桩工机械的动力头加压起拔装置及桩工机械的制作方法
【专利摘要】一种桩工机械的动力头加压起拔装置及桩工机械，用于对桩工机械的动力头进行加压和起拔，动力头设于桩工机械的桅杆上，动力头上设有下部滑轮和上部滑轮，动力头加压起拔装置包括加压卷扬、第一滑轮组与第二滑轮组，第一滑轮组固定于桅杆的上端，第二滑轮组固定于桅杆的下端，加压卷扬上绕设有第一钢丝绳与第二钢丝绳，第一钢丝绳由加压卷扬绕出并依次向上绕过第一滑轮组、再向下绕过第二滑轮组、再向上绕过动力头上的下部滑轮、以及再向下绕过第二滑轮组后上行并固定；第二钢丝绳以与第一钢丝绳相反的方向由加压卷扬绕出并依次向上绕过第一滑轮组及再向下绕过动力头上的上部滑轮后上行并固定。
【专利说明】粧工机械的动力头加压起拔装置及粧工机械
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及桩工机械的【技术领域】，特别是关于一种桩工机械的动力头加压起拔装置及具有该动力头加压起拔装置的桩工机械。
【背景技术】
[0002]在各种桩基础施工中，用来钻孔、打桩、沉桩的机械统称为桩工机械。在各类桩工机械中，旋挖钻机和螺旋挤土桩机是应用较为广泛的。
[0003]旋挖钻机在结构上通常包括机架、桅杆、动力头、钻杆以及钻头。机架上可以设置发动机系统、卷扬装置、液压系统、控制装置以及行走装置等。动力头设于桅杆上，并与加压油缸或加压卷扬钢丝绳相连。钻杆通过键套与动力头连接，以在动力头的驱动下转动。旋挖钻机所配备的钻头为旋挖钻头，安装在钻杆底部并可在钻杆的带动下进行钻孔作业，并在钻头内装满土料时提升出孔外，如此往复直至钻孔至预定深度。
[0004]螺旋挤土桩机在结构上与旋挖钻机较为相似，也包括机架、桅杆、动力头、钻杆以及钻头，但其配备的钻头为螺旋挤扩钻头，在工作时是利用带有螺旋叶片的纺锤形螺旋挤扩钻头，通过其顺时针旋转及竖直方向加压力，将原桩孔中的土体挤入桩孔四周侧壁中，从而形成侧壁较为密实的桩孔，并在螺旋挤扩钻头提升的过程中进行混凝土的灌注，再插入钢筋笼、钢筋束或型钢，凝固后形成圆柱形的挤扩灌注桩。与非挤土桩机(如旋挖钻机)相t匕，螺旋挤土桩机的特点是通过螺旋挤扩钻头将桩孔内的土体挤入桩孔四周侧壁，在成桩过程中没有土体排出至地表。
[0005]近年来，桩工机械的应用越来越广泛，随着新加工方法的不断应用，对桩工机械的性能及施工效率也提出了更高的要求，在钻孔过程中需要对动力头进行向下的加压，并在倒土时或钻孔完成后需要对动力头进行向上的起拔，其中加压力和起拔力是体现机械性能和施工效率的重要参数，合理的加压、起拔系统会大大提高施工质量和效率。目前的桩工机械从加压形式上可分为两种:油缸加压及钢丝绳加压。油缸加压主要采用油缸加压，属于刚性加压，加压行程较短，对于钻进的地层给与的反作用力不能很好的缓解，强烈的冲击力易使油缸产生泄漏，且维修成本较高，因此只适用于软地层，也就是土层。钢丝绳加压主要采用滑轮组钢丝绳加压，属于柔性加压，其加压行程几乎可达到桅杆的长度，对钻进岩石产生的反作用力能有效的缓解，延长了桅杆和钻头的寿命。然而，现有的钢丝绳加压起拔装置的结构复杂，安装过程繁琐，为施工、设备输送和安装带来困难。
实用新型内容
[0006]有鉴于此，本实用新型目的在于提供一种采用钢丝绳加压且结构简单的桩工机械的动力头加压起拔装置。
