一种液压打桩锤的制作方法

本发明涉及一种桩基施工机械，特别涉及一种液压打桩锤。

背景技术：

随着城市工业和民用建筑、市政建设、桥梁、码头、城际铁路和城镇化建设不断推进，由于传统的柴油打桩锤受油烟排放、噪音高、振动大和作业效率低等因素影响，无法满足现代基础施工倡导的低碳、节能、绿色的环保要求，其使用范围和区域受到很大限制。液压打桩锤由于具有作业效率高、噪声低、振动小和无油烟污染等技术特点，符合低碳、节能的绿色环保要求，逐步替代传统的柴油打桩锤，产品规格系列不断拓展，产品性能也在不断完善和提高。

液压打桩锤的工作原理是其锤芯通过提升油缸提升预期高度后快速释放，以大于或者接近自由落体方式直接作用于液压锤下方连接的桩帽砧座上，通过砧座对套装于桩帽内的预制桩体做功后将桩体捶打进入地层。由于液压锤锤芯对砧座的作用力非常大，停留传递时间仅0.1～0.15秒左右，如果在撞击砧座后引起振动较大，将对锤体及桩帽产生极大的冲击力，从而对液压锤本体造成极大的损伤破坏，影响其工作性能正常发挥，降低液压锤使用寿命；较大的冲击力对预制桩的桩头损伤极大，造成桩头破损，影响桩基施工质量。

现有液压打桩锤包括架体及设置于架体内的冲击锤芯，液压动力系统连接液压泵、液压管路、蓄能器、各个控制阀元件和提升油缸，提升油缸位于架体内腔、且上端缸筒与架体上端连接，提升油缸的活塞杆与冲击锤芯连接，冲击锤芯对桩体实施打击。液压冲击锤的冲击锤芯和架体的横截面一般均采用去除四个边角的正方形，冲击锤芯安装于架体的内腔后沿其垂直方向上下运动；沿冲击锤芯垂直方向在其四个缺口处的二侧面上安装导向板，架体的四个内角处设置凸出的导向架，保证冲击锤芯在架体内腔提升和下落稳定、可靠，这种结构方式使架体和冲击锤芯加工复杂，增加液压锤的制造成本。在液压锤沉桩施工时，由于冲击锤芯在液压锤的架体内腔内作上下往复运动，造成导向板磨损较快，用户需要定期检查其磨损程度，如果导向板超过磨损极限就需要拆卸更换，由于导向板安装于冲击锤芯上的，需要将整个冲击锤芯从架体内腔拆下来然后进行磨损导向板的更换，操作人员费时费力、更换困难，严重影响液压锤的沉桩施工效率，增加施工作业费用。目前液压锤架体下方连接的桩帽，在桩帽体内撞击平面设置了缓冲圈，其作用就是隔离桩帽反弹对液压冲击锤外壳体的冲击，改善液压锤的避振效果，由于该缓冲圈为橡胶材质的环状圈，安装过程中未作预紧处理，仅是依靠橡胶件固有的自身弹性进行避振，因而实际避振效果有限，在液压打桩锤打桩过程不能全部隔离桩帽反弹对液压锤架体的冲击，增加了液压打桩锤的损坏情况。此外，液压打桩锤的提升油缸一般在冲击锤芯上方的位置运动，活塞杆的行程直接影响到液压锤的高度尺寸，由此增加了液压打桩锤的整机长度，给桩架选用带来不利影响。因此，技术人员需要解决和攻克的技术问题是，如何减少液压锤打桩过程中运行阻力，降低液压锤施工过程中的振动冲击，方便导向板维护和更换，降低液压锤整机高度，从而延长使用寿命、改进运行安全性能和提高桩基施工效率。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种整体刚性好、耐冲击和导向板更换方便的液压打桩锤，有效隔离桩帽反弹对锤体的冲击、整体高度有效降低，进一步提高打桩作业的安全性能，改善沉桩作业效率，降低施工单位的工程成本。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种液压打桩锤，包括含下锤芯和上锤芯的锤芯单元、锤壳体、提升油缸、连接轴总成、起落架、多个蓄能器单元、桩帽组、二组位移传感器及液压系统，其中：

