專利名稱:全智能多功能液壓擠擴裝置的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種建筑、橋梁或各種基礎的鋼筋混凝土樁的裝置,尤其涉及一種液壓擠擴裝置以用于橋梁樁,樓房樁,護坡樁,高壓錨桿等。
現在的擠擴機如CN2218768Y液壓式多分支承力盤載樁孔成型機,是一種多支盤樁機,是為了提高樁的承載力及抗撥力而設計的新型灌注樁。它是通過鉆孔、擠擴、澆注幾方面來完成的。而擠擴支盤機是完成灌注樁側面型腔的專用設備,此設備不但適用于灌注樁,而且適用于錨桿。實踐證明此樁能大大提高了承載力,減少了混凝土的數量。但是這種擠擴機是采用剛性連接的,接長管也是一節一節的鋼管連接起來的。要用吊車吊起接長管連接擠擴機往孔里放入一定深度進行擠擴。完成一次擠擴后收回弓壓臂進行旋轉,旋轉時用鋼管臂上的孔穿過細鋼管進行轉動,轉動后再進行擠擴,這樣擠擴一個盤需要轉動8-9次。為什么要剛性連接呢 因為剛性連接可以完成三方面工作。即傳遞扭矩,傳遞拉力和測量機械進孔深度。試想要完成一個40m-50m深的樁底部擠擴時,就得將臂厚14mmφ280長40m-50m的鋼管連接機頭一起進入孔里,這幾十米長的鋼管重量達十幾噸,往孔進放入或向上提升時,要一節一節的接上,費工費時,當一根鋼管進入幾十米深孔,在垂直方向上就會出現誤差,這個誤差會使鋼管放不下或提不出來,尤其在擠擴時,幾百噸的壓力向兩側壓出時,若壓力角稍有偏差,就會使鋼管向一方向傾斜,幾十米的杠桿使側向力幾十倍的增加,導致連接螺栓,軸銷折斷,機頭掉入孔中常有發生。為此,造成極大的經濟損失。由此可看出剛性連接是有很大缺點的。
另外,上述裝置沒有專門深度測量裝置僅僅是依管的下降長度多少來大致測量其深度,這樣因深度位置不準確,無法模清地下斷層的位置,會造成承載力的誤差。因而會影響樁的質量。
還有上述裝置弓壓臂外面有外管,不僅增加了設備的重量,還使得弓壓臂復位時將土帶入外管內,尤其在沙土層或卵石層時,因帶回沙土或卵石到內管中使弓壓臂回不去,因臂在外沒回到原位而在外支撐著,使設備無法提取,從而使設備容易掉入孔中,造成事故和經濟上的重大損失。
還有上述裝置無法及時了解土層的擠擴情況和完成了擠擴無法進行檢驗,因此,一旦造成塌孔現象就完不成澆鑄,因而影響施工質量,也就限制了此技術的推廣。
本實用新型目的在于克服上述裝置剛性連接的缺點采用柔性鋼絲繩進行連接,完成傳遞,拉力的作用,另外用液壓自動旋轉裝置來完成傳遞扭矩。設計安裝測量深度的裝置,和安裝油缸孔底清渣裝置以解決沉渣問題以及在采用同一圓截面內多臂擠擴裝置以提高施工穩定性和中心定位。
本實用新型目的還在于采用電腦全自動控制以便及時測定擠擴過程中的壓力值和識別土層。同時還安裝位移傳感器以便及時了解每個臂上的壓力值,壓出角度值,機頭旋轉角度值。這樣就很好的解決施工中的檢驗問題。
