冲击式打桩机构及其打桩机的制作方法

1.本实用新型属于工程机械领域，具体地说，尤其涉及一种冲击式打桩机构及其打桩机。


背景技术：

2.基于履带式挖掘机改造的打桩机利用锤头偏心机构的高速旋转，产生周期性激振力，从而产生高频振动，并将振动通过锤头夹持部分传递给桩体，随着产生的振动，桩周围土体结构因振动发生变化，桩身周围土质液化，土壤颗粒之间的构造发生紊乱，瞬时强度降低，造成土壤结构的“流动化”现象。从而减少桩与土体的摩擦力，然后以挖掘机下压力、打桩机与桩自重等共同作用力将桩打压入土中。
3.现有的打桩机构为齿轮箱结构，齿轮箱内含有2个或多个振动偏心轴，振动偏心轴通过轴承安装于齿轮箱，齿轮箱内含有齿轮油，液压马达驱动振动偏心轴高速旋转产生激振力。此种打桩机构锤头的激振力与振动偏心机构偏心距、振动偏心轴的转速有关，为保证打桩过程中激振力垂直作用于锤头及桩，齿轮箱内布置对称2个或多个（偶数）振动偏心轴，使振动偏心轴产生的激振力在水平方向叠减为0，在垂直方向叠加。
4.为避免水平方向的激振力对锤头及桩产生水平方向的扰动，防止打桩过程中桩垂直度不良或引起周边桩的水平扰动和扭曲，因此水平方向激振力必须为0。这样导致2个或多个（偶数）振动偏心轴必须对称布置和偏心距相等。但在实际生产中因加工制造偏差、装配偏差等，振动偏心轴完全对称和振动偏心轴偏心距相等是很难保证的，振动偏心轴高速旋转对轴承可靠性、齿轮箱润滑油要求较高。同时振动偏心轴产生的激振力在竖直方向上叠加，但竖直方向激振力为周期性的正弦波，激振力的有效作用力存在周期性变化，等效作用力低于最大激振力。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种冲击式打桩机构及其打桩机，其加工、制造及装配方便，冲击振动时，只有竖直方向力，没有水平方向力，且冲击频率和冲击力可调，使用成本低。
6.所述的冲击式打桩机构，包括导向机构、液压缸和夹持锤头，导向机构下方设有可沿导向机构上下移动的夹持锤头，导向机构和夹持锤头之间安装有液压缸，液压缸与导向机构连接，液压缸的活塞杆端与夹持锤头对应。
7.优选地，所述导向机构包括导向板，导向板上设有可上下滑动的滑动板，滑动板两端设有导向块，导向板上设有与导向块配合的滑槽，液压缸的缸体与滑动板固定连接。
8.优选地，所述夹持锤头包括固定连接的上支撑箱和锤头本体，上支撑箱与导向板固定连接，锤头本体与夹持板固定连接，锤头本体和夹持板上分别设有压板，锤头本体与夹持板之间设有夹持液压缸，夹持液压缸的伸缩杆与夹持板侧的压板连接，夹持液压缸另一端与夹持板铰接。
9.优选地，所述导向机构包括固定箱和安装板，固定箱上方与安装板连接，固定箱下方通过导向滑槽与夹持锤头活动连接，液压缸置于固定箱内，液压缸的缸体与安装板连接。
10.优选地，所述夹持锤头包括固定连接的锤头本体和夹持板，锤头本体和夹持板上分别设有压板，锤头本体与夹持板之间设有夹持液压缸，夹持液压缸的伸缩杆与夹持板侧的压板连接，夹持液压缸另一端与夹持板铰接，锤头本体上设有与导向滑槽配合的导向滑块，锤头本体上设有冲击槽，液压缸的活塞杆端设有与冲击槽配合的冲击块。
11.优选地，还包括吊架和固定板，导向机构通过减震器和紧固件与固定板连接，固定板两侧分别设有销轴和限位块二，吊架两侧设有与销轴配合的滑槽二，吊架内侧设有与限位块二配合的限位槽。
12.优选地，所述吊架上方设有可转动的支撑架，支撑架上安装有驱动马达，驱动马达的输出轴设有齿轮，吊架上设有固定连接的回转齿圈，齿轮与回转齿圈相啮合。
13.优选地，所述支撑架与吊架之间设有回转接头，回转接头一端与支撑架连接，另一端与吊架连接，吊架上安装有阀，阀分别与回转接头和液压缸连接。
14.所述的打桩机，包括打桩机本体、大臂、中臂和小臂，打桩机本体上架与大臂铰接，中臂两端分别与大臂和小臂一端铰接，所述小臂另一端设有上述的冲击式打桩机构。
15.优选地，所述小臂与支撑架连接，打桩机本体上架与大臂之间设有第一油缸，大臂和中臂之间设有第二油缸，中臂和小臂设有第三油缸。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
