專利名稱：液壓靜力沉樁機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種樁基礎(chǔ)施工的設(shè)備，采用液壓靜力將預(yù)制樁分段壓入土中，完成吊樁、夾樁、壓樁的施工作業(yè);它由機身、導(dǎo)向壓樁架及壓樁機構(gòu)、起重機、液壓及電器控制系統(tǒng)、配重、升降機構(gòu)、縱向移動機構(gòu)、橫向移動回轉(zhuǎn)機構(gòu)組成。
目前使用的全液壓靜力壓樁機，它的橫向移動回轉(zhuǎn)機構(gòu)如圖8所示是采用由回轉(zhuǎn)梁13、行走梁15、船體16等組成的三層式結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)機器的橫向移動和機身的回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)梁13兩端與機身8鉸接，中間由回轉(zhuǎn)軸14與行走梁15聯(lián)接，行走梁15上裝有行走輪18，落在船體16的軌道上，船體16通過與它聯(lián)接的掛輪機構(gòu)20掛在行走梁15上，從而構(gòu)成了回轉(zhuǎn)梁13，行走梁15、船體16的三層式結(jié)構(gòu)。液壓缸的一頭與船體16鉸接，另一頭與行走梁15鉸接，該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由其是當(dāng)機身8回轉(zhuǎn)后，行走梁15不能自動恢復(fù)與回轉(zhuǎn)梁13平行的位置，需要人工復(fù)位后，才能再次回轉(zhuǎn)，而且，回轉(zhuǎn)梁13與行走梁15之間為滑動摩擦，回轉(zhuǎn)阻力大，這樣作業(yè)時，耗時，耗力，工人的勞動強度大。
它的液壓系統(tǒng)如圖9所示主要由泵站21、多路閥22、23以及各種液壓缸和電磁閥組成。其泵站包括兩臺定量泵及其驅(qū)動裝置，兩泵驅(qū)動電機容量共70kw。由液壓泵輸出的壓力油驅(qū)動壓樁臺上的兩個液壓缸8和9將預(yù)制樁壓入地基中。
如此選用的定量泵配合一對壓樁缸的工作系統(tǒng)，是不適應(yīng)實際壓樁工況的。根據(jù)液壓功率的計算公式，不計其它損失，液壓系統(tǒng)的額定功率為Ns＝Ps×QsPs-額定油壓Qs-流量(現(xiàn)有壓樁機是定值)在壓樁過程中，預(yù)制樁所遇到的阻力是變化的，即隨著樁壓入深度的增加，不僅阻力增大，而且阻力有突變的現(xiàn)象，通常是在大部分壓樁過程中，阻力都小，只有到堅硬的承載基礎(chǔ)時，阻力才急劇增大。如壓35米深的樁，在前30～32米的壓樁阻力只是壓最后幾米的壓樁阻力的1/3，甚至只有1/5、由此可知，在壓樁的大部分過程中，液壓系統(tǒng)的工作壓力P相對產(chǎn)生最大壓樁力所需的額定油壓Ps是很小的。由P×Qs表示的液壓功率也大大小于額定功率Ps×Qs，換言之，這種系統(tǒng)在低阻力壓樁工況中的功率利用率很低。
而當(dāng)樁壓到最后幾米，壓樁阻力增大，壓樁速度必然降低，對流量的需要減少，油壓急劇增大，最后達到額定油壓Ps。然而，該系統(tǒng)采用定量泵，泵始終輸出定量的壓力油，多余的壓力油只得從溢流閥流回油箱，在高阻力壓樁工況中造成了不必要的能量損失。由此可見，該機采用恒流量的設(shè)計方案是不適合實際壓樁工況的。
此外，該液壓系統(tǒng)采用電磁閥控制，其控制按鈕多，操作復(fù)雜，在潮濕環(huán)境中作業(yè)設(shè)備故障率高，檢修難度大。
