專利名稱：液壓錘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及具有液壓傳動(dòng)的錘型設(shè)備，用錘體來(lái)將不同形狀的鋼樁(管樁、盒樁以及由各種形狀焊接形成的鋼樁)敲入到大地中并再能拔出來(lái)。
背景技術(shù)：
在對(duì)用液壓錘從大地中拔出樁子的改進(jìn)過(guò)程中遇到的最大的問(wèn)題之一就是當(dāng)錘體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成從大地中拔出樁子的功時(shí)，如何降低作用在錘的各部件之上的峰值載荷。
現(xiàn)有的BSP型錘(Specification sheet Hydropile hammer，InternationalFoundations Limited)包括帶有活塞桿的液壓缸；可向上撞擊兩個(gè)相向放置的夾具的錘體，夾具借助纜繩懸掛在滾輪上，進(jìn)而懸掛在打樁機(jī)的纜繩上。對(duì)一個(gè)夾具沖擊的能量沿著兩對(duì)纜繩傳到與樁子接合的兩個(gè)夾具上。在這種情況下，當(dāng)實(shí)質(zhì)上缺少峰值沖擊載荷時(shí)，由于長(zhǎng)的纜繩是很好的緩沖器，所以實(shí)現(xiàn)了主要目的。
然而，現(xiàn)有錘的一個(gè)缺點(diǎn)在于，幾乎一半的沖擊能量要花費(fèi)在彈性變形上，即沖擊能向樁子傳送的效率非常低。此外，用于拔出樁子的整個(gè)裝置設(shè)置在錘的外部，該裝置的外形尺寸較大從而增加了錘的尺寸。另一個(gè)缺點(diǎn)在于，就結(jié)構(gòu)和技術(shù)而言，適于在此裝置中使用的纜繩的直徑是有限的，因此用于將樁子從大地中拔出的最大可能力是有限的，這就使錘不能夠用來(lái)從大地中拉出例如大直徑或長(zhǎng)度大的樁子。所有這些提到的缺點(diǎn)都是由于使用了太小剛度的緩沖器，即在拉伸時(shí)具有較大功率容量的長(zhǎng)鋼纜。
現(xiàn)有的IHC型液壓錘(IHC HYDROHAMMER，荷蘭Kinderij專用液壓錘)，包括設(shè)有上凸緣和下凸緣的主體，該主體布置有在拔出樁子狀態(tài)下，用于將主體連接到樁子上的夾具；位于主體內(nèi)部的錘體，該錘體可沿主體往復(fù)運(yùn)動(dòng)；固定到主體上凸緣上的傳動(dòng)液壓缸；可與錘體相連的活塞桿；用于錘的液壓傳動(dòng)的泵，該泵設(shè)有輸送管線和排放管線，這兩條管線經(jīng)由一個(gè)液壓分配器與傳動(dòng)液壓缸的腔室相連。拔出樁子的力從錘的主體經(jīng)由剛性的短連接件傳遞到樁子上，該連接件鉤住錘主體上的支架和樁子上的一個(gè)類(lèi)似支架。錘體的能量經(jīng)由位于主體上凸緣上的薄壁襯套傳遞到錘主體上。這樣，借助前述襯套、錘主體和連接件的彈性變形就減弱了沖擊。
此結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于緩沖器的剛性過(guò)大，并導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)亟档土俗饔迷阱N部件上的峰值載荷。
最相關(guān)的類(lèi)似工具是專利RU2059045 C1，E02D7/10中公開(kāi)的液壓錘，該液壓錘包括設(shè)有上凸緣和下凸緣的主體，該主體設(shè)有在拔出一個(gè)樁子狀態(tài)下，用來(lái)將主體連接到樁子上的夾具；位于主體內(nèi)部的錘體，該錘體可沿主體往復(fù)運(yùn)動(dòng)；固定到主體上凸緣上的傳動(dòng)液壓缸；與錘體相連的活塞桿；用于錘的液壓傳動(dòng)的泵，該泵設(shè)有一輸送管線和一排放管線，這兩條管線經(jīng)由一個(gè)液壓分配器與傳動(dòng)液壓缸的腔室相連。在主體的上凸緣中安裝著緩沖器。
