一种管桩的起吊装置

1.本发明属于机械装置领域，涉及一种管桩的起吊装置。


背景技术：

2.桩基础是人类在原本无法利用的地基上建造建筑物的一种创造性结构，它将人类可利用的地形范围进行了扩展。随着科技的发展，桩基础的形式和材料都在发生变化，从木桩到混凝土桩再到钢桩，从几米到几十米甚至超过百米的海洋大型钢质管桩。随着桩形式的变化，在施工过程中对桩的起吊搬运也需要对应的施工装置来提高施工效率，保障施工质量。
3.对于小型钢桩的起吊目前一般没有专用的吊桩装置，多利用临时工装或简易办法来操作，不但施工效率低而且存在施工风险。对于大型钢桩的起吊目前所使用的吊桩装置多采用卡爪夹持方式，存在着夹持不均匀、对钢桩破坏性大、施工不方便以及装置结构复杂和制造成本高的缺点。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种管桩的起吊装置。
5.本发明的设计原理为：
6.对于管桩的起吊，若是利用一种装置能稳定的固定住管桩从而就能通过操作起吊装置而间接操作管桩，因此起吊装置的关键是要能与管桩稳定固定在一起。将可径向伸缩的装置放置与管桩中，利用驱动径向伸缩装置伸出时管桩横截面因为几何封闭将阻碍装置持续外伸的特点，通过调节驱动力来控制径向伸缩装置对管桩的压力大小，再通过压力作用下外伸结构和管桩壁的相互作用来实现起吊装置对管桩的固定作用。
7.本发明的技术方案为：
8.一种管桩的起吊装置，所述起吊装置包括上顶盖1、壳体容腔2、牵引体3、平吊吊臂4、限位板5、外伸胀紧板6、液压驱动器7和摆动凸轮8。所述的上顶盖1、壳体容腔2、牵引体3连接形成容腔。所述的外伸胀紧板6、液压驱动器7和摆动凸轮8均安装在这一容腔内；所述的摆动凸轮8通过销轴安装在壳体容腔2内侧的支撑座上，可绕销轴摆动一定的角度；所述的液压驱动器7一端与上顶盖1连接，另一端与摆动凸轮8连接，为摆动凸轮的摆动提供动力；所述的外伸胀紧板6安装在壳体容腔2上的窗口中，在摆动凸轮的摆动下完成外伸和回缩动作。所述的平吊吊臂4和限位板5固定在上顶盖1上。
9.所述的上顶盖1上设置有吊耳，吊耳上安装有卸扣，卸扣的吨位根据起吊装置的最大吊重来选择；上顶盖1和吊耳连接处设置有加劲板；上顶盖1下侧面设置有定位凸起，用于与壳体容腔2安装时实现对正定位；上顶盖1下侧面设置有用于液压驱动器7连接的连接座；上顶盖1与壳体容腔2通过螺栓连接；上顶盖1外缘焊接有限位板5来确定起吊装置吊桩时和管桩的相对位置。
10.所述的壳体容腔2为圆形或方形结构，分别对应圆形管桩和方形管桩的起吊，在壳
体容腔2上沿周向均匀设置有m个矩形窗口，窗口可设置n排；壳体容腔2内侧的每个窗口对应位置都焊接有支撑座21，摆动凸轮8通过销轴和支撑座21连接，并且摆动凸轮8在绕销轴摆动时始终保持和外伸胀紧板6接触；壳体容腔2上设置有排水孔22，防止容腔内积水。
11.所述的牵引体3为一锥形结构，主要由底板和加劲板焊接形成，并在锥尖处设置有连接环31，可以在连接环上连接牵引绳，在吊桩时通过牵引绳辅助起吊装置安装到管桩中；所述底板上设置有定位凸起，定位凸起和壳体容腔2尺寸配合，用于牵引体3与壳体容腔2之间安装时实现定位；底板上设置有排水孔32。
12.所述外伸胀紧板6为“凸”型结构，凸起部分和壳体容腔2上的矩形窗口配合，可自由的在窗口中伸出和收回，凸起以外部分用来防止外伸胀紧板6整体完全掉出窗口，外伸胀紧板6的数量和窗口数量相等；外伸胀紧板6凸起部分上设置有用于接触板61安装的凹槽，接触板上61设置有一系列棱锥形凸起；接触板61是高强度硬质合金材料或者摩擦性能好的非金属材料制成；外伸胀紧板6相对凸起部分的另一面上设置有一定深度的矩形凹槽，摆动凸轮8两侧与矩形凹槽两侧接触来固定摆动凸轮8和外伸胀紧板6的相对位置；矩形凹槽上设置有连接板62，通过弹簧将连接板62和摆动凸轮8连接，通过摆动凸轮8的回摆将外伸胀紧块收回。
13.所述摆动凸轮8为径向凸轮，凸轮起作用部分的轮廓可以是偏心圆弧、渐开线或其他能使摆动凸轮8具有自锁和增力效果的其他曲线；摆动凸轮8上设置有用于和壳体容腔2上的支撑座连接的轴孔以及和液压驱动器7连接的轴孔；摆动凸轮上还设置有连接板81；摆动凸轮8可以是单一凸轮也可以是多个同样凸轮组成的凸轮组。
