CN101864772B - 一种自动调节偏心力矩和打击频率的振动打桩头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种偏心块式振动机械的自动调节偏心力矩和打击频率的振动打桩头，两马达的输入端分别连接控制系统，两马达的输出端分别连接两主轴；在主轴旁平行设置从动轴，另一主轴旁平行设置另一从动轴，两主轴的另一端和中间位置固定的一组偏心块与两从动轴的另一端和中间位置固定的一组偏心块分别相互对应地呈180度相位差布置；两从动轴上分别设置与控制系统相连的传感器。本发明在运转中通过程序控制方式实现连续的打击频率和偏心力矩的灵活无级地调整，精确地跟踪相位和频率的变化，保证相位角和频率在工作过程中的稳定性，可实时快速调整和远距离控制，使用简单，性能稳定。

Description

一种自动调节偏心力矩和打击频率的振动打桩头
技术领域
本发明涉及各种偏心块式振动机械，尤其涉及偏心块式振动机械的振动打桩头，应用于建筑桥梁、房屋、港口和水利工程、沿海大陆架水域的施工等使用偏心块式振动机械的行业中。
背景技术
振动打桩机的工作对象是情况十分复杂的土壤，现有的偏心块式振动打桩机的偏心力矩高达几百至上千牛米，偏心力矩固定，不能调节，起动时负荷很大，因此，很难适应变化着的工作条件。
为了能够实时调整偏心力矩和打击频率，目前常采用在停机后进行机械或手工操作来调整偏心力矩，机械或手工操作的缺陷是调整不准确也不稳定。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提出了一种可在运转中准确且稳定地自动调节偏心力矩和打击频率的振动打桩头。
本发明采用的技术方案是：包括马达、主从动轴以及设置于主从动轴上的偏心块，两马达的输入端分别连接控制系统，两马达的输出端分别连接两主轴；在主轴旁平行设置从动轴，主轴一端上设置齿轮，该齿轮与从动轴一端上的齿轮齿数相等且相互啮合；另一主轴旁平行设置另一从动轴，另一主轴一端上设置齿轮，该齿轮与另一从动轴一端上的齿轮齿数相等且相互啮合；主轴的另一端和中间位置固定一组偏心块，从动轴的另一端和中间位置固定一组偏心块，这两组偏心块相互对应地呈180度相位差布置；另一主轴的另一端和中间位置固定一组偏心块，另一从动轴的另一端和中间位置固定一组偏心块，这两组偏心块相互对应地呈180度相位差布置；从动轴上分别设置与控制系统相连的传感器。
本发明的有益效果是：能在运转中通过程序控制的方式实现连续的打击频率和偏心力矩的灵活无级地调整，并能精确地跟踪相位和频率的变化，保证相位角和频率在工作过程中的稳定性，可实时快速调整和远距离控制，使用简单，性能稳定。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1.控制系统；2.马达；3.主轴；4.齿轮；5.从动轴；6.齿轮；7、7’.偏心块；8.传感器；9.传感器；10、10’.偏心块；11.从动轴；12.齿轮；13.主轴；14.齿轮；15.马达。
具体实施方式
见图1，马达2和另一马达15的输入端分别连接控制系统1，马达2和另一马达15的输出端分别连接主轴3和另一主轴13，分别驱动主轴3和另一主轴13旋转。在主轴3旁平行设置从动轴5，主轴3一端上设置齿轮4，从动轴5一端上设置齿轮6，齿轮4和齿轮6齿数相等且相互啮合，从而带动从动轴5作反向同步运动。同理，在另一主轴13旁平行设置另一从动轴11，另一主轴13一端上设置齿轮14，另一从动轴11一端上设置齿轮12，齿轮14和齿轮12齿数相等且相互啮合，从而带动另一从动轴11作反向同步运动。
主轴3的另一端和中间位置固定一组偏心块7’，从动轴5的另一端和中间位置固定一组偏心块7，这两组偏心块7和7’相互对应地呈180度相位差布置。另一主轴13的另一端和中间位置固定一组偏心块10’，另一从动轴11的另一端和中间位置固定一组偏心块10，这两组偏心块10和10’相互对应地呈180度相位差布置。在从动轴5和另一从动轴11上还分别安装相应的传感器8和9，传感器8和9分别电连接控制系统1，用来实时检测两组偏心块7和7’以及另两组偏心块10和10’的相位和速度。
本发明工作时，两马达2和15分别将动力传递到两根主轴3、13上，分别通过齿轮传递给从动轴5、11，控制系统1控制两马达2和15加速从低速快速达到预设的打桩频率，并采用控制跟踪系统保持偏心块7和7’、10和10’的同速反向旋转，使产生的水平方向的的偏心力矩互相抵消，合成向下的打击力并保持稳定，以避免在起动过程中可能产生的共振和功率消耗。
传感器8和9实时检测偏心块7和7’、10和10’的转速，通过调节上下两组偏心块的转速来调节打击振动频率，并与用户设定值进行比较，由控制系统1通过两马达2、15对主轴3、13的转速进行闭环控制，根据需要对打击频率进行动态调整，实现预设的打桩频率，同时使打桩过程中打击频率稳定，可灵活地根据工艺要求及时、快速地调整打桩频率，使打桩过程中打击频率稳定。
达到打桩设定的工作频率后，不调节旋转速度的情况下，控制系统1根据打击力的设置控制马达2和15来调节偏心块7和7’、10和10’的相位差实现所要求的合成偏心力矩。偏心力矩的调整依靠传感器8和9实时检测出来的相位差与用户设定值比较，由控制系统1对马达2、15进行控制使上下两组偏心块呈一定的相位差，实现预设的偏心力矩。控制系统1始终跟踪监控上下两组偏心块的相位差的动态变化，始终使之保持在用户设定的范围内，保持运行过程中该相位差的稳定性。传感器8和9及时向控制系统1反馈实时的相位差值，与整个系统构成闭环控制系统，以保证相位跟踪的准确性和稳定性。

