一种打桩力调节装置及液压打桩锤的制作方法

本申请涉及工程机械领域，特别涉及一种打桩力调节装置及液压打桩锤。

背景技术：

液压打桩锤是一种利用重锤在一定高度下快速下落，然后再撞击桩帽装置，主要是利用动量与冲量的转换原理(f＝v·m/t)，将重锤的动量，转换成打击桩的力的机器。其中，v是重锤的下降速度，m是重锤的质量，t是重锤撞击桩帽的时间。在重锤质量一定的前提下，打击桩的力f的大小与重锤的速度v和撞击桩帽的时间t有关。

因为一种规格的桩，它能承受的打击力是一定的有限的，所以就需要调定液压打桩锤的重锤传递到桩帽的打桩力，从而保证桩不会被打破震碎。目前液压打桩锤，没有还没有专门的打击力调定装置，一般是控制重锤的提升高度，来控制重锤的撞击桩帽的撞击速度，粗略性地改变一下控制撞击桩帽的时间t，来粗略地调整实际打桩力大小。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种打桩力调节装置及打桩锤，可以用来调整液压打桩锤的打桩力。

本申请实施例提供一种打桩力调节装置，应用于液压打桩锤，包括：安装架、力传递缸以及油气增压缸，所述力传递缸安装在所述力传递缸上，所述力传递缸通过液压油管与所述油气增压缸连接，所述油气增压缸用于调节所述力传递缸的压强，所述力传递缸与所述油气增压缸连接，所述力传递缸用于调节所述液压打桩锤的打桩力。

本申请实施例还提供一种液压打桩锤，包括液压锤和桩体部件以及打桩力调节装置，所述打桩力调节装置设置在所述液压锤和所述桩体部件之间，所述打桩力调节装置为以上所述的打桩力调节装置。

本申请实施例提供的打桩力调节装置及液压打桩锤，通过调定油气增压缸气压缸内的压缩空气的压强，并通过油气增压缸的活塞，将压缩空气的压强转换成油气增压缸液压油缸内的液压油的压强，再通过液压油管，将液压油的压强传递给力传递缸液压缸内，从而实现对液压打桩锤的最大打桩力的大小的调定及控制。而不再需要改变重锤的提升高度，也不再利用缓冲垫的材料变形原理，来吸收液压锤的动量，再转换成打击力。而是，首先将液压锤的动能，转换成具有大压强的液压油的能量，再利用压缩空气储存重锤瞬间释放的动能，通过较小范围内的压强的变化，将打桩力限定在很小的变化范围内。并且在这过程中，液压锤的能量，被该装置瞬时储存起来，在液压锤向下冲击的后期，再将该能量释放出来，利用压缩空气的高响应的特征，在瞬时转换成打桩力。因为本专利采用了压强可调定的油气增加缸与力传递油缸，因此实现了液压打桩锤在作业时，对桩的最大打击力准确调定及控制，从而解决了桩的破损的问题，同时也消除了桩位重新再设计或改变施工方案的风险。由于采用了能量存储和释放的方案，所以提高了能量利润率，降低了工地能量配置的要求；解决了相关部件发热大、使用寿命短的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种液压打桩锤的上升的状态示意图。

图2为本申请实施例提供的第一种液压打桩锤结构示意图。

图3为本申请实施例提供的第二种液压打桩锤的上升的状态示意图。

图4为本申请实施例提供的第二种液压打桩锤结构示意图。

图5为本申请实施例提供的第二种液压打桩锤的打桩力调节装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种打桩力调节装置10及液压打桩锤100。

本申请相关实施例中提供了一种液压打桩锤100，请参阅图1和图2所示。图1是液压打桩锤100的上升的状态示意图。图2是液压打桩锤100的打桩时的状态示意图。其中，所述液压打桩锤100包括液压锤20和桩体部件30以及缓冲垫40，所述缓冲垫40设置在所述桩体部件30上，所述液压锤20在液压系统的驱动下可以上升或下降从而通过撞击缓冲垫40对桩体部件30进行打桩。

