CN102979079A - 一种油缸驱动的强夯机变幅机构及强夯机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种油缸驱动的强夯机变幅机构及强夯机。该变幅机构包括第一油缸、第一定滑轮组、第一动滑轮组及第一绳索,其中:第一油缸的第一端用于连接强夯机的车体、第二端连接第一动滑轮组;第一绳索在第一定滑轮组和第一动滑轮组上卷绕后,其端部用于连接强夯机的臂头;第一油缸伸缩运动时,第一动滑轮组随第一油缸运动,第一动滑轮组和第一定滑轮组之间的距离增加或减小,用于驱动强夯机的臂架以其与车体的铰接点为中心摆动,实现臂架的起臂和落臂。本发明通过油缸驱动动滑轮组,并通过定动滑轮组来拓展行程,具有结构简单、维护方便、作业平稳、可靠性高等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及工程机械领域,具体地说,涉及一种油缸驱动的强夯机变幅机构,以及包括该强夯机变幅机构的强夯机。
背景技术
强夯机是一种用于对物料或地基进行冲击压实的工程机械,广泛应用于工业与民用建筑、仓库、堆场、码头、机场、公路和铁路路基、人工岛等的施工作业过程中。变幅机构是强夯机的重要组成部件,通过变幅机构改变强夯机臂架的俯仰角,实现臂架的起臂和落臂,进而将强夯机的夯锤吊到不同的高度。在释放夯锤使其自由下落时,可以给地基以强烈的冲击力和振动,破坏土体并对其进行压实,降低其压缩性,提高土层的均匀程度,减少将来可能出现的差异沉降。
现有技术中,强夯机变幅机构一般为卷扬变幅机构,其包括马达(电动机或液压马达)、减速机、离合器、卷筒、制动器等结构。该结构的强夯机变幅机构,其制造成本高,控制系统复杂,制作调试难度大,不利于施工人员的日常调节和维护。
而且,在强夯机的夯锤下落过程中,会导致臂架、钢丝绳甚至整车晃动,这也会频繁地对卷扬变幅机构产生冲击,势必容易造成马达、离合器、制动器等部件的疲劳损坏或失效,提高了强夯机的维护成本。
此外,对于卷扬变幅机构而言,由于钢丝绳从卷筒上收放的过程中,其与卷筒的轴线之间具有一定的倾斜角度,因此容易造成卷筒晃动,严重时甚至会导致内部漏油等问题,降低了使用可靠性和安全性。
随着施工现场对强夯机的需求日益增多,对其性能的要求也越来越高。鉴于当前卷扬变幅机构生产制造成本高、维护成本大、体积大的缺陷,提供一种成本低、可靠性高、结构紧凑的强夯机变幅机构,以满足用户对强夯机日益增多的需求,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种油缸驱动的强夯机变幅机构,该变幅机构降低了生产制造成本,提高了可靠性,并且便于维修和维护。
本发明油缸驱动的强夯机变幅机构,包括第一油缸、第一定滑轮组、第一动滑轮组及第一绳索,其中:
所述第一油缸的第一端用于连接强夯机的车体、第二端连接所述第一动滑轮组;
所述第一绳索在所述第一定滑轮组和所述第一动滑轮组上卷绕后,其端部用于连接强夯机的臂头;
所述第一油缸伸缩运动时,所述第一动滑轮组随所述第一油缸运动,所述第一动滑轮组和第一定滑轮组之间的距离增加或减小,用于驱动所述强夯机的臂架以其与车体的铰接点为中心摆动,实现臂架的起臂和落臂。
进一步地,所述第一定滑轮组包括多个定滑轮,所述第一动滑轮组的动滑轮数量与所述定滑轮的数量相匹配,所述第一绳索的行程是第一油缸行程的N倍,其中N为大于1的整数。
进一步地,所述定滑轮和动滑轮均为X个,其中X为大于1的整数,所述第一绳索的首端固定设置,所述第一绳索交替绕过定滑轮和动滑轮,并在绕过最后一个动滑轮后向上连接臂头。
进一步地,所述定滑轮为Y个,所述动滑轮为Y+1个,其中Y为大于1的整数,所述第一绳索的首端固定设置,所述第一绳索绕过第一个动滑轮后,交替绕过其余的定滑轮和动滑轮,并在绕过最后一个动滑轮后向上连接臂头。