該錘的缺點(diǎn)在于其所需的能獲得滿意減震質(zhì)量以及保證緩沖器的可靠性的彈性材料不存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提高拔出樁子操作的效率，并通過(guò)使用最適宜的緩沖器而使錘具有可靠性和長(zhǎng)壽命。
上述目的可以在用來(lái)向大地中敲入及拔出鋼樁的液壓錘上得以實(shí)現(xiàn)。該液壓錘包括設(shè)有上凸緣和下凸緣的管狀主體，該主體設(shè)有夾具，該夾具用于在拔出樁子的模式下將主體連接到該樁子上；位于主體內(nèi)部的錘體，該錘體可沿主體往復(fù)運(yùn)動(dòng)；固定到上凸緣上的傳動(dòng)液壓缸；與錘體相連的活塞桿；用于錘的液壓傳動(dòng)的泵，該泵設(shè)有輸送管線和排放管線，這兩條管線經(jīng)由液壓分配器與傳動(dòng)液壓缸的腔室相連；設(shè)在主體的上凸緣的多個(gè)緩沖器，其特征在于該液壓錘設(shè)有兩個(gè)或多個(gè)緩沖器，它們被制作成帶有活塞的緩沖液壓缸的形式，該緩沖液壓缸的腔室充注有彈性介質(zhì)，所述活塞面向錘體的側(cè)面，這樣，在拔出所述樁子的模式中，能使活塞的端面可與錘體在沖擊時(shí)刻相互作用。
緩沖液壓缸的腔室經(jīng)過(guò)一個(gè)流動(dòng)方向朝向緩沖液壓缸的單向閥而可與輸送管線或者排放管線相連。
每一個(gè)緩沖液壓缸的活塞都具有兩個(gè)不同直徑的外圓柱表面以及連接它們的環(huán)形區(qū)，而且前述的兩個(gè)表面及環(huán)形區(qū)分別與液壓缸的相應(yīng)的內(nèi)圓柱表面以及連接它們的環(huán)形區(qū)的表面相配合。直徑較小的活塞表面面向該錘體。
在緊鄰環(huán)形區(qū)處，在每個(gè)活塞或緩沖缸的較小直徑的表面上形成了環(huán)形槽，該環(huán)形槽的腔室與排放管線相連，每個(gè)活塞和緩沖液壓缸的配合處從環(huán)形槽的一側(cè)設(shè)有密封件，與環(huán)形區(qū)相對(duì)。
利用具有這種結(jié)構(gòu)方案的錘，在取出樁子的時(shí)侯，錘體沖擊緩沖液壓缸的活塞的端面，并使活塞在緩沖液壓缸的內(nèi)部移動(dòng)。結(jié)果，緩沖液壓缸腔室中的介質(zhì)的壓力增加，錘體的動(dòng)能就轉(zhuǎn)變成在緩沖液壓缸中受壓的彈性介質(zhì)的能量。在緩沖液壓缸中彈性受壓的彈性介質(zhì)的能量轉(zhuǎn)變成使錘主體和與之相連的樁子移動(dòng)的功。其中，作用在主體上的力等于在緩沖液壓缸的腔室中的彈性介質(zhì)的壓強(qiáng)與較大直徑一側(cè)的所有活塞的端面的面積和的乘積。該壓力值取決于緩沖液壓缸的腔室中的彈性介質(zhì)的體積。因此，為了獲得作用在錘和樁子上所需的力，對(duì)于每種型式的錘，都可以確定出活塞的端面積、緩沖液壓缸的數(shù)量以及彈性介質(zhì)的體積的最優(yōu)組合。


圖1示出了本發(fā)明的錘的縱截面；圖2示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的緩沖液壓缸在其初始位置時(shí)的縱截面；此時(shí)錘體沒(méi)有作用在活塞上；圖3示出了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中的緩沖液壓缸的局部縱截面；圖4示出了本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例中的緩沖液壓缸的局部縱截面。
具體實(shí)施例方式
