专利名称：液压静力沉桩机的制作方法
技术领域：
本发明是一种桩基础施工的设备，采用液压静力将预制桩分段压入土中，完成吊桩、夹桩、压桩的施工作业;它由机身、导向压桩架及压桩机构、起重机、液压及电器控制系统、配重、升降机构、纵向移动机构、横向移动回转机构组成。
目前使用的全液压静力压桩机，它的横向移动回转机构如图8所示是采用由回转梁13、行走梁15、船体16等组成的三层式结构来实现机器的横向移动和机身的回转。回转梁13两端与机身8铰接，中间由回转轴14与行走梁15联接，行走梁15上装有行走轮18，落在船体16的轨道上，船体16通过与它联接的挂轮机构20挂在行走梁15上，从而构成了回转梁13，行走梁15、船体16的三层式结构。液压缸的一头与船体16铰接，另一头与行走梁15铰接，该结构复杂，由其是当机身8回转后，行走梁15不能自动恢复与回转梁13平行的位置，需要人工复位后，才能再次回转，而且，回转梁13与行走梁15之间为滑动摩擦，回转阻力大，这样作业时，耗时，耗力，工人的劳动强度大。
它的液压系统如图9所示主要由泵站21、多路阀22、23以及各种液压缸和电磁阀组成。其泵站包括两台定量泵及其驱动装置，两泵驱动电机容量共70kw。由液压泵输出的压力油驱动压桩台上的两个液压缸8和9将预制桩压入地基中。
如此选用的定量泵配合一对压桩缸的工作系统，是不适应实际压桩工况的。根据液压功率的计算公式，不计其它损失，液压系统的额定功率为Ns＝Ps×QsPs-额定油压Qs-流量(现有压桩机是定值)在压桩过程中，预制桩所遇到的阻力是变化的，即随着桩压入深度的增加，不仅阻力增大，而且阻力有突变的现象，通常是在大部分压桩过程中，阻力都小，只有到坚硬的承载基础时，阻力才急剧增大。如压35米深的桩，在前30～32米的压桩阻力只是压最后几米的压桩阻力的1/3，甚至只有1/5、由此可知，在压桩的大部分过程中，液压系统的工作压力P相对产生最大压桩力所需的额定油压Ps是很小的。由P×Qs表示的液压功率也大大小于额定功率Ps×Qs，换言之，这种系统在低阻力压桩工况中的功率利用率很低。
而当桩压到最后几米，压桩阻力增大，压桩速度必然降低，对流量的需要减少，油压急剧增大，最后达到额定油压Ps。然而，该系统采用定量泵，泵始终输出定量的压力油，多余的压力油只得从溢流阀流回油箱，在高阻力压桩工况中造成了不必要的能量损失。由此可见，该机采用恒流量的设计方案是不适合实际压桩工况的。
此外，该液压系统采用电磁阀控制，其控制按钮多，操作复杂，在潮湿环境中作业设备故障率高，检修难度大。
本发明针对现有设备的不足，设计一台新型的液压静力压桩机。其横向移动回转机构回转时变滑动摩擦为滚动摩擦，机身回转后能自动复位，从而增大回转力和灵活性，减轻工人的劳动强度;其液压系统采用恒功率设计方案配合主、副压桩缸，以适应实际压桩工况的需要，既提高压桩速度，又减少能源消耗;其液压控制系统操作简单，检修方便，工作性能稳定可靠。
本发明为完成上述任务，采取的具体措施是1、横向移动回转机构通过连杆19将两承台17连为一体，机身3通过滚轮15压在承台17上，承台17通过铰座23与短船16铰接，组成承台17与短船16的两层式结构;
2、液压控制系统设计有一对主压桩缸30和一对副压桩缸31，主副压桩缸呈对角对称布置安装在横梁39上，两主压桩缸30的活塞杆通过铰座38与压桩箱34铰接，两副压桩缸31只有当需要加力时，才与压桩箱接触，参与工作。
3、液压系统的泵站11由两台压力补偿或恒功率变量泵及其驱动电机组成、电机功率共44kw、自动实现低压大流量、高压小流量的恒功率调节，以适应实际压桩工况的需要;
4、液压系统由插装锥阀组成的集成块8实现集成控制。