本實用新型是這樣實現的全智能多功能壓擠擴裝置包括液壓擠擴機部分,自動控制液壓中心部分,測量孔深部分,其中擠擴機部分是由液壓定位部分,液壓旋轉部分,雙向油缸單向拉式油缸部分,擠擴臂部分組成,上述四個部分均是依次剛性連接的。液壓定位部分為軸銷與連接體連接,鋼絲繩連接軸銷,連接體與外定位管壁連接。旋轉定位部分由定位外管壁液壓定位塊,與中心定位塊固定在旋轉定位的底面下,三個液壓油缸分別固定在三個定位塊上,馬蹄塊與油缸活塞桿連接,當油缸收回時馬蹄塊緊貼在外管壁上,外管壁有向外的三個孔,供三個活塞桿來回運動,三個油缸共6根進出油管并聯在兩根主油管上。
自動液壓旋轉部分有兩種方式其中之一為,轉向外管與定位外管底面連接,中心定位塊連接汽彈簧,通過螺母定位,汽彈簧通過軸銷與旋轉部分的油缸外壁連接,油缸通過轉動銷與壓力擋塊進行聯接,油缸活塞桿與頂出轉動塊通過銷子連接,油缸上固定有位移傳感器和進出油管,油管通過外壁的兩個孔引出。連接軸通過螺母鎖緊壓力擋塊及壓力軸承,通過油缸的伸縮來完成轉動。
液壓旋轉部分也可以用如下方式轉向外管與定位部分剛性連接,油缸定位塊連接在外管壁上,油缸也連接在外管及油缸定位塊上,油缸活塞桿連接齒條與直齒輪互相嚙合,直齒輪與傘齒輪通過一根軸固定在外管壁與軸支承塊上,與中心軸連接的傘齒輪進行嚙合,通過壓力擋塊,壓力軸承完成轉動。
雙向油缸單向拉式油缸部分為雙向油缸上蓋與中心軸進行連接,雙向油缸是由缸壁,活塞拉桿,活塞頂出套與油管組成,雙向油缸上蓋與中心軸連接,油缸拉桿沿缸孔內壁進行下移動,活塞頂出套沿缸孔內壁及拉桿外壁上下移動。通過進出油管控制擠出與收回,活塞頂出套與多臂連接塊通過轉動銷進行連接,多臂連接塊通過軸銷連接3-4個弓壓臂,弓壓臂與底托通過軸銷連接底托與活塞拉桿進行剛性連接。各壓力傳感器分別固定在各個上弓壓臂上,位移傳感器分別固定在多臂連接塊與活塞拉桿上,壓力傳感器與位移傳感器和單片機相連,單片機也固定在多臂連接塊上。
擠擴機通過鋼絲繩連接吊車,擠擴機通過多路油管和控制線路與自動控制液壓中心部分相連,液壓中心部分包括液壓柱塞泵分別與控制鍵盤,打印部分,儀表顯示器,中心處理顯示部分,筆記本電腦等相連。控制液壓中心安裝在卡車上,卡車上裝有柴油機柱塞泵,電動柱塞泵與柴油機柱塞泵可以互相切換。
深度測量部分由支撐板連接兩個軸,而兩個軸固定在兩個輪子上,兩個輪子與吊車的鋼絲繩連接,深度測量部分的支架固定在地面上。上述兩泵輪子中的一個是可滑動的。此輪沿支撐板的槽滑動,由彈簧控制軸橫向運動,彈簧與支撐板與軸連接,在另一個輪子裝有一個擋光塊,光斷續器固定在擋板上,當連接鋼絲繩時,將其中一個輪子往后拉,可將吊車鋼絲繩夾在兩輪之間,使鋼絲繩上下運動轉換為輪子的轉動,當輪子轉一圈時,光斷續器被擋光塊遮擋一次,光斷續器計數一次,從而能測出擠擴機的深度,上述的吊車擠擴機和卡車可以組成一體即可將吊車擠擴深度測量部分及自動控制液壓中心部分等部分裝置在一個卡車上。這樣便于行動。
本實用新型的積極效果在于1、由于采用了柔性鋼絲繩進行連接完成傳遞,拉力的作用,這樣解除了剛性連接的杠桿力度作用,減少了接長用的鋼管大大減少了重量,從而使擠擴機進入孔內的深度不受限制或少受限制,使該裝置的適用范圍更廣泛。