用來(lái)將鋼樁1敲入到地中并拔出的液壓錘包括設(shè)有上凸緣3和下凸緣4的管狀主體2；將主體2連接到樁子1上的夾具5；錘體6；固定到上凸緣3上的傳動(dòng)液壓缸7；傳動(dòng)液壓缸的活塞桿8，該活塞桿與錘體6相接合；錘的液壓驅(qū)動(dòng)的泵9，該泵設(shè)有輸送管線10和排放管線11，這兩條管線經(jīng)由一個(gè)液壓分配器12通過(guò)管道13和14與液壓缸7的腔室相連。帶有活塞16的緩沖液壓缸15位于上凸緣3中。
緩沖液壓缸15的腔室17經(jīng)過(guò)管道18可與輸送管線相連或者可經(jīng)過(guò)管道19與排放管線11相連。
具有流動(dòng)方向朝向緩沖液壓缸15的單向閥20可設(shè)置在管道18或19上。
緩沖液壓缸15的活塞16具有兩個(gè)不同直徑的外圓柱表面較大的直徑外圓柱表面21和較小直徑的外圓柱表面22?；钊?6的較小直徑的表面的一個(gè)端面23在沖擊過(guò)程中與錘體6相接觸。表面21和22通過(guò)環(huán)形區(qū)24相連。前述的活塞表面21和22分別與液壓缸15的相應(yīng)的表面25，26相配合。在活塞16的表面22上制作出與活塞的環(huán)形區(qū)24相鄰的環(huán)形槽28，該槽的腔室經(jīng)由管道29與排放管線11相連。液壓缸的表面26和活塞的表面22相配合處設(shè)有密封件30。
緩沖液壓缸15可配置具有不同結(jié)構(gòu)的蓋子31，例如，為帶有內(nèi)腔33的蓋子32的形式，或者為帶有伸入到緩沖液壓缸15內(nèi)部的突起35的蓋子34的形式。
根據(jù)本發(fā)明的液壓錘在驅(qū)動(dòng)樁子的模式中以下述方式工作。
從泵9出來(lái)的液體沿著管道14輸送到傳動(dòng)液壓缸7的腔室中，該腔室位于活塞桿8的下面(也稱活塞桿腔)，從而向上移動(dòng)活塞桿8及與之相連的錘體6。將傳動(dòng)液壓缸7的位于活塞桿8之上的腔室(也稱活塞腔)中的液體壓出，并且使之沿著管道13經(jīng)分配器12流入到排放管線11中。當(dāng)錘體6升高到預(yù)定高度之后，該液壓分配器12換向，管道13與排放管線11斷開(kāi)并將管道13與輸送管線10相連。結(jié)果，活塞腔中的壓力增至工作壓力。以等于工作液體壓強(qiáng)與活塞和活塞桿腔之間的面積差的乘積的液壓力來(lái)開(kāi)始作用在活塞桿8朝向錘體6的方向上。在該液壓力和重力的作用下，制動(dòng)并停止了錘體6的向上運(yùn)動(dòng)，并開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，并在前述力的作用下在向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速。
當(dāng)錘體6到達(dá)其初始位置時(shí)就產(chǎn)生了對(duì)樁2的沖擊(通過(guò)中間部件-砧塊)，結(jié)果，錘體6的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成樁子1克服大地的阻力運(yùn)動(dòng)所作的功。在沖擊過(guò)程中，液壓分配器12換向，斷開(kāi)管道13與管線10的連接并將其連接到管線11上?；钊恢械膲毫ο陆挡⑶抑貜?fù)此循環(huán)過(guò)程。
在拔出模式中，液壓錘以下述方式工作。
