一种动力触探设备的支撑装置及动力触探设备的制作方法

本发明涉及工程地质勘察设备，尤其涉及一种动力触探设备的支撑装置及采用该支撑装置的动力触探设备。

背景技术：

动力触探试验是利用一定的锤击能量，将一定规格的探头和探杆打（贯）入土中，根据贯入的难易程度即土的阻抗大小判别土层变化，进行力学分析，评价土的工程性质。通常以贯入土中的一定距离所需锤击数来表征土的阻抗，以此与土的物理力学性质建立经验关系，用于工程实践。

现有的动力触探设备包括有轻型、重型和特重型。传统的轻型动力触探设备是由人工操作的，具有劳动强度高、测试精度低、难以保证施工安全等缺点，为了克服这些缺点，近年来逐渐出现了一些用于轻型动力触探的锤击装置，但是这些锤击装置中有相当多是需要人工扶持才能进行动力触探试验，不能进一步降低劳动强度和提高施工安全。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种动力触探设备的支撑装置及采用该支撑装置的动力触探设备，可进一步降低劳动强度、提高施工安全。

本发明的支撑装置采用如下技术方案实现：

一种动力触探设备的支撑装置，包括支撑导轨，所述支撑导轨包括滑轨、上滑座、下滑座及伸缩气缸，所述上滑座及所述下滑座均滑动安装于所述滑轨且所述下滑座位于所述上滑座的下方，所述上滑座用于安装锤击装置，所述伸缩气缸包括第一缸体及第一活塞杆，所述第一缸体和所述第一活塞杆分别与所述上滑座和所述下滑座连接，以使所述上滑座和所述下滑座能够相对运动。

进一步地，所述支撑装置还包括底座及斜撑气缸，所述滑轨铰接于所述底座，所述斜撑气缸包括第二缸体及第二活塞杆，所述第二缸体与所述底座铰接，所述第二活塞杆与所述滑轨铰接。

进一步地，所述下滑座安装有用于扶持探杆的探杆扶持座，所述探杆扶持座包括连接部及铰接于连接部的两个钳体，所述两个钳体闭合时，形成有用于与探杆滑动配合的通孔。

本发明的动力触探设备采用如下技术方案实现：

一种动力触探设备，包括上述支撑装置，所述动力触探设备还包括安装于所述上滑座的锤击装置。

进一步地，所述动力触探设备还包括探杆，所述探杆用于与所述锤击装置形成可拆卸连接。

进一步地，所述锤击装置包括包括安装架、导向杆、同步杆、套设于所述导向杆的穿心锤、以及用于提升所述穿心锤的提升机构，所述安装架包括上架体及位于上架体下方的下架体，所述上架体设有第一导向孔，所述下架体设有第二导向孔，所述导向杆穿过所述第一导向孔且能够沿所述第一导向孔上下滑动，所述导向杆的底端安装有锤垫，所述锤垫穿过所述第二导向孔且能够沿所述第二导向孔上下滑动，所述锤垫固定有限位部，所述限位部位于所述下架体的下方并用于顶住所述下架体的底面，所述同步杆与所述导向杆形成相对固定以使所述同步杆能够跟随所述导向杆上下移动，所述同步杆上安装有与所述提升机构通信连接的高度传感器。

进一步地，所述提升机构包括安装在所述安装架上的无杆气缸以及用于吸附所述穿心锤的电磁铁，所述无杆气缸包括缸体及可沿缸体往复移动的移动块，所述电磁铁与所述移动块固定连接；

或者，所述提升机构包括安装在所述安装架上的电动丝杠以及用于吸附所述穿心锤的电磁铁，所述电动丝杠包括传动螺杆及套设于所述传动螺杆的传动螺母，所述电磁铁与所述传动螺母固定连接。

进一步地，所述锤垫的底端固定有用于接入探杆的导套，所述锤击装置还包括探杆压紧组件，所述探杆压紧组件包括压缩弹簧、固定于所述锤垫的基准部、能够相对所述基准部上下移动的第一活动框、能够跟随所述第一活动框上下移动的第二活动框，所述第一活动框包括位于所述基准部上方的下压框体，所述压缩弹簧的顶端连接于所述下压框体，所述压缩弹簧的底端连接于所述基准部，所述第二活动框铰接于所述第一活动框，所述第二活动框包括用于朝上压紧探杆的上压框体，所述上压框体位于所述导套的下方，所述下压框体位于所述限位部的下方。

进一步地，所述锤垫包括伸进所述第二导向孔的主垫柱及固定于所述主垫柱底部的副垫柱，所述限位部及所述基准部均固定于所述副垫柱，所述压缩弹簧环绕设置于所述副垫柱的外围。

