專利名稱：一種使電驅式振動樁錘實現調頻調幅的方法及其振動樁錘的制作方法
技術領域：
. 本發明涉及一種建筑施工機械制造技術領域，特別是一種使電驅式振動 樁錘實現調頻調幅的方法及其振動樁錘。
背景技術：
目前，振動樁錘在傳統的電機驅動式基礎上雖然通過結合設置偏心力矩 可調裝置方法已開發成功了力矩可調式電動振動樁錘，有效改善了電機驅動 式振動樁錘在啟動和停機過程中容易發生的共振現象，在確保機械構件的正 常工作壽命方面帶來了實質性進步，但是這種由電機驅動的偏心力矩可調式 振動樁錘尚未克服現有電動式振動樁錘長期以來存在的頻率較低但不可調、 振幅較大但不易控制、不能滿足不同地質高效施工要求的弊端，所以，總體 上仍存在施工時噪聲較大，施工效率不高和工作適用性差的不足之處，從經 濟性和實用性角度考慮，尚欠理想，很有必要從結構上加以進一步改進。
發明內容
本發明的目的是要克服現有力矩可調式振動樁錘所存的頻率較低但不可 調、振幅較大但不易控制，不能滿足不同地質高效施工要求的不足之處，提 供一種頻率較高且可調、振幅可變且可控的使電驅式振動樁錘實現調頻調幅 的方法及振動樁錘。
本發明的使電驅式振動樁錘實現調頻調幅的方法是通過以下技術方案實
現的在現有力矩可調式電動振動樁錘的基礎上，在動力驅動系統中采用具 有受控按需改變工作輸出頻率功能的調頻耐振電機取代現有的普通電機，使 振動樁錘在工作時能按需改變工作頻率，以滿足不同環境條件下的高效施工要求，實現頻率較高且可調的目的；來取在現'有力憲可調式電動振動樁錘的 力矩調整機構中的液壓油缸進油管道上增加設置一具有由進油流量決定馬達 旋轉圈數功能齒輪式油馬達，通過在齒輪式油馬達的主軸上固定設置一磁片， 在設置齒輪式油馬達主軸一側的馬達外殼上固定安裝設置一上帶計數傳感器 的盒體，利用調整偏心力矩時控制送入液壓油缸的供油先經齒輪式油馬達然 后驅動力矩調整機構執行調整力矩的動作，以使齒輪式油馬達與力矩調整機 構同步工作，由計數傳感器檢測出在此同等供油量的情況下齒輪式油馬達的 旋轉圈數，并通過齒輪式油馬達的旋轉圈數體現調整力矩的對應轉動角度， 并依此作為換算依據，建立供油量、馬達轉動圈數與力矩調整角度三者之間 的關系，并設置一種能確切地反映這種關系的數字儀表，供操作者通過觀察 儀表讀數了解偏心力矩的即時變化情況、控制向液壓油缸的供油量來調整控 制偏心力矩，改變振動樁錘的振幅，實現振幅可調且可控的目的。
基于上述構思方法設置的本發明電機驅動型調頻調矩式振動樁錘主體包 含有動力驅動機構、偏心軸組件，偏心力矩調整機構，特征在于動力驅動機 構中的驅動電機由調頻耐振電機取代，在偏心力矩調整機構中的液壓油缸進 油管道上增加設置有偏心力矩顯示和控制裝置，其中
所述的偏心軸組件中包含設置有由第一偏心軸A、第二偏心軸B、第三偏
心軸C和第四偏心軸D構成的一組四個偏心軸，所述的第一偏心軸A和第二 偏心軸B為動力輸入軸，前端部上分別固定設置有同步齒輪A和B，中間位置 上分別設置有固定偏心塊A和B,后端部上分別活動套裝設置有中間齒輪A和 B,后軸端上分別固定設置有受驅動力皮帶輪A和B;所述的第三偏心軸C和 第四偏心軸D為動力輸出軸，在所述的第三偏心軸C和第四偏心軸D的后端 部上也分別固定設置有同步齒輪C和D,中間位置上也固定設置有偏心塊CD;
