筒式摆支液压打桩锤的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种用于建筑工程基础施工的桩工机械，尤其涉及一种具有筒式导向结构的液压打桩锤。


背景技术：

[0002]
液压打桩锤具有打桩效率高、无油烟污染等特点，其先进性已经被广泛认可，用液压打桩锤替代柴油打桩锤等其他类型的冲击锤势在必然，在西方发达国家和亚洲的日本、韩国、香港和新加坡等国家和地区，液压打桩锤已经完全取代了柴油打桩锤，而成为打桩市场的绝对主力。液压打桩锤按其导向结构主要分为筒式液压打桩锤和导杆式液压打桩锤，其中筒式液压打桩锤导向性能稳定，冲击运动精度好，且便于加工维护，应用更为广泛。
[0003]
随着建筑工程向大型化方向发展，液压打桩锤也必然向更高打击能量和更高打击频次的方向发展；打击能量的大幅增加，必然带来锤芯质量和打桩锤总质量的增加，而打桩锤总质量的增加又给打桩锤的起吊、运输带来很大不便，甚至难以在一些特定施工场所或施工条件下使用；打桩锤总质量的增加还会带来与之配套的打桩架、施工平台及卷扬设备的增重增高，更是加大了打桩锤运输和施工困难，制约了液压打桩锤应用范围的拓展。打桩锤打击频次的提高，虽然会带来打击能量和打击效率的增大，但对筒式液压打桩锤而言，锤芯在锤筒中频繁往复运动也使得锤筒中锤芯所受气流阻力增大，锤芯总会受到与运动方向相反的气压阻力，使得打桩锤的打击能量和打击效率大打折扣，因此人们企盼设计一种既具有较高打击能量和打击频次，又具有较高打击效率的筒式液压打桩锤。
[0004]
液压打桩打击能量和打击频次的增加还会产生剧烈的冲击振动，而打桩锤剧烈的冲击振动会对液压锤液压油进、回油管路等外设油路产生严重的不良影响，过多的外设油路管道，在打桩锤频繁的往复打击中很容易出现油管的缠绕和撞击，增加打击运行故障率。剧烈冲击振动对液压缸的平稳往复运动更会形成严重的不良影响，在振动冲击过程中，桩锤对液压缸活塞及活塞杆产生强烈、不规则的侧（径）向破坏力，尤其是打桩锤在进行斜桩施工作业时，其径向分力更是不可避免，这种因桩锤冲击振动或斜桩作业对活塞及活塞杆所产生的侧（径）向分力，使得活塞杆的伸缩运动偏向缸体中心一侧，导致液压缸活塞对缸筒腔、活塞杆对缸体及密封件产生偏向磨损，并且这种偏向磨损还会随着打桩锤打击能量的提高和打击频次的增大而急剧增加；长时间在这种不良环境下施工作业会使得打桩锤的运行精度下降、运动间隙变大，继而导致液压缸偏向磨损，这种偏磨现象不仅会引起活塞与缸孔腔间隙的不断增大，使活塞两侧液压腔压力差减少，液压打桩锤的打桩效率下降，而且会引起活塞杆密封件的损坏甚至失效，造成液压油外泄，使得打桩锤的打击频率严重下降，甚至无法正常工作。
[0005]
筒式液压打桩锤虽然具有打桩效率高、导向性能优的特点，但其运动部件和易损部位大部被封闭于打桩锤的锤筒内，如液压缸及其密封部件、活塞杆与锤芯的连接结构、锤芯的导向结构等位于锤筒内部件是最易出现故障地方，进行正常维护或故障排除时均需拆卸包括锤芯的这笨重的零件，维护十分麻烦，耗时耗工，直接影响打桩锤的使用效率和使用
成本。


技术实现要素：

[0006]
针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种筒式摆支液压打桩锤，不仅打击能量和频次高，锤芯气阻小，而且能有效补偿和消除缸体活塞间的侧向运动分力。
[0007]
为了解决上述技术问题，本实用新型的筒式摆支液压打桩锤，包括锤筒、锤芯和液压缸，所述锤筒包括锤筒本体，在锤筒本体上设置有若干筒体透窗，锤筒本体外筒面上固定设置有筒体竖筋；所述液压缸包括缸体，以及固定设置于活塞杆上的活塞，该活塞滑动设置于缸体的缸体筒腔内，在缸体上设置有若干缸体油孔，缸体油孔平行于缸体筒腔并围绕缸体筒腔布置，缸体油孔的下端与缸体筒腔连通；所述活塞杆的下端与锤芯相铰连，所述缸体通过缸体摆动支承结构支承于锤筒的上端，该缸体摆动支承结构包括缸体摆轴和摆框销轴，缸体通过缸体摆轴活动支承于摆动框上，该摆动框则通过摆框销轴活动支承于缸体摆座上，缸体摆座固定安装于锤筒本体的上端；所述锤芯的质量t与打桩锤总质量t之比t/t=50%—70%。