锤芯单元的下锤芯包括具有中心沉孔、上部凸台和多个透气孔的下锤芯上部、冲击头，上锤芯具有中心通孔、下部凹坑，锤芯单元还包括位于上锤芯上端面的缓冲块、将下锤芯和上锤芯连接成一体的多个具有双头螺纹的紧固拉杆、位于下锤芯侧面的多个锁定孔、多个具有拉杆螺孔和锁定螺孔的拉杆锁定轴、位于下锤芯和上锤芯之间的多个弹性销套；

锤壳体包括连接支架和多个上盖通孔的上壳框体、具有下部法兰的下壳框体、位于上壳框体和下壳框体之间具有油缸通孔的隔板、二组背面导向板以及位于下壳框体内腔四个内角处的多个导向板，其中：连接支架包括支架立板、支架轴、关节轴承和轴端螺母；

提升油缸包括具有端部螺纹的活塞杆、具有接叉的缸筒端盖、缸筒以及位于缸筒外壁上部的阀块组；

连接轴总成包括具有轴体上轴肩和轴体下轴肩的连接轴体、对接盘、轴体上缓冲垫、轴体下缓冲垫、压紧套组件和定位圈，其中：压紧套组件包括压紧上法兰、中心圈和具有多个溢水孔的压紧座；

起落架包括提升滑轮组、提锤构和背部导向块；

每个蓄能器单元均包括蓄能器、压盖、减震垫和上端盖；

桩帽组包括含上帽法兰、内圈和多层橡胶垫的上桩帽、下桩帽以及位于下桩帽端面凹坑处的撞击块；

其特征在于：

所述锤芯单元的上锤芯为长方体形状，所述缓冲块为四个，以几何对称方式布置于上锤芯的上端面；所述上锤芯内部设有沿其垂直方向互为平行、且在其横截面呈几何对称方式的八个拉杆通孔，所述下锤芯上部为长方体形状，其内部设有沿其垂直方向互为平行、且在其横截面呈几何对称方式的八个拉杆盲孔；所述上锤芯的八个拉杆通孔和下锤芯的八个拉杆盲孔在锤芯单元的垂直方向的投影是重叠和互补的；所述上锤芯通过其下端面的下部凹坑置于下锤芯上部的上端面的上部凸台；所述锤芯单元的上锤芯和下锤芯的下锤芯上部在锤芯单元的垂直方向的投影是重叠和互补的；所述锁定孔有八个，沿下锤芯上部的水平方向对称设置于它的四个侧面，并与八个拉杆盲孔垂直接通；所述拉杆锁定轴有八个，分别置于下锤芯上部的各个锁定孔内；所述紧固拉杆有八个，它们分别穿过上锤芯的各个拉杆通孔后进入下锤芯上部的各个拉杆盲孔，它们的下端螺纹分别紧固于各个拉杆锁定轴的拉杆螺孔后通过在拉杆锁定轴的锁定螺孔拧上螺钉后予以固定，它们的上端螺纹露出锤芯单元的上锤芯的上端面后用螺母紧固；所述透气孔有四个，沿下锤芯上部的水平方向对称设置于它的四个侧面，并与中心沉孔的底部垂直接通；

所述锤壳体的上壳框体通过隔板与下壳框体连城一体而成为长方体形的焊接构体；所述蓄能器单元有四个，沿上壳框体的垂直方向对称设置于其内腔的接近四个内角处，每个蓄能器单元均通过各个蓄能器的底部固定在隔板上后依次安装压盖、减震垫和上端盖予以固定；

所述锤芯单元置于锤壳体的下壳框体的内腔，所述多个导向板沿下壳框体的垂直方向布置于其内腔四个内角的二侧；

所述提升油缸通过其缸筒穿过锤壳体的隔板的油缸通孔，其上部的缸筒端盖的接叉在装入关节轴承后置于连接支架的二个支架立板之间，所述支架轴依次穿过连接支架的一个支架立板、缸筒端盖的接叉和连接支架的另一个支架立板的安装孔后用轴端螺母予以固定；所述提升油缸的活塞杆的端部螺纹固装连接轴总成的对接盘；