2、由于用了液壓自動旋轉部分來完成傳遞扭矩工作,用三缸液壓裝置完成轉向的自身定位,因三個液壓缸分別安置在同一個水平面上,且等分圓周每兩缸的角度為120°,當液壓缸擠出時,馬蹄塊被擠入土中,因三缸同時工作使自身定位得以完成的同時也起到了機體定中心的作用。
3、由于采用了雙向油缸擠擴部分使在完成擠擴定位時使設備不上浮也不下沉從而大大減少了孔底沉渣,因為原來的擠擴機弓壓臂三個連接軸三點是這樣工作的(見
圖1)(下面X、Y分別表示力的水平和垂直方向。X、Y后面表示運動的方向)
因這樣的運動造成了很多的孔底沉渣,當B點在剛接觸土體時,由于設備擠入土體很少,孔臂不能承載多大力,B點Y方位移使設備的重量全部集中在B點上,土體下滑造成沉渣,當擠擴設備進入土體較深時,由于B點有向下的位移,所以設備主體向上浮,如φ600mm設備每擠出一次,上浮30-40公分。如果當左右兩點在擠擴過程當中,發生不平衡時,設備在上浮過程中有偏移,接觸孔壁造成事故。現設計的裝置三個連接軸軌跡為
|YA|=|YC|即大小相等,方向相反。因B軸只有X方向即擠擴方向的位移,這樣的設備以B點為定位完成擠擴,使設備即不上浮也不下沉,從而大大減少了孔底沉渣。活塞套與活塞桿由于在同一個油壓下同時擠出,且活塞桿、活塞套的面積相同故擠出的力是相等的,收回時,上下油缸連通,壓強相等,但面積不等。回來時速度略有差異。但回收時,并不作功,即問題不大。所以能完成擠擴。這種裝置改變了以前油缸長桿壓(即活塞桿在作功時是受壓狀態)變為長桿拉(即活塞桿在作功時是受拉狀態)大大改善了活塞桿受側向力的影響。確保了運動軌跡即B點只有X方向位移,從而保證在擠擴過程中少掉土或不掉土。
4、由于設汁為單向拉式油缸擠擴機,能清除沉渣,所以大大提高打樁的效率。因清除底沉渣問題是鉆孔灌注樁最難解決的問題之一。解決不好會大大減少端面承載力,為解決這一問題專門設計拉式油缸擠擴機使連接弓壓臂的三個軸的運動軌跡為
由于B點在Y方向有位移,使擠擴機整體有Y↓的位移,若用400的油缸擠擴得到了200-300噸的擠擴力,擠擴機在完成兩側擠擴的同時向下進行擠擴,機體向下的土內位移30-40公分,從而使孔底的沉渣被壓密壓實,實踐證明壓密的土體比原來土地承載力增大30%左右。因而在完成支盤擠擴過程中,解決了沉渣問題。
5、由于去掉現有技術的擠擴裝置的外管。這就使得在同一圓截面內多臂擠擴機免受外管的限制,改外定位導向為內定位導向。大大節約了空間,減少了機械重量,使得在同一圓截面內一次可多臂擠壓,即在同一平面內三個臂、四個臂、六個臂、八個臂、十二個臂都可一次完成,大大提高了施工效率,且提高了施工穩定性及中心定位法。
6、由于本實用新型為電腦全自動控制,在擠擴機的每個弓壓臂上的0.618部位,安裝了壓力傳感器。這樣就能在擠擴過程中得到每一時刻的壓力值,壓力隨著時間變化值通過單片機AD轉換器放大成數字信號,由積分儀把三條曲線打印出來并顯示出∑F的值,這樣每個臂的壓力情況都能很好地掌握,不但能反映分力而且也能反映合力,以充分認識土層,對施工中很好地進行質量監測。