进一步地,各动滑轮均设置于同一个安装轴上,并以该安装轴的轴线为中心转动,所述安装轴设置于安装架上,所述第一油缸的第二端连接所述安装架。
进一步地,强夯机的上车平台上设置有支架,所述第一定滑轮组设置于所述支架上。
进一步地,所述第一动滑轮组仅连接1个第一油缸。
进一步地,所述第一油缸的活塞杆端连接所述第一动滑轮组,所述第一油缸的缸筒端连接所述车体。
本发明的另一个方面,还提供一种强夯机,该强夯机设置有前述任一项的强夯机变幅机构。
进一步地,所述强夯机还包括油缸驱动的强夯机提升机构,所述强夯机提升机构包括第二油缸、第二定滑轮组、第二动滑轮组、臂头导向滑轮及连接夯锤的第二绳索,其中:
所述第二油缸的第一端用于连接强夯机的车体、第二端连接所述第二动滑轮组;
所述第二绳索在所述第二定滑轮组和所述第二动滑轮组上卷绕后,绕过所述臂头导向滑轮,并转向至连接所述夯锤;
所述第二油缸伸缩运动时,所述第二动滑轮组随所述第二油缸运动,所述第二动滑轮组和第二定滑轮组之间的距离增加或减小,所述第二绳索的末端及所述夯锤相应地上提或下落。
进一步地,所述第二定滑轮组包括多个定滑轮,所述第二动滑轮组的动滑轮数量与所述定滑轮的数量相匹配,所述夯锤的行程是第二油缸行程的M倍,其中M为大于1的整数。
进一步地,所述强夯机的臂架为箱形结构或桁架结构,所述第二油缸的第一端设置于所述臂架上,所述第二油缸相对于所述臂架平行设置。
进一步地,所述臂头导向滑轮包括两个,所述第二绳索依次绕过两个臂头导向滑轮。
进一步地,所述第二油缸的无杆腔的缓冲区内设置有压力传感器,当所述压力传感器检测到缓冲压力大于或等于预设值时,则控制所述第二油缸的活塞杆停止动作。
进一步地,还包括编码器,所编码器的轴心与所述臂头导向滑轮的转轴连接,所述编码器用于检测所述臂头导向滑轮的转动角位移。
本发明的强夯机变幅机构改变了传统的卷扬驱动机构,利用油缸驱动力大的特点,改用油缸驱动动滑轮组,并通过定动滑轮组来拓展行程,实现臂架的起臂和落臂。与现有技术相比,本发明的驱动部件为液压油缸,其结构简单、易于维修,在保证变幅功能的同时,也极大地降低了生产制造成本。
此外,本发明的第一油缸并不直接拉动第一绳索,第一油缸的运动方向和动滑轮组的轴线之间可具有垂直关系,在起臂和落臂过程中,第一绳索的走向固定且单一,作业过程中各部件的损伤较小,具有可靠性高的优点。
附图说明
图1是本发明一实施例的强夯机的结构示意图;
图2是图1所示实施例的强夯机变幅机构的原理图;
图3本发明一实施例的定动滑轮组的结构示意图;
图4是本发明另一实施例的强夯机的结构示意图;
图5是本发明一实施例的强夯机提升机构的原理图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
图1所示是本发明一实施例的强夯机的结构示意图,图2是图1所示实施例的强夯机变幅机构的原理图。该强夯机变幅机构用于臂架俯仰角的调整,进而实现起臂和落臂的变幅作业。如图2所示,该强夯机变幅机构包括第一油缸11、第一定滑轮组21、第一动滑轮组31和第一绳索51。
其中,该第一油缸11的第一端连接强夯机的车体、第二端连接第一动滑轮组31。需要说明的是,由于第一油缸11的二力杆结构,本发明所指的第一油缸11的第一端既可以是其活塞杆端,也可以是其缸筒端;对应地,第一油缸11的第二端为缸筒端或活塞杆端。在图1和图2所示实施例中,第一油缸11的活塞杆端连接动滑轮组3,第一油缸11的缸筒端连接车体。更具体地,该第一油缸11的缸筒端连接强夯机的上车平台。优选第一动滑轮组31仅连接1个油缸,避免了多个油缸需要协同运动的问题。
第一油缸11伸缩运动时,第一动滑轮组31随第一油缸11运动,第一动滑轮组31和第一定滑轮组21之间的距离增加或减小,强夯机的臂架7以其与车体的铰接点为中心摆动。