所述连接轴总成的连接轴体的轴体上轴肩通过螺钉与对接盘对接固定，该轴体上轴肩置于压紧套组件的压紧座内；所述轴体上缓冲垫经过剖分后安装于压紧座和轴体下轴肩之间，该轴体下轴肩置于下锤芯上部的中心沉孔内，所述轴体下缓冲垫位于轴体下轴肩和中心沉孔底部之间；所述压紧套组件沿其轴向方向剖开后安装于锤芯单元的上锤芯的中心通孔内，位于其下端的压紧座紧贴下锤芯上部的中心沉孔内台阶，所述压紧套组件的中心圈置于上锤芯的中心通孔内壁，其上端的压紧上法兰套装定位圈后通过多个压紧螺栓将压紧套组件固定在锤芯单元上；所述压紧座的多个溢水孔通过轴体下轴肩与下锤芯上部的中心沉孔之间的间隙与多个透气孔相连通；

所述起落架通过其背部导向块置于来自外部的桩架的立柱导轨上，由外部桩架的卷扬机引出的钢丝绳经桩架顶部滑轮组后穿过起落架的提升滑轮组后与起落架连接；所述起落架的提锤钩钩住锤壳体，操纵桩架的卷扬机收起钢丝绳，锤壳体借助其二组背面导向板沿桩架的立柱导轨上行，直到来自外部的预制桩被牵引完全进入桩帽组的下桩帽内，操纵卷扬机的钢丝绳使锤壳体与预制桩一起下行到停留位置时，操纵起落架的提锤钩使其脱离锤壳体；

所述桩帽组通过上桩帽的上帽法兰固装于下壳框体的下部法兰上，所述多层橡胶垫以高出上帽法兰上端面的方式设置于上帽法兰的内圈上方，并在螺钉紧固后具有一定的预紧力；所述下桩帽套装于上桩帽的孔内，所述撞击块的上端面与锤芯单元的冲击头底平面接触；所述下桩帽套装于来自外部的预应力桩或管桩的桩头上；

所述蓄能器单元有四个，沿锤壳体的垂直方向设置在上壳框体内腔的四个内角处的隔板上，依次在隔板的上端面安装各个蓄能器、各个压盖和各个减震垫，通过各个上端盖固装在锤壳体的上端面；所述蓄能器单元通过管路与液压控制系统连接；

所述二组位移传感器沿锤壳体的垂直方向上下设置，每组位移传感器均有二个、且每个位移传感器对称设置于下壳框体的左右二侧面；所述上方的一组位移传感器监测锤芯单元的上行极限位置，在检测到锤芯单元的上端面到达该位置时传递信号给液压控制系统，便于液压打桩锤及时停止运行；所述下方的一组位移传感器检测锤芯单元的上下运行，将信号传递给液压控制系统，通过阀块组的液压控制件及时转换提升油缸的伸张、收缩动作，使锤芯单元在一个工作循环内完成提升和锤击作业；

所述液压控制系统通过其液压管路连接多个蓄能器单元、缸筒外壁上部的阀块组上，通过该阀块组上的各个液压控制件、内置管路操纵提升油缸，该提升油缸的活塞杆带动锤芯单元在锤壳体的下壳框体内腔向上运动达到工作行程后，液压控制系统切换液压回路，所述锤芯单元随即向下运动，其冲击头下行撞击位于下桩帽上端面的撞击块，将液压打桩锤的冲击力传递给来自外部的预制桩后进行打桩施工；所述液压控制系统在接收到下方的一组位移传感器传递的信号后切换液压回路，提升油缸的活塞杆再次带动锤芯单元上行，液压打桩锤进入另一个提升、锤击作业程序。