本發(fā)明針對現(xiàn)有設(shè)備的不足，設(shè)計一臺新型的液壓靜力壓樁機。其橫向移動回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)時變滑動摩擦為滾動摩擦，機身回轉(zhuǎn)后能自動復(fù)位，從而增大回轉(zhuǎn)力和靈活性，減輕工人的勞動強度;其液壓系統(tǒng)采用恒功率設(shè)計方案配合主、副壓樁缸，以適應(yīng)實際壓樁工況的需要，既提高壓樁速度，又減少能源消耗;其液壓控制系統(tǒng)操作簡單，檢修方便，工作性能穩(wěn)定可靠。
本發(fā)明為完成上述任務(wù)，采取的具體措施是1、橫向移動回轉(zhuǎn)機構(gòu)通過連桿19將兩承臺17連為一體，機身3通過滾輪15壓在承臺17上，承臺17通過鉸座23與短船16鉸接，組成承臺17與短船16的兩層式結(jié)構(gòu);
2、液壓控制系統(tǒng)設(shè)計有一對主壓樁缸30和一對副壓樁缸31，主副壓樁缸呈對角對稱布置安裝在橫梁39上，兩主壓樁缸30的活塞桿通過鉸座38與壓樁箱34鉸接，兩副壓樁缸31只有當(dāng)需要加力時，才與壓樁箱接觸，參與工作。
3、液壓系統(tǒng)的泵站11由兩臺壓力補償或恒功率變量泵及其驅(qū)動電機組成、電機功率共44kw、自動實現(xiàn)低壓大流量、高壓小流量的恒功率調(diào)節(jié)，以適應(yīng)實際壓樁工況的需要;
4、液壓系統(tǒng)由插裝錐閥組成的集成塊8實現(xiàn)集成控制。
下面結(jié)合附圖作進一步的描述

圖1-本發(fā)明液壓靜力沉樁機的主視圖;
圖2-本發(fā)明液壓靜力沉樁機的俯視圖;
圖3-本發(fā)明的橫向移動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)的主視圖;
圖4-本發(fā)明的橫向移動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)的俯視圖;
圖5-本發(fā)明的壓樁臺的主視圖;
圖6-本發(fā)明的壓樁臺的俯視圖;
圖7-本發(fā)明的液壓系統(tǒng)原理圖;
圖8-已有沉樁機的橫向移動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖;
圖9-已有沉樁機的液壓系統(tǒng)原理圖;
圖1和圖2(參閱圖7)展示了本發(fā)明液壓靜力沉樁機的整體結(jié)構(gòu)。由三組多路閥24、25、26等組成的操作臺2連同司機室安裝在液壓總裝室10和油箱9之上，機身3的一端與裝有泵站23和集成塊28的液壓總裝室10和油箱9相互焊接成一體;機身3的另一端安裝起重機5;機身3的中間安裝著壓樁臺4;兩對主、副液壓缸30、31呈對角對稱布置安裝在壓樁臺4頂部的橫梁39上(詳見圖3圖4);兩只主壓樁缸30與夾樁機構(gòu)17鉸接，兩只副壓樁缸31只有在加力狀態(tài)時才與夾樁箱接觸;安置配重鐵的配重梁13其兩端分別與升降機構(gòu)8相接;升降機構(gòu)8由四個鉸軸裝配在機身3的兩側(cè)，前部連接的升降油缸與縱向移動機構(gòu)6鉸接;機身3的下部裝有橫向移動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)7。整機是通過縱向移動機構(gòu)6和橫向移動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)7支承在地面進行工作。通過縱向移動機構(gòu)6、橫向移動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)7和升降機構(gòu)8實行機器行走、回轉(zhuǎn)、調(diào)平;利用起重機5、壓樁臺4實現(xiàn)吊樁、夾樁、壓樁、自行組裝或解體等施工作業(yè)。