[0008]
在上述结构中，由于在锤筒本体上设置有若干筒体透窗并且将锤芯质量与打桩锤总质量之比t/t控制在50%—70%，通过最大限度地减轻打桩锤非工作部件重量，而保证锤芯质量不变的状况下降低打桩锤总质量，既保证打桩锤的打击能量，又有效地减轻了打桩锤的总体质量，方便了打桩锤的起吊、运输和现场施工，打桩锤总质量的降低也轻便了与之配套桩架、施工平台及卷扬设备重量，使打桩施工成本进一步降低，并有效拓展了液压锤的应用范围；在锤筒本体的外筒面上固定设置有筒体竖筋，又增强打桩锤筒体的刚度和强度，稳定了锤筒对锤芯的导向性能，使打桩锤更能适应大吨位高频次的施工作业。尤其是由于在锤筒本体上设置有若干透窗，对锤芯形成带有敞开气流通道的筒式导向结构，锤芯在锤筒中频繁往复运动时不会受到压缩气流阻力的影响，确保锤芯机械能量能高效率地传递给基桩，实现大能量高频次的打桩施工；在锤筒本体上设置有筒体透窗，既能通过透窗即时掌握打桩锤运动部件的运行状况，又方便了打桩锤维护、修理和故障及时排除，确保打桩锤的高使用效率和长期连续的施工作业。还由于围绕缸体筒腔布置有若干相互平行的缸体油孔，并且缸体油孔下端与缸体筒腔连通，这种结构不仅减少了液压缸的外设压力油输送管路，避免外设油管的撞击和缠绕，而且大大减少油路连接点，提高了液压缸的工作稳定性和可靠性；将缸体筒腔和缸体油孔均设置于缸筒本体上的结构，使得液压缸结构更加紧凑，增强了液压缸的整体刚性和结构强度，更适宜于冲击振动环境中可靠运行。又由于缸体的外侧设置有缸体摆动支承结构，这种随动液压缸结构具有较好的偏移角度补偿能力，即使因剧烈振动和运动精度不足等原因造成桩锤运动方向偏离液压缸的中心线，也不会在活塞杆上产生侧向分力，使得活塞杆的往复运动方向与桩锤的运动方向始终保持一致，有效避免了液压缸活塞与缸腔、活塞杆与缸体密封件间的偏磨现象发生，不仅保证了液压缸的正常运行，稳定了液压打桩锤的打桩效率，而且大大降低了液压打桩锤的运行故障，有效地提高了液压打桩锤的使用寿命。
[0009]
本实用新型的进一步实施方式，所述锤筒本体的上端固定设置有筒体上端法兰，所述缸体摆座固定安装于筒体上端法兰上。所述锤筒本体的下端固定设置有筒体下端法
兰，该筒体下端法兰上固定连接有锤芯法兰。所述锤芯法兰的下端面嵌装有缓冲垫。便于液压缸缸体的安装，以及锤芯的限位。
[0010]
本实用新型的进一步实施方式，所述缸体摆轴与摆框销轴相互垂直设置。有利于补偿和消除缸体、活塞偏磨。
[0011]
本实用新型的进一步实施方式，所述锤筒本体上至少设置有一圈筒体透窗，每圈筒体透窗至少包括有一透窗。有利于实现打桩锤的轻量化，避免出现锤芯运动气阻。
[0012]
本实用新型的进一步实施方式，所述锤筒本体的外筒面上至少设置有两根筒体竖筋，每根筒体竖筋从锤筒本体的上端延伸至下端；在相邻的筒体竖筋之间至少固定设置有一道筒体横筋。所述筒体竖筋采用杆式结构或肋板结构；所述筒体横筋为肋板结构。有效地增强打桩锤锤筒的强度和刚度，提高打桩锤的抗冲击能力。
[0013]
本实用新型的进一步实施方式，所述活塞杆的下端固定安装有铰连球头，该铰连球头活动夹装于下球座和上球座之间，相互固定连接的下球座和上球座固定安装于锤芯上。所述下球座和上球座通过球座盖板压装于锤芯上。结构简单合理，便于安装维护。
附图说明
[0014]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型筒式摆支液压打桩锤作进一步详细说明。
