CN103821147A - 多功能机械锤击成孔机 - Google Patents

Abstract

一种完全可以取代柴油锤的多功能机械锤击成孔机。它将常见的起重机和叉车的两种利用滑轮组的方式综合到同一台设备上，使重锤在一个安装在锤击滑轮组中间的油缸驱动下，在导向架内反复锤击成孔钢管。又通过两台安装了电液推杆的溜放型卷扬机，使重锤和导向架连同成孔钢管能够随着每次锤击而自动下沉直到成孔钢管被锤击到预定深度。最后通过两台卷扬机中的提升卷扬机，将沉在土中的成孔钢管拔出，以备下一个孔施工。本机的锤击能力成孔速度超过目前各种规格型号的柴油锤，同时具备完成SDDC工法锤击成孔和强夯作业的功能，是一种不烧柴油不冒黑烟却将施工效率成数倍提高的多功能节能减排环保型工程机械。

Description

多功能机械锤击成孔机

技术领域

本机械属于建筑工程机械。具体说是一台软土地基加固时使用的多功能机械锤击成孔机。

背景技术

近年来大气污染日趋严重。持续时间越来越长覆盖范围越来越大的雾霾天气令人难以忍受。大气污染与食品污染饮水污染不同，没有人能够靠买进口奶粉吃特供喝矿泉水就躲得过去。所有人，无论权势大小富贵贫贱，雾霾之下人人平等。因此防治雾霾，匹夫有责。

造成雾霾天气的原因很多。我们只能防微杜渐从点滴入手从我做起。作为工程机械设计人员，第一眼看到的污染源就是建筑工地上至今仍在广泛使用的柴油锤。柴油锤的污染能力超过所有的燃油设备，因为没有一台柴油锤工作的时候能够不喷冒黑烟。这种喷冒黑烟的设备为什么至今还淘汰不了?因为它在软土地基加固中成孔效率最高。在软土(不是砂土)地层中挤压成孔最快捷的方式就是直接向下锤击。电动的振动锤虽已出现多年，但地下水位较深的北方，软土地基加固工程中除非行政命令强行禁止，施工队伍仍将虽冒黑烟但成孔速度快的柴油锤作为首选设备使用。

显而易见，要想淘汰柴油锤，就必须设计制造出既不烧油冒烟又具备高效成孔能力的锤击方式作业的设备。

发明内容

我们要解决的技术问题是：如何用一个能够迅速作上下锤击动作的重锤，取代烧油的缸筒与活塞，并且要求这个重锤能够随着被它锤击的成孔钢管逐渐沉入土中而不断延伸锤击位置，最后再用足够大的拔桩力将沉入土中的成孔钢管拔出来。

我们解决上述技术问题的方法是：设计一种多功能机械锤击成孔机，其由履带行走地盘、卷扬机、立柱、导向架及成孔钢管、重锤、液压站、油缸和滑轮组构成，其特征在于：锤击卷扬机的钢丝绳通过锤击滑轮组和顶部定滑轮后与重锤相连接，锤击油缸安装在锤击滑轮组的定滑轮座与动滑轮座之间。提升卷扬机的钢丝绳通过提升滑轮组与导向架相连接，重锤在导向架内上下移动，导向架连同安装在其下面的成孔钢管沿立柱上的导轨上下移动，溜放型的锤击卷扬机和提升卷扬机的刹车端和离合端都装有电液推杆。

下面通过附图使本机的动作原理一目了然。

附图说明：

图1本机的整机工作状态视图。

图2本机锤击与延伸锤击以及提升动作原理示意图。

图3安装电液推杆的溜放式卷扬机结构示意图。

图4本机安装人字形支腿时工作示意图。

图中：1.成孔钢管 2.导向架 3.重锤 4.提升滑轮组 5.顶部定滑轮(右下为顶部定滑轮组) 6.立柱 7.斜撑 8.锤击滑轮组 9.起架油缸 10.锤击卷扬机 11.液压站 12.提升卷扬机 13.配重 14.液压支腿 15.桩机平台 16.履带行走系统 17.回转支撑 18.锤击油缸 19.刹车端电液推杆 20.离合端电液推杆。21.炸弹形重锤

具体实施方式

人类很早就知道利用滑轮组提升重物。滑轮组有两种用法：其一的典型是常见的起重机。通过滑轮组将卷扬机的单绳拉力放大，同时卷扬机的钢丝绳要卷起很长一段。力放大多少倍，钢丝绳就比重物的提升距离多放多少倍的长度。此倍数称为滑轮组倍率。其二的典型是叉车。叉车将举重的油缸置于滑轮组中间的位置，从而将油缸的行程放大一倍，使地面上的货物被高高举起便于装卸。虽然货物重仅为油缸推力的一半，但一个缸径不大的油缸很容易使之得到相当大的推力，所以这也是非常合理的选择。以上两例说明：我们能够利用滑轮组，既可以将一个较小的力放大，同时付出行程增加若干整数倍的代价；也可以将一个较大的力缩小，同时得到放大若干倍率的行程，也可以说在将提升速度放大了若干倍率。