在图2所示的方位中,第一油缸11在上下方向进行伸缩运动,当第一油缸11伸出时,第一油缸11整体长度变长,第一动滑轮组31向上运动,第一动滑轮组31和第一定滑轮组21之间的距离减小,臂架7相应地前倾;当第一油缸11缩回时,第一油缸11整体长度变短,第一动滑轮组31向下运动,第一动滑轮组31和第一定滑轮组21之间的距离增加,臂架7相应地后仰。
第一绳索51在第一定滑轮组21和第一动滑轮组31上卷绕后,优选从下向上连接强夯机的臂头。前述上下既可以是直上直下,也可以是倾斜一定角度的上下方向。该绳索5优选为钢丝绳,其也可以是如铁链,或者其它材料的抗拉部件,本发明并不受限于此。该第一绳索51可以直接连接臂头,也可以通过拉杆等受拉部件连接臂头。
应当清楚,在变幅作业中,第一绳索51的行程较大。鉴于油缸行程的局限性,本发明采用了第一定滑轮组21和第一动滑轮组31来扩展行程,从而使得第一油缸11的行程与第一绳索51的行程相匹配。采用不同的定动滑轮组配置时,第一油缸11的行程和第一绳索51的行程之间具有特定的倍率关系。
第一定滑轮组21可以包括一个或多个定滑轮,同样地,第一动滑轮组31也可以包括一个或多个动滑轮。为了增加倍率,本发明的第一定滑轮组21优选包括多个定滑轮,第一动滑轮组31的动滑轮数量与定滑轮的数量相匹配,第一绳索51的行程是第一油缸11行程的N倍,其中N为大于1的整数。
本发明还提供了具体的定动滑轮组布置方式。作为一种实施方式,定滑轮和动滑轮均为X个,其中X为大于1的整数,优选为2、3或4,第一绳索51的首端固定设置,第一绳索51交替绕过定滑轮和动滑轮,并在绕过最后一个动滑轮后向上连接臂头。在图2所示的实施例中,X=3,N=6,第一油缸11的行程可以保持在合理的范围,降低了生产制造难度,具有易于实施的优点。
作为另一种实施方式,定滑轮为Y个,动滑轮为Y+1个,其中Y为大于1的整数,优选为2、3或4,第一绳索51的首端固定设置,第一绳索51绕过第一个动滑轮后,交替绕过其余的定滑轮和动滑轮,并在绕过最后一个动滑轮后向上连接臂头。在图3所示的实施例中,Y=3,N=8,第一油缸11的行程同样也可以保持在合理的范围。
第一动滑轮组31的各动滑轮在进行转动的同时,要在第一油缸11的作用下进行平移。第一动滑轮组31和第一油缸11之间可以通过多种可能的连接部件进行连接,各动滑轮之间可以独立安装,也可以整体安装。在图3所示的实施例中,本发明的各动滑轮均设置于同一个安装轴61上,并以该安装轴61的轴线为中心转动,安装轴61设置于安装架62上,第一油缸11的第二端连接安装架62。第一油缸11伸缩运动的方向与该安装轴61的轴线方向垂直。
通过第一油缸11对安装架62的推拉作用,可以实现第一动滑轮组31整体的运动,从而改变第一动滑轮组31和第一定滑轮组21之间的距离,实现臂架7的变幅作业,整个过程中第一绳索51的走向固定且单一,不会出现现有技术因倾斜而造成卷筒晃动的现象,作业过程中各部件的损伤较小,具有可靠性高的优点。
第一定滑轮组21可以设置于强夯机车体上的多个固定部件上,优选地,在强夯机的上车平台上设置有支架,第一定滑轮组21设置于支架上。该支架可以是如人字形支架等结构。
图4所示是本发明另一实施例的强夯机的结构示意图,该强夯机也设置了包括前述第一油缸11、第一定滑轮组21、第一动滑轮组31和第一绳索51的强夯机变幅机构。与图1所示的卷扬提升机构不同的是,该强夯机还设置了一种油缸驱动的强夯机提升机构。
参考图5,该油缸驱动的强夯机提升机构包括第二油缸12、第二定滑轮组22、第二动滑轮组32、臂头导向滑轮4及连接夯锤G的第二绳索52。其中,第二油缸12的第一端连接强夯机的车体、第二端连接第二动滑轮组32。优选第二油缸12的活塞杆端连接第二动滑轮组32,第二油缸12的缸筒端连接车体。
