挖掘机沉桩用机械接口及沉桩方法与流程

本发明涉及螺旋桩沉桩和起桩的技术领域，尤其涉及挖掘机沉桩用机械接口和沉桩方法。

背景技术：

螺旋桩沉桩是防洪抢险中一种新型沉桩形式，与传统的击打式沉桩相比，螺旋桩沉桩具有沉桩、起桩速度快、振动和噪声小及不会产生次生灾害等特点。目前，防汛抢险螺旋桩沉桩主要靠人工架持沉桩机进行作业，这种形式在没有生命危险的地势上沉桩极为有效，但是，在操作人员到达不了或者有生命危险的地势，如在被洪水冲出的豁口沉桩往往显得力不从心。有效利用已有的挖掘机来进行螺旋桩沉桩就是理想的选择，挖掘机动力足，臂长，工作范围广，正好适合在人员到达不了或者有生命危险的地势沉桩，问题是如何把螺旋桩沉桩机与挖掘机连接，如何实现螺旋桩迅捷装卡，在人到达不了和有生命危险的情况下，桩被沉到地上后，又如何使沉桩系统与螺旋桩迅捷脱开，这是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供挖掘机沉桩用机械接口和沉桩方法，机械接口能将挖掘机和螺旋桩连接起来，从而能在防洪抢险的环境下进行沉桩和起桩。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

挖掘机沉桩用机械接口，机械接口用于将挖掘机和沉桩所使用的螺旋桩连接在一起，机械接口包括安装在挖掘机输出端上的连接架，连接头；连接架上设有液压马达，连接头套装在液压马达的输出轴上，连接头通过联动销与螺旋桩连接；螺旋桩的上部呈管状，联动销焊接在螺旋桩的上部，连接头的下部具有下轴筒，下轴筒插入螺旋桩的上部内，下轴筒的筒壁上设有两个沿着圆周方向均匀分布的倒l形卡口，倒l形卡口包括相连通的纵向卡口和横向卡口，纵向卡口和横向卡口与联动销相配合。

进一步的是：倒l形卡口的横向卡口有凹槽，该凹槽与螺旋桩上的联动销相吻合。

进一步的是：连接头包括一体形成的上轴筒、圆台部和下轴筒；上轴筒位于圆台部的上端，下轴筒位于圆台部的下端，上轴筒套装在液压马达的输出轴上，液压马达的输出轴和上轴筒之间设有键，液压马达输出轴的下端设有垫片，垫片通过螺栓固定在液压马达的输出轴上，垫片的外径大于上轴筒的内径。连接头是液压马达输出轴与螺旋桩的连接部件，连接头实现了螺旋桩的快速装卡，同时能将液压马达输出轴的旋转动力传递给螺旋桩。

进一步的是：连接架与挖掘机上的斗杆、惰连杆、斗连杆形成四连杆机构。倒l形卡口的纵向卡口和横向卡口，可以接纳联动销，卡口与螺旋桩上的联动销相吻合，在改变螺旋桩的方位和姿态过程中，螺旋桩联动销卡在卡口的凹槽中，才不易掉落。

挖掘机沉桩方法，包括如下步骤：

第一步：拆卸挖掘机上的挖斗，将连接架安装在挖掘机上，将液压马达安装在连接架上，将连接头安装在液压马达的输出轴上，将液压马达的油管连接到挖掘机液压泵站，将螺旋桩直立摆放；

第二步：驾驶员操控挖掘机使液压马达处于螺旋桩的上方，将连接头上的倒l形卡口的纵向卡口对准螺旋桩上的联动销，然后使连接头向下运动，操控液压马达正转，使联动销卡入倒l形卡口的横向卡口的凹槽内；

第三步：然后驾驶员操控挖掘机将螺旋桩移动到沉桩方位，再操控液压马达正转，从而将螺旋桩沉入设定的深度，将螺旋桩沉桩后，操控液压马达反转，使得联动销位于倒l形卡口的纵向卡口处，再操控挖掘机，使液压马达上升，使得连接头和螺旋桩脱离。

