过可允许负荷的最大扭矩，使桩机保持高效运行，可以完成长螺旋灌注桩和螺杆桩施工。