专利名称：一种便携式防汛抢险打桩机及一种自行式防汛抢险打桩机的制作方法
技术领域：
本发明属于一种打桩机，特别是涉及一种防汛抢险用打桩机。
目前国内外设计制造的打桩机主要用于建筑桩基工程和桥梁工程。由于桩基工程用桩大多为一、二十米长的钢板桩、工字钢桩、钢筋混凝土桩，所以打桩机的激振力吨位大至数十吨，小至数吨，且整机重量大，价格昂贵。防汛用桩大多为木桩，防汛抗洪抢险打桩作业的特点要求打桩机轻巧，机动性好，操作简单方便，显然建筑用打桩机不适用于防汛抗洪抢险打桩作业的要求。目前国内外还没有为防汛抗洪抢险打桩作业设计制造的小型防汛抢险打桩机，经联机检索，仅发现刊登于1994年第4期《治黄科技信息》上的《介绍三种防汛抢险机具》一篇文献。该文献介绍的一种防汛抢险打桩人架机，比手工作业虽然效率高一些，但木桩入土1米仍需2-4分钟，且整机重量达130-250kg，仍粗大笨重，需四人抬举作业，机动性差。而该文献介绍的拖装机，主机需用两台电机，增加了动力结构的复杂性，操作不便，且主机重达250kg，在拖装机无法进场的作业现场(如泥泞洼地、洪水中)，不便拆下主机用人力抬举独立作业，不能适应防汛抗洪抢险不同作业条件的需要，因此未得到推广应用。目前大量采用的方法是用12镑铁锤人力夯打，甚至在黄河流域有的还沿用古老的手硪(与洗脸盆大小相仿的圆石块)，由6-8人用绳索牵打。防汛抢险采用人力打桩存在以下局限性(1)劳动强度大，作业条件恶劣。防汛所用木桩一般直径8-12cm，长约为2-2.5m，打入土层约1米左右。这样大的木桩用12镑大锤夯打，劳动强度之大是显而易见的。而且每当汛季，作业现场道路泥泞，有些作业还得在湍急的水流中进行，条件十分恶劣。(2)人力打桩效率低，不利于抓住抗洪抢险战机。(3)劳动力消耗大，经济成本高。因此，迫切需要一种小型、高效且能适应不同作业条件的防汛抢险打桩机。
本发明的目的在于提供一种可由两人抬举作业的便携式防汛抢险打桩机及一种可全液压机械化作业的自行式防汛抢险打桩机，专用于汛期抗洪抢险、汛前汛后加固维护江河湖塘堤岸防汛打桩，以取代目前人力夯打的作业方式，不仅减轻劳动强度，而且大大提高作业效率，实现防汛抗洪抢险打桩机械化。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种便携式防汛抢险打桩机，其特征在于，它包括主机和动力装置，机架两侧固装有装置弹簧的弹簧导向轴，激振器通过两侧的耳板套装于弹簧导向轴上，激振器底板下部设有锤头，机架底板上部设有锤砧，其下部安装有夹桩器，动力装置的输出轴和主机激振器的输入轴通过软轴传动联接。
所述的主机激振器设有主动轴与从动轴，主动轴与从动轴通过一对传动齿轮啮合联接，主动轴与从动轴上各安装有至少一个偏心块。
所述的动力装置由机架、动力机、油箱、离合器和减速器组成，动力机和油箱固装在机架上，动力机输出轴和减速器通过离心式蝶形离合器联接，在动力装置机架背面设置有背带。
所述的主机机架上套装有手扶架，手扶架上装有减振装置。
动力装置的输出转速可在离合器起作用转速与动力机额定转速范围内调整，以调节激振器的激振力和振动频率。
一种自行式防汛抢险打桩机，其特征在于，它包括自行液压操作总成、主机和动力装置，自行液压操作总成包括行走底盘及装在行走底盘上的导向机构、变幅机构、起升机构、偏摆机构、回转机构及液压系统，行走底盘自身有驱动行走的发动机，支承平台固接于行走底盘上，回转机构由回转液压马达、回转转盘、回转大齿轮和回转小齿轮组成，回转大齿轮固装在支承平台上，回转转盘安装在回转大齿轮的中心立轴上，回转液压马达装在回转转盘上，回转液压马达的输出轴和回转小齿轮联接，变幅机构、偏摆机构、起升机构安装支承在回转转盘上，偏摆机构由偏摆液压马达、偏摆转台组成，偏摆转台两端安装支承在回转转盘的支承架上，偏摆液压马达装在支承架上且其输出