所述的偏心力矩調整機構中包含有由較大端和較小端構成的調整軸，在 所述的調整軸較大端上固定設置有前段矩形螺旋外花鍵，所述的較小端上設 置有后段矩形螺旋外花鍵，在所述的前段矩形螺旋外花鍵外圍上匹配安裝設 置有上帶內裝有包含有內設有大腔和小腔的液壓油缸，受控于液壓油缸內的 大腔和小腔、端部與調整軸的較大端裝配相連活塞桿的液壓構件設置套簡的 前螺旋花鍵套，在所述的后段矩形螺旋外花鍵外圍上匹配安裝設置有后螺旋 花鍵套，以及通過圓錐滾子軸承安裝設置在前螺旋花鍵套上的前調整齒輪(即 輸入齒輪)和設置在后螺旋花鍵套上的后調整齒輪(即輸出齒輪)；
所述的偏心力矩顯示裝置包含有數據釆集裝置和信號處理裝置，所述的 數據采集裝置中包含設置有上帶液壓油進出口的齒輪式油馬達、上帶計數檢 測傳感器的數據釆集盒和磁片，所述的磁片嵌裝設置在齒輪式油馬達的主軸 外露端上，所述的數據采集盒固定安裝設置在所述齒輪式油馬達主軸外露端 一側的馬達外殼上，所述的計數檢測傳感器的檢測頭與主軸外露端上磁片的 設置位置相對準；所述的信號處理裝置具有信號接收、轉換、數據顯示和控 制的功能，包含設置有電源控制鍵、電源指示燈、油流量控制鍵、液晶顯示 屏和按需設置的包括工控和電氣轉換及保護電路的內部電氣構件。
在裝配狀態下，所述的偏心力矩調整機構固定設置在第一偏心軸A的下 方，所述的第一偏心軸A上的固定同步齒輪A與偏心力矩調整機構上的輸入 齒輪相嚙合，中伺齒輪A與偏心力矩調整機構上的輸出齒輪相嚙合；所述的 前段矩形螺旋外花鍵的內徑大于所述的后段矩形螺旋外花鍵的外徑，以便于 安裝；所述的前段矩形螺旋外花鍵的旋向與所述的后段矩形螺旋外花鍵的旋 向相反，以便當調整軸被活塞桿拉起或推動時帶動所述的前后螺旋花鍵套作相反的圓周向旋轉，從而實現工作狀態下偏心力矩的無級連續可調；所述的 齒輪式油馬達上的液壓油進出口通過管道設置在液壓油缸的小腔的供油管道 上，以確保齒輪式油馬達與所述的偏心力矩調整機構同步工作，在信號處理 裝置上同步顯示相應偏心力矩值和相應振幅。
工作時，振動樁錘的工作頻率由所述的為振動樁錘提供動力的調頻耐振 電機控制，工作振幅由所述的力矩調整機構確保、并通過觀察液晶顯示屏了 解即時狀況和按需調整控制。
基于上述構思的本發明使電驅式振動樁錘實現調頻調幅的方法及依據本 發明方法設置的振動樁錘，由于采用具有受控按需改變工作輸出頻率功能的 調頻耐振電機取代現有的普通電機，使振動樁錘在工作時能即時按需改變工 作頻率，以滿足不同環境條件下的高效施工要求，實現頻率較高且可調的目
的；采取在現有力矩可調式電動振動樁錘的力矩調整機構中的液壓油缸進油 管道上增加設置包含有數據采集裝置和信號處理裝置的具有即時工作狀況顯 示和調節控制功能的偏心力矩顯示裝置，通過控制向液壓油缸的供油量來調 整控制偏心力矩，改變振動樁錘的振幅，實現振幅可調且可控的目的。綜上 所述，本發明電機驅動型調頻調矩式振動樁錘不僅工作頻率可調，而且工作 力矩和振幅可以在有據可依的情況下按需可調，與現有的任何一款振動樁錘 相比，明顯具有結構科學且合理，工作效率高且工作可靠和適用性強等諸多 優點，是現有振動樁錘技術的一大突破，具有很強的實用性和廣闊的巿場應 用前景，是現有振動樁錘的理想更新換代產品。
圖i是本發明實施例的基本結構示意圖2是本發明實施例中偏心力矩調整機構的基本結構示意圖；圖3是本發明實施例中偏心力矩顯示控制裝置的丞本結抅示意圖。
圖中
I. 動力驅動機構 2.偏心軸組件 1偏心力矩調整機構
4.偏心力矩顯示和控制裝置 5.第一偏心軸A 6.第二偏心軸B 7.第三偏心軸C8.第四偏心軸D9.同步齒輪A 10.同步齒輪B