17.1、本实用新型利用液压缸的活塞端、杆端液压油的交替切换，实现液压缸交替的液压作用力，从而带动锤头及桩形成一定频率的振动，通过调整控制液压缸活塞端、杆端油液切换频率和整机液压系统压力设定，实现冲击频率和冲击力可调，免去了现有技术中的齿轮箱结构，即通过马达驱动带动对称的两个或多个（偶数）偏心轴的高速旋转来实现振动冲击的方法；
18.2、本实用新型的冲击振动只有竖直方向力，没有水平方向力，避免了对锤头及桩造成水平方向振动，避免打桩过程中水平力对其垂直度的影响，更易保证打桩过程中的垂直度，减少了对临近桩的损耗；
19.3、本实用新型加工及装配方便，无需通过振动偏心轴的高速旋转产生激振力，从而避免了为减小水平方向激振力，而增加工艺难度以减小2个或多个（偶数）振动偏心轴加工制造与装配偏差，同时无需高速旋转和高速振动轴承及齿轮油，降低保养成本和日常使用成本；
20.4、本实用新型通过改变液压缸供给油液压力，改变油缸作用力，进而改变激振力，从而实现了激振力与频率解耦的单独控制。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例二的结构示意图；
22.图2为本实用新型实施例二的打桩下压时的结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例二的拔桩提升时的结构示意图；
24.图4为滑动板的结构示意图；
25.图5为实施例二夹持锤头的结构示意图；
26.图6为本实用新型实施例四的结构示意图；
27.图7为本实用新型实施例四的打桩下压时的结构示意图；
28.图8为本实用新型实施例四的拔桩提升时的结构示意图；
29.图9为本实用新型打桩机的结构示意图。
30.图中，1、驱动马达；101、齿轮；2、支撑架；3、阀；4、固定板；401、限位块二；402、凸块；403、销轴；5、液压缸；6、减震器；7、导向机构；701、滑动板；702、导向块；703、导向板；704、安装板；705、固定箱；706、导向滑槽；8、夹持锤头；801、上支撑箱；802、筋板；803、夹持液压缸；804、压板；805、锤头本体；806、夹持板；807、导向滑块；808、冲击槽；809、限位块一；9、吊架；901、限位槽；902、滑槽二；904、回转齿圈；10、回转接头；11、桩；12、打桩机本体；13、第一油缸；14、大臂；15、第二油缸；16、中臂；17、第三油缸；18、小臂。
具体实施方式
31.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明：
32.实施例一：如图1所示，冲击式打桩机构，包括导向机构7、液压缸5和夹持锤头8，导向机构7下方设有可沿导向机构7上下移动的夹持锤头8，导向机构7和夹持锤头8之间安装有液压缸5，液压缸5与导向机构7连接，液压缸5的活塞杆端与夹持锤头8对应。
33.如图2至图4所示，所述导向机构7包括导向板703和滑动板701，滑动板701两端设有导向块702，导向板703上设有与导向块702配合的滑槽，滑动板701可沿导向板703上下滑动，液压缸5的缸体与滑动板701固定连接，液压缸5在导向块702的作用下，沿导向板7的滑槽上下滑动。
34.如图5所示，所述夹持锤头8包括固定连接的上支撑箱801和锤头本体805，上支撑箱801与导向板703通过紧固件固定连接，上支撑箱801上设有筋板802，筋板802可提高上支撑箱801的结构强度，锤头本体805与夹持板806固定连接，锤头本体805与夹持板806之间设有间隙，锤头本体805和夹持板806上分别设有压板804，锤头本体805与夹持板806之间设有夹持液压缸803，夹持液压缸803的伸缩杆与夹持板806侧的压板804连接，夹持液压缸803另一端与夹持板806铰接。工作时，桩11放置于两压板804之间，在夹持液压缸803的伸缩作用下，夹持板806侧的压板804通过顶紧锤头本体805上压板804来夹紧桩11。