进一步地，所述探杆压紧组件还包括用于带动所述第一活动框相对所述基准部朝下移动的把手，所述基准部固定有支撑部，所述把手通过第一铰接轴铰接于所述支撑部，所述把手通过第二铰接轴铰接于所述第一活动框。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明所提供的动力触探设备的支撑装置及采用该支撑装置的动力触探设备，进行动力触探试验之前，通过令伸缩气缸的第一活塞杆伸出，以使下滑座顶住滑轨的底端，从而使得第一缸体能够带动上滑座上升，由于上滑座用于安装锤击装置，因此可以提升锤击装置至适当高度，以方便将探杆安装在锤击装置的底部，安装探杆后，令伸缩气缸的第一活塞杆收缩，使得探杆顶住地面，然后继续收缩第一活塞杆，此时第一活塞杆会带动下滑座上升至合适高度，此时即可启动锤击装置，进行触探作业，触探过程中，锤击装置会跟随探杆一同下移，当需要更换探杆时，可先将锤击装置和探杆分离，然后升起锤击装置，再安装另一探杆即可。可以看出，本发明所提供的动力触探设备的支撑装置及采用该支撑装置的动力触探设备，无需人工扶持锤击装置，节省人力从而进一步地降低了劳动强度、提高了施工安全。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的动力触探设备处于触探状态时的结构示意图；

图2为图1所示动力触探设备的支撑装置的结构示意图；

图3为图2所示支撑装置的支撑导轨的结构示意图；

图4为图2所示支撑装置的探杆扶持座扶持探杆时的结构示意图；

图5为图1所示动力触探设备的锤击装置的截面图；

图6为图5所示锤击装置的锤垫的结构示意图

图7为图5所示锤击装置的探杆压紧组件的结构示意图；

图8为图7所示探杆压紧组件的侧视图；

图9为图5所示锤击装置处于状态一时的结构示意图；

图10为图5所示锤击装置处于状态二时的结构示意图；

图11为图5所示锤击装置处于状态三时的结构示意图；

图12为图5所示锤击装置处于状态四时的结构示意图；

图13为图5所示锤击装置处于状态四时的部分结构示意图；

图14为图1所示动力触探设备未安装探杆时的结构示意图；

图15为图1所示动力触探设备处于待触探状态时的结构示意图；

图16为图1所示动力触探设备更换探杆时的结构示意图。

图中：1、支撑装置；2、锤击装置；3、探杆；11、底座；12、支撑导轨；13、斜撑气缸；121、滑轨；122、上滑座；123、下滑座；124、伸缩气缸；1241、第一缸体；1242、第一活塞杆；1231、探杆扶持座；1232、连接部；1233、钳体；131、第二缸体；132、第二活塞杆；21、安装架；22、导向杆；23、同步杆；24、穿心锤；211、上架体；212、下架体；231、高度传感器；25、锤垫；251、主垫柱；252、副垫柱；253、限位部；254、导套；26、无杆气缸；27、电磁铁；261、第三缸体；262、移动块；28、探杆压紧组件；281、压缩弹簧；282、基准部；283、第一活动框；284、第二活动框；2831、下压框体；2841、上压框体；2842、卡口；2843、第一连接边；2844、第二连接边；285、把手；286、支撑部；255、可更换撞针；31、接头。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

图1所示，为本发明较佳实施例的动力触探设备处于触探状态时的结构示意图。该动力触探设备包括支撑装置1、锤击装置2及与锤击装置2可拆卸连接的探杆3。图2为支撑装置1的结构示意图，该支撑装置1包括底座11、支撑导轨12及斜撑气缸13。图3为支撑导轨12的结构示意图。该支撑导轨12包括滑轨121、上滑座122、下滑座123及沿滑轨121延伸方向设置的伸缩气缸124，上滑座122及下滑座123均滑动安装于滑轨121且下滑座123位于上滑座122的下方，锤击装置2固定安装在上滑座122上，伸缩气缸124包括第一缸体1241及第一活塞杆1242，第一缸体1241与上滑座122固定连接，第一活塞杆1242与下滑座123连接；

在本实施例中，滑轨121的底端铰接于底座11，斜撑气缸13包括第二缸体131及第二活塞杆132，第二缸体131的底端铰接于底座11，第二活塞杆132的顶端铰接于滑轨121，下滑座123安装有用于扶持探杆3的探杆扶持座1231。

图4为探杆扶持座1231扶持探杆3时的结构示意图，参考图1、图2和图4，探杆扶持座1231包括连接部1232和两个对称的钳体1233，这两个钳体1233均铰接于连接部1232，以使这两个钳体1233可以在打开状态和闭合状态之间转换，当这两个钳体1233闭合时，形成有用于与探杆3滑动配合的通孔。