[0007]本实用新型实施例提供一种桩工机械的动力头加压起拔装置，用于对桩工机械的动力头进行加压和起拔，该动力头设于桩工机械的桅杆上，该动力头上设有下部滑轮和上部滑轮，该动力头加压起拔装置包括加压卷扬、第一滑轮组与第二滑轮组，该第一滑轮组固定于该桅杆的上端，该第二滑轮组固定于该桅杆的下端，该加压卷扬上绕设有第一钢丝绳与第二钢丝绳，该第一钢丝绳由该加压卷扬绕出并依次向上绕过该第一滑轮组、再向下绕过该第二滑轮组、再向上绕过该动力头上的下部滑轮、以及再向下绕过该第二滑轮组后上行并固定；该第二钢丝绳以与该第一钢丝绳相反的方向由该加压卷扬绕出并依次向上绕过该第一滑轮组及再向下绕过该动力头上的上部滑轮后上行并固定。
[0008]在本实用新型的一个实施例中，该第一滑轮组包括第一滑轮、第二滑轮与第三滑轮，该第二滑轮组包括第四滑轮、第五滑轮与第六滑轮，该第一滑轮组和该第二滑轮组的所有这些滑轮的轴线均与该加压卷扬的卷筒轴线平行，该第一钢丝绳依次向上绕过该第三滑轮、再向下绕过该第六滑轮、再向上绕过该动力头上的下部滑轮、以及再向下绕过该第五滑轮和该第四滑轮后上行并固定，该第二钢丝绳依次向上绕过该第一滑轮和第二滑轮、以及再向下绕过该动力头上的上部滑轮后上行并固定。
[0009]在本实用新型的一个实施例中，该第一滑轮、第二滑轮、第四滑轮、第五滑轮位于同一竖直平面内，该第三滑轮与该第六滑轮位于同一竖直平面内，该第一滑轮和该第二滑轮这两个滑轮与该第三滑轮平行设置，该第四滑轮和该第五滑轮这两个滑轮与该第六滑轮平行设置，该第一滑轮、该第三滑轮与该第四滑轮在该桅杆上位于靠近该加压卷扬的一侧，该第二滑轮、该第五滑轮与该第六滑轮在该桅杆上位于远离该加压卷扬的另一侧。
[0010]在本实用新型的一个实施例中，该第一钢丝绳与该第二钢丝绳的一端分别固定于该加压卷扬的卷筒两侧的端板上，该第一钢丝绳与该第二钢丝绳的另一端从该加压卷扬的卷筒上的两个部分分别绕出。
[0011]在本实用新型的一个实施例中，该加压卷扬设置于该桅杆上，该加压卷扬位于该第一滑轮组与该第二滑轮组之间，该加压卷扬与该动力头分别位于该桅杆的两侧。
[0012]在本实用新型的一个实施例中，该动力头加压起拔装置还包括至少一导向轮，该至少一导向轮设置于该桅杆上，且位于该加压卷扬的上方，该第一钢丝绳与该第二钢丝绳经过该至少一导向轮导向后再绕进该第一滑轮组。
[0013]在本实用新型的一个实施例中，该桅杆上还安装有一伸缩油缸，该第一钢丝绳的末端在最后绕过该第五滑轮和该第四滑轮后上行并固定至该伸缩油缸上。
[0014]在本实用新型的一个实施例中，该桩工机械的主机上设有主卷扬，该主卷扬上绕设有第三钢丝绳，该动力头的上端设有动力头滑轮，该桅杆还安装有背滑轮以及吊锚架滑轮，该第三钢丝绳从该主卷扬绕出并向上绕过该背滑轮以及该吊锚架滑轮、以及再向下绕过该动力头滑轮后上行并固定。
[0015]本实用新型还提供一种桩工机械，包括主机、桅杆、动力头、钻杆和钻头，该桅杆的底部与该主机连接，该动力头设于该桅杆上，该钻杆与该动力头连接，该钻头安装在该钻杆底部，该钻杆可在该动力头的驱动下带动该钻头作业，该桩工机械还包括如上所述的动力头加压起拔装置。
[0016]在本实用新型的一个实施例中，该桩工机械为螺旋挤土桩机、旋挖钻机、回旋钻机、或冲抓钻机。
[0017]本实用新型实施例中，动力头加压起拔装置采用钢丝绳加压方式，加压力大，压力恒定，加压过程平稳。