35.实施例二：还包括吊架9和固定板4，导向机构7通过减震器6和紧固件与固定板4连接，安装时，滑动板701上安装有若干个减震器6，滑动板701通过减震器6及螺栓与固定板4固连，固定板4、减震器6及液压缸5置于夹持锤头8上的上支撑箱801内，固定板4两侧分别设有销轴403和限位块二401，吊架9两侧设有与销轴403配合的滑槽二902，吊架9内侧设有与限位块二401配合的限位槽901；固定板4通过两端的销轴403放置于吊架9上的滑槽二902内，固定板4两端的限位块二401限制固定板4与吊架9在打桩下压时绕销轴403的摆动，从而保证打桩过程中固定板4、液压缸5及导向机构7、夹持锤头8及桩11与吊架9保持垂直，在打桩过程中只要通过调整打桩机的大臂14、中臂16、小臂18保证吊架9的垂直，即可保证桩11的垂直。
36.所述固定板4上设有凸块402，固定板4上的凸块402限制吊架9的摆动幅度，固定板4通过减震器6带动导向机构7、夹持锤头8及液压缸5绕吊架9内的滑槽902摆动和上下一定幅度的滑动。
37.所述吊架9上方设有可转动的支撑架2，支撑架2上安装有驱动马达1，驱动马达1的输出轴设有齿轮101，吊架9上设有固定连接的回转齿圈904，齿轮101与回转齿圈904相啮合；液压油驱动驱动马达1输出轴的齿轮101旋转，从而通过相啮合吊架9上的回转齿圈904旋转，进而带动吊架9与支撑架2的相对旋转，从而通过固定板4、减震器6带动液压缸5、导向机构7及夹持锤头8旋转，实现夹持锤头8旋转角度的调整，以方便捡桩、吊桩及对桩过程中夹持锤头8及桩11的角度调整，方便作业施工。
38.支撑架2与吊架9之间设有回转接头10，回转接头10一端与支撑架2连接，另一端与吊架9连接，吊架9上安装有阀3，阀3分别与回转接头10和液压缸5连接；其它与实施例一相同。回转接头10实现吊架9旋转过程中向阀3油路的分配，避免管路的缠绕，阀3向液压缸5的活塞端、活塞杆端提供高压液压油液切换，实现液压缸5活塞杆的伸出、缩回动作，进而冲击夹持锤头8及桩11，形成振动冲击。
39.如图9所示，所述打桩机，包括打桩机本体12、大臂14、中臂16和小臂18，打桩机本体12上架与大臂14铰接，中臂16两端分别与大臂14和小臂18一端铰接，打桩机本体12上架与大臂14之间设有第一油缸13，大臂14和中臂16之间设有第二油缸15，中臂16和小臂18设有第三油缸17，所述小臂18另一端设有上述的冲击式打桩机构，小臂18与支撑架2连接。
40.本实施例在打桩下压时，夹持锤头8及桩11在桩侧身阻力及端面阻力下使夹持锤头8及导向板703的滑槽下端作用于液压缸5两端的导向块702，并通过液压缸5、减震器6、导向板703置于吊架9的滑槽二902上端；阀3向液压缸5的两端提供高压液压油液切换，实现液压缸5活塞杆的伸出、缩回动作，进而冲击夹持锤头8及桩11，形成振动冲击，夹持锤头8及桩11在冲击力作用下使导向板703的滑槽沿着液压缸5两端导向块702向下运动，液压缸5的活塞杆冲击锤头本体805的顶端，而液压缸5两端油液切换时，活塞杆向上运动，但向上运动的幅度小于液压缸5与夹持锤头8上的上支撑箱801的顶端，其与夹持锤头8的上支撑箱801不形成冲击接触。同时整机工作装置通过向支撑架2、吊架9、固定板4、减震器6、导向机构7及夹持锤头8对桩11施加一定压力，从而实现打桩。
41.同时导向板703、减震器6使固定板4置于吊架9上滑槽二902内的上限位，吊架9通过限位槽901与固定板4上的限位块二401相配合，进而限制固定板4与吊架9的摆动，使固定板4仅能沿吊架9上的滑槽二902滑动，不能摆动，从而保证打桩过程中支撑架2、吊架9、固定板4、导向板703、夹持锤头8及桩11只能上下方向垂直运动，保证了打桩过程中的垂直度；同时固定板4上凸块402与吊架9的相互作用也能起辅助限制摆动的功能。