14.本发明的有益效果是：
15.本发明整体结构简单，各个零部件加工方便，对加工质量要求低，减少了加工周期和成本；整个装置系统复杂度低，降低了装置故障的可能性，保障了吊桩过程的稳定性和安全性；采用摆动凸轮提供外伸力即实现了外伸功能，又利用凸轮的自锁和增力效果使胀紧作用更加可靠且能根据胀紧力要求对凸轮轮廓设计，在功能需求设计上更加灵活；摆动凸轮结构简单，尺寸小，避免了不必要的结构，使得装置整体重量轻；本装置可针对起吊管桩形状的要求进行设计，只需使壳体容腔形状和被吊管桩形状相适应；本装置即可应用于小型管桩的起吊又可适用于大型管桩的起吊；本装置即可适用于钢质管桩的起吊也可适用其他材料的管桩起吊。
附图说明
16.图1为本发明一个实施例的结构示意图。
17.图2为本发明一个实施例的内部结构示意图。
18.图3为本发明一个实施例的上顶盖的结构示意图；图3(a)为上顶盖正面视图，图3(b)为上顶盖内表面视图。
19.图4为本发明一个实施例的壳体容腔的结构示意图。
20.图5为本发明一个实施例的牵引体的结构示意图；图5(a)为连接环的安装示意图，图5(b)为排水孔的安装示意图。
21.图6为本发明一个实施例的外伸胀紧板的结构示意图；图6(a)为外伸胀紧板的安装示意图，图6(b)为连接板的安装示意图。
22.图7为本发明一个实施例的摆动凸轮的结构示意图；图7(a)为摆动凸轮整体结构图，图7(b)为连接板的安装示意图。
23.图8为本发明一个实施例的摆动凸轮和外伸胀紧板组合的结构示意图。
24.图中：1上顶盖；2壳体容腔；21支撑座；22排水孔；3牵引体；31连接环；32排水孔；4平吊吊臂；5限位板；6外伸胀紧板；61接触板；62连接板；7液压驱动器；8摆动凸轮；81连接板。
具体实施方式
25.下面将结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施例。本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征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发明的限制。在本发明的描述中，除非有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”、“固接”应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸连接或成为一体；可以是直接连接也可以是通过中间件连接。
26.如图1
‑
8所示，本发明的实施例提供了一种管桩的起吊装置，所述起吊装置包括上顶盖1、壳体容腔2、牵引体3、平吊吊臂4、限位板5、外伸胀紧板6、液压驱动器7和摆动凸轮8。
27.其中上顶盖1、壳体容腔2、牵引体3连接形成容腔为其他结构安装提供空间，也形成了整体的外部支撑框架，且外伸胀紧板6、液压驱动器7和摆动凸轮8均安装在这一容腔内；平吊吊臂4和限位板5固定在上顶盖1上，用来辅助起吊装置安装；摆动凸轮8通过销轴安装在壳体容腔2内侧的支撑座上，可绕销轴摆动一定的角度，通过摆动凸轮8摆动时径向尺寸的变化来使外伸胀紧板伸出或收回；液压驱动器7一端与上顶盖1连接，另一端与摆动凸轮8连接，通过调节液压使其伸长或缩短来为摆动凸轮的摆动提供推力和回缩力；外伸胀紧板6安装在壳体容腔2上的窗口中，凸起部分在窗口中可自由的径向运动，同时另一侧的矩形凹槽和摆动凸轮8轮廓接触，在摆动凸轮的摆动下完成外伸和回缩动作。
28.如图3所示，所述的上顶盖1上设置有吊耳，吊耳上安装有卸扣，卸扣的吨位根据起吊装置的最大吊重来选择；上顶盖1和吊耳连接处设置有加劲板，用来加强吊耳的强度；上顶盖1下侧面设置有定位凸起，凸起可以方便上顶盖1和壳体容腔2在安装时对正定位，提高效率；上顶盖1下侧面设置有用于液压驱动器7连接的连接座；上顶盖1与壳体容腔2通过螺栓连接；上顶盖1外缘焊接有限位板5来确定起吊装置吊桩时和管桩的相对位置，避免起吊装置安装在管桩中的位置不确定。