[0018]本实用新型实施例中，加压卷扬采用一筒双绳结构，同时实现了提升和下降两个相反的操作，比单筒单绳结构节省卷扬数量，有效减轻设备总重，降低成本。
[0019]本实用新型实施例中，第一滑轮组与第二滑轮组的滑轮布置方式采用在桅杆上下两端平行对称布置，布置合理、绕线简单，安装和维护方便。
[0020]本实用新型实施例中，还可利用伸缩油缸与主卷扬辅助加压卷扬对动力头进行加压和起拔，有效保证了施工质量和效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的桩工机械的整体结构示意图。
[0022]图2为本实用新型实施例中加压卷扬与动力头之间的绕绳示意图。
[0023]图3为沿图2中II1-1II线的剖面示意图。
[0024]图4为沿图2中IV-1V线的剖面示意图。
[0025]图5为本实用新型实施例中主卷扬与动力头之间的绕绳示意图。
【具体实施方式】
[0026]为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0027]本实用新型的动力头加压起拔装置，用于对螺旋挤扩桩、旋挖钻机等桩工机械的动力头进行加压和起拔。图1为本实用新型的桩工机械的整体结构示意图。如图1所示，桩工机械10包括主机11、桅杆12、动力头13、钻杆14和钻头15。在本实施例中，该桩工机械以螺旋挤土桩机为例进行说明，即钻头15为一螺旋挤扩钻头。桅杆12的底部与主机11连接，主机11上可以设置发动机系统、卷扬装置、液压系统、控制装置以及行走装置等，在桩工机械10施工时，桅杆12被调整至竖直方向上。动力头13设于桅杆12上，钻杆14与动力头13连接，钻杆14与桅杆12保持平行。钻头15安装在钻杆14的底部，钻杆14可在动力头13的驱动下转动进而带动钻头15进行成孔作业。
[0028]需要说明的是，在本实用新型的其它实施例中，该桩工机械也可以是旋挖钻机、回旋钻机、冲抓钻机等需要对动力头进行加压的其它桩工机械。例如，当钻头15被配置为一旋挖钻头，使该桩工机械构成一台旋挖钻机时，本实用新型的动力头加压起拔装置即可用于对旋挖钻机的动力头进行加压。
[0029]请结合图2，动力头13上设有下部滑轮131和上部滑轮132，动力头加压起拔装置20包括加压卷扬21、第一滑轮组22与第二滑轮组23，第一滑轮组22固定于桅杆12的上端，第二滑轮组23固定于桅杆12的下端，加压卷扬21上绕设有第一钢丝绳211与第二钢丝绳212，第一钢丝绳211由加压卷扬21绕出，并依次向上绕过第一滑轮组22、再向下绕过第二滑轮组23、再向上绕过动力头13上的下部滑轮131、及再向下绕过第二滑轮组23后上行并固定。第二钢丝绳212以与第一钢丝绳211相反的方向由加压卷扬21绕出，依次向上绕过第一滑轮组22及再向下绕过动力头13上的上部滑轮132后上行并固定至桅杆12上。如此，当加压卷扬21向第一方向(图2中为顺时针方向)转动时，第一钢丝绳211收紧而第二钢丝绳212放松，动力头13在第一钢丝绳211的下拉带动下沿桅杆12向下运动而对钻头15进行加压；当加压卷扬21向第二方向(图2中为逆时针方向)转动时，第二钢丝绳212收紧而第一钢丝绳211放松，动力头13在第二钢丝绳212的上提带动下沿桅杆12向上运动而对钻头15进行起拔。