II. 固定偏心塊A 12.固定偏心塊B 13.中間齒輪A 14.中間齒輪B 15.受驅動力皮帶輪A 16.受驅動力皮帶輪B 17.同步齒輪C 18.同步齒輪D19.偏心塊C 20.偏心塊D21.較大端 22.較小端23.調整軸24.前段矩形螺旋外花鍵25.后段矩形螺旋外花鍵 26.大腔 27.小腔 28.液壓油缸29.活塞桿 30.套簡 31.前螺旋花鍵套32.后螺旋花鍵套33.圓錐滾子軸承34.前調整齒輪 35.后調整齒輪36.數據采集裝置37.信號處理裝置38.液壓油進出口 39.齒輪式油馬達40.計數檢測傳感器41.數據釆集盒42.磁片
43.主軸外露端44.馬達外殼 45.檢測頭46.電源控制鍵
47.電源指示燈48.油流量控制鍵49.液晶顯示屏
具體實施例方式
下面結合附圖及典型實施例對本發明作進一步說明。
在圖l、圖2和圖3中，依據本發明使電驅式振動樁錘實現調頻調幅的方
法設置的電機驅動型調頻調矩式振動樁錘主體包含有動力驅動機構1、偏心軸 組件2，偏心力矩調整機構3，特征在于動力驅動機構l中的驅動電機由調頻 耐振電機取代，在偏心力矩調整機構3中的液壓油缸進油管道上增加設置有 偏心力矩顯示和控制裝置4，其中所述的偏心軸組件2中包含設置有由第一 偏心軸A5、第二偏心軸B6、第三偏心軸C7和第四偏心軸D8構成的一組四個偏心軸，所述的第一偏心軸A5和第二偏心軸B6為動力輸入軸，前端部上分 別固定設置有同步齒輪A9和BIO，中間位置上分別設置有固定偏心塊All和 B12,后端部上分別活動套裝設置有中間齒輪A13和B14，后軸端上分別固定 設置有受驅動力皮帶輪A15和B16;所述的第三偏心軸C7和第四偏心軸D8為 動力輸出軸，在所述的第三偏心軸C7和第四偏心軸D8的后端部上也分別固 定設置有同步齒輪C17和D18，中間位置上也固定設置有偏心塊C19和D20; 所述的偏心力矩調整機構3中包含有由較大端21和較小端22構成的調整軸 23,在所述的調整軸較大端21上固定設置有前段矩形螺旋外花鍵24，所述的 較小端22上設置有后段矩形螺旋外花鍵25，在所述的前段矩形螺旋外花鍵 24外圍上匹配安裝設置有上帶內裝有包含有內設有大腔26和小腔27的液壓 油缸28,受控于液壓油缸28內的大腔26和小腔27、端部與調整軸23的較 大端21裝配相連活塞桿29的液壓構件設置套簡30的前螺旋花鍵套31，在所 述的后段矩形螺旋外花鍵25外圍上匹配安裝設置有后螺旋花鍵套32，以及通 過圓錐滾子軸承33安裝設置在前螺旋花鍵套31上的前調整齒輪(即輸入齒 輪)34和設置在后螺旋花鍵套32上的后調整齒輪(即輸出齒輪)35。
在圖3中，所述的偏心力矩顯示和控制裝置4包含有數據釆集裝置36和 信號處理裝置37，所述的數據采集裝置36中包含設置有上帶液壓油進出口 38的齒輪式油馬達39、上帶計數檢測傳感器40的數據釆集盒41和磁片42, 所述的磁片42嵌裝設置在齒輪式油馬達39的主軸外露端43上，所述的數據 采集盒41固定安裝設置在所述齒輪式油馬達39主軸外露端43 —側的馬達外 殼44上，所述的計數檢測傳感器40的檢測頭45與主軸外露端43上磁片42 的設置位置相對準；所述的信號處理裝置37具有信號接收、轉換、數據顯示 和控制的功能，包含設置有電源控制鍵46、電源指示燈47、油流量控制鍵48、液晶顯示屏49和按需設置的包括工控和電氣轉換及保護電路的內部電氣構 件。 ，