下面结合附图作进一步的描述
图1-本发明液压静力沉桩机的主视图;
图2-本发明液压静力沉桩机的俯视图;
图3-本发明的横向移动及回转机构的主视图;
图4-本发明的横向移动及回转机构的俯视图;
图5-本发明的压桩台的主视图;
图6-本发明的压桩台的俯视图;
图7-本发明的液压系统原理图;
图8-已有沉桩机的横向移动及回转机构结构图;
图9-已有沉桩机的液压系统原理图;
图1和图2(参阅图7)展示了本发明液压静力沉桩机的整体结构。由三组多路阀24、25、26等组成的操作台2连同司机室安装在液压总装室10和油箱9之上，机身3的一端与装有泵站23和集成块28的液压总装室10和油箱9相互焊接成一体;机身3的另一端安装起重机5;机身3的中间安装着压桩台4;两对主、副液压缸30、31呈对角对称布置安装在压桩台4顶部的横梁39上(详见图3图4);两只主压桩缸30与夹桩机构17铰接，两只副压桩缸31只有在加力状态时才与夹桩箱接触;安置配重铁的配重梁13其两端分别与升降机构8相接;升降机构8由四个铰轴装配在机身3的两侧，前部连接的升降油缸与纵向移动机构6铰接;机身3的下部装有横向移动及回转机构7。整机是通过纵向移动机构6和横向移动及回转机构7支承在地面进行工作。通过纵向移动机构6、横向移动及回转机构7和升降机构8实行机器行走、回转、调平;利用起重机5、压桩台4实现吊桩、夹桩、压桩、自行组装或解体等施工作业。
图3和图4展示了本发明液压静力沉桩机的横向移动及回转机构7的结构。它包括挂轮14、滚轮15、短船16、承台17、铰座18、连杆19、横向移动液压缸20、导向块27、导向轮28。机身3通过滚轮15压在承台17上，两承台17由两连杆19连为一体，并与短船16铰接，从而组成了横向移动及回转机构7的两层式结构。一端固定在机身3上的挂轮14，当机身3被升降机构8项升时，挂轮14的另一端与承台17的下表面接触，将承台17提起，短船16离地;横向移动液压缸20的两端通过铰座18分别与机身3和承台17相联;若两横向移动液压缸20同时伸缩，则机身3和承台17之间就产生相对移动，实行横向行走;若两液压缸20一伸一缩，则机身3和承台17之间就产生相对转动，当短船16着地，则承台17相对地面固定不动，此时机身3相对地面转动了一个角度，然后控制升降机构，使短船16脱离地面，使两横向移动液压缸20恢复转动前初始状态，由于两承台17通过两连杆19相互约束，使承台17自动恢复到转动前与机身3的相对位置。重复上述过程，可使机器回转到所要求的角度方向。
图5和图6展示了本发明液压静力沉桩机的压桩台的结构。它是本机的主要工作机构，由它实现夹桩、压桩作业。它主要由主、副压桩液压缸30、31，压桩箱34、夹桩液压缸29组成。主压桩缸30缩回将压桩箱34提到最高位置。预制桩40吊入压桩箱34中间方孔后，两个互相垂直布置的夹桩缸39伸长，将桩夹紧。然后主压桩缸30伸长产生压力将桩压入地基，直到缸的行程走完，夹桩缸29缩回松桩。接着主压桩缸30再次缩回提起压桩箱34，就这样依次循环完成“夹桩→松桩→返回→夹桩……”的动作，将预制桩40压入地基之中。如果需要的压桩力不超过120TF，则只需主压桩缸30工作即可。如果需要的压桩力超过120TF，这当压桩油压达到15MPa后，操纵操作台上的加力手柄使副压桩缸31活塞杆伸出，压在压桩箱34上的球头座38上即可使压桩力达到180TF。