[0030]具体地，加压卷扬21设置于桅杆12上，加压卷扬21位于第一滑轮组22与第二滑轮组23之间且更靠向第二滑轮组23设置，加压卷扬21与动力头13分别位于桅杆12的前后两侧，第一钢丝绳211与第二钢丝绳212的一端(第一端)分别固定于加压卷扬21的卷筒两侧的端板上，卷筒可以利用隔环分为左右两个部分，第一钢丝绳211与第二钢丝绳212分别绕设在卷筒的两个部分上且绕设方向相反，第一钢丝绳211与第二钢丝绳212的另一端(第二端)从加压卷扬21的卷筒上的两个部分分别绕出。进一步地，动力头加压起拔装置20还包括至少一导向轮24，在本实施例中为一个导向轮，导向轮24设置于桅杆12上且位于加压卷扬21的上方，第一钢丝绳211与第二钢丝绳212均经过导向轮24导向后再分别绕进第一滑轮组22，导向轮24上设置有两个导槽(图未示)，第一钢丝绳211与第二钢丝绳212分别经由该两个导槽进行导向。
[0031]请结合图2、图3与图4，第一滑轮组22包括第一滑轮221、第二滑轮222与第三滑轮223，第一滑轮221与第二滑轮222布置在同一平面内，且第一滑轮221和第二滑轮222这两个滑轮与第三滑轮223平行设置；第二滑轮组23包括第四滑轮231、第五滑轮232与第六滑轮233，第四滑轮231与第五滑轮232布置在同一平面内，且第四滑轮231和第五滑轮232这两个滑轮与第六滑轮233平行设置。第一滑轮组22和第二滑轮组23的所有这些滑轮的轴线均与加压卷扬21的卷筒轴线平行。其中，第一滑轮221、第二滑轮222、第四滑轮231、第五滑轮232位于同一竖直平面内，第三滑轮223与第六滑轮233位于同一竖直平面内。进一步地，第一滑轮221、第三滑轮223与第四滑轮231在桅杆12上位于靠近加压卷扬21的一侧，第三滑轮223的轴线与第一滑轮221的轴线重合，第二滑轮222、第五滑轮232与第六滑轮233在桅杆12上位于远离加压卷扬21的另一侧，第六滑轮233的轴线与第五滑轮232的轴线重合。第一钢丝绳211依次向上绕过第一滑轮组22的第三滑轮223、再向下绕过第二滑轮组23的第六滑轮233、再向上绕过动力头13上的下部滑轮131、以及再向下绕过第二滑轮组23的第五滑轮232和第四滑轮231后上行固定至桅杆12上，第二钢丝绳212依次向上绕过第一滑轮组22的第一滑轮221和第二滑轮222、以及再向下绕过动力头13的上部滑轮132后上行并固定至桅杆12上的固定点126。在本实用新型的一个实施例中，动力头13的上部滑轮132与下部滑轮131均各为2个，且分别沿垂直纸面的方向并排布置(图2中上部滑轮132与下部滑轮131均只能看见一个)，同时，上部滑轮132与下部滑轮131的轴线与加压卷扬21的卷筒轴线垂直。本实用新型实施例中，第一滑轮组22与第二滑轮组23的滑轮布置方式采用在桅杆12上下两端平行对称布置，布置合理，绕线简单，安装和维护方便。
[0032]为进一步提升第一钢丝绳211对钻头15的加压力，在桅杆12上还安装有一伸缩油缸25，第一钢丝绳211的末端在最后绕过第二滑轮组23的第五滑轮232和第四滑轮231后上行并固定至伸缩油缸25上。在钻孔遭遇硬质土层时，伸缩油缸25收缩使第一钢丝绳211的第二端收紧，这样利用伸缩油缸25与加压卷扬21对第一钢丝绳211的两端同时收紧，以对动力头13及钻头15同时进行向下加压，增强第一钢丝绳211的加压强度，可以避免由于第一钢丝绳211在滑轮上的绕设行程较长，只利用加压卷扬21从第一钢丝绳211的一端进行加压所导致的加压效率较低、加压力度不够的问题。