该强夯机提升机构的原理与前述强夯机变幅机构相似,第二绳索52及其在定动滑轮组上的卷绕方式可以参考前述强夯机变幅机构,本文在此不再赘述。
在图5所示的方位中,第二油缸12在上下方向进行伸缩运动,当第二油缸12伸出时,第二油缸12整体长度变长,第二动滑轮组32向上运动,第二动滑轮组32和第二定滑轮组22之间的距离减小,夯锤G相应地下落;当第二油缸12缩回时,第二油缸12整体长度变短,第二动滑轮组32向下运动,第二动滑轮组32和第二定滑轮组22之间的距离增加,夯锤G相应地上提。
第二定滑轮组22可以包括一个或多个定滑轮,同样地,第二动滑轮组32也可以包括一个或多个动滑轮。为了增加倍率,第二定滑轮组22优选包括多个定滑轮,第二动滑轮组32的动滑轮数量与定滑轮的数量相匹配,夯锤G的行程是第二油缸12行程的M倍,其中M为大于1的整数。在上述技术方案的基础上,第二油缸12的行程可以保持在合理的范围,降低了生产制造难度,具有易于实施的优点。
进一步地,优选强夯机的臂架7为箱形结构或桁架结构,第二油缸12的第一端设置于臂架7上,第二油缸12相对于臂架7平行设置,从而可以优化空间布局,并可以使得整体外型美观。
臂头导向滑轮4设置于臂架7的端部的臂头上,可以根据臂头的结构设置一个或两个。在图4所示的实施例中,臂头导向滑轮4包括两个,第二绳索52依次绕过两个臂头导向滑轮4。
在臂头导向滑轮4上还可以安装编码器40,该编码器40的轴心与臂头导向滑轮4的转轴连接,编码器40用于检测臂头导向滑轮4的转动角位移。该转动角位移可以作为施工策略制定的依据。比如,可以根据该转动角位移,计算每次夯击的夯击深度,进而判断夯击是否达标。
此外,第二油缸12的无杆腔的缓冲区内设置有压力传感器,当压力传感器检测到缓冲压力大于或等于预设值时,则控制第二油缸12的活塞杆停止动作。该压力传感器可以保证第二油缸12每次夯击作业时均能缩回到位,将夯锤G提升至最高点,不会出现撞缸的情况,且编码器40均可在该点清零计算,从而实现无累计误差的测量。
综上所述,本发明的强夯机变幅机构改变了传统的卷扬驱动机构,利用油缸驱动力大的特点,改用油缸驱动动滑轮组,并通过定动滑轮组来拓展行程,实现臂架7的起臂和落臂。与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1)结构简单、维护方便
本发明的强夯机变幅机构的驱动部件为液压油缸,相对于包括马达、减速机和制动器的卷扬驱动机构而言,其结构简单、易于维修,在保证变幅功能的同时,也极大地降低了生产制造成本。
2)作业平稳、可靠性高
本发明的第一油缸11并不直接拉动第一绳索51,第一油缸11的运动方向和动滑轮组的轴线之间可具有垂直关系,在起臂和落臂过程中,第一绳索51的走向固定且单一,不会出现现有技术因倾斜而造成卷筒晃动的现象,作业过程中各部件的损伤较小,具有可靠性高的优点。
因此,本发明的有益效果是显而易见的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种油缸驱动的强夯机变幅机构,其特征在于,包括第一油缸(11)、第一定滑轮组(21)、第一动滑轮组(31)及第一绳索(51),其中:
所述第一油缸(11)的第一端用于连接强夯机的车体、第二端连接所述第一动滑轮组(31);
所述第一绳索(51)在所述第一定滑轮组(21)和所述第一动滑轮组(31)上卷绕后,其端部用于连接强夯机的臂头;
所述第一油缸(11)伸缩运动时,所述第一动滑轮组(31)随所述第一油缸(11)运动,所述第一动滑轮组(31)和第一定滑轮组(21)之间的距离增加或减小,用于驱动所述强夯机的臂架(7)以其与车体的铰接点为中心摆动,实现臂架(7)的起臂和落臂。