本发明可以是，所述导向板在锤壳体的下壳框体的四个内角处设置时沿其垂直方向间隔一段距离方式布置。

本发明还可以是，所述锤芯单元的上锤芯的八个拉杆通孔和下锤芯上部的八个拉杆盲孔在它们的结合处设置弹性销套。

本发明还可以是，所述紧固拉杆的下端螺纹旋于拉杆锁定轴的拉杆螺孔时其紧固预紧力大于等于200kn。

本发明还可以是，所述多个压紧螺栓将压紧套组件固定在锤芯单元上时其预紧力大于等于160kn。

本发明还可以是，所述桩帽组的上帽法兰的内圈上方设置的多层橡胶垫在螺钉紧固后受到的预紧力大于等于5500kn。

附图说明

图1为本发明液压打桩锤的立体结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的左视图；

图4为图1的俯视图；

图5为图2中a-a向剖视图；

图6为图2中b部局部放大图；

图7是图2中d部局部放大图；

图8为图4中c-c向剖视图局部；

图9是本发明中锤芯单元的结构示意图；

图10是图9的右视图；

图11是图10中e-e向剖视图；

图12是图10中g部局部放大图；

图13是图12中f-f向剖视图局部。

具体实施方式

以下结合附图所述实施例对本发明液压打桩锤作进一步的说明。

一种液压打桩锤，包括含下锤芯11和上锤芯12的锤芯单元1、锤壳体2、提升油缸4、连接轴总成6、起落架5、多个蓄能器单元7、桩帽组3、位移传感器28及液压系统，锤芯单元1的下锤芯11包括具有中心沉孔111、上部凸台112和多个透气孔114的下锤芯上部110、冲击头113，上锤芯12具有中心通孔121、下部凹坑122，锤芯单元1还包括位于上锤芯上端面的缓冲块19、将下锤芯和上锤芯连接成一体的多个具有双头螺纹的紧固拉杆16、位于下锤芯侧面的多个锁定孔15、多个具有拉杆螺孔171和锁定螺孔172的拉杆锁定轴17、位于下锤芯和上锤芯之间的多个弹性销套18；锤壳体2包括连接支架213和多个上盖通孔212的上壳框体21、具有下部法兰221的下壳框体22、位于上壳框体和下壳框体22之间具有油缸通孔2110的隔板211、二组背面导向板23以及位于下壳框体内腔四个内角处的多个导向板26；连接支架213包括支架立板2131、支架轴2132、关节轴承2133和轴端螺母2134；提升油缸4包括具有端部螺纹411的活塞杆41、具有接叉431的缸筒端盖43、缸筒42以及位于缸筒外壁上部的阀块组44；连接轴总成6包括具有轴体上轴肩611和轴体下轴肩612的连接轴体61、对接盘62、轴体上缓冲垫63、轴体下缓冲垫64、压紧套组件65和定位圈67，其中：压紧套组件65包括压紧上法兰651、中心圈652和具有多个溢水孔6531的压紧座653；起落架5包括提升滑轮组51、提锤构52和背部导向块53；每个蓄能器单元7均包括蓄能器70、压盖71、减震垫72和上端盖73；桩帽组3包括含上帽法兰311、内圈312和多层橡胶垫313的上桩帽31、下桩帽32以及位于下桩帽端面凹坑处的撞击块34；其中：

所述锤芯单元1的上锤芯12为长方体形状，所述缓冲块19为四个，以几何对称方式布置于上锤芯的上端面；可有效减缓液压打桩锤的锤芯单元上行时对锤壳体的冲击，从而达到较好的避振效果。所述上锤芯12内部设有沿其垂直方向互为平行、且在其横截面呈几何对称方式的八个拉杆通孔129，所述下锤芯上部110为长方体形状，其内部设有沿其垂直方向互为平行、且在其横截面呈几何对称方式的八个拉杆盲孔119；所述上锤芯12的八个拉杆通孔129和下锤芯11的八个拉杆盲孔119在锤芯单元1的垂直方向的投影是重叠和互补的；所述上锤芯12通过其下端面的下部凹坑122置于下锤芯上部110的上端面的上部凸台112；所述上锤芯12的八个拉杆通孔129和下锤芯11的八个拉杆盲孔119在锤芯单元1的垂直方向的投影是重叠和互补的；所述锤芯单元1的上锤芯12的八个拉杆通孔129和下锤芯上部110的八个拉杆盲孔119在它们的结合处设置弹性销套18；所述锁定孔15有八个，沿下锤芯上部110的水平方向对称设置于它的四个侧面，并与八个拉杆盲孔119垂直接通；所述拉杆锁定轴17有八个，分别置于下锤芯上部110的各个锁定孔15内；所述紧固拉杆16有八个，它们分别穿过上锤芯12的各个拉杆通孔129后进入下锤芯上部110的各个拉杆盲孔119，它们的下端螺纹分别紧固于各个拉杆锁定轴17的拉杆螺孔171后通过在拉杆锁定轴17的锁定螺孔172拧上螺钉后予以固定，它们的上端螺纹露出锤芯单元1的上锤芯12的上端面后用螺母紧固；所述紧固拉杆16的下端螺纹旋于拉杆锁定轴17的拉杆螺孔171时其紧固预紧力大于等于200kn。所述透气孔114有四个，沿下锤芯上部110的水平方向对称设置于它的四个侧面，并与中心沉孔111的底部垂直接通。

