CN103015421A - 一种液压振动锤装置及其激振方法 - Google Patents

一种液压振动锤装置及其激振方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液压振动锤装置及其激振方法，属于桩工机械领域。该装置包括减振梁、夹具和偏心回转激振器，所述偏心回转激振器只有一个偏心回转系，即一个马达或电机驱动一个偏心块回转产生振动。振动沉桩时，该装置须成对使用，两个相同的所述振动锤新装置对称安装，根据自同步理论，两偏心回转激振器实现同步，水平方向分力相互抵消，竖直方向分力相互叠加，作用在桩的激振力相当于安装在桩轴心位置的一个传统振动锤产生的激振力。本发明结构简单，便于维护，不受桩的规格限制，由于取消同步齿轮而显著提高了振动锤的使用寿命。

Description

一种液压振动锤装置及其激振方法
技术领域
本发明涉及桩工机械领域的振动锤装置，特别是涉及一种液压振动锤装置，本还涉及该液压振动锤装置的激振方法。
背景技术
振动锤是一种利用偏心块产生激振力、强迫桩土振动，使沙土液化以实现轻松沉桩的桩工机械。因其环境振动小、噪声低、沉桩过程对预制桩损害小、机器重量轻、造价低、效率高而广泛应用于房建、铁路、桥梁等基础工程建设中。
大直径圆筒桩下沉采用振动锤施工时，通常采用多个2轴或4轴振动锤同时作用于一个圆筒桩上，如果各个振动锤之间不采用同步措施，锤与锤之间产生内力，这个内力对圆筒臂形成撕扯作用，将桩扯坏。为解决上述问题，现有技术采用同步齿轮箱，使得各个振动锤的偏心回转系被强迫同步回转，一种是目前普遍应用的单台振动振动锤，4个回转系通过设置在箱体内部的同步齿轮实现强迫同步。二是目前四台振动锤采用同步齿轮箱保证4个振动锤强迫同步的装置。
虽然能够保证同步的要求，但有如下缺点：①结构过于复杂；②振动锤内部齿轮和锤与锤之间的行星齿轮、冠齿轮易受损坏，振动锤寿命不高；③维修困难；④对于不同直径的圆筒，需要采用不同的同步装置，人力、财力投入较大。
自同步振动机广泛应用于矿山、冶金、水泥生产、材料运输等部门，分为平面运动振动机和空间运动振动机，自同步振动机的优点有：利用自同步原理替代同步式振动机中的齿轮传动，简化其结构；取消了齿轮，使得该类机械润滑、维护和检修大大简化；对于某些自同步振动机，可以减小启动和停车通过共振区时的振幅；自同步振动机激振器两根轴可以在较大距离距离条件下安装；容易实现系列化、通用化和标准化。
将自同步振动机同步理论应用到振动锤上，将取得显著的效果。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种结构简单、振动锤安装空间不受限制、提高振动锤寿命和适用性广的液压振动锤装置。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种两个远距离安装的单轴偏心回转激振器实现同步，达到简化结构、振动锤安装空间不受限制、提高振动锤寿命和适用性广的液压振动锤装置的激振方法。
为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的液压振动锤装置，包括：减振梁、偏心回转激振器和夹具，减振梁通过销轴与偏心回转激振器连接，偏心回转激振器与夹具通过法兰连接，所述的偏心回转激振器只有一个偏心回转系，即一个马达或电机驱动一个偏心块回转产生振动。
所述的单轴偏心回转激振器的结构是：轴承座固定安装在箱体上，轴承安装在所述的轴承座上，轴配合安装在所述的轴承上，偏心块固定安装在所述的轴上，套筒用于定位所述的轴承的内侧，液压马达安装在所述的箱体上且所述的液压马达的主轴与所述的轴传动连接，所述的箱体与所述的支架连接。
为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的使用液压振动锤装置的激振方法，所述的液压振动锤装置成对使用，对称安装在桩的两侧，根据自同步原理，成对使用的所述的偏心回转激振器实现同步，水平方向分力相互抵消，竖直方向分力相互叠加，作用在桩的激振力相当于安装桩轴心位置的一个传统振动锤产生的激振力。
采用上述技术方案的液压振动锤装置及其激振方法，该装置的激振方法为：振动沉桩时，该装置成对使用，即两个相同的单轴偏心回转激振器单元对称安装在钢桩的两侧，液压马达驱动各自偏心偏心回转系产生激振力，实现零相位差的同步，作用在钢桩的激振力相当于安装钢桩轴心位置的一个传统液压振动锤产生的激振力，此时的激振力为两个激振力的合力，实现激振力的叠加。
本发明的优点：
1、对称安装在桩两侧的两个所述振动锤新装置实现自同步，完全取消振动锤内部齿轮强迫同步，齿轮发热情况不再存在，振动锤寿命显著提高；
2、结构简单，成本降低；
3、润滑、维护和检修更加方便；
4、容易实现通用化、标准化和系列化；
5、两个激振器的安装距离不受限制，适用性好。
附图说明：
图1为本发明的结构图。
图2为偏心回转激振器内部结构图。
图3为本发明的实施例图。
图4为自同步理论数学模型图。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做详细说明：
图1为本发明所实施的ZZYY160型电动振动锤装置，包括：减振梁3、偏心回转激振器2和夹具1，减振梁3通过销轴与偏心回转激振器2连接，偏心回转激振器2与夹具（1）通过法兰连接，偏心回转激振器2只有一个偏心回转系，即一个马达或电机驱动一个偏心块回转产生振动。
如图2，偏心回转激振器2的结构为：轴承座8固定在箱体14上，轴承9安装在轴承座8上，轴13与轴承座8过盈配合，偏心块10通过平键11安装在轴13上，套筒12用于定位轴承9的内侧，电机16通过联轴器7与轴13连接。
如图3，所述振动锤的新装置使用时，两个相同的所述电动振动锤的新装置通过支架6定位，支架6通过夹具1与钢管桩5连接，这样就保证了所述电动振动锤的新装置的对称安装，根据自同步原理，两个单轴偏心回转激振器实现同步。吊机通过吊架4起吊两个所述振动锤新装置，两个电机驱动各自的偏心块旋转，产生的激振力水平方向相互抵消，竖直方向相互叠加，以实现钢管桩5的下沉。
图3可以用图4的数学模型来说明，针对该模型，当
Figure BDA00002571404600031
成立时，轴系1和轴系2能达到自同步。
m0——偏心块质量；
ω——振动频率；
r——偏心块质心至回转轴心之距；
W——与结构相关的代数式；
ΔMg0——轴2和轴1的平均电机输出转矩差；
ΔMf0——轴2和轴1的平均摩擦转矩之差；
实施例中，将ZZYY160型电动振动锤各参数代入，得|D|=3.04，显然|D|≥1，符合同步性条件。