进一步的是：挖掘机沉桩方法，还包括第四步：驾驶员操控挖掘机使联动销卡入连接头上的倒l形卡口内，然后，操控液压马达反转，完成起桩作业。

总的说来，本发明具有如下优点：

1、本发明的装置巧妙地将挖掘机应用在防汛抢险中，使得在防洪抢险的环境下，螺旋桩得以顺利进行沉桩和起桩，大大降低了操控人员的工作强度，且结构简单、成本低。

2、本发明利用挖掘机身高臂长、工作范围广的特点，采用倒l形卡口，挖掘机驾驶员在驾驶室里就可以实现螺旋桩的迅捷装卸，且能保证在改变螺旋桩的方位和姿态过程中不易掉落，在人不易到达和有生命危险的地势上进行沉桩和起桩。

附图说明

图1是挖掘机的结构示意图。

图2是将螺旋桩安装在挖掘机上的结构示意图。

图3是螺旋桩与液压马达连接处的结构示意图。

图4是连接头的结构示意图。

图5是图2a处的放大图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

1为动臂油缸，2为动臂，3为斗杆油缸，4为斗杆，5为挖斗油缸，6为挖斗，7为惰连杆，8为斗连杆，9为机车，10为第一销轴，11为第二销轴，12为连接架，13为液压马达，14为液压马达的输出轴，15为连接头，16为螺旋桩，17为垫片，18为联动销，19为螺旋桩的上部，20为上轴筒，21为圆台部，22为下轴筒，23为纵向卡口，24为横向卡口，25为横向卡口的凹槽。

结合图1至图5所示，挖掘机沉桩用机械接口，机械接口用于将挖掘机和沉桩所使用的螺旋桩连接在一起，机械接口包括安装在挖掘机输出端上的连接架12，连接头15。连接架上设有液压马达，连接头套装在液压马达的输出轴上，螺旋桩的上部19呈管状，其内焊接有联动销。联动销焊接在螺旋桩的上部，即联动销是焊接在螺旋桩管状的内部，连接头15的下部具有下轴筒22，下轴筒22的外径小于螺旋桩的上部19的内径，下轴筒22插入螺旋桩的上部19内。下轴筒22的筒壁上设有两个沿着圆周方向均匀分布的倒l形卡口，倒l形卡口与联动销18相配合，即联动销18能卡进倒l形卡口内，倒l形卡口包括相连通的纵向卡口23和横向卡口24，联动销18固定在螺旋桩的上部19的内壁上。连接头15和联动销18相靠近时，联动销18从纵向卡口23卡入下轴筒22，当连接头15转动时，联动销18卡入横向卡口24的凹槽内。结合图3所示，正视于连接头15的倒l形卡口，两个倒l形卡口的纵向卡口23相重合，两个横向卡口24的朝向相反，一个横向卡口24位于纵向卡口23的左侧，另一个横向卡口24位于纵向卡口23的右侧。倒l形卡口的横向卡口24有凹槽25，该凹槽25与螺旋桩16上的联动销相吻合，在改变螺旋桩的方位和姿态过程中，螺旋桩联动销卡在凹槽中。

结合图3和图4所示，连接头15包括一体形成的上轴筒20、圆台部21和下轴筒22；上轴筒20、圆台部21和下轴筒22是一体的结构，上轴筒20的外径小于下轴筒22的内径。上轴筒20位于圆台部21的上端，下轴筒22位于圆台部21的下端，上轴筒20套装在液压马达13的输出轴上，液压马达13的输出轴和上轴筒20之间设有键，液压马达13的输出轴和上轴筒20的内壁上设置有键槽，键放置在键槽，液压马达输出轴14的下端设有垫片17，垫片17通过螺栓固定在液压马达13的输出轴上，垫片17的外径大于上轴筒20的内径，垫片17可以限制连接头15轴向方向的移动。