[0015]
图1是本实用新型筒式摆支液压打桩锤一种具体实施方式的立体结构示意图；
[0016]
图2是图1所示实施方式的剖视结构示意图；
[0017]
图3是图1所示实施方式中锤筒的立体结构示意图；
[0018]
图4是图3剖视结构示意图；
[0019]
图5是图1所示实施方式中液压缸的立体结构示意图；
[0020]
图6是图5的a—a剖面结构示意图；
[0021]
图7是图5的b—b剖面结构示意图；
[0022]
图8是图5中液压缸缸体的剖面结构示意图；
[0023]
图9是图8的俯视结构示意图；
[0024]
图10是图2所示实施方式中ⅰ部的局部结构放大示意图；
[0025]
图11是图1所示实施方式中锤芯法兰的剖视结构示意图。
[0026]
图中，1—锤筒、101—锤筒本体、102—筒体横筋、103—筒体竖筋、104—筒体透窗、105—筒体上端法兰、106—筒体下端法兰，2—锤芯，3—上起吊耳，4—液压缸、401—活塞杆、402—下导向套、403—缸体、404—缸体油孔、405—缸体筒腔、406—摆动框、407—摆框销轴、408—缸体摆座、409—缸体上端盖、410—上导向套、411—活塞、412—缸体径向油孔、413—缸体下端盖、414—铰连球头、415—缸体摆轴、416—缸体摆动座、417—摆轴孔、418—缸盖连接孔、419—球座盖板、420—上球座、421—下球座、422—球座下垫片、423—球座上垫片，5—顶罩，6—油管接头座，7—下起吊耳，8—锤芯法兰、801—锤芯法兰本体、802—缓冲垫。
具体实施方式
[0027]
如图1、图2所示的筒式摆支液压打桩锤，打桩锤的锤筒1呈圆筒状结构，在锤筒1的
筒腔内滑动支承有可以上下往复运动的锤芯2，锤芯2为铸钢件或者锻钢件，在锤筒1的上端安装有液压缸4，液压缸4的上部罩于顶罩5内，该顶罩5固定安装于锤筒1上口端，在锤筒1的上下两端分别固定焊接有上起吊耳3和下起吊耳7，起吊耳用于打桩锤的起吊安装或运输。在锤筒1的外筒壁上固定安装有油管接头座6，该油管接头座6用于固定液压缸油管与液压站油管接头。锤芯2的上端与液压缸4活塞杆伸出端相铰连，锤芯2的下端穿过锤芯法兰8可以伸出法兰外，锤芯法兰8固定连接于锤筒1的下端口。锤芯2的质量t与打桩锤总质量t之比t/t控制在50%—70%之间，打桩锤总质量t包括如图所示各零部件的质量总和，不包括打桩锤实际使用时与之配套使用的桩帽，因桩帽的结构和质量与实际施工的桩型和其材质相关。本实施例的打桩锤总质量t为32吨，其锤芯2的质量t为20吨，锤芯2的质量t与打桩锤总质量t之比t/t为62.5%；还可以是打桩锤总质量t为200吨，其锤芯的质量t为105吨；或者打桩锤总质量t为27吨，其锤芯的质量t为18吨；等等。
[0028]
如图3、图4所示，锤筒1包括圆筒状的锤筒本体101，该锤筒本体101为碳素钢圆形筒体，在锤筒本体101上分别设有顶部及上中下四圈的筒体透窗104，考虑到运动气流阻力和维护的方便，顶层一圈的筒体透窗104包括有一个透窗，上层一圈的筒体透窗104各包括有位于同一圆周上的四个透窗，下层一圈的筒体透窗104对应于锤芯频繁往复运动的部位，该筒体透窗104包括有六个透窗。在锤筒本体101的上端口焊接有筒体上端法兰105，在筒体上端法兰105与筒体之间焊接有四个上起吊耳3，在锤筒本体101的下端口焊接有筒体下端法兰106，锤芯法兰8以连接螺栓固定连接于筒体下端法兰106上，在筒体下端法兰106与筒体之间焊接有四个下起吊耳7。在锤筒本体101的外筒壁上均匀地焊接有四根筒体竖筋103，筒体竖筋103采用支撑杆结构，筒体竖筋103均沿锤筒本体101的长向布置并平行于锤筒本体101的中心线，筒体竖筋103既可以是圆管杆或方管杆等管杆，也可以是加强肋板结构。筒体竖筋103从筒体上端法兰105延伸至筒体下端法兰106，在相邻的两根筒体竖筋103之间焊接有三道筒体横筋102，筒体横筋102为弧形肋板结构。