錘體6向上運(yùn)動(dòng)并沖擊活塞16的端面23?；钊?6在緩沖液壓缸15中運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致活塞缸15腔室中的壓力與活塞16的運(yùn)動(dòng)成比例的增加。在沖擊過(guò)程中，液壓缸15中在活塞16上的介質(zhì)的靜壓力形成的制動(dòng)力作用在錘體6上。這樣，就將錘體6的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成液壓缸15中受到壓縮的介質(zhì)的彈性能。當(dāng)錘體6停止時(shí)，其所有的能量都轉(zhuǎn)變成在液壓缸15中受到壓縮的介質(zhì)的彈性能。在不考慮沖擊過(guò)程中能量的損失的情況下，錘體的動(dòng)能和介質(zhì)的彈性能之間的等式如下mv2/2＝(ΔV)2/2V×E其中m是錘體的重量；v是錘體在沖擊初始運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度；V是在緩沖液壓缸中介質(zhì)的體積；ΔV是介質(zhì)的體積的彈性壓縮的值；E是介質(zhì)的體積的彈性模量。
此外，介質(zhì)的彈性能起到了克服大地的阻力而使錘的主體2和與之相連的樁子1的夾具5向上移動(dòng)作用，作用在錘的主體2上的最大的力等于[ΔV/V×E]×[∑f]其中，∑f是所有活塞16的較大直徑的橫截面面積之和。
從此公式中顯然可知，作用在主體2和樁子1上的力與活塞的橫截面的面積和成正比，并與緩沖液壓缸中彈性介質(zhì)的體積成反比。顯而易見(jiàn)，在任何情況下，都應(yīng)將前面這兩個(gè)參數(shù)的組合選擇成能確保作用在錘和樁子上的力為最適宜的值。與現(xiàn)有技術(shù)中的解決方案相比，此為本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)。
此外，本發(fā)明緩沖器的剛度，或者換句話說(shuō)，緩沖液壓缸中介質(zhì)的體積，能在現(xiàn)有的工作錘的基礎(chǔ)上容易地進(jìn)行改變。作為蓋子31的替代品，也可以使用可改變的其它形式的蓋子，例如帶有內(nèi)腔33的蓋子32，其增加了介質(zhì)的體積并且降低了作用在樁子上的作用力；或者是帶有突起35的蓋子34，其減少了介質(zhì)的體積并增加了作用在樁子上的作用力。這樣，本發(fā)明液壓錘的另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)拔出樁子時(shí)能夠快速改變?cè)摼彌_器的剛度，進(jìn)而，改變作用在錘和樁子上的力的值。
還應(yīng)該注意到本發(fā)明的錘中由液體泄漏而造成動(dòng)力損失可以忽略且摩擦較小。下面將對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)緩沖液壓缸位于其初始位置時(shí)，如果液壓缸15的腔室分別與排放管線11或輸送管線10相連時(shí)，液壓缸15的腔室中的彈性介質(zhì)則會(huì)具有大約1MPa或20-30Mpa的壓力。該所示的壓力將活塞16的環(huán)形區(qū)24壓在液壓缸15的環(huán)形區(qū)27上，從而實(shí)現(xiàn)活塞和液壓缸之間相配合處的密封。也就是說(shuō)，在這種情況下，活塞16起到了一個(gè)閥的功能，液壓缸15為座，它們之間沒(méi)有泄漏。在沖擊過(guò)程中，活塞16在液壓缸15內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，打破了環(huán)形區(qū)24和27之間的接觸。結(jié)果，沿著活塞16的表面21和液壓缸15的表面25之間的環(huán)形間隙出現(xiàn)了液體泄漏。然而，在沖擊過(guò)程中，在大約10ms這樣非常小的沖擊作用時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的泄漏量是可以忽略的。
通過(guò)下面的情況說(shuō)明低的摩擦損失。由于在表面21和25之間的配合處沒(méi)有彈性密封件，所以該處的摩擦只是液體摩擦。而且，活塞16的行程是非常少的幾毫米。在表面22和26之間的配合處有一個(gè)彈性密封件30，但是由于作用在密封件上的介質(zhì)的壓力大約為1Mpa(約等于排放管線11的壓力)，所以摩擦小得可以忽略。