7、由于在弓壓臂上安裝了位移傳感器和單片機,所以就能在施工過程中在微機里建立主體模型,能隨時了解每個臂上的壓力值,壓出角度值,旋轉角度值及設備在孔中的深度值,這樣就可以在進行澆注前就知道此樁的承載力,也就是對勘察的一個檢驗,同時也解決了支盤樁檢驗難的問題,例如已完成擠擴,但不知完成的質量,可在同一位置再進一次擠擴,若壓力表無變化,說明擠擴完成較好,若在哪個角度出現變化了,那么哪里就出現塌孔現象等,這樣就使擠擴設備有了神經腦子,由于在電源不足時使用筆記本電腦進行數據處理,這樣就能很好地控制施工質量并建立每根樁的數據檔案,為將來設計取得更好的依據。
8、由于本機采用柴油車上安裝自動控制液壓中心,并安裝柴油液壓站。當在野外施工,電力不足時可使用柴油液壓站,電力足時可使用電力液壓站,使擠擴機適應各種條件下的施工,行動方便,尤其在修路修橋時更為重要。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳述
圖1擠擴機剖視示意圖圖2擠擴裝置工作連接圖圖3擠擴機的旋轉定位部分剖面示意圖圖4-1擠擴機齒輪自動旋轉部分剖面示意圖圖4-2擠擴機齒輪自動旋轉部分俯視示意圖圖5擠擴機油缸頂出旋轉部分剖示示意圖圖6-1擠擴機三支擠擴弓壓臂部分剖示示意圖圖6-2擠擴機四支擠擴弓壓臂部分剖示示意圖圖7擠擴機自動控制液壓中心部分示意圖圖8-1擠擴裝置電子孔深測試部分示意圖圖8-2擠擴裝置電子孔深測試部分俯視示意圖如
圖1、圖3所示,全智能多功能液壓擠擴裝置的擠擴機部分,從上到下由四部分組成,液壓定位部分它包括軸銷3、連接體2、外管4、馬蹄塊5、液壓油管6、液壓油缸7、定位塊8、中心定位塊9組成。鋼絲繩吊勾通過吊車吊起軸銷3,使整個擠擴機1機頭能提起或放下,在工作時液壓油缸7擠出馬蹄塊5使馬蹄塊5進入土體完成定位,油缸7收回時,馬蹄塊緊貼外管壁4完成(參見
圖1中的C-C部分即圖3)自動液壓旋轉部分如圖5所示(即
圖1中的B-B部分),由外管24、螺母25、轉動銷26、汽彈簧27、連接軸28、頂出轉動塊29、銷子30、油管31、液壓油缸32、壓力擋塊33、螺母34、位移傳感器49組成。當油缸32頂出時轉動塊29使外管壁24發生旋轉,當油缸32收回時,汽彈簧27向外壓油缸32使轉動塊29沿外管壁24向后移動,當移動到外管壁24下一個槽時,轉動塊29進入槽內,這時油缸32再次頂出,周而復始,每轉一個格為30度,從而完成角度轉向,傳感器49,當油缸每完成一次運動時,向上發射一個信號即完成轉向30度,使自動控制得以實現。
自動液壓旋轉部分還可用另一種方式即如圖4-1、4-2所示它是由外管壁10、壓力軸承11、連接壓力擋塊12、軸承支塊13、軸承14、齒條15、油缸定位塊16、液壓油缸17、油管18、齒輪軸19、直齒輪20、傘齒輪21、22連接軸23組成。液壓油缸17往下擠出運動時帶動齒條15上下移動,齒條15帶動直齒輪20,傘齒輪21轉動,在通過傘齒輪22帶動軸23轉動,使液壓油缸17的直線運動變為垂直的轉動完成的。擠擴機的單向拉式油缸和雙向油缸部分由油管35、36活塞桿37、缸壁38、活塞套39組成。當油管35向油缸里注油時,活塞37活塞套39分別向外擠出做功,固活塞桿37與活塞套39在缸內的面積相等。所以,上下運動時活塞桿37和活塞套39位移是相等的,方向相反,大小相等。油缸活塞桿、活塞套收回時,油管35注油,且缸的上頂端與下端連通,使活塞套、活塞桿依次回收完成一個工作循環,即雙向油缸工作完成。