参考图5，为锤击装置2的截面图。该锤击装置2包括安装架21、导向杆22、同步杆23、套设于导向杆22的穿心锤24以及用于提升穿心锤24的提升机构，安装架21包括上架体211及位于上架体211下方的下架体212，上架体211设有第一导向孔，下架体212设置第二导向孔，导向杆22穿过第一导向孔且能够沿第一导向孔上下滑动，同步杆23与导向杆22固定连接，同步杆23上安装有与提升机构通信连接的高度传感器231，导向杆22的底端安装锤垫25，锤垫25穿过第二导向孔且能够沿第二导向孔上下滑动。具体来说，上架体211和下架体212均设有用于与同步杆23配合的第三导向孔，以使同步杆23能够沿第三导向孔上下滑动。

图6为锤垫25的结构示意图。参考图5和图6，该锤垫25包括伸进第二导向孔的主垫柱251及固定于主垫柱251底部的副垫柱252，副垫柱252固定有限位部253，限位部253位于下架体212的下方并用于顶住下架体212的底面，且锤垫25的底端即副垫柱252的底端固定有用于接入探杆3的导套254，具体来说导套254可以和探杆3形成滑动配合，使得探杆3可在导套254内往复滑动。

在本实施例中，锤击装置2的提升机构包括安装在安装架21上的无杆气缸26以及用于吸附穿心锤24的电磁铁27，无杆气缸26包括第三缸体261及可沿第三缸体261往复移动的移动块262，电磁铁27与移动块262固定连接；当然可以采用其他方式实现提升机构，例如提升机构可以包括安装在安装架上的电动丝杠以及用于吸附穿心锤的电磁铁，电动丝杠包括传动螺杆及套设于传动螺杆的传动螺母，电磁铁与传动螺母固定连接。

在本实施例中，锤击装置2还包括有探杆压紧组件28。图7为该探杆压紧组件28的结构示意图；图8为该探杆压紧组件28的侧视图。参考图7和图8，该探杆压紧组件28包括压缩弹簧281、固定于锤垫25的基准部282、能够相对基准部282上下移动的第一活动框283、能够跟随第一活动框283上下移动的第二活动框284，第一活动框283包括位于基准部282上方的下压框体2831，压缩弹簧281的顶端连接于下压框体2831，压缩弹簧281的底端连接于基准部282，第二活动框284铰接于第一活动框283，第二活动框284包括用于朝上压紧探杆3的上压框体2841，上压框体2841位于导套254的下方；具体来说，基准部282呈环形并位于导套254的上方且固定于副垫柱252，下压框体2831位于限位部253的下方，压缩弹簧281环绕设置于副垫柱252的外围，上压框体2841形成有用于卡接探杆3的卡口2842。

在本实施例中，第二活动框284还包括铰接于第一活动框283底端的第一连接边2843及铰接于第一连接边2843底端的第二连接边2844，上压框体2841位于第二连接边2844的底端。

在本实施例中，探杆压紧组件28还包括用于带动第一活动框283相对基准部282朝下移动把手285，具体来说，基准部282固定有支撑部286，把手285通过第一铰接轴铰接于支撑部286，把手285通过第二铰接轴铰接于第一活动框283。

参考图6和图13，导套254的内侧设置有用于可更换撞针255，可更换撞针255的顶面紧贴锤垫25的底面。

需要说明的是，在本实施例中，该动力触探设备还包括气泵（图未示）及操作箱（图未示），气泵、斜撑气缸13、伸缩气缸124及锤击装置2均与操作箱连接。操作箱是整个设备的控制系统，内部包括可视化触屏、电控及控制气阀，操作箱控制整个设备的运行，可以调节锤击频率，记录锤击次数；气泵为设备提供必要的气源，用于提供动力。

本实施例的锤击装置2的主要工作过程及原理包括：

（1）探杆安装过程：依次参考图9、图10、图11和图12，安装探杆3时，可先拨开第二活动框284，使得上压框体2841从导套254下方移开，然后将探杆3接入至导套254内，下压把手285使得下压框体2831朝下对压缩弹簧281进行压缩，拨正第二活动框284，使得上压框体2841卡接于探杆3，释放把手285后，上压框体2841会在压缩弹簧281的作用下朝上压紧探杆3；

（2）锤击过程：参考图5，电磁铁27通电以吸附住穿心锤24，无杆气缸26下腔通气，移动块262带动电磁铁27与穿心锤24沿第三缸体261上升；到达预定位置后（即所需高度的位置），触发高度传感器231，然后电磁铁27失电，释放穿心锤24，穿心锤24沿导向杆22降落，并锤击锤垫25，从而完成一次锤击；其中，电磁铁27失电后，移动块262带动电磁铁27下降，以使电磁铁27与穿心锤24接触；