[0033]进一步地，由于在钻杆14的提升过程中，地层摩擦力和粘土特性等多方面原因会致使所需的提升力远远大于钻杆14、钻头15和盛土的总重量，易造成第二钢丝绳212负荷过重，提升受阻的情况。为了改善提升力和提升效率，本实施例还利用主卷扬16与加压卷扬21 —起完成提升钻头15的任务，请参图1，主卷扬16设置于主机11的机台上，主卷扬16上绕设有第三钢丝绳26。具体地，如图5所示，动力头13的上端还设有动力头滑轮133，该动力头滑轮133的轴线垂直于上部滑轮132与下部滑轮131的轴线，由主卷扬16绕出的第三钢丝绳26依次向上绕过设于桅杆12上的背滑轮121及位于桅杆12顶端的吊锚架滑轮122、123，再向下绕过动力头滑轮133后上行并固定至桅杆12的上端的固定点127，主卷扬16与加压卷扬21在对钻头15进行起拔时同时转动，在本实施例中，主卷扬16顺时针方向进行转动将第三钢丝绳26收紧，加压卷扬21逆时针方向进行转动将第二钢丝绳212收紧，即可实现对动力头13及钻头15的共同提升。
[0034]工作时，加压卷扬21沿顺时针方向进行转动，第一钢丝绳211收紧而第二钢丝绳212放松，同时，伸缩油缸25还可以进行收缩以进一步拉紧第一钢丝绳211，动力头13在第一钢丝绳211的下拉带动下沿桅杆12向下运动而对钻头15进行加压，使钻头15从地层表面向地面以下钻进。当钻头15钻进到达设计深度时，加压卷扬21沿逆时针方向进行转动，第二钢丝绳212收紧而第一钢丝绳211放松，同时，主卷扬16还可以沿顺时针转动以进一步拉紧第三钢丝绳26，动力头13在第二钢丝绳212与第三钢丝绳26的上提带动下沿桅杆12向上运动而对钻头15进行起拔。需要说明的是，以上所述的加压卷扬21与主卷扬16的转动方向均以各钢丝绳具体的绕设方式为准，并不以图中为限。
[0035]本实用新型还提供一种桩工机械，该桩工机械包括如上所述的动力头加压起拔装置，其结构与工作方式已如上述，在此不再赘述。该桩工机械可以为例如螺旋挤扩桩、旋挖钻机、回旋钻机、冲抓钻机等。
[0036]综上，本实用新型的动力头加压起拔装置具有如下有益效果:
[0037]1.本实用新型的动力头加压起拔装置采用钢丝绳加压方式，加压力大，压力恒定，加压过程平稳。
[0038]2.本实用新型的加压卷扬采用一筒双绳结构，同时实现了提升和下降两个相反的操作，比单筒单绳结构节省卷扬数量，有效减轻设备总重，降低成本。
[0039]3.本实用新型中第一滑轮组与第二滑轮组的滑轮布置方式采用在桅杆上下两端平行对称布置，布置合理、绕线简单，安装和维护方便。
[0040]4.本实用新型还可利用伸缩油缸与主卷扬辅助加压卷扬对动力头进行加压和起拔，有效保证了施工质量和效率。
[0041]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种桩工机械的动力头加压起拔装置，用于对桩工机械的动力头进行加压和起拔，该动力头设于桩工机械的桅杆上，其特征在于:该动力头上设有下部滑轮和上部滑轮，该动力头加压起拔装置包括加压卷扬、第一滑轮组与第二滑轮组，该第一滑轮组固定于该桅杆的上端，该第二滑轮组固定于该桅杆的下端，该加压卷扬上绕设有第一钢丝绳与第二钢丝绳，该第一钢丝绳由该加压卷扬绕出并依次向上绕过该第一滑轮组、再向下绕过该第二滑轮组、再向上绕过该动力头上的下部滑轮、以及再向下绕过该第二滑轮组后上行并固定；该第二钢丝绳以与该第一钢丝绳相反的方向由该加压卷扬绕出并依次向上绕过该第一滑轮组及再向下绕过该动力头上的上部滑轮后上行并固定。