單向油缸是由油管35、36與活塞桿37、缸壁38去掉活塞套39組成的。油缸壁與活塞桿配合,當油管36向缸內注油時活塞桿37向上移動,當油管35向缸內注油時活塞桿37向下移動。
擠擴機的擠擴臂部分由多臂連接塊40、弓壓臂41、軸銷42、底托43、壓力傳感器46、位移傳感器47、單板機48組成,當活塞套39帶動連接塊40向下移動,活塞桿37帶動底托43向上移動時,帶動弓壓臂41向外擠出,反之收回。當連接頭40向下移動時,位移傳感器47通過活塞桿37的位移大小來測定弓壓臂41的擠出角,同時把信號給單板機48進行放大向上傳輸,傳感器46,連接在弓壓臂41之上,當弓壓臂41進行工作時,隨時可測出土體對弓壓臂的壓力值通過單板機向上放大傳輸。
如圖6-1所示,為三臂擠擴部分活塞桿37的外面的多臂連接塊40和三臂弓壓臂44相連又與底托43連接。
如圖6-2所示,為四臂擠擴部分,活塞桿37的外面的多臂連接塊40和四臂弓壓臂45相連又與底托43連接。
如圖8-1和8-2所示,為測量孔深部分,它是由電子光斷續器50,擋光塊51、傳動輪52、支撐板53、彈簧54、輪子55和軸56組成。當工作時把輪子55向后拉起卡住鋼絲繩66、當鋼絲繩66向上下移動時,帶動輪子52、55轉動,當擋塊51轉到光斷續器50,此時光斷續器被擋住,即輪子轉動一周,光斷續器50發出一個脈沖信號即鋼絲繩66走了一個周長的距離,用這種方法測量孔的深度。
如圖7所示,為自動控制液壓中心部分,由油管35、36液壓柱塞泵58、控制鍵盤59、打印機60、儀表顯示器61、中央處理及顯示部分62筆記本電腦63等組成,該部分把單片機及壓力傳感器,角度位移傳感器及柱塞泵的壓力值和深度傳感器數據等通過中心處理單元62進行數據處理,對擠擴機進行操作,并把每項工作過程的數據進行記錄,即在中央處理器62上顯示出擠擴機的三維主體空間圖。
如圖2所示,是本擠擴裝置工作時與各部分連接圖,當鉆孔機鉆完孔后,吊車65吊起擠擴機1的機頭向孔中放下,此時測量孔深的部分加固在鋼絲繩上并把油管卡子67卡在鋼絲繩66上徐徐放下,當放到一定深度時,對中心控制部分64進行操作,使擠擴機機頭進行擠擴工作即弓壓臂擠出→收回→旋轉→擠出,經幾次后一個盤狀洞穴完成,再把擠擴機機頭下放一個深度。按同上程序工作。工作完畢后將弓壓臂收回,吊車吊起擠擴機1的機頭即完成擠擴任務。下面的工作可進行鋼筋及混凝土的澆注。從而完成了一根多支盤的混凝土灌注樁。當電源不足時,可啟動柴油柱塞泵68,進行工作使擠擴機的工作條件大大放寬。
權利要求1.一種全智能多功能液壓擠擴裝置,包括液壓擠擴機部分,其特征在于還包括自動控制液壓中心部分、測量孔深部分,液壓擠擴機依次由液壓定位部分、自動液壓旋轉部分、雙向油缸單向拉式油缸部分,擠擴臂部分剛性連接。