所述锤壳体2通过位于其下壳框体22背部的二组背面导向板23置于自外部的桩架的立柱导轨上；所述锤壳体2的上壳框体21通过隔板211与下壳框体22连城一体而成为长方体形的焊接构体；所述蓄能器单元7有四个，沿上壳框体21的垂直方向对称设置于其内腔的接近四个内角处，每个蓄能器单元7均通过各个蓄能器70的底部固定在隔板211上后依次安装压盖71、减震垫72和上端盖73予以固定。

所述锤芯单元1置于锤壳体2的下壳框体22的内腔，所述多个导向板26沿下壳框体22的垂直方向布置于其内腔四个内角的二侧；所述导向板26在锤壳体2的下壳框体22的四个内角处设置时沿其垂直方向间隔一段距离方式布置。当液压打桩锤使用一段时间后，如果导向板超过说明书推荐的磨损厚度后，可以在不拆开液压打桩锤的锤壳体的情况下进行更换，有效减轻操作人员的工作强度，提高施工作业效率。

所述提升油缸4通过其缸筒42穿过锤壳体2的隔板211的油缸通孔2110，其上部的缸筒端盖43的接叉431在装入关节轴承2133后置于连接支架213的二个支架立板2131之间，所述支架轴2132依次穿过连接支架213的一个支架立板2131、缸筒端盖43的接叉431和连接支架213的另一个支架立板2131的安装孔后用轴端螺母2134予以固定；所述提升油缸4的活塞杆41的端部螺纹411固装连接轴总成6的对接盘62。提升油缸的上端缸筒端盖接叉采用关节轴承，有效保证提升油缸的活塞在提升锤芯单元时具有较好的垂直精度，提高提升油缸的工作性能，有利于发挥液压锤的打击性能。

所述连接轴总成6的连接轴体61的轴体上轴肩611通过螺钉与对接盘62对接固定，该轴体上轴肩611置于压紧套组件65的压紧座653内；所述轴体上缓冲垫63经过剖分后安装于压紧座653和轴体下轴肩612之间，该轴体下轴肩612置于下锤芯上部110的中心沉孔111内，所述轴体下缓冲垫64位于轴体下轴肩612和中心沉孔111底部之间；所述压紧套组件65沿其轴向方向剖开后安装于锤芯单元1的上锤芯12的中心通孔121内，位于其下端的压紧座653紧贴下锤芯上部110的中心沉孔111内台阶，所述压紧套组件65的中心圈652置于上锤芯12的中心通孔121内壁，其上端的压紧上法兰651套装定位圈67后通过多个压紧螺栓68将压紧套组件65固定在锤芯单元1上；所述多个压紧螺栓68将压紧套组件65固定在锤芯单元1上时其预紧力大于等于160kn；所述压紧座653的多个溢水孔6531通过轴体下轴肩612与下锤芯上部110的中心沉孔111之间的间隙与多个透气孔114相连通。在液压打桩锤下行打桩作业时，是有效排除残留在下锤芯上部的中心沉孔内的积水，保证锤芯单元工作正常。在提升油缸提升锤心单元上行的过程中，提升油缸的缸筒进入锤心单元的中心通孔内，有效降低液压打桩锤的整体高度，从而配套桩架的立柱高度也随之降低，进一步提高施工安全性。

