一种含有汽缸控制的自动冲孔桩机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种含有汽缸控制的自动冲孔桩机，包括有机架、机座、电动机、减速箱、卷筒、两个定滑轮、钢丝绳和重锤，减速箱输出轴连接有一小齿轮，一大齿轮与小齿轮啮合，所述卷筒与大齿轮呈可分离的锥形摩擦片式连接，卷筒通过轴承套设于固定轴上，轴承间设有一使卷筒常态向外并使卷筒脱离大齿轮锥形摩擦片的弹簧，卷筒外侧处的机座上设有一通过支架固定并利用转臂与卷筒外部相接的离合汽缸，离合汽缸通过离合用电磁气阀和离合用继电器电连接于一ＰＬＣ可编程控制器，并根据ＰＬＣ可编程控制器发出的指令松开或压缩弹簧以使卷筒与大齿轮锥形摩擦片进行离合，并与制动汽缸相配合以实现卷筒的有效转动及相应的制动，从而使重锤进行上、下移动或停止。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种水利水电、交通港口、公路、铁路系统等工程制桩设备，具体与冲孔桩机有关。
技术介绍
目前路桥施工，尤其是在国家大力发展交通的背景下，针对高架铁路、高架公路、桥梁桥墩的施工过程中，需要将墩固立于地下的岩石层中，以确保桥梁的稳固。因此在桥墩孔的形成上必须保证墩孔的深度达到岩石层中，这样就需要有专用的设备向地面下打孔，并在打孔的过程中将多余的泥土/浆和碎石挤压到孔的两侧或清理出去，以不断的继续向下打孔。目前上述的打孔主要是利用重锤(也称为冲击钻)通过冲孔桩机来实现，现有的冲孔桩机主要为手动控制，其结构包括有机架、机座、安装于机座上的电动机、通过联轴器与电动机相连的变速箱、与变速箱输出轴相连且是定轴的卷筒、与卷筒相隔一定距离的第一定滑轮、高于机座的第二定滑轮、一钢丝绳和连接于钢丝绳一端的重锤，所述的钢丝绳另一端依次绕设于第二定滑轮和第一定滑轮后卷绕并固定于卷筒上，及刹车控制手柄和离合器控制手柄。提升重锤至一定高度并使其突放自由降落，往复利用重锤冲击动能冲挤土层或破碎岩石成孔。部分碎渣和泥浆被挤入孔壁中，大部分成为泥浆或碎渣，利用掏渣筒或其它方法将泥渣排出孔外。然后再放下钢筋笼，灌注混凝土成桩。所以当需要落锤(冲击钻)时，需松开离合器控制手柄，重锤即会从第二定滑轮上自由下落，在预设的孔位内由上而下撞击，粉碎泥土和渣料，当需要再次提锤冲击墩孔或清理被粉碎的泥土或渣料时，则需要由操作人员用力拉动离合器控制手柄，使卷筒正转而将重锤提起。为了使桩孔中不能被看到的重锤起落点准确，一般是在地面以上的钢丝绳中部系一标记物，操作人员根据标记物的位置来判断重锤的位置决定是否提锤或落锤。如图7所示，目前的冲孔过程中的提锤和落锤有两个重要要求：1、根据桩孔冲击面硬度不同，确定不同的提锤高度h1(图7-a)，冲击面硬度低时提锤高度小，硬度高时则提锤高度大；2、落锤到桩孔底部时能有效冲击冲击面并且钢丝绳保证一定的张力(图7-c)，防止绳松引起歪锤(图7-d)导致斜孔、偏孔。冲孔过程中应避免的三个现象：1、锤未落到桩孔底部进行有效冲击就被强行向上拉起(即空锤现象)，这会导致整个桩机强烈振动，加速桩机损坏，导致桩机移位和移位后偏孔；2、重锤落到桩孔底部冲击后，钢丝绳无张力或太松引起重锤歪斜在桩孔底部，这种状态会引起斜孔、偏孔和卡锤的情况发生(图7-d)；3、重锤落到桩孔底部冲击后，卷筒未被及时停转，溜放钢丝绳太多，可能会导致钢丝绳从两个定滑轮中跳出，或卷筒乱绳、反绕绳及钢丝绳弹出伤人等事故。以上冲孔过程中提锤和落锤的两个重要要求和三个应避免的现象就要求操作工对提锤和落锤时间进行准确掌握，提锤和落锤在冲孔过程中都是通过控制离合器的分、合-->来实现的，拉动离合器控制手柄使控制离合器由完全分开到完全有效啮合，肯定有一个时间差。落锤时重锤是自由落体运动，速度快且卷筒呈微小阻力快速溜放钢丝绳，综上所述，一般人员很难把握提锤、落锤的准确控制。