因此，本發(fā)明提供了具有以下優(yōu)點(diǎn)的錘-以一個(gè)具有最優(yōu)值的力作用在錘和樁子上從而可以減弱拔出樁子時(shí)的沖擊，并最終增大了拔出樁子過(guò)程的效率，增加了錘的可靠性和使用壽命；-能夠快速改變減弱沖擊的參數(shù)，使在必要的限度內(nèi)改變作用在錘和樁子上的力的大小成為了可能，并因此擴(kuò)大了錘的功能。
權(quán)利要求
1.一種液壓錘，其包括設(shè)有上凸緣和下凸緣的管狀主體，該主體設(shè)有夾具，該夾具用于在拔出樁子的模式下將主體連接到該樁子上；位于主體內(nèi)部的錘體，該錘體可沿主體往復(fù)運(yùn)動(dòng)；固定到上凸緣上的傳動(dòng)液壓缸；與錘體相連的活塞桿；用于錘的液壓傳動(dòng)的泵，該泵設(shè)有輸送管線和排放管線，這兩條管線經(jīng)由液壓分配器與傳動(dòng)液壓缸的腔室相連；設(shè)在主體的上凸緣的多個(gè)緩沖器，其特征在于該液壓錘設(shè)有兩個(gè)或多個(gè)緩沖器，它們被制作成帶有活塞的緩沖液壓缸的形式，該緩沖液壓缸的腔室充注有彈性介質(zhì)，所述活塞面向錘體的側(cè)面，這樣，在拔出所述樁子的模式中，能使活塞的端面可與錘體在沖擊時(shí)刻相互作用。
2.如權(quán)利要求1所述的液壓錘，其特征在于，該緩沖液壓缸的腔室經(jīng)由流動(dòng)方向朝向緩沖液壓缸的單向閥而連接到輸送管線或排放管線上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液壓錘，其特征在于，該緩沖液壓缸的每一個(gè)活塞都有兩個(gè)不同直徑的外圓柱表面以及一個(gè)連接它們的環(huán)形區(qū)，這兩個(gè)圓柱表面都與緩沖液壓缸的相應(yīng)兩個(gè)內(nèi)圓柱表面相配合，而且也有一個(gè)相似的環(huán)形區(qū)將這兩個(gè)內(nèi)圓柱表面連接起來(lái)，并且較小直徑的活塞表面面向著錘體。
4.如權(quán)利要求3所述的液壓錘，其特征在于，在緊鄰環(huán)形區(qū)處，在每個(gè)活塞或緩沖缸的較小直徑的表面上形成了環(huán)形槽，該環(huán)形槽的腔室與排放管線相連，每個(gè)活塞和緩沖液壓缸的配合處從環(huán)形槽的一側(cè)設(shè)有密封件，與環(huán)形區(qū)相對(duì)。
全文摘要
一種液壓錘，其包括設(shè)有上凸緣和下凸緣的管狀主體，該主體設(shè)有夾具，該夾具用于在拔出樁子的模式下將主體連接到該樁子上；位于主體內(nèi)部的錘體，該錘體可沿主體往復(fù)運(yùn)動(dòng)；固定到上凸緣上的傳動(dòng)液壓缸；與錘體相連的活塞桿；用于錘的液壓傳動(dòng)的泵，該泵設(shè)有輸送管線和排放管線，這兩條管線經(jīng)由液壓分配器與傳動(dòng)液壓缸的腔室相連；設(shè)在主體的上凸緣的多個(gè)緩沖器，其中該液壓錘設(shè)有兩個(gè)或多個(gè)緩沖器，它們被制作成帶有活塞的緩沖液壓缸的形式，該緩沖液壓缸的腔室充注有彈性介質(zhì)，所述活塞面向錘體的側(cè)面，這樣，在拔出所述樁子的模式中，能使活塞的端面可與錘體在沖擊時(shí)刻相互作用。
文檔編號(hào)E02D7/10GK1480594SQ0214439
公開(kāi)日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2002年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月4日
發(fā)明者維克托·A·卡夫希諾夫, 維克托 A 卡夫希諾夫 申請(qǐng)人:羅帕特股份有限公司