42.拔桩提升时，夹持锤头8及桩11在桩侧身阻力下置于导向板703的滑槽上限位，同时通过液压缸5两端的导向块702，使液压缸5、减震器6、固定板4置于吊架9的滑槽二902的下限位端；阀3向液压缸5的两端提供高压液压油液切换，实现液压缸5活塞杆的伸出、缩回动作，进而冲击夹持锤头8及桩11形成振动冲击，冲击过程中因液压缸5两端导向块702在导向板703的滑槽的上限位，液压缸5的活塞杆冲击夹持锤头8的上支撑箱801的上端，而液压缸5两端油液切换时，活塞杆向下运动，但向下运动的幅度小于液压缸5与上支撑箱801的距离，使得夹持锤头8不形成冲击接触。同时整机工作装置通过向支撑架2、吊架9、固定板4、减震器6、导向板703及夹持锤头8对桩11施加一定拉拔力，从而实现拔桩。
43.本实用新型通过改变阀3向液压缸5两端的供油切换频率，进而可控制液压缸5活塞杆伸出缩回动作的频率，从而实现冲击夹持锤头8及桩11振动频率的改变；通过控制供给
阀3及液压缸5的供油压力，进而控制液压缸5的作用油液油压，从而实现液压缸5输出力的改变，进一步实现冲击夹持锤头8及桩振动力的改变
44.实施例三：如图6至图8所示，所述导向机构7包括固定箱705和安装板704，固定箱705上方与安装板704连接，固定箱705下方通过导向滑槽706与夹持锤头8活动连接，液压缸5置于固定箱705内，液压缸5的缸体与安装板704连接；所述夹持锤头8包括固定连接的锤头本体805和夹持板806，锤头本体805和夹持板806之间存在间隙，锤头本体805上设有限位块一809，作用是用于冲击块51装配后，封堵冲击槽808，一方面可以防止异物进入，另一方面即使冲击块51损坏，也可以避免冲击块51脱出冲击槽808，锤头本体805与夹持板806之间设有夹持液压缸803，锤头本体805和夹持板806上分别设有压板804，锤头本体805上设有与导向滑槽706配合的导向滑块807，锤头本体805上设有冲击槽808，液压缸5的活塞杆端设有与冲击槽808配合的冲击块51，夹持锤头8通过导向滑块807仅能在固定箱705的导向滑槽706内上下运动；其它与实施例一相同。
45.实施例四：还包括吊架9和固定板4，导向机构7通过减震器6和紧固件与固定板4连接，安装时，安装板704通过减震器6及螺栓与固定板4固连；其它与实施例二相同。
46.所述打桩机，包括打桩机本体12、大臂14、中臂16和小臂18，打桩机本体12上架与大臂14铰接，中臂16两端分别与大臂14和小臂18一端铰接，小臂18的另一端设有实施例四所述的冲击式打桩机构。
47.如图7所示，本实施例在打桩时，夹持锤头8及桩11在桩侧身阻力及端面阻力下使夹持锤头8在固定箱705的导向滑槽706的上限位，且固定箱705通过安装板704、减震器6及固定板4置于吊架9上的滑槽二902内的上限位；阀3向液压缸5的两端提供高压液压油液切换，实现液压缸5活塞杆的伸出、缩回动作，带动冲击块51冲击夹持锤头8中的冲击槽808下端面，对夹持锤头8及桩11形成振动冲击，夹持锤头8及桩11在冲击力作用下沿着固定箱705两端的导向滑槽706向下运动；而液压缸5两端油液切换时，活塞杆向上运动，但向上运动的幅度小于液压缸5与夹持锤头8上导向滑槽706的上表面距离，与夹持锤头8的导向滑槽706上表面不形成冲击接触。同时整机工作装置通过向支撑架2、吊架9、固定板4、减震器6、安装板704、固定箱705及夹持锤头8对桩11施加一定压力，从而实现打桩。
48.拔桩提升时，原理与打桩相同，夹持锤头8及桩11在桩侧身阻力下使夹持锤头8在固定箱705的导向滑槽706的下限位，同时固定板4置于吊架9上的滑槽二902内的下限位，阀3向液压缸5的两端提供高压液压油液切换，实现液压缸5活塞杆的伸出、缩回动作，带动冲击块51冲击夹持锤头8中的冲击槽808上端面，对夹持锤头8及桩11形成振动冲击，夹持锤头8及桩11在冲击力作用下沿着固定箱705两端的导向滑槽706向上运动；液压缸5两端油液切换时，活塞杆向下运动但冲击块51不接触冲击槽808下端面。同时整机工作装置通过向支撑架2、吊架9、固定板4、减震器6、安装板704、固定箱705及夹持锤头8对桩11施加一定拉力，从而实现拔桩。