轴和偏摆转台一端联接，起升机构由起升液压马达、起升卷筒、起升钢丝绳组成，起升卷筒安装在偏摆转台上，变幅机构由动臂、动臂支架、动臂油缸组成，导向机构由导向架、导向架调整油缸和夹桩器油缸组成，液压系统由液压油泵、液压油箱及装在行走底盘操纵台的各种液压操纵阀组成，主机嵌装于导向架内，动力装置固装在导向架上，起升钢丝绳一端卷绕在起升卷筒上，另一端和嵌装于导向架内的主机连接，动臂一端铰接安装支承在偏摆转台上，另一端和导向架上端铰接，导向架调整油缸两端分别铰接于动臂和导向架上，主机机架两侧固装有装置弹簧的弹簧导向轴，激振器通过两侧的耳板套装于弹簧导向轴上，激振器底板下部设有锤头，机架底板上部设有锤砧，其下部安装有夹桩器，动力装置的输出轴和激振器的输入轴通过传动软轴联接。
所述的主机激振器设有主动轴与从动轴，主动轴与从动轴通过一对传动齿轮联接，主动轴与从动轴上各安装有至少一个偏心块。
所述的动力装置由机架、动力机、油箱、离合器和减速器组成，动力机和油箱固装在机架上，动力机输出轴和减速器通过离心式蝶形离合器联接，在动力装置机架背面设置有背带。
所述的主机机架上套装有手扶架，手扶架上装有减振装置。
动力装置的输出转速可在离合器起作用转速与动力机额定转速范围内调整，以调节激振器的激振力和振动频率。
将主机和动力装置从导向机构的导向架上拆下即成为便携式防汛抢险打桩机。
本发明提供的便携式防汛抢险打桩机，主机仅包括激振器、弹簧导向轴、锤头、锤砧、夹桩器和主机机架等几个大部件，整体结构简单，重量轻，样机的主机重只有50kg。由于主机和动力装置分离采用软轴传动联接，因此，由两人抬举主机便能实施打桩作业。特别是在洪水中作业时，动力装置可由作业人员背负工作。在打桩时，操作人员只需将打桩机下部的夹桩器套在桩顶夹紧，就能实现打桩作业，因此操作简单、方便。而本发明提供的自行式防汛抢险打桩机，将主机和动力装置装在行走底盘的导向架上，在车辆能够进入的作业区，只需操纵装在行走底盘操纵台上的各种液压操纵阀，即可实现全液压控制机械化打桩作业。在车辆不便进入的作业区，可从导向架上拆下主机和动力装置，又可以使之成为便携式打桩机，使之能适应不同的作业环境。据现场作业试验表明，用本发明提供的防汛抢险打桩机打一根直径8-12cm的木桩，入土深1米左右，仅需1分钟左右，大大提高了作业效率，有利于抓住防汛抗洪抢险的战机，而且大大减轻了劳动强度。
以下结合附图并通过实施例进一步说明本发明
图1-1、1-2是便携式防汛抢险打桩机主机的结构示意图；图2-1、2-2是动力装置的结构示意图；图3是自行式防汛抢险打桩机整机结构示意图；图4是图3的俯视图；图5为液压系统的结构原理示意图。
实施例1，便携式防汛抢险打桩机包括主机和动力装置。主机的激振器1设有主动轴12和从动轴13，在它们上面安装有一对传动齿轮14，主动轴与从动轴上各装有两个偏心块15且为对称布置。在主机机架5两侧固装有四根弹簧导向轴3，振动弹簧2套装在弹簧导向轴上，振动弹簧的下端支承在激振器1两侧的耳板17上，上端的弹簧座可通过螺母调整振动弹簧的预紧力。激振器1底板下部设置有锤头6，机架底板的上部设置有锤砧7，下部安装有主夹桩器8和副夹桩器9。主机机架5上套装有手扶架11，手扶架上装有橡胶弹簧4，以减小手扶架的振幅，减轻人体的振感。
动力装置的动力机采用小型二冲程汽油机20，它和油箱18固装在动力装置的机架19上，汽油机20和减速器21之间通过离心式蝶形离合器26联接，离合器设计起作用转速为3500r/min，当汽油机转速大于该设计转速时，摩擦块离心力克服弹簧力使其与蝶形套27结合，从而通过减速器21、传动软轴16驱动主机激振器作业。汽油机最高转速达7000r/min，借助于调节油门，即可在3500-7000r/min范围内调整汽油机的工况转速。汽油机与减速器由固定卡箍28固定定位。减速器为二级传动，主动轴25与离合器蝶形套27花键联接，通过主动齿轮24、中介齿轮22驱动中介轴23，中介轴通过同轴的另一个中介齿轮与从动齿轮29啮合驱动输出轴30，并通过传动软轴16将动力输送至激振器。调节动力机转速即可调节激振器的激振力和振动频率。动力装置与主机分离，借助软轴16传动是为了隔离主机振动对汽油机运转的影响，保证动力装置运转的稳定性和可靠性。在动力装置机架的背面设置有背带(图中未示出)，以便在水中背负作业。