另外，上述的操作还有如下缺点：1、操作过程中需要人不断用力的拉动或退回控制手柄往复操作，按每天2班工作16小时，每10秒钟冲孔一次计算，工作一天共需要操作手柄11520次，劳动强度非常大，这样会非常浪费人的体力；导致目前冲孔桩机操作工因太劳累很少人愿意从事该工作；2、当操作人员劳累到需要休息时，往往需要停工而影响施工进度；3、由于人工操作不可能像机械控制那样，需要休息，而且疲劳操作使动作容易变形，容易形成有害的空锤现象，浪费资源和容易损坏机器；或出现钢丝绳松驰的情况，这时钢丝绳就容易从滑轮上脱落，影响到下一个工序的正常进行，也容易导致桩孔的偏移，影响工程质量；4、国内外广泛使用手动冲孔桩打桩的技术已有20多年历史，其存在劳动强度大、操作难以准确控制和打桩速度慢的缺点，各厂家一直致力开创自动控制技术，由于种种限制，至今未有实质进展，如：一、利用时间的方式来发出提锤和落锤信号来实现自动控制，由于下面两个缺陷导致空锤、歪锤经常发生，并且开始冲孔几分钟后因为时间累计误差增大就不能连续工作了，原因一：冲孔桩机中有离合器方式传动，因为固定了提锤时间，在冲孔过程中离合器不能绝对避免打滑现象发生，所以每次提锤高度就不相等；原因二：因提锤、落锤时间已设定，所以提锤高度、落锤高度会随着重锤的速度而变化，而重锤速度又会随着重锤在桩孔中移动时所受的阻力而变化，如桩孔中的泥浆厚薄会影响重锤在桩孔中移动时所受的阻力，所以提锤高度、落锤高度在每一次冲孔过程中也不相同。二、寻求和卷筒同轴同心安装旋转编码器和PLC可编程控制器配合检测卷筒旋转角度来精确定位重锤位置，由于冲孔桩机的卷筒轴是定轴方式，且冲孔时卷筒会轴向左右频繁移动，定位不上也无法联接，故应用不上此技术。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种节约操作人员体力、施工安全且能延长设备使用寿命的冲孔桩机。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种含有汽缸控制的自动冲孔桩机，包括设于机架上的机座、安装于机座上的电动机、通过联轴器与电动机相连的减速箱、卷筒、与卷筒相隔一定距离的第一定滑轮、高于机座和第一定滑轮的第二定滑轮、一钢丝绳和连接于钢丝绳一端的重锤，其中，所述减速箱输出轴连接有一小齿轮，另有一大齿轮与小齿轮啮合，所述大齿轮套设于一固定轴上，所述卷筒与大齿轮呈可分离的锥形摩擦片式连接，所述钢丝绳另一端依次绕设于第二定滑轮和第一定滑轮后卷绕并固定在卷筒上，所述大齿轮内侧的锥凸部设有一锥形摩擦片并通过一轴承套设于固定轴上，所述卷筒通过轴承套设于固定轴上，所述轴承与轴承间设有一使卷筒常态向外并使卷筒脱离大齿轮锥形摩擦片的弹簧，所述卷筒外侧处的机座上设有一通过支架固定并利用转臂与卷筒外部相接的离合汽缸，所述离合汽缸通过离合用电磁气阀和离-->合用继电器52电连接于一PLC可编程控制器，并根据PLC可编程控制器发出的指令松开或压缩弹簧以使卷筒与大齿轮锥形摩擦片进行离合，并与制动汽缸相配合以实现卷筒的有效转动及相应的制动，从而使重锤进行上、下移动或停止。优选的，还包括一和PLC可编程控制器电连接的制动用继电器43，一和制动用继电器电连接的制动用电磁气阀，以及一和制动用电磁气阀气连接的制动汽缸，所述卷筒外侧端部设有抱闸制动装置，所述的制动汽缸通过传动连杆与抱闸制动装置相连，制动汽缸通过气路和电路收到PLC可编程控制器发出的制动指令后连动抱闸制动装置对卷筒进行制动。优选的，所述卷筒外端同心安装有一齿轮盘，所述齿轮盘外缘间断分布有多个凸齿，还包括有一PLC可编程控制器，齿轮盘上方设有用于感应凸齿并电连接于PLC可编程控制器的至少两个传感器，PLC可编程控制器通过第一传感器和第二传感器感应到的齿轮盘转动方向和凸齿经过传感器的数量计算出齿轮盘所转的角度及钢丝绳的运动方向和距离，以在冲孔过程中自动控制重锤的上、下位置和精确运动。优选的，所述齿轮盘凸齿为金属材料制成且齿顶为一平面，传感器包括有第一传感器和第二传感器，所述的第一、第二传感器距离齿顶平面间具有一间距，所述间距恰好使第一传感器与第二传感器只能感应到与其垂直的齿顶而不能感应到与其垂直方向的齿根或齿部下缘，所述的第一传感器与第二传感器的被感应具有先后顺序。