圖3和圖4展示了本發(fā)明液壓靜力沉樁機的橫向移動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)7的結(jié)構(gòu)。它包括掛輪14、滾輪15、短船16、承臺17、鉸座18、連桿19、橫向移動液壓缸20、導(dǎo)向塊27、導(dǎo)向輪28。機身3通過滾輪15壓在承臺17上，兩承臺17由兩連桿19連為一體，并與短船16鉸接，從而組成了橫向移動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)7的兩層式結(jié)構(gòu)。一端固定在機身3上的掛輪14，當(dāng)機身3被升降機構(gòu)8項升時，掛輪14的另一端與承臺17的下表面接觸，將承臺17提起，短船16離地;橫向移動液壓缸20的兩端通過鉸座18分別與機身3和承臺17相聯(lián);若兩橫向移動液壓缸20同時伸縮，則機身3和承臺17之間就產(chǎn)生相對移動，實行橫向行走;若兩液壓缸20一伸一縮，則機身3和承臺17之間就產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，當(dāng)短船16著地，則承臺17相對地面固定不動，此時機身3相對地面轉(zhuǎn)動了一個角度，然后控制升降機構(gòu)，使短船16脫離地面，使兩橫向移動液壓缸20恢復(fù)轉(zhuǎn)動前初始狀態(tài)，由于兩承臺17通過兩連桿19相互約束，使承臺17自動恢復(fù)到轉(zhuǎn)動前與機身3的相對位置。重復(fù)上述過程，可使機器回轉(zhuǎn)到所要求的角度方向。
圖5和圖6展示了本發(fā)明液壓靜力沉樁機的壓樁臺的結(jié)構(gòu)。它是本機的主要工作機構(gòu)，由它實現(xiàn)夾樁、壓樁作業(yè)。它主要由主、副壓樁液壓缸30、31，壓樁箱34、夾樁液壓缸29組成。主壓樁缸30縮回將壓樁箱34提到最高位置。預(yù)制樁40吊入壓樁箱34中間方孔后，兩個互相垂直布置的夾樁缸39伸長，將樁夾緊。然后主壓樁缸30伸長產(chǎn)生壓力將樁壓入地基，直到缸的行程走完，夾樁缸29縮回松樁。接著主壓樁缸30再次縮回提起壓樁箱34，就這樣依次循環(huán)完成“夾樁→松樁→返回→夾樁……”的動作，將預(yù)制樁40壓入地基之中。如果需要的壓樁力不超過120TF，則只需主壓樁缸30工作即可。如果需要的壓樁力超過120TF，這當(dāng)壓樁油壓達到15MPa后，操縱操作臺上的加力手柄使副壓樁缸31活塞桿伸出，壓在壓樁箱34上的球頭座38上即可使壓樁力達到180TF。
圖7展示了本發(fā)明液壓靜力沉樁機的液壓控制系統(tǒng)。主要包括泵站11、多路閥24、25、26、升降液壓缸27、集成塊28、夾樁缸29、主壓樁缸30、副壓樁缸31、縱向移動液壓缸32、橫向移動液壓缸20等。其泵站23由兩臺壓力補償或恒功率變量泵及其驅(qū)動電機組成，電機總?cè)萘繛?4kw，控制部分采用多路閥與集成塊28組合控制方式，且集成塊28為插裝錐閥結(jié)構(gòu)。這樣，只須操作多路閥25的四個手柄即可實現(xiàn)壓樁全過程的控制。壓樁開始階段，由于阻力較小，只須將手柄撥至“壓樁”位置，這里只有主壓樁缸30動作，所以壓樁速度較快。當(dāng)樁壓到一定深度，阻力急劇加大，這時再將另一手柄撥至“加力”位置，副壓樁缸31與主壓樁缸同時加壓，最后達到壓樁總噸位要求;操作多路閥24的四個手柄，可使樁機升降、調(diào)平;操作多路閥26的四個手柄，能使樁機縱向移動、橫向移動及回轉(zhuǎn)。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點本發(fā)明液壓靜力沉樁機由于其橫向移動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用了短船16與承臺17組成的兩層式結(jié)構(gòu)，使整機結(jié)構(gòu)簡單、緊湊;通過滾輪15的作用，機器回轉(zhuǎn)時是滾動摩擦而不是滑動摩擦，從而增大了回轉(zhuǎn)力度和靈活性;通過連桿19的作用，實現(xiàn)了橫向移動機構(gòu)回轉(zhuǎn)后的自動復(fù)位，從而大大減輕了工人的勞動強度。