本机在工作时，将木桩借助夹装器夹持在主机下部，动力装置通过传动软轴16驱动主机主动轴12使主、从动轴上对称布置的偏心块同角速度反向旋转，其离心力的水平分力大小相等，方向相反而抵销，垂直分力迭加，从而使激振器作垂直上下振动，通过振动弹簧的耦合，带动主机机架和桩体一起振动，使土壤颗粒发生位移，破坏土层的结构强度，摩擦阻尼显著下降而呈现假液化特性，从而减小沉桩的摩擦阻力。与此同时，激振器的锤头周期性地冲击机架的锤砧，并将冲击能传递给木桩10，使桩尖破碎与挤压土层，提高桩端克服土层阻力的能力。根据土层性质与入土深度，随时调节动力机油门，即可调节激振器的激振力和振动频率，以达到最佳匹配，提高沉桩的贯入度，从而实现快速振动冲击沉桩。
实施例2自行式防汛抢险打桩机整机由自行液压操作总成、主机和动力装置组成。自行液压操作总成包括一个行走底盘45及装在行走底盘上的导向机构、变幅机构、起升机构、偏摆机构、回转机构及控制上述机构的液压系统。行走底盘由自身的发动机驱动行走(图中未示出)。导向机构由导向架48、导向架调整油缸47和两个夹桩器油缸51组成，主机50嵌装在导向架内，由起升机构的钢丝绳42提升，作业时由导向架导向，实现主机上下运动。动力装置49固装在导向架上。为保证在动臂变幅的作业范围内木桩正确的入土位置，可由导向架调整油缸47液压控制。在夹桩器两侧设置两个夹桩器油缸51，以控制对木桩的夹持与松脱。变幅机构由动臂43、动臂支架46、动臂油缸44组成，动臂油缸可调整动臂的幅度，以调整作业范围。当远距离行走时，动臂靠挂在支架上，与此同时，导向架调整油缸收缩，使导向架靠挂在行走底盘45一端，保证远距离行走的安全可靠。起升机构由起升液压马达31、起升卷筒33、起升钢丝绳42组成，起升卷筒33安装在偏摆机构的偏摆转台41上，钢丝绳一端卷绕在起升卷筒上，另一端和主机连接，以便根据木桩的长短，调整主机的作业位置。偏摆机构由偏摆液压马达40、偏摆转台41组成，变幅机构的动臂、起升机构安装在偏摆转台上，偏摆液压马达驱动偏摆转台偏转，从而实现动臂、导向架偏摆，以便于装桩和工作装置的维修保养。回转机构由回转液压马达39、回转转盘37、回转大齿轮36、回转小齿轮38组成，支承平台35固接在行走底盘45上，回转大齿轮固装在支承平台上，回转转盘安装在回转大齿轮的中心立轴上，回转液压马达装在回转转盘上，回转液压马达的输出轴和回转小齿轮联接。偏摆转台两端安装支承在回转转盘的支承架上，偏摆液压马达装在支承架上且其输出轴和偏摆转台一端联接。回转液压马达驱动回转小齿轮，从而使转盘随回转小齿轮绕回转大齿轮作360°旋转。由于偏摆机构安装支承在回转转盘上，变幅机构、起升机构安装支承在偏摆转台上，从而可使导向架绕中心立轴360°范围内作业。液压系统由液压油泵34、液压油箱32和各种液压操纵阀组成，液压油泵由行走底盘45的动力输出轴驱动，各种液压操纵阀设置在行走底盘45的驾驶台上，以实现各种机构的操作控制。液压系统的结构原理如图5所示，其中32为液压油箱，52为粗滤器，45为行走底盘，34为液压油泵，53为动臂操纵阀，54为导向架操纵阀，55为起升操纵阀，56为回转操纵阀，57为偏摆操纵阀，58为夹桩器操纵阀，59为平衡阀，60为液控单向阀，61为缓冲补油阀，62为溢流阀，63为背压阀，64为精滤器，44为动臂油缸，47为导向架调整油缸，31为起升液压马达，39为回转液压马达，40为偏摆液压马达，51为夹桩器油缸。液压系统的设计属常规设计，在此不作详述。