液压马达13的外壳通过螺栓固定在连接架12上。结构简单，便于安装拆卸连接架12、液压马达13及挖斗6。

本发明可以采用多种形式的挖掘机，下面对现有的一种挖掘机作简要介绍：结合图1所示，挖掘机包括机车9，安装在机车9上的动臂2，用于向动臂2提供动力的动臂2油缸1，连接在动臂2上的斗杆4，用于向斗杆4提供动力的斗杆油缸3，挖斗油缸5，斗连杆8，惰连杆7。动臂2也叫大臂，斗杆4也叫小臂，在挖掘机的初始状态时，动臂2从左下往右上倾斜，斗杆4从左上往右下倾斜，斗杆油缸3从左下往右上倾斜，斗杆油缸3位于动臂2的上方，挖斗油缸5从左上往右下倾斜，挖斗油缸5位于斗杆4的右边。动臂2的下端安装在机车9上，斗杆4的上部安装在动臂2的上端；惰连杆7的一端(左端)连接在斗杆4的下部，惰连杆7的另一端(右端)连接在挖斗油缸5的端部(下端)，斗连杆8的一端(上端)连接在挖斗油缸5的下端，斗连杆8的另一端(下端)铰接在连接架12上，斗杆4的端部(下端)铰接在连接架12上，即连接架12上有两个铰接点。斗杆4、惰连杆7、斗连杆8、连接架12形成四连杆机构。

斗杆4上设有第一销轴10，挖斗油缸5的端部(下端)设有第二销轴11，惰连杆7的一端(左端)套装在第一销轴10上，惰连杆7的另一端(右端)套装在第二销轴11上，斗连杆8的端部(上端)套装在第二销轴11上。四连杆机构的斗杆4、惰连杆7、斗连杆8、连接架12通过销轴铰接在一起。

挖掘机上设有液压泵站，液压马达13通过油管与液压泵站连接。液压泵站驱动液压马达13工作。

联动销18焊接在螺旋桩的上部19的内壁上。联动销18可以牢靠地固定在螺旋桩的上部19的内壁上。

结合图1所示，挖掘机上都设有挖斗6，挖斗6铰接在斗杆4的下端，同时也铰接在斗连杆8的下端。结合图2和图5所示，本发明进行沉桩的装置在使用时，需要先将挖斗6拆卸掉，然后再将连接架12铰接在斗杆4的下端，同时也铰接在斗连杆8的下端，然后再将安装好的液压马达13和连接头15安装在连接架上，安装好后，开始进行沉桩：驾驶员操控挖掘机使液压马达13处于螺旋桩16的上方，将连接头15上的倒l形卡口的纵向卡口23对准螺旋桩16上的联动销18，然后使连接头15向下运动，即沿螺旋桩16的桩体方向插入，操控液压马达13稍微正转，使联动销18稳固卡入倒l形卡口的横向卡口24的凹槽内，实现连接头15与螺旋桩16的迅捷装卡。然后驾驶员操控挖掘机将螺旋桩16移动到沉桩方位，再操控液压马达13正转，从而将螺旋桩16沉入预期深度，将螺旋桩16沉桩后，操控液压马达13稍微反转，使得联动销18位于倒l形卡口的纵向卡口23处，再操控挖掘机，使液压马达13上升，从而实现沉桩系统和螺旋桩16的脱离过程，完成整个沉桩过程；沉桩系统包括液压马达13、连接头15、螺旋桩16。起桩过程是沉桩过程的逆过程，是把沉入地下的螺旋桩16拔出来，起桩过程不再详细阐述。

本发明还涉及到挖掘机沉桩方法，即利用挖掘机对螺旋桩进行沉桩，包括如下步骤：

第一步：拆卸挖掘机上的挖斗，将连接架安装在挖掘机上，将连接头安装在液压马达的输出轴上，再将液压马达安装在连接架上，将液压马达的油管连接到挖掘机液压泵站，将螺旋桩直立摆放；

第二步：驾驶员操控挖掘机使液压马达处于螺旋桩的上方，将连接头上的倒l形卡口的纵向卡口对准螺旋桩上的联动销，然后使连接头向下运动，操控液压马达正转，使联动销卡入倒l形卡口的横向卡口的凹槽内；

第三步：然后驾驶员操控挖掘机将螺旋桩移动到沉桩方位，再操控液压马达正转，从而将螺旋桩沉入设定的深度，将螺旋桩沉桩后，操控液压马达反转，使得联动销位于倒l形卡口的纵向卡口处，再操控挖掘机，使液压马达上升，使得连接头和螺旋桩脱离。

第四步：驾驶员操控挖掘机使联动销卡入连接头上的倒l形卡口内，然后，操控液压马达反转，完成起桩作业。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。