在裝配狀態下，所述的偏心力矩調整機構3固定設置在第一偏心軸A5的 下方，所述的第一偏心軸A5上的固定同步齒輪A9與偏心力矩調整機構3上 的輸入齒輪34相嚙合，中間齒輪A13與偏心力矩調整機構3上的輸出齒輪35 相嚙合；所述的前段矩形螺旋外花鍵24的內徑大于所述的后段矩形螺旋外花 鍵25的外徑；所述的前段矩形螺旋外花鍵24的旋向與所述的后段矩形螺旋 外花鍵25的旋向相反；所述的齒輪式油馬達39上的液壓油進出口 38通過管 道設置在液壓油缸28的小腔27的供油管道上，以確保齒輪式油馬達39與所 述的偏心力矩調整機構3同步工作，在信號處理裝置37上同步顯示相應偏心 力矩值和相應振幅。
權利要求
1.一種使電驅式振動樁錘實現調頻調幅的方法，其特征在于通過在現有力矩可調式電動振動樁錘的基礎上，在動力驅動系統中采用具有受控按需改變工作輸出頻率功能的調頻耐振電機取代現有的普通電機，使振動樁錘在工作時能按需改變工作頻率，以滿足不同環境條件下的高效施工要求，實現頻率較高且可調的目的；采取在現有力矩可調式電動振動樁錘的力矩調整機構中的液壓油缸進油管道上增加設置一具有由進油流量決定馬達旋轉圈數功能的齒輪式油馬達，通過在齒輪式油馬達的主軸上固定設置一磁片，在設置齒輪式油馬達主軸一側的馬達外殼上固定安裝設置一上帶計數傳感器的盒體，利用調整偏心力矩時控制送入液壓油缸的供油先經齒輪式油馬達然后驅動力矩調整機構執行調整力矩的動作，以使齒輪式油馬達與力矩調整機構同步工作，由計數傳感器檢測出在此同等供油量的情況下齒輪式油馬達的旋轉圈數，并通過齒輪式油馬達的旋轉圈數體現調整力矩的對應轉動角度，并依此作為換算依據，建立供油量、馬達轉動圈數與力矩調整角度三者之間的關系，并設置一種能確切地反映這種關系的數字儀表，供操作者通過觀察儀表讀數了解偏心力矩的即時變化情況、控制向液壓油缸的供油量來調整控制偏心力矩，改變振動樁錘的振幅，實現振幅可調且可控的目的。
2. 依據權利要求l的方法設置的電驅式振動樁錘，包含有動力驅動機構(1)、偏心軸組件(2)，偏心力矩調整機構(3)，其特征在于動力驅動 機構(1)中的驅動電機由調頻耐振電機取代，在偏心力矩調整機構(3) 中的液壓油缸進油管道上增加設置有偏心力矩顯示和控制裝置(4)，其 中a.所述的偏心軸組件(2)中包含設置有由第一偏心軸A (5)、第二偏 心軸B (6)、第三偏心軸C (7)和第四偏心軸D (8)構成的一組四 個偏心軸，所述的第一偏心軸A (5)和第二偏心軸B (6)為動力輸入軸，前端部上分別固定設置有同步齒輪A (9)和B (10),中間位置上分別設置有固定偏心塊A (11)和B (12)，后端部上分別活動套 裝設置有中間齒輪A(13)和B(14),后軸端上分別固定設置有受驅 動力皮帶輪A (l5)和B (16);所述的第三偏心軸C (7)和第四偏 心軸D (8)為動力輸出軸，在所述的第三偏心軸C (7)和第四偏心 軸D (8)的后端部上也分別固定設置有同步齒輪C (17)和D (18)， 中間位置上也固定設置有偏心塊C (19)和D (20);b. 