本实施例的主机和动力装置与实施例1相同，如图1-1、1-2、2-1、2-2所示。主机的激振器1设有主动轴12和从动轴13，在它们上面安装有一对传动齿轮14，主动轴与从动轴上各装有两个偏心块15且为对称布置。在主机机架5两侧固装有四根弹簧导向轴3，振动弹簧2套装在弹簧导向轴上，振动弹簧的下端支承在激振器1两侧的耳板17上，上端的弹簧座可通过螺母调整振动弹簧的预紧力。激振器1底板下部设置有锤头6，主机机架底板的上部设置有锤砧7，下部安装有主夹桩器8和副夹桩器9。主机机架5上套装有手扶架11，手扶架上装有橡胶弹簧4，以便在行走底盘不能进入的作业区域将主机和动力装置从导向架上拆下，由作业人员抬举主机作业并借以减小手扶架的振幅，减轻人体的振感。
动力装置的动力机采用小型二冲程汽油机20，它和油箱18固装在动力装置的机架19上，汽油机20和减速器21之间通过离心式蝶形离合器26联接，离合器设计起作用转速为3500r/min，当汽油机转速大于该设计转速时，摩擦块离心力克服弹簧力使其与蝶形套27结合，从而通过减速器21、传动软轴16驱动主机激振器作业。汽油机最高转速为7000r/min，借助于调节油门，即可在3500-7000r/min范围内调节汽油机的工况转速。汽油机与减速器由固定卡箍28固定定位。减速器为二级传动，主动轴25与离合器蝶形套27花键联接，通过主动齿轮24、中介齿轮22驱动中介轴23，中介轴通过同轴的另一中介齿轮与从动齿轮29啮合驱动输出轴30，并通过传动软轴16将动力输送至激振器。调节动力机转速即可调节激振器的激振力和振动频率。动力装置与主机分离，借助软轴16传动是为了隔离主机振动对汽油机运转的影响，保证动力装置运转的稳定性和可靠性。
本机在工作时，操作起升操纵阀，控制起升机构动作，调整主机在导向架内的位置，并操作偏摆操纵阀，控制偏摆液压马达动作，使导向架、动臂随偏摆转台偏转至适当位置，以便将本桩捅入导向架于主机下部，并操作夹桩器操纵阀，使夹桩器油缸动作，将木桩夹持紧固，再次操作偏摆操纵阀，使木桩随导向架处于垂直地面位置，同时操作导向架操纵阀、动臂操纵阀及回转操纵阀以调整打桩作业点，然后松驰起升钢丝绳，控制调节动力机油门，动力装置的动力通过传动软轴驱动主机主动轴，使主、从动轴上对称布置的偏心块同角速度反方向旋转，其离心力的水平分力大小相等，方向相反而抵消，垂直分力迭加，从而使激振器作垂直上下振动，通过振动弹簧的耦合，带动机架和桩体一起振动，使土壤颗粒发生位移，破坏土层的结构强度，摩擦阻尼显著下降而呈现假液化特性，从而减小沉桩的摩擦阻力；与此同时，激振器的锤头周期性地冲击机架的锤砧，并将冲击能传递给木桩，使桩尖破碎与挤压土层，提高桩端克服土层阻力的能力。根据土层性质与入土深度，随时调节动力机油门，即可调节激振器的激振力和振动频率，以达到最佳匹配，提高沉桩的贯入度，从而实现快速振动冲击沉桩。整个作业过程实现全液压机械化操作。在车辆难于进场的作业区域，从行走底盘的导向架上拆下主机和动力装置，即可成为便携式防汛抢险打桩机，如实施例1所述，由两人抬举主机便能实施打桩作业。
权利要求
1.一种便携式防汛抢险打桩机，其特征在于，它包括主机和动力装置，机架两侧固装有装置弹簧的弹簧导向轴，激振器通过两侧的耳板套装于弹簧导向轴上，激振器底板下部设有锤头，机架底板上部设有锤砧，其下部安装有夹桩器，动力装置的输出轴和主机激振器的输入轴通过软轴联接。
2.如权利要求1所述的便携式防汛抢险打桩机，其特征在于，主机的激振器设有主动轴与从动轴，主动轴与从动轴通过一对传动齿轮啮合联接，主动轴与从动轴上各安装有至少一个偏心块。