本机将起重机和叉车的两种正反利用滑轮组的方式综合到同一台设备上，但不是简单的组合，因为重锤不能总在一个位置上反复锤击，随着成孔钢管被打入地下，重锤必须不断跟进。否则重锤只能在地面上敲击，至多只是一台夯机，不能取代柴油锤。最后被打入地下土层中的成孔钢管还必须用足够大的力从土中拔出来。我们从图2来看本机如何完成：不断锤击，跟进锤击，强力拔出的三项功能。

图2中：有2套滑轮组：锤击滑轮组8和提升滑轮组4，有2台卷扬机：锤击卷扬机10和提升卷扬机12。这2台溜放型卷扬机都经过改造：在刹车端和离合端都安装了电液推杆(详见图3)。一个重锤3在导向架2中上下移动，而导向架2连同其下安装的成孔钢管1在立柱6的滑道上上下移动。一个锤击油缸安装在锤击滑轮组的中间。

先看不断锤击如何完成：当开启设备接通油路，向锤击油缸18供油时，油缸活塞伸长，重锤3在导向架中被油缸伸长速度乘倍率的速度提升，当活塞杆到达位置A时，触动油路换向阀，关闭进油油路，接通油缸泄油油路，油缸即在重锤重量已放大数倍的压力下迅速泄油，活塞杆回缩(如果使泄油油路管道口径足够大，回缩将相当迅速)重锤3以接近自由落体的速度下落(其下落速度是油缸活塞杆回缩速度的数倍)，锤击装在导向架下的成孔钢管，将其打入土中。当活塞杆回缩至位置B时，触动另一个油路换向阀，切断泄油油路，接通供油油路，活塞杆再次伸长，重锤再被提起。由此反复，完成锤击动作。

再看如何将锤击动作延伸：由图2可知，活塞杆伸长到达A点前先经过C点。我们在C点位置安装一个单向行程开关(活塞杆伸长时触发，回缩时不触发)，这个开关控制两个卷扬机的电液推杆，触发后立刻将两个卷扬机的刹车、离合器打开使两个卷扬机同时处于溜放状态。于是两台卷扬机的钢丝绳都被拽出一段，以补偿成孔钢管被打入土中所需要的钢丝绳长度。电液推杆工作的时间由电路中的时间继电器调整，以适应在不同软硬土层中施工的不同延时要求。

最后将已打入预定深度的成孔钢管拔出来就简单了：开动提升卷扬机12，卷扬机单绳拉力根据需要经提升滑轮组4放大到足够大，迅速将成孔钢管1拔出。

我们可以粗略计算一下：采用一个小型的中压16Mpa的液压站，用一根缸径250mm行程500mm的普通油缸，滑轮组倍率为8时，可以将9.8T重的重锤提升4M。重锤取8吨已是相当于6.3吨柴油锤，几下子就能将成孔钢管打入土中预定深度。可见本机可以完全取代所有的喷黑烟柴油锤。

本机尚有多种功能。如果取掉导向架及成孔钢管只保留锤击卷扬机和锤击滑轮组，将重锤改用炸弹形重锤，本机就成为一台可用于SDDC工法的成孔机。比现有的各种手动挂钩脱钩，自动挂钩脱钩的成孔机效率高几倍。此时为本机稳定性更好，可将立柱换为人字型立柱，如图4。图4中提升卷扬机用于起架，除了换一根立柱，其他各部件功能不变。如果将炸弹形重锤改挂成强夯用重锤，那么这台SDDC工法成孔机不做任何改变就是一台强夯机。强夯机可以说是本机最简化型，连重锤卷扬机都可以备而不用了。当然本机作为上述两种工法使用时，要选用适当的锤击油缸，油缸的缸径、行程和锤击滑轮组的倍率都要根据施工需要选用。

综上所述，本机是台名副其实的既节能又减排，可以彻底淘汰柴油锤，又具备多种功能的工程机械。

Claims (1)

1.一种多功能机械锤击成孔机，其由履带行走底盘、卷扬机、立柱、导向架及成孔钢管、重锤、液压站、油缸和滑轮组构成，其特征在于：锤击卷扬机的钢丝绳通过锤击滑轮组和顶部定滑轮后与重锤相连接，锤击油缸安装在锤击滑轮组的定滑轮座和动滑轮座之间，提升卷扬机的钢丝绳通过提升滑轮组与导向架相连接，重锤在导向架内上下移动，导向架连同安装在其下面的成孔钢管沿立柱的导轨上下移动，溜放型的锤击卷扬机和提升卷扬机的刹车端和离合端都装有电液推杆。

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