图7展示了本发明液压静力沉桩机的液压控制系统。主要包括泵站11、多路阀24、25、26、升降液压缸27、集成块28、夹桩缸29、主压桩缸30、副压桩缸31、纵向移动液压缸32、横向移动液压缸20等。其泵站23由两台压力补偿或恒功率变量泵及其驱动电机组成，电机总容量为44kw，控制部分采用多路阀与集成块28组合控制方式，且集成块28为插装锥阀结构。这样，只须操作多路阀25的四个手柄即可实现压桩全过程的控制。压桩开始阶段，由于阻力较小，只须将手柄拨至“压桩”位置，这里只有主压桩缸30动作，所以压桩速度较快。当桩压到一定深度，阻力急剧加大，这时再将另一手柄拨至“加力”位置，副压桩缸31与主压桩缸同时加压，最后达到压桩总吨位要求;操作多路阀24的四个手柄，可使桩机升降、调平;操作多路阀26的四个手柄，能使桩机纵向移动、横向移动及回转。
本发明与已有技术相比，具有如下优点本发明液压静力沉桩机由于其横向移动及回转机构采用了短船16与承台17组成的两层式结构，使整机结构简单、紧凑;通过滚轮15的作用，机器回转时是滚动摩擦而不是滑动摩擦，从而增大了回转力度和灵活性;通过连杆19的作用，实现了横向移动机构回转后的自动复位，从而大大减轻了工人的劳动强度。
本发明的优点还在于其液压控制系统采用恒功率设计方法，设置了两对主、副压桩缸30、31，选用了压力补偿或恒功率变量泵，从而满足了实际压桩工况的需要，既提高了压桩速度，又大大减少了能耗。其功能分析如下设已有压桩机一对压桩缸的油压面积为A，本压桩机一对主压桩缸面积为A1、一对副压桩缸面积为A2，且A1+A2＝A。又设本压桩机液压系统的额定(最大)油压Ps和最大流量Qs与已有压桩机相同，即二者最大功率相同。由于A1＜A，所以在低阻力阶段本压桩机获得的压桩速度Qs/A1，显然大于已有压桩机的压桩速度Qs/A。且在阻力相同时工作油压P也比已有压桩机的大，由乘积P×Qs表示的功率当然也比已有压桩机的大。也就是说，本压桩机在低阻力阶段的功率利用率比已有压桩机高。
在高阻力阶段，随着压桩速度降低，泵的供油流量Q自动减少，而不象已有压桩机那样有多余的流量从溢流阀流走，产生格外的能量损失。副压桩缸参与压桩又弥补了一对主缸压桩力的不足。只要选择合适的设计参数，在整个压桩过程中就能使乘积P×Q变化不大，基本实现恒功率调节。
总之，本压桩机的压桩系统克服了已有压桩机在低阻力阶段功率利用率低，在高阻力阶段能量损失大的缺点，实现了高效节能。
权利要求
一种由机身、导向压桩架及挟持、压桩机构、液压及电器控制系统、配重装置、升降机构、纵向移动机构、横向移动及回转机构所构成的液压静力沉桩机，其特征在于①横向移动及回转机构通过连杆19将两承台17连为一体，机身3通过滚轮15压在承台17上，承台17通过铰座3与短船16铰接，组成承台17与短船16的两层式结构；
②液压系统设置有一对主压桩缸30和一对副压桩缸31，主、副压桩缸呈对角对称布置安装在横梁39上，两主压桩缸30的活塞杆通过铰座38与压桩机构23铰接，两副压桩缸31只在压桩最后阶段需要加力时，才与压桩台接触，参与工作；
③液压系统的泵站11采用压力补偿或恒功率变量泵及其驱动电机组成，电机功率为44KW；
④液压系统实现集成控制的集成块28由插装锥阀组成。
全文摘要
本发明是一种桩基础施工的设备，横向移动及回转机构通过连杆19将两承台17连为一体，机身3通过滚轮15压在承台17上，承台17通过铰座3与短船16铰接，组成承台17与短船16的两层式结构；液压系统设置有一对主压桩缸30和一对副压桩缸31。本发明克服了已有压桩机在低阻力阶段功率利用率低，在高阻力阶段能量损失大的缺点，实现了高效节能。
文档编号E02D7/20GK1088282SQ9311067
公开日1994年6月22日 申请日期1993年4月21日 优先权日1993年4月21日
发明者何清华, 朱建新, 胡均平, 陈泽南 申请人:中南工业大学