3.如权利要求1所述的便携式防汛抢险打桩机，其特征在于，动力装置由机架、动力机、油箱、离合器和减速器组成，动力机和油箱固装在机架上，动力机输出轴和减速器通过离心式蝶形离合器联接，在动力装置机架背面设置有背带。
4.如权利要求1或2或3所述的便携式防汛抢险打桩机，其特征在于，主机机架上套装有手扶架，手扶架上装有减振装置。
5.如权利要求3所述的便携式防汛抢险打桩机，其特征在于，动力装置的输出转速可在离合器起作用转速与动力机额定转速范围内调整，以调节激振器的激振力和振动频率。
6.一种自行式防汛抢险打桩机，其特征在于，它包括自行液压操作总成、主机和动力装置，自行液压操作总成包括行走底盘及装在行走底盘上的导向机构、变幅机构、起升机构、偏摆机构、回转机构及液压系统，行走底盘自身有驱动行走的发动机，支承平台固接于行走底盘上，回转机构由回转液压马达、回转转盘、回转大齿轮和回转小齿轮组成，回转大齿轮固装在支承平台上，回转转盘安装在回转大齿轮的中心立轴上，回转液压马达装在回转转盘上，回转液压马达的输出轴和回转小齿轮联接，变幅机构、偏摆机构、起升机构安装支承在回转转盘上，偏摆机构由偏摆液压马达、偏摆转台组成，偏摆转台两端安装支承在回转转盘的支承架上，偏摆液压马达装在支承架上且其输出轴和偏摆转台一端联接，起升机构由起升液压马达、起升卷筒、起升钢丝绳组成，起升卷筒安装在偏摆转台上，变幅机构由动臂、动臂支架、动臂油缸组成，导向机构由导向架、导向架调整油缸和夹桩器油缸组成，液压系统由液压油泵、液压油箱及装在行走底盘操纵台的各种液压操纵阀组成，主机嵌装于导向架内，动力装置固装在导向架上，起升钢丝绳一端卷绕在起升卷筒上，另一端和嵌装于导向架内的主机连接，动臂一端铰接安装支承在偏摆转台上，另一端和导向架上端铰接，导向架调整油缸两端分别铰接于动臂和导向架上，主机机架两侧固装有装置弹簧的弹簧导向轴，激振器通过两侧的耳板套装于弹簧导向轴上，激振器底板下部设有锤头，机架底板上部设有锤砧，其下部安装有夹桩器，动力装置的输出轴和激振器的输入轴通过软轴联接。
7.如权利要求6所述的自行式防汛抢险打桩机，其特征在于，主机的激振器设有主动轴与从动轴，主动轴与从动轴通过一对传动齿轮啮合联接，主动轴与从动轴上各安装有至少一个偏心块。
8.如权利要求6所述的自行式防汛抢险打桩机，其特征在于，动力装置由机架、动力机、油箱、离合器和减速器组成，动力机和油箱固装在机架上，动力机输出轴和减速器通过离心式蝶形离合器联接，在动力装置机架背面设置有背带。
9.如权利要求6或7或8所述的自行式防汛抢险打桩机，其特征在于，主机机架上套装有手扶架，手扶架上装有减振装置。
10.如权利要求8所述的自行式防汛抢险打桩机，其特征在于，动力装置的输出转速可在离合器起作用转速与动力机额定转速范围内调整，以调节激振器的激振力和振动频率。
11.如权利要求6或7或8或10所述的自行式防汛抢险打桩机，其特征在于，将主机和动力装置从导向机构的导向架上拆下即成为便携式防汛抢险打桩机。
全文摘要
本发明提供了一种便携式防汛抢险打桩机及一种自行式防汛抢险打桩机。便携式防汛抢险打桩机包括主机和动力装置。主机机架上装有激振器,动力装置与主机由软轴联接传递动力。主机仅重50kg,由两人抬举便能实施打桩作业,适于泥泞洼地和洪水中作业。将主机和动力装置安装在行走底盘上即构成自行式防汛抢险打桩机,它适于车辆能进场的作业区,以实现全液压机械化作业。调节动力机转速即可调节激振力和振动频率,以适应不同土层性质的需要,从而实现快速振动冲击沉桩。本发明结构简单,操作方便,用以取代人力夯打的作业方式,可减轻劳动强度,提高作业效率。
文档编号E02D7/00GK1214396SQ9811369
公开日1999年4月21日 申请日期1998年9月3日 优先权日1998年9月3日
发明者周林森, 韩林山, 曹景华 申请人:华北水利水电学院, 三门峡水工机械有限责任公司