2.如权利要求1所述的动力头加压起拔装置，其特征在于:该第一滑轮组包括第一滑轮、第二滑轮与第三滑轮，该第二滑轮组包括第四滑轮、第五滑轮与第六滑轮，该第一滑轮组和该第二滑轮组的所有这些滑轮的轴线均与该加压卷扬的卷筒轴线平行，该第一钢丝绳依次向上绕过该第三滑轮、再向下绕过该第六滑轮、再向上绕过该动力头上的下部滑轮、以及再向下绕过该第五滑轮和该第四滑轮后上行并固定，该第二钢丝绳依次向上绕过该第一滑轮和第二滑轮、以及再向下绕过该动力头上的上部滑轮后上行并固定。
3.如权利要求2所述的动力头加压起拔装置，其特征在于:该第一滑轮、第二滑轮、第四滑轮、第五滑轮位于同一竖直平面内，该第三滑轮与该第六滑轮位于同一竖直平面内，该第一滑轮和该第二滑轮这两个滑轮与该第三滑轮平行设置，该第四滑轮和该第五滑轮这两个滑轮与该第六滑轮平行设置，该第一滑轮、该第三滑轮与该第四滑轮在该桅杆上位于靠近该加压卷扬的一侧，该第二滑轮、该第五滑轮与该第六滑轮在该桅杆上位于远离该加压卷扬的另一侧。
4.如权利要求2所述的动力头加压起拔装置，其特征在于:该第一钢丝绳与该第二钢丝绳的一端分别固定于该加压卷扬的卷筒两侧的端板上，该第一钢丝绳与该第二钢丝绳的另一端从该加压卷扬的卷筒上的两个部分分别绕出。
5.如权利要求2所述的动力头加压起拔装置，其特征在于:该加压卷扬设置于该桅杆上，该加压卷扬位于该第一滑轮组与该第二滑轮组之间，该加压卷扬与该动力头分别位于该桅杆的两侧。
6.如权利要求2所述的动力头加压起拔装置，其特征在于:该动力头加压起拔装置还包括至少一导向轮，该至少一导向轮设置于该桅杆上，且位于该加压卷扬的上方，该第一钢丝绳与该第二钢丝绳经过该至少一导向轮导向后再绕进该第一滑轮组。
7.如权利要求2所述的动力头加压起拔装置，其特征在于:该桅杆上还安装有一伸缩油缸，该第一钢丝绳的末端在最后绕过该第五滑轮和该第四滑轮后上行并固定至该伸缩油缸上。
8.如权利要求2所述的动力头加压起拔装置，其特征在于:该桩工机械的主机上设有主卷扬，该主卷扬上绕设有第三钢丝绳，该动力头的上端设有动力头滑轮，该桅杆还安装有背滑轮以及吊锚架滑轮，该第三钢丝绳从该主卷扬绕出并向上绕过该背滑轮以及该吊锚架滑轮、以及再向下绕过该动力头滑轮后上行并固定。
9.一种桩工机械,包括主机、桅杆、动力头、钻杆和钻头，该桅杆的底部与该主机连接，该动力头设于该桅杆上，该钻杆与该动力头连接，该钻头安装在该钻杆底部，该钻杆可在该动力头的驱动下带动该钻头作业，其特征在于:该桩工机械还包括如权利要求1-8中任一项所述的动力头加压起拔装置。
10.如权利要求9所述的桩工机械，其特征在于:该桩工机械为螺旋挤土桩机、旋挖钻机、回旋钻机、或冲抓钻机。
【文档编号】E21B19/084GK204060556SQ201420450173
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】佘莉芳 申请人:上海中联重科桩工机械有限公司, 中联重科股份有限公司