所述的偏心力矩調整機構(3)中包含有由較大端(21)和較小端(22) 構成的調整軸(23),在所述的調整軸較大端(21)上固定設置有前 段矩形螺旋外花鍵(24),所述的較小端(22)上設置有后段矩形螺 旋外花鍵(25),在所述的前段矩形螺旋外花鍵(24)外圍上匹配安 裝設置有上帶內裝有包含有內設有大腔(26)和小腔(27)的液壓油 缸(28),受控于液壓油缸(28)內的大腔(26)和小腔(27)、端部 與調整軸(23)的較大端(21)裝配相連活塞桿(29)的液壓構件設 置套簡(30)的前螺旋花鍵套(31)，在所述的后段矩形螺旋外花鍵(25)外圍上匹配安裝設置有后螺旋花鍵套(32)，以及通過圓錐滾 子軸承(33 )安裝設置在前螺旋花鍵套(31 )上的前調整齒輪(即輸 入齒輪)(34 )和設置在后螺旋花鍵套(32 )上的后調整齒輪(即輸 出齒輪)(35);c. 所述的偏心力矩顯示和控制裝置(4 )包含有數據釆集裝置(36 )和 信號處理裝置(37)，所述的數據采集裝置(36)中包含設置有上帶 液壓油進出口 ( 38)的齒輪式油馬達(39)、上帶計數檢測傳感器(40) 的數據釆集盒(41)和磁片(42),所述的磁片(42)嵌裝設置在齒 輪式油馬達(39)的主軸外露端(43)上，所述的數據釆集盒(41) 固定安裝設置在所述齒輪式油馬達(39)主軸外露端(43) —側的馬 達外殼(")上，所述的計數檢測傳感器(40)的檢測頭(45)與主 軸外露端(43)上磁片(")的設置位置相對準；d.所述的信號處理裝置(37)具有信號接收、轉換、數據顯示和控制的功能，包含設置有電源控制鍵(46)、電源指示燈(47)、油流量控制 鍵(48)、液晶顯示屏(49)和按需設置的包括工控和電氣轉換及保 護電路的內部電氣構件。
3. 根據權利要求2所述的電驅式振動樁錘，其特征在于所述的偏心力矩調 整機構(3)固定設置在第一偏心軸A (5)的下方，所述的第一偏心軸A(5)上的固定同步齒輪A (9)與偏心力矩調整機構(3)上的輸入齒輪 (30相嚙合，中間齒輪A (13)與偏心力矩調整機構(3)上的輸出齒 輪(35)相嚙合。
4. 根據權利要求2所述的電機驅動型調頻調矩式振動樁錘，其特征在于所 述的前段矩形螺旋外花鍵(24)的內徑大于所述的后段矩形螺旋外花鍵(25)的外徑。
5. 根據權利要求2所述的電驅式振動樁錘，其特征在于所述的前段矩形螺 旋外花鍵(24)的旋向與所述的后段矩形螺旋外花鍵(25)的旋向相反。
6. 根據權利要求2所述的電驅式振動樁錘，其特征在于所述的齒輪式油馬 達(39)上的液壓油進出口 (38)通過管道設置在液壓油缸(28)的小 腔(27)的供油管道上。
7. 根據權利要求2所述的電機驅動型調頻調矩式振動樁錘，其特征在于所 述的齒輪式油馬達(39)與所述的偏心力矩調整機構(3)同步工作，在 信號處理裝置(37)上同步顯示相應偏心力矩值和相應振幅。
全文摘要
本發明涉及一種電機驅動型調頻調矩式振動樁錘，由動力驅動機構、偏心軸組件，偏心力矩調整機構構成，在動力驅動系統中采用具有受控按需改變工作輸出頻率功能的調頻耐振電機，在偏心力矩調整機構中的液壓油缸進油管道上增加設置有偏心力矩顯示和控制裝置，使振動樁錘在工作時能按需改變工作頻率，通過觀察儀表讀數了解偏心力矩的即時變化情況、通過控制向液壓油缸的供油量來調整控制偏心力矩，改變振動樁錘的振幅，實現同時具有調頻和調幅和即時按需調節的功能，能滿足不同環境條件下的高效施工要求，實現頻率較高且可調、振幅可調且可控的目的，具有很強的實用性。
文檔編號E02D7/18GK101597902SQ20091005323
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月17日 優先權日2009年6月17日
發明者曹榮夏, 曹錫楊 申請人:上海振中機械制造有限公司