2.如權利要求1所述的裝置,其特征在于所述的液壓定位部分由軸銷與連接體連接,鋼絲繩連接軸銷,連接體與定位外管壁連接,旋轉定位部分由定位外管壁液壓定位塊,與中心定位塊固定在旋轉定位的底面上,三個液壓油缸分別固定在三個定位塊上,馬蹄塊與油缸活塞桿連接,油缸收回時馬蹄塊緊貼在外壁上,外壁管有向外的三個孔,有三個活塞桿運動在三孔中,三個油缸共6根進出油管并聯在兩根主油管上。
3.根據權利要求1所述的裝置,其特征在于所述的自動液壓旋轉部分由轉向外管與定位外管底面連接,中心定位塊連接汽彈簧,通過螺母定位,汽彈簧通過軸銷與旋轉部分的油缸外壁連接,油缸通過轉動銷與壓力擋塊連接,油缸活塞與頂出轉動塊通過銷子連接,油缸上固定有位移傳感器和進出油管,油管通過外壁的兩個孔引出,連接軸通過螺母鎖緊壓力擋塊及壓力軸承。
4.根據權利要求1所述的裝置,其特征在于所述的自動液壓旋轉部分由轉向外管與定位部分剛性連接,油缸定位塊連接在外管壁上,油缸也連接在外管及油缸定位塊上,油缸活塞桿連接齒條與直齒輪互相嚙合,直齒輪與傘齒輪通過一軸固定在外管壁與軸支承塊上,與中心軸連接的傘齒輪嚙合通過壓力擋塊,壓力軸承完成轉動。
5.根據權利要求1所述的裝置,其特征在于所述的雙向油缸單向拉式油缸部分由雙向油缸上蓋與中心軸連接,油缸拉桿沿缸孔內壁上下移動,活塞頂出套沿缸孔內壁及拉桿外壁下移動,通過進出油管控制擠出與收回,活塞頂出套與多臂連接塊通過轉動銷連接,多臂連接塊連接3-4個弓壓臂,弓壓臂與底托通過軸銷相連,底托與活塞桿剛性連接,各壓力傳感器分別固定在各個上弓壓臂上,各位移傳感器分別固定在多臂連接塊與活塞桿上,壓力傳感器與位移傳感器又和固定在多臂連接塊上的單片機相連。
6.根據權利要求1所述的裝置,其特征在于所述自動控制液壓中心部分的液壓柱塞泵分別與控制鍵盤打印部分,儀表顯示器,中心處理顯示器,筆記本電腦相連接,控制液壓中心安裝在卡車上,卡車上裝有柴油柱塞泵,電動柱塞泵,柴油柱塞泵與電動柱塞泵可隨時互相切換。
7.根據權利1所述的裝置,其特征在于所述測量孔深部分由支撐板連接兩個軸,而兩個軸固定在兩個輪子上,兩輪子與吊車鋼絲繩連接,深度測量部分支架固定在地面上,上述兩輪中一個輪子是可滑動的,其沿支撐板的槽滑動,由彈簧控制軸橫向運動,彈簧與支撐板與軸相連,在另一個輪子上裝有一個擋光塊,而光斷續器固定在擋板上,當連接鋼絲繩時,將其中一輪往后拉可將鋼絲夾在兩輪之間,使鋼絲繩運動轉換為輪子運動,當輪子轉一圈時,光斷續器被擋塊遮擋一次,光斷續器計數一次即可測出擠擴機深度。
專利摘要一種全智能多功能液壓擠擴裝置包括液壓擠擴機,自動控制液壓中心部分,測量孔深部分。擠擴機依次由液壓定位部分、自動液壓旋轉部分、雙向油缸拉式油缸部分、擠擴臂部分剛性連接。由于整個裝置采用鋼絲繩連接,用自動旋轉部分完成傳遞扭矩,在同一圓截面內多臂擠擴和安裝了位移傳感器,電腦及設有測深裝置,因而能解決沉渣問題,提高了建筑、橋梁或各種基礎的鋼筋混凝土樁的效率,并及時了解測深及壓力角度等值,從而保證了工程質量。
文檔編號E21B7/28GK2321936SQ9820673
公開日1999年6月2日 申請日期1998年7月10日 優先權日1998年7月10日
發明者賀德新 申請人:賀德新