（3）探杆拆卸过程：依次参考图12、图11、图10和图9，可先下压把手285，使得上压框体2841下移，从而松开探杆3，然后拨开第二活动框284，将探杆3从导套254内脱出即可。

本实施例的动力触探设备的主要工作过程及原理包括：

（1）参考图14，为本实施例的动力触探设备未安装探杆3时的结构示意图。斜撑气缸13的第二活塞杆132伸出，从而升起滑轨121，调节滑轨121及底座11之间的角度，使得滑轨121尽可能沿竖直方向设置；

（2）伸缩气缸124的第一活塞杆1242伸出，下滑座123底部顶住滑轨121的底端，上滑座122与伸缩气缸124的第一缸体1241一起上升，带动安装在上滑座122上的锤击装置2上升，锤击装置2上升到一定高度后，将探杆3安装于锤击装置2的底部，由探杆压紧组件28压紧固定；

（3）参考图15，为本实施例的动力触探设备处于待触探状态时的结构示意图。安装完探杆3后，令伸缩气缸124的第一活塞杆1242收缩，使得探杆3随锤击装置2下降从而顶住地面，伸缩气缸124的第一活塞杆1242继续收缩，下滑座123带动探杆扶持座1231上升到一定高度，然后启动锤击装置2开始触探作业。

（4）探杆3及锤击装置2随触探过程逐步下降，低至一定位置后，即完成一根探杆3的触探过程。

（5）令锤击装置2与探杆3脱离，并且使得伸缩气缸124的第一活塞杆1242伸出，上滑座122与伸缩气缸124的第一缸体1241一起上升，带动安装在上滑座122上的锤击装置2上升，安装另一根探杆3在原来探杆3顶端的接头31上（接头31可参考图13），然后令伸缩气缸124的第一活塞杆1242收缩，带动锤击装置2下降，将另一根探杆3连接在锤击装置2上，伸缩气缸124的第一活塞杆1242继续收缩，下滑座123带动探杆扶持座1231上升到一定高度，探杆扶持座1231扶住探杆3，保持探杆3在触探过程中垂直地面，启动锤击装置2进行触探作业。

传统的动力触探设备是采用螺纹结构连接探杆的，相比而言，本实施例的锤击装置2及动力触探设备，可以方便快速地对探杆进行拆装，从而提高测试效率。

在本实施例中，参考图6、图7和图13，可以看出，探杆3包括位于其顶端的接头31，探杆3主要通过接头31接入至导套254内，导套254内设置有可更换撞针255并且导套254内形成有用于接入接头31的接入槽，压紧探杆3后，可以使得可更换撞针255顶住接头31的插槽底端，从而使得接头31的顶端与接入槽的顶端之间形成空隙，因此使得接头31不容易变形从而保护接头31的螺纹，以方便进行动力触探试验。并且可更换撞针255还可以作为易损件保护锤垫25，可更换撞针255是由导套254压紧的，因此更换可更换撞针255比更换锤垫25更加方便，易于修理并延长锤垫25的使用寿命。

在本实施例中，相比传统的人工操作的动力触探设备，锤击装置2及动力触探设备通过提升机构代替人工来提升穿心锤24，从而降低了劳动强度；锤击过程中，通过高度传感器231来判断释放穿心锤24的高度，相比人工判断，提高了测试精度；并且可以通过改变高度传感器231的高度来改变穿心锤24的释放高度；

由于导向杆22能够沿第一导向孔上下滑动，锤垫25能够沿第二导向孔上下滑动，限位部253的顶面与下架体212的底面接触但并没有固定连接在一起，且锤击过程中穿心锤24是落在锤垫25的顶端上的，因此可以减少安装架21受到的伤害，提高使用寿命。

由于施工现场环境复杂，有可能出现地面较为倾斜的情况，在本实施例中，通过令斜撑气缸13的第二活塞杆132伸缩即可调节滑轨121及底座11之间的角度，从而能够调节锤击装置2的锤击方向，以减少锤击方向相对竖直方向的偏移，因此可以提高测试精度。

由于触探作业过程中，锤击次数频繁，导致锤击装置2本身会产生一定的震动，如此一来探杆3有可能出现偏斜，当然还有其他情况导致探杆3出现偏斜。于是通过在支撑导轨12上设置探杆扶持座1231，用于扶正探杆3，保持探杆3的竖直，因而可以提高测试精度。另外，探杆扶持座1231是可以打开和可以闭合的，当探杆3的底端安装有圆锥头时，由于圆锥头径向尺寸比探杆的杆身径向尺寸大，因此在安装探杆之前可以先使得探杆扶持座1231处于打开状态，升起至适当高度后再令其闭合，从而扶住探杆。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。