所述起落架5通过其背部导向块53置于来自外部的桩架的立柱导轨上，由外部桩架的卷扬机引出的钢丝绳经桩架顶部滑轮组后穿过起落架5的提升滑轮组51后与起落架5连接；所述起落架5的提锤钩52钩住锤壳体2，操纵桩架的卷扬机收起钢丝绳，锤壳体2借助其二组背面导向板23沿桩架的立柱导轨上行，直到来自外部的预制桩被牵引完全进入桩帽组3的下桩帽32内，操纵卷扬机的钢丝绳使锤壳体2与预制桩一起下行到停留位置时，操纵起落架5的提锤钩52使其脱离锤壳体2。在液压打桩锤完成一根预制桩沉桩施工过程中，起落架的提锤钩使始终与液压打桩锤的锤壳体脱离，以避免在锤击过程中出现溜桩时防止桩架倒塌的安全事故，提高桩基作业的安全性能。

所述桩帽组3通过上桩帽31的上帽法兰311固装于下壳框体22的下部法兰221上，所述多层橡胶垫313以高出上帽法兰311上端面的方式设置于上帽法兰311的内圈312上方，并在螺钉紧固后具有一定的预紧力，该预紧力大于等于5500kn；能有效隔离桩帽反弹对锤壳体的冲击，有利于液压打桩锤安全施工，延长其使用寿命。所述下桩帽32套装于上桩帽31的孔内，所述撞击块34的上端面与锤芯单元1的冲击头113底平面接触；所述下桩帽32套装于来自外部的预应力桩或管桩的桩头上；将来自于液压打桩锤的锤心单元的冲击力传递给预应力桩或管桩，实现液压锤沉桩施工。

所述蓄能器单元7有四个，沿锤壳体2的垂直方向设置在上壳框体21内腔的四个内角处的隔板211上，依次在隔板211的上端面安装各个蓄能器70、各个压盖71和各个减震垫72，通过各个上端盖73固装在锤壳体2的上端面；所述蓄能器单元7通过管路与液压控制系统连接，完成液压打桩锤的提升、换向和锤击程序，能有效吸收和缓和液压系统管路内液压油流动发生急剧变化时而产生的冲击，减缓对液压元件的损坏。此外，通过蓄能器单元设置的减震垫能有效避免液压打桩锤作业过程中的冲击和振动，保证蓄能器单元正常运行，保证液压打桩锤工作稳定。

所述二组位移传感器28，28’沿锤壳体2的垂直方向上下设置，每组位移传感器均有二个、且每个位移传感器对称设置于下壳框体22的左右二侧面；所述上方的一组位移传感器28监测锤芯单元1的上行极限位置，在检测到锤芯单元1的上端面到达该位置时传递信号给液压控制系统，便于液压打桩锤及时停止运行；所述下方的一组位移传感器28’检测锤芯单元1的上下运行，将信号传递给液压控制系统，通过阀块组44的液压控制件及时转换提升油缸4的伸张、收缩动作，使锤芯单元1在一个工作循环内完成提升和锤击作业。

所述液压控制系统通过其液压管路连接多个蓄能器单元7、缸筒外壁上部的阀块组44上，通过安装于该阀块组上的各个液压控制件、内置管路操纵提升油缸4；所述提升油缸4的活塞杆41带动锤芯单元1在锤壳体2的下壳框体22内腔向上运动，当冲击头1达到位于下壳框体22内腔上方的位移传感器28时切换液压回路，该锤芯单元1随即向下运动、且其下锤芯11的冲击头113撞击位于下桩帽32上端面的撞击块34，将液压打桩锤的冲击力传递给来自外部的预制桩后进行打桩施工。所述锤芯单元1的锤壳体2在到达位于下壳框体22内腔下方的位移传感器28时切换液压回路，液压打桩锤进入另一个提升、锤击作业程序。

本发明液压打桩锤具有整体刚性好、耐冲击和导向板更换方便等特点，有效隔离桩帽反弹对锤壳体的冲击，降低液压打桩锤的整体高度，进一步提高打桩作业的安全性能，改善沉桩作业效率，降低施工单位的工程成本。