然而，上述通过改变提升高度的方式来控制液压锤20的撞击速度，由于液压打桩锤100的工作频率高，液压锤20惯性大，液压系统的变量多，施工环境不佳等因素，所以存在着控制精度差、实际速度变化动范围大的缺点。而通过桩体部件30上设置一定厚度的缓冲垫40，粗略性地改变一下撞击桩体部件30的时间t，则存在缓冲垫40随着打击次数的增加，材料会发热，物理性能发生变化，从而导致撞击桩体部件30的时间t发生很大的变化。同时，缓冲垫40吸收的液压锤20的动量，很大一部分变成了无用的热能，这样一来，能量利用率很低，导致施工成本高，而且施工工地，常常因为条件所限，所需配置的很大功率又成为一个困难，这又反过来限制了该机器的使用。另一个方面，缓冲垫40吸收的液压锤20的动量而产生的发热，又加速该缓冲垫40的老化，使用寿命变得很短，而成为一个易损件，也由于实际打击力的变化很大，所以也导致目前桩的破损率很高，打入桩的位置经常因为破损，而不得不重新变更，或因无法变更，而不得不采用更高成本的开挖的方式施工。

为了使得液压打桩锤100的打桩力可以进行调节，从而使得液压打桩锤100的使用寿命和使用效果，本申请实施例提供了一种新的液压打桩锤100。下面对该液压打桩锤100做详细描述。

如图3和图4所示，图3为本申请实施例提供的液压打桩锤的上升的状态示意图。图4为本申请实施例提供的液压打桩锤结构示意图。其中，所述液压打桩锤100包括液压锤20和桩体部件30以及打桩力调节装置10，所述打桩力调节装置10设置在所述液压锤20和所述桩体部件30之间，所述打桩力调节装置10调节所述液压锤20的打桩力。

因为在所述液压打桩锤100和所述桩体部件30之间设置有打桩力的调节装置，因此实现了液压打桩锤100在作业时，对桩的最大打击力准确调定及控制，从而解决了桩的破损的问题，同时也消除了桩位(打入桩的位置)重新再设计或改变施工方案的风险。由于采用了能量存储和释放的方案，所以提高了能量利用率，降低了工地能量配置的要求；解决了液压打桩锤100的各部件发热大、使用寿命短的问题。

其中，所述液压锤20包括液压打桩锤套21和重锤22，所述重锤22设置在所述液压打桩锤套21内，所述液压打桩锤套21可驱动所述重锤22运动，所述液压打桩锤套21与所述安装架11固定连接，当所述重锤22敲打桩时，所述重锤22与所述缓冲垫40接触。

其中，所述液压打桩锤套21与所述重锤22之间形成液压系统，所述液压打桩锤套21可以驱动所述重锤22上升或下降，从而对所述桩体部件30进行撞击，实现打桩。

需要说明的是，所述液压打桩锤套21与所述安装架11之间的固定连接的方式可以为通过螺丝进行固定连接也可以通过焊接的形式进行固定连接。本申请实施例中，对所述液压打桩锤套21与所述安装架11之间的固定形式并不做具体限定。

需要说明的是，本申请实施例中缓冲垫40的缓冲材料可以为单层发泡聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等。本申请实施例中对所述缓冲垫40具体的缓冲材料类型不做具体限定。

其中，所述桩体部件30包括桩帽31和打击桩32，所述桩帽31套设在所述打击桩32上，所述桩帽31设置在所述限位套111内，当所述重锤22打桩时，所述力传递缸活塞123杆作用力作用在所述桩帽31上。

由于采用本申请实施例的液压打桩锤100，在所述液压打桩锤100和所述桩体部件30之间设置有打桩力调节装置10，因此实现了液压打桩锤100在作业时，对桩的最大打击力准确调定及控制，从而解决了桩的破损的问题，同时也消除了桩位重新再设计或改变施工方案的风险。由于采用了能量存储和释放的方案，所以提高了能量利用率，降低了工地能量配置的要求；解决了液压打桩锤100的各部件发热大、使用寿命短的问题。

请参阅图5所示，图5为本申请实施例中打桩力调节装置10的结构示意图。本申请实施例还提供一种打桩力调节装置10。其中，所述打桩力调节装置10包括：安装架11、力传递缸12以及油气增压缸13。所述力传递缸12安装在所述力传递缸12上。所述力传递缸12通过液压油管14与所述油气增压缸13连接，所述油气增压缸13用于调节所述力传递缸12的压强，所述力传递缸12与所述油气增压缸13连接，所述力传递缸12用于调节所述液压打桩锤100的打桩力。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