[0029]
如图5的液压缸，液压缸4为双出杆双作用液压缸，其包括缸体403以及穿过缸体403并向缸体403两端伸出的活塞杆401，在缸体403的上下两端分别固定连接有缸体上端盖409和缸体下端盖413，缸体上端盖409采用阀块式结构，在该缸体上端盖409的阀体内设置有通向缸体筒腔405和/或缸体油孔404的用于输送液压油的油孔。在活塞杆401的下伸出端固定安装有铰连球头414，活塞杆401通过该铰连球头414与桩锤相互铰连。在缸体403的腰部外侧设置有缸体摆动支承结构，该缸体摆动支承结构包括摆动框406和缸体摆座408。
[0030]
如图6和图7所示，缸体403采用圆筒状结构，在缸体403的中心线位置沿长度方向设置有贯通的缸体筒腔405，在缸体403上还设置有缸体油孔404，缸体油孔404与缸体筒腔405相平行。在缸体筒腔405中滑动设置有活塞411，活塞411固定设置于活塞杆401上，活塞411和活塞杆401可以采用整体结构。在缸体403的上端通过连接螺栓固定连接有缸体上端盖409，阀块式结构的缸体上端盖409固定安装有上导向套410；在缸体403的下端通过缸体下端盖413固定安装有下导向套402，上导向套410和下导向套402起着对活塞杆401的滑动导向和密封作用。活塞杆401的两端分别穿过上导向套410和下导向套402伸出缸体403的上下端，在活塞杆401的下伸出端的端部固定安装有铰连球头414。
[0031]
在缸体403的腰部外侧位置设置有缸体摆动支承结构，该缸体摆动支承结构包括有缸体摆轴415和摆框销轴47，缸体摆轴415为两根对称位于缸体403两侧的短轴，同样摆框
销轴407也为两根对称位于缸体403两侧的短轴，缸体摆轴415和摆框销轴407位于相互垂直的两个平面上。缸体403通过缸体摆轴415活动支承于摆动框406上，缸体摆轴415的一端插接于缸体403上的摆轴孔417内，另一端则插接于摆动框406上，使得缸体403能绕缸体摆轴415摆动。摆动框406则通过摆框销轴407活动支承于缸体摆座408上，摆框销轴407的一端插接于摆动框406上，摆框销轴407的另一端则支承于缸体摆座408上，使得摆动框406能绕摆框销轴407摆动。
[0032]
如图8、图9所示，缸体403采用整体锻件，其上端设有端盖连接法兰盘，在该连接法兰盘上设置有多个缸盖连接孔418，在缸体403的腰部外侧设有摆轴孔凸圈，对称位于缸体两侧的两摆轴孔417设置于摆轴孔凸圈上。在缸体403的中心线位置设置有上下贯通的缸体筒腔405，在缸体403上还设置有8个缸体油孔404，缸体油孔404所在的圆与缸体筒腔405同心。缸体油孔404与缸体筒腔405相平行，缸体油孔404的上端口为开口端，缸体油孔404的下端则通过对应的缸体径向油孔412通向缸体筒腔405，工作时液压油可经过缸体油孔404、缸体径向油孔412进入缸体筒腔405的下缸腔。
[0033]
如图10所示，铰连球头414通过端板固定安装于活塞杆401的下端，该铰连球头414可摆动地夹紧于下球座421和上球座420中间，通过连接螺栓相互固定连接的下球座421和上球座420通过球座盖板419固定压紧于锤芯2对的安装凹坑中。在上球座420与球座盖板419之间垫有球座上垫片423，下球座421底部与锤芯2之间垫有球座下垫片422，球座上垫片423和球座下垫片422由尼龙、橡胶板等相应材料制成，具有缓冲和保护球铰结构的作用。
[0034]
如图11所示，锤芯法兰8包括有锤芯法兰本体801和缓冲垫802、锤芯法兰本体801为圆环状的法兰盘结构，在锤芯法兰本体801的底面上嵌装有环状的缓冲垫802。