优选的，所述齿顶经过第二传感器首先被感应，齿轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有汽缸控制的自动冲孔桩机，包括设于机架（１）上的机座（１０）、安装于机座（１０）上的电动机（１１）、通过联轴器（１２）与电动机（１１）相连的减速箱（１３）、卷筒（２０）、与卷筒（２０）相隔一定距离的第一定滑轮（１４）、高于机座（１０）和第一定滑轮（１４）的第二定滑轮（１５）、一钢丝绳（２）和连接于钢丝绳（２）一端的重锤（１６），其中，所述减速箱输出轴（１３１）连接有一小齿轮（１７），另有一大齿轮（１８）与小齿轮（１７）啮合，所述大齿轮（１８）套设于一固定轴（１９）上，所述卷筒（２０）与大齿轮（１８）呈可分离的锥形摩擦片式连接，所述钢丝绳（２）另一端依次绕设于第二定滑轮（１５）和第一定滑轮（１４）后卷绕并固定在卷筒（２０）上，其特征在于，所述大齿轮（１８）内侧的锥凸部设有一锥形摩擦片（１８１）并通过一轴承（２６）套设于固定轴（１９）上，所述卷筒（２０）通过轴承（２２）套设于固定轴（１９）上，所述轴承（２２）与轴承（２６）间设有一使卷筒（２０）常态向外并使卷筒脱离大齿轮锥形摩擦片（１８１）的弹簧（２３），所述卷筒（２０）外侧处的机座（１０）上设有一通过支架（２４）固定并利用转臂（２５）与卷筒（２０）外部相接的离合汽缸（５０），所述离合汽缸（５０）通过离合用电磁气阀（５１）和离合用继电器（５２）电连接于ＰＬＣ可编程控制器（３０），并根据ＰＬＣ可编程控制器（３０）发出的指令松开或压缩弹簧（２３）以使卷筒（２０）与大齿轮锥形摩擦片（１８１）进行离合，并与制动汽缸（４０）相配合以实现卷筒（２０）的有效转动及相应的制动，从而使重锤（１６）进行上、下移动或停止。...

【技术特征摘要】
1.一种含有汽缸控制的自动冲孔桩机，包括设于机架(1)上的机座(10)、安装于机座(10)上的电动机(11)、通过联轴器(12)与电动机(11)相连的减速箱(13)、卷筒(20)、与卷筒(20)相隔一定距离的第一定滑轮(14)、高于机座(10)和第一定滑轮(14)的第二定滑轮(15)、一钢丝绳(2)和连接于钢丝绳(2)一端的重锤(16)，其中，所述减速箱输出轴(131)连接有一小齿轮(17)，另有一大齿轮(18)与小齿轮(17)啮合，所述大齿轮(18)套设于一固定轴(19)上，所述卷筒(20)与大齿轮(18)呈可分离的锥形摩擦片式连接，所述钢丝绳(2)另一端依次绕设于第二定滑轮(15)和第一定滑轮(14)后卷绕并固定在卷筒(20)上，其特征在于，所述大齿轮(18)内侧的锥凸部设有一锥形摩擦片(181)并通过一轴承(26)套设于固定轴(19)上，所述卷筒(20)通过轴承(22)套设于固定轴(19)上，所述轴承(22)与轴承(26)间设有一使卷筒(20)常态向外并使卷筒脱离大齿轮锥形摩擦片(181)的弹簧(23)，所述卷筒(20)外侧处的机座(10)上设有一通过支架(24)固定并利用转臂(25)与卷筒(20)外部相接的离合汽缸(50)，所述离合汽缸(50)通过离合用电磁气阀(51)和离合用继电器(52)电连接于PLC可编程控制器(30)，并根据PLC可编程控制器(30)发出的指令松开或压缩弹簧(23)以使卷筒(20)与大齿轮锥形摩擦片(181)进行离合，并与制动汽缸(40)相配合以实现卷筒(20)的有效转动及相应的制动，从而使重锤(16)进行上、下移动或停止。2.根据权利要求1所述的一种含有汽缸控制的自动冲孔桩机，其特征在于，还包括一和PLC可编程控制器(30)电连接的制动用继电器(43)，一和制动用继电器(43)电连接的制动用电磁气阀(41)，以及一和制动用电磁气阀(41)气连接的制动汽缸(40)，所述卷筒(20)外侧端部设有抱闸制动装置(21)，所述的制动汽缸(40)通过传动连杆(41)与抱闸制动装置(21)...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾鹏程，
申请(专利权)人：如皋市名门电气材料有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[]