Claims (3)

1.一种液压振动锤装置，包括：减振梁（3）、偏心回转激振器（2）和夹具（1），减振梁（3）通过销轴与偏心回转激振器（2）连接，偏心回转激振器（2）与夹具（1）通过法兰连接，其特征在于：所述的偏心回转激振器（2）只有一个偏心回转系，即一个马达或电机驱动一个偏心块回转产生振动。
2.根据权利要求1所述的液压振动锤装置，其特征在于：所述的单轴偏心回转激振器(2)的结构是：轴承座(8)固定安装在箱体(14)上，轴承(9)安装在所述的轴承座(8)上，轴(13)配合安装在所述的轴承(9)上，偏心块(10)固定安装在所述的轴(13)上，套筒(12)用于定位所述的轴承(9)的内侧，液压马达(7)安装在所述的箱体(14)上且所述的液压马达(7)的主轴与所述的轴(13)传动连接，所述的箱体(14)与所述的支架(6)连接。
3.使用权利要求1所述的液压振动锤装置的激振方法，其特征在于：所述的液压振动锤装置成对使用，对称安装在桩的两侧，根据自同步原理，成对使用的所述的偏心回转激振器（2）实现同步，水平方向分力相互抵消，竖直方向分力相互叠加，作用在桩的激振力相当于安装桩轴心位置的一个传统振动锤产生的激振力。
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