通过调定油气增压缸13气压缸内的压缩空气的压强，并通过油气增压缸13的活塞，将压缩空气的压强转换成油气增压缸13液压油缸内的液压油的压强，再通过液压油管，将液压油的压强传递给力传递缸12液压缸内，从而实现对液压打桩锤100的最大打桩力的大小的调定及控制。而不再需要改变重锤22的提升高度，也不再利用缓冲垫40的材料变形原理，来吸收重锤22的动量，再转换成打击力。而是，首先将重锤22的动能，转换成具有大压强的液压油的能量，再利用压缩空气储存重锤22瞬间释放的动能，通过较小范围内的压强的变化，将打桩力限定在很小的变化范围内。并且在这过程中，重锤22的能量，被该装置瞬时储存起来，在重锤22向下冲击的后期，再将该能量释放出来，利用压缩空气的高响应的特征，在瞬时转换成打桩力。因为本专利采用了压强可调定的油气增加缸与力传递油缸，因此实现了液压打桩锤100在作业时，对桩的最大打击力准确调定及控制，从而解决了桩的破损的问题，同时也消除了桩位重新再设计或改变施工方案的风险。由于采用了能量存储和释放的方案，所以提高了能量利润率，降低了工地能量配置的要求；解决了相关部件发热大、使用寿命短的问题。

其中，所述油气增压缸13包括两个，两个所述油气增压缸13位于在所述力传递缸12的周缘。

需要说明的是，所述油气增压缸13位于所述力传递缸12的两侧，且所述油气增压缸13沿所述力传递缸12的中心线对称设置。需要说明的是，油气增压缸13也可以为一个、三个甚至多个。本申请实施例中，对于所述油气增压缸13的数量并不做具体限定。同时，所述油气增压缸13也可以设置在所述力传递缸12的其他位置。本申请实施例中对所述油气增压缸13与所述力传递缸12的位置并不做具体限定。但需要保证所述油气增压缸13可以调节所述力传递缸12的压强。

其中，所述油气增压缸13包括缸体131和油气增压缸活塞杆132，所述油气增压缸活塞杆132可在所述缸体131内活动，所述缸体131上设置有有杆油腔133，所述有杆油腔133通过所述液压油管14与所述力传递缸12连接，所述缸体131内远离所述油气增压缸活塞杆132的一端设置有无杆气腔134，所述无杆气腔134用于积蓄或释放所述力传递缸12的压强。所述力传递缸12包括缸盖121、缸筒122以及力传递缸活塞123，所述缸盖121盖设在所述缸筒122的一端，所述力传递缸活塞123设置在所述缸筒122远离所述缸盖121的一端，所述缸盖121与所述力传递缸活塞123之间形成有无杆腔124，所述无杆腔124通过所述液压油管14与所述有杆油腔133连通。所述力传递缸12还包括导向套125，所述导向套125设置在所述缸筒122远离所述缸盖121的一端，所述力传递缸活塞123在所述导向套125内进行运动，所述导向套125内侧设有接触面126，所述力传递缸活塞123与所述接触面126接触。

本申请实施例的技术方案的实现原理为：首先，在力传递缸12的无杆腔124、液压油管14、油气增加缸的有杆油腔133内充满液压油。液压油的多少可从油气增压缸13的活塞杆的回缩长度知道，大约一半左右的行程就行了。然后再在油气增加缸的无杆气腔134充高压氮气，直到充到额定的压力(压强)为止。这个额定的压力(压强)，通过油气增压缸13的无杆腔124的活塞面积与油气增压缸13有杆腔的活塞环形面积比，可换算成油气增压缸13有杆油腔133的液压油压力(压强)，而该压强又通过液压油管14传递到力传递油缸的无杆腔124，通过力传递油缸的压强与面积的换算，又可换算出力传递油缸内部的作用力的大小。而这个作用力的大小，就是我们需要的打桩力的大小。

本申请实施例中的作用过程为：打桩前，液压打桩机的准备动作为：首先，打击桩32竖起来，打击桩32的一头被套入桩帽31中，另一头与地面接触，这时，桩帽31的内下平面被打击桩32上端面顶住接触，但不能在重力作用下下降。同时，安装架11以及安装在安装架11上的油气增压缸13在重力的作用下下降，与桩帽31的上平面接触后，停止向下运动。力传递油缸活塞杆被桩帽31的上平面顶起，因为此时力传递油缸的内部充满带压力的液压油，所以力传递油缸通过桩帽31、力传递缸活塞123杆以及液压油，被打击桩32顶起，当桩帽31停止运动时，力传递油缸也跟着停止了运动。完成以上这些准备工作后，液压打桩机的重锤22升起。重锤22的下平面离开力传递油缸的上平面一定的高度距离。