2.根据权利要求1所述的强夯机变幅机构,其特征在于,所述第一定滑轮组(21)包括多个定滑轮,所述第一动滑轮组(31)的动滑轮数量与所述定滑轮的数量相匹配,所述第一绳索(51)的行程是第一油缸(11)行程的N倍,其中N为大于1的整数。
3.根据权利要求2所述的强夯机变幅机构,其特征在于,所述定滑轮和动滑轮均为X个,其中X为大于1的整数,所述第一绳索(51)的首端固定设置,所述第一绳索(51)交替绕过定滑轮和动滑轮,并在绕过最后一个动滑轮后向上连接臂头。
4.根据权利要求2所述的强夯机变幅机构,其特征在于,所述定滑轮为Y个,所述动滑轮为Y+1个,其中Y为大于1的整数,所述第一绳索(51)的首端固定设置,所述第一绳索(51)绕过第一个动滑轮后,交替绕过其余的定滑轮和动滑轮,并在绕过最后一个动滑轮后向上连接臂头。
5.根据权利要求2所述的强夯机变幅机构,其特征在于,各动滑轮均设置于同一个安装轴(61)上,并以该安装轴(61)的轴线为中心转动,所述安装轴(61)设置于安装架(62)上,所述第一油缸(11)的第二端连接所述安装架(62)。
6.根据权利要求1所述的强夯机变幅机构,其特征在于,强夯机的上车平台上设置有支架,所述第一定滑轮组(21)设置于所述支架上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的强夯机变幅机构,其特征在于,所述第一动滑轮组(31)仅连接1个第一油缸(11)。
8.根据权利要求1-6任一项所述的强夯机变幅机构,其特征在于,所述第一油缸(11)的活塞杆端连接所述第一动滑轮组(31),所述第一油缸(11)的缸筒端连接所述车体。
9.一种强夯机,其特征在于,设置有权利要求1-8任一项所述的强夯机变幅机构。
10.根据权利要求9所述的强夯机,其特征在于,所述强夯机还包括油缸驱动的强夯机提升机构,所述强夯机提升机构包括第二油缸(12)、第二定滑轮组(22)、第二动滑轮组(32)、臂头导向滑轮(4)及连接夯锤(G)的第二绳索(52),其中:
所述第二油缸(12)的第一端用于连接强夯机的车体、第二端连接所述第二动滑轮组(32);
所述第二绳索(52)在所述第二定滑轮组(22)和第二动滑轮组(32)上卷绕后,绕过所述臂头导向滑轮(4),并转向至连接所述夯锤(G);
所述第二油缸(12)伸缩运动时,所述第二动滑轮组(32)随所述第二油缸(12)运动,所述第二动滑轮组(32)和所述第二定滑轮组(22)之间的距离增加或减小,所述第二绳索(52)的末端及所述夯锤(G)相应地上提或下落。
11.根据权利要求10所述的强夯机,其特征在于,所述第二定滑轮组(22)包括多个定滑轮,所述第二动滑轮组(32)的动滑轮数量与所述定滑轮的数量相匹配,所述夯锤(G)的行程是第二油缸(12)行程的M倍,其中M为大于1的整数。
12.根据权利要求10所述的强夯机,其特征在于,所述强夯机的臂架(7)为箱形结构或桁架结构,所述第二油缸(12)的第一端设置于所述臂架(7)上,所述第二油缸(12)相对于所述臂架(7)平行设置。
13.根据权利要求10所述的强夯机,其特征在于,所述臂头导向滑轮(4)包括两个,所述第二绳索(52)依次绕过两个臂头导向滑轮(4)。
14.根据权利要求10-13任一项所述的强夯机,所述第二油缸(12)的无杆腔的缓冲区内设置有压力传感器,当所述压力传感器检测到缓冲压力大于或等于预设值时,则控制所述第二油缸(12)的活塞杆停止动作。
15.根据权利要求10-13任一项所述的强夯机,其特征在于,还包括编码器(40),所编码器(40)的轴心与所述臂头导向滑轮(4)的转轴连接,所述编码器(40)用于检测所述臂头导向滑轮(4)的转动角位移。
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