29.如图4所示，本实施例壳体容腔2为圆形，对应圆形管桩的起吊，在壳体容腔2上沿周向均匀设置有8个矩形窗口，且窗口设置为1排；壳体容腔2内侧的每个窗口对应位置都焊接有支撑座21，共8个，摆动凸轮8通过销轴和支撑座21连接，并且摆动凸轮8在绕销轴摆动时始终保持和外伸胀紧板6的矩形凹槽接触；另外，壳体容腔2上设置有排水孔22，防止容腔内积水。
30.如图5所示，所述的牵引体3为一锥形结构，主要由底板和加劲板焊接形成，并在锥尖处设置有连接环31，可以在连接环上连接牵引绳，在吊桩时通过牵引绳牵引辅助起吊装置安装到管桩中；且底板上设置有定位凸起，定位凸起和壳体容腔2尺寸配合，方便牵引体3和壳体容腔2定位安装；底板上还设置有排水孔32。
31.如图6所示，所述外伸胀紧板6为“凸”型结构，其中凸起部分和壳体容腔2上的窗口配合，可自由的在窗口中伸出和收回，凸起以外部分不能伸出窗口，用来防止外伸胀紧板6整体完全掉出窗口，外伸胀紧板6的数量和窗口数量相等；外伸胀紧板6凸起部分上设置有用于接触板61安装的凹槽，使接触板61安装在凹槽中并固定，接触板上61设置有一系列棱锥形凸起；接触板61是高强度硬质合金材料或者摩擦性能好的非金属材料制成；外伸胀紧板6相对凸起部分的另一面上设置有一定深度的矩形凹槽，摆动凸轮8两侧与矩形凹槽两侧接触来使摆动凸轮8和外伸胀紧板6接触更加稳定，传力更加均匀；矩形凹槽上设置有连接板62，通过弹簧将连接板62和摆动凸轮8的连接板81连接，利用摆动凸轮8的回摆时将外伸胀紧块6收回。
32.如图7所示，所述摆动凸轮8为径向凸轮，本实施例中凸轮起作用部分的轮廓为渐开线；摆动凸轮8上设置有用于和壳体容腔2上的支撑座连接的轴孔以及和液压驱动器7连接的轴孔；摆动凸轮上还设置有连接板81；本实施例中摆动凸轮8是由两个个同样凸轮组成的凸轮组，两个凸轮通过杆固定在一起，并将连接板81设置在杆上并使连接板81和连接板62的连线和摆动凸轮侧面平行。
33.本发明所述起吊装置的工作原理：
34.根据上述说明，起吊装置工作时首先液压驱动器7上油，给摆动凸轮8提供摆动的推力，摆动凸轮8摆动过程中推动外伸胀紧板6向外伸出，接触板61与管桩内壁挤紧，直到达到设计压力后接触板61和管桩内壁间的摩擦力达到要求，此时起吊装置和管桩连接牢固，通过对凸轮轮廓的设计，使得摆动凸轮8在摆动到设计位置后能够自锁，即摆动凸轮8和外伸胀紧板6的接触状态保持不变，使接触板61对管桩内壁的压力保持不变，不会出现起吊装置和管桩松脱的情况；然后，吊机提升卸扣将起吊装置连同管桩一起扶正到竖直状态；最后将管桩吊运至指定位置后，液压驱动器7反向供油，给摆动凸轮8提供一个反向摆动作用力，使其反向摆动一定角度，通过连接摆动凸轮8和外伸胀紧板6的弹簧将外伸胀紧板6收回，实现卸载，此时起吊装置与钢桩分离，通过操作吊机可将起吊装置方便的回置到指定位置。
35.采用上述起吊装置起吊管桩时，包括以下过程：
36.a)施工人员将主吊吊钩与起吊装置上顶盖1的主卸扣和平吊吊臂4的平吊卸扣连接，同时将牵引绳与牵引体3的连接环31连接；
37.b)吊钩提升主卸扣将起吊装置起吊至一定高度，连接主卸扣的吊钩不动，而连接平吊卸扣的吊钩提升，将起吊装置在空中由竖直状态变换成水平状态；
38.c)将牵引绳从被吊管桩中穿过，利用牵引绳和吊机配合将起吊装置插入到管桩中，就位准确后操作人员启动液压控制系统使起吊装置中的液压驱动器7供油，外伸胀紧板6胀紧管桩后最后解除牵引绳。
39.d)连接平吊卸扣的吊钩缓慢下放，保持不受力状态，连接主卸扣的吊钩逐渐提升，将管桩从水平状态扶正到竖直状态。
40.e)当管桩被完全扶正后，继续提升连接主卸扣的吊钩，使管桩处于一定高度。吊臂旋转，将管桩吊至指定位置上空，吊钩缓慢下放使管桩下放触底。
41.f)管桩被放置到指定位置后，控制液压系统使液压驱动器7反向供油，摆动凸轮8反向摆动，带动外伸胀紧板6回缩，接触板61与管桩内壁脱离接触，实现卸载。
42.g)连接主卸扣的吊钩缓慢提升，将起吊装置从管桩中吊出至一定高度，连接平吊
卸扣的吊钩提升，再次将起吊装置调整到水平姿态，开始下一次吊桩操作。
43.以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。