打桩时，本申请动作为：首先，重锤22加速下落，撞击到缓冲垫40，再通过缓冲垫40撞击力传递油缸的上平面，由于此时重锤22的速度最快，根据动量与冲量的转换原理得知，此时的撞击力是最大的。当撞击力大于力传递油缸的无杆腔124内的液压油，对力传递油缸活塞杆产生作用力时，在打击桩32的反作用力的作用下，活塞杆与力传递油缸的接触面126发生分离，不再有内部作用力存在，这时，无杆腔124内的液压油对力传递缸活塞123的作用力，通过桩帽31，全部作用在打击桩32的上表面，同时无杆腔124内的液压油，经液压油管14流入油气增加缸的有杆油腔133内，从而推动油气增压缸13的油气增压缸活塞杆132向上运动，进一步压缩油气增压缸13的无杆气腔134内的压缩空气。由于重锤22的提升高度一定，重锤22重量一定，所以每次无杆气腔134内的压缩空气的压缩量是一定的。这样就在很小的一个撞击力变动范围内，调定了打击桩32上端面的打击力，而且，可以通过对无杆腔124内的液压油的压强的测量，再加上经过对力传递缸活塞123上平面面积的换算(f＝ps)，就可直观的测量出打击桩32上端面打击力。当重锤22继续下降，但速度减小到一定程度时，这时撞击力就会小于力传递油缸的无杆腔124内的液压油，对力传递油缸和活塞杆的作用力时，这时，油气增加缸的无杆气腔134进一步压缩的空气，就在气体快速膨胀的特性的作用下，快速将油气增压缸活塞杆132向下推，从而将有杆油缸内的液压油，快速地压入力传递缸12的无杆腔124内。从而维持了无杆腔124内液压油对力传递缸活塞123的上表面的作用力在调定的范围内。直到力传递缸12的接触面126与力传递缸活塞123的下环形面，再次接触为止。重锤22的速度进一步下降，直到完全停止，这时完成一个工作流程。

其中，所述缸盖121远离所述力传递缸活塞123的一面设置有缓冲垫40。需要说明的是，本申请实施例中缓冲垫40的缓冲材料可以为单层发泡聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等。本申请实施例中对所述缓冲垫40具体的缓冲材料类型不做具体限定。

其中，所述安装架11包括限位套111，所述桩体部件30安装在所述限位套111内，所述桩体部件30可以沿所述限位套111运动。

本申请的有益效果为：本申请实施例提供的打桩力调节装置10及液压打桩锤100，通过调定油气增压缸13气压缸内的压缩空气的压强，并通过油气增压缸13的活塞，将压缩空气的压强转换成油气增压缸13液压油缸内的液压油的压强，再通过液压油管14，将液压油的压强传递给力传递缸12液压缸内，从而实现对液压打桩锤100的最大打桩力的大小的调定及控制。而不再需要改变重锤22的提升高度，也不再利用缓冲垫40的材料变形原理，来吸收重锤22的动量，再转换成打击力。而是，首先将重锤22的动能，转换成具有大压强的液压油的能量，再利用压缩空气储存重锤22瞬间释放的动能，通过较小范围内的压强的变化，将打桩力限定在很小的变化范围内。并且在这过程中，重锤22的能量，被该装置瞬时储存起来，在重锤22向下冲击的后期，再将该能量释放出来，利用压缩空气的高响应的特征，在瞬时转换成打桩力。因为本专利采用了压强可调定的油气增加缸与力传递油缸，因此实现了液压打桩锤100在作业时，对桩的最大打击力准确调定及控制，从而解决了桩的破损的问题，同时也消除了桩位重新再设计或改变施工方案的风险。由于采用了能量存储和释放的方案，所以提高了能量利润率，降低了工地能量配置的要求；解决了相关部件发热大、使用寿命短的问题。

以上对本申请实施例提供的打桩力调节装置10及液压打桩锤100进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请。同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。