Claims (1)

1.一种自动调节偏心力矩和打击频率的振动打桩头，包括马达、主轴、从动轴以及分别设置于主轴、从动轴上的偏心块，在第一主轴(3)旁平行设置有第一从动轴(5)，第一主轴(3)一端上设置有第一齿轮(4)，第一齿轮(4)与第一从动轴(5)一端上的第二齿轮(6)齿数相等且相互啮合；第二主轴(13)旁平行设置有第二从动轴(11)，第二主轴(13)一端上设置有第四齿轮(14)，第四齿轮(14)与第二从动轴(11)一端上的第三齿轮(12)齿数相等且相互啮合；其特征是：第一马达(2)和第二马达(15)的输入端分别连接控制系统(1)，第一马达(2)和第二马达(15)的输出端分别连接第一主轴(3)和第二主轴(13)；第一主轴(3)的另一端和中间位置固定一组第一偏心块(7’)，第一从动轴(5)的另一端和中间位置固定一组第二偏心块(7)，第一、第二偏心块(7’、7)相互对应地呈180度相位差布置；第二主轴(13)的另一端和中间位置固定一组第三偏心块(10’)，第二从动轴(11)的另一端和中间位置固定一组第四偏心块(10)，第三、第四偏心块(10’、10)相互对应地呈180度相位差布置，实现所要求的合成偏心力矩；第一、第二从动轴(5、11)上分别设置与控制系统(1)相连的第一、第二传感器(8、9)，第一、第二传感器(8、9)用来实时检测第一、第二偏心块(7’、7)及第三、第四偏心块(10’、10)的相位和速度；
保持第一、第二偏心块(7’、7)、第三、第四偏心块(10’、10)同速反向旋转，使产生的水平方向的偏心力矩互相抵消，合成向下的打击力；通过调节第一、第二偏心块(7’、7)、第三、第四偏心块(10’、10)的转速来调节打击振动频率，并与设定值进行比较，由控制系统(1)通过第一、第二马达(2、15)对第一、第二主轴(3、13)的转速进行闭环控制，达到打桩设定的工作频率后，不调节旋转速度的情况下，控制系统(1)根据打击力的设置控制第一、第二马达(2、15)来调节第一、第二偏心块(7’、7)、第三、第四偏心块(10’、10)的相位差实现所要求的合成偏心力矩，偏心力矩的调整依靠第一、第二传感器(8、9)实时检测出来的相位差与设定值比较，由控制系统(1)对第一、第二马达(2、15)进行控制，使第一、第二偏心块(7’、7)、第三、第四偏心块(10’、10)呈一定的相位差，实现预设的偏心力矩。
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