本發(fā)明的優(yōu)點還在于其液壓控制系統(tǒng)采用恒功率設(shè)計方法，設(shè)置了兩對主、副壓樁缸30、31，選用了壓力補償或恒功率變量泵，從而滿足了實際壓樁工況的需要，既提高了壓樁速度，又大大減少了能耗。其功能分析如下設(shè)已有壓樁機一對壓樁缸的油壓面積為A，本壓樁機一對主壓樁缸面積為A1、一對副壓樁缸面積為A2，且A1+A2＝A。又設(shè)本壓樁機液壓系統(tǒng)的額定(最大)油壓Ps和最大流量Qs與已有壓樁機相同，即二者最大功率相同。由于A1＜A，所以在低阻力階段本壓樁機獲得的壓樁速度Qs/A1，顯然大于已有壓樁機的壓樁速度Qs/A。且在阻力相同時工作油壓P也比已有壓樁機的大，由乘積P×Qs表示的功率當(dāng)然也比已有壓樁機的大。也就是說，本壓樁機在低阻力階段的功率利用率比已有壓樁機高。
在高阻力階段，隨著壓樁速度降低，泵的供油流量Q自動減少，而不象已有壓樁機那樣有多余的流量從溢流閥流走，產(chǎn)生格外的能量損失。副壓樁缸參與壓樁又彌補了一對主缸壓樁力的不足。只要選擇合適的設(shè)計參數(shù)，在整個壓樁過程中就能使乘積P×Q變化不大，基本實現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)。
總之，本壓樁機的壓樁系統(tǒng)克服了已有壓樁機在低阻力階段功率利用率低，在高阻力階段能量損失大的缺點，實現(xiàn)了高效節(jié)能。
權(quán)利要求
一種由機身、導(dǎo)向壓樁架及挾持、壓樁機構(gòu)、液壓及電器控制系統(tǒng)、配重裝置、升降機構(gòu)、縱向移動機構(gòu)、橫向移動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)所構(gòu)成的液壓靜力沉樁機，其特征在于①橫向移動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)通過連桿19將兩承臺17連為一體，機身3通過滾輪15壓在承臺17上，承臺17通過鉸座3與短船16鉸接，組成承臺17與短船16的兩層式結(jié)構(gòu)；
②液壓系統(tǒng)設(shè)置有一對主壓樁缸30和一對副壓樁缸31，主、副壓樁缸呈對角對稱布置安裝在橫梁39上，兩主壓樁缸30的活塞桿通過鉸座38與壓樁機構(gòu)23鉸接，兩副壓樁缸31只在壓樁最后階段需要加力時，才與壓樁臺接觸，參與工作；
③液壓系統(tǒng)的泵站11采用壓力補償或恒功率變量泵及其驅(qū)動電機組成，電機功率為44KW；
④液壓系統(tǒng)實現(xiàn)集成控制的集成塊28由插裝錐閥組成。
全文摘要
本發(fā)明是一種樁基礎(chǔ)施工的設(shè)備，橫向移動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)通過連桿19將兩承臺17連為一體，機身3通過滾輪15壓在承臺17上，承臺17通過鉸座3與短船16鉸接，組成承臺17與短船16的兩層式結(jié)構(gòu)；液壓系統(tǒng)設(shè)置有一對主壓樁缸30和一對副壓樁缸31。本發(fā)明克服了已有壓樁機在低阻力階段功率利用率低，在高阻力階段能量損失大的缺點，實現(xiàn)了高效節(jié)能。
文檔編號E02D7/20GK1088282SQ9311067
公開日1994年6月22日 申請日期1993年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月21日
發(fā)明者何清華, 朱建新, 胡均平, 陳澤南 申請人:中南工業(yè)大學(xué)