CN103741669B - 一种自行式智能连续强夯机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自行式智能连续强夯机，包括履带式挖掘机、履带式挖掘机动力系统、履带式挖掘机自行走机构和夯实机构；履带式挖掘机动力系统包括油箱、油泵、散热器和发动机；履带式挖掘机自行走机构包括行走架、行走轮、行走履带和自行走控制系统；夯实机构包括机架、第三油缸、动滑轮、软连接体、定滑轮和夯锤；机架上连接有支撑轮，机架上设有夯击密实度检测系统；履带式挖掘机上设有液压系统和智能控制系统；机架上连接有第三连接板，连接臂一端与履带式挖掘机连接，连接臂另一端与第三连接板连接。本发明使用操作简便，具有自行走功能，能够智能连续夯击，同时夯实功较大，夯实厚度和夯实影响深度大，可准确检测夯击密实度，工作稳定可靠。
Description
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，尤其是涉及一种自行式智能连续强夯机。
背景技术
公路路基填筑压实质量的好坏将直接影响路基的沉降变形和稳定性，因此在施工过程中必须严格控制填筑路基的压实度。
目前我国进行路基压实的相关设备主要是普通压路机(包括单轮、双轮、胶轮)、强夯机、冲击压路机、其他小型机械。普通压路机具有压实连续性好、表面平整度高等优点，同时如果是振动式压路机，还能提高压实有效深度，提高压实效率，而且目前德国已研制出BTM压实监控的设备，能够实时对压实进行自检和控制，但是设备价格较高，同时普通的压路机压实功较低，需要往返进行压实才能达到压实效果，压实的有效深度也是有限的，一般是1m～2m。
现有技术中的强夯机具有夯实影响深度大，能达到5m～10m，单点压实度高，一般只需要夯击1～3次就能达到所需压实度，但是现有技术中的强夯机需要吊机或龙门架等大型机械操作，同时一般是单点进行压实，造成压实效率低，同时压实度检测麻烦，对场地要求高，重要的是对施工人员或检测人员具有较高的危险性，对周围建筑物影响大。现有技术中的冲击压路机具有较大的压实厚度和压实影响深度，连续性好，但是需要大型机械牵引，同时对周围结构影响大，压实检测效率等不足。而现有技术中的其他小型压实器具只能适合局部补强，路面坑洞修补，应用范围小且压实效果差，费时，不能满足实际使用的需求。
为了解决以上问题，申请号为201210234020.6的中国专利公开了一种智能化连续式强夯机，该强夯机能够智能连续夯，同时夯实功较大，夯实厚度和夯实影响深度大，但是，在使用过程中发现，该强夯机还存在着以下缺陷和不足：(1)该强夯机采用装载机作为牵引设备，由于装载机的越野性能及稳定性较差，爬坡力较小，转弯半径较大，停在一个位置后，实现不了夯实机构在其上的360°旋转，灵活性性较差，且不能按照预定要达到的行走距离及行走速度进行自行行走，夯实点的转换不方便，因此限制了强夯机的推广使用；(2)该强夯机中连接夯锤的软连接体的一端与机架固定连接，夯实过程中，夯锤对机架的牵引力大，长期使用后，容易造成机架的变形，最终使得夯锤的落下位置会与预想的位置有所差别，影响了夯实精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种自行式智能连续强夯机，其设计合理，使用操作简便，具有自行走功能，能够智能连续夯击，同时夯实功较大，夯实厚度和夯实影响深度大，智能化程度高，可准确检测夯击密实度，功能完备，工作稳定可靠，实用性强，推广应用价值高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：包括履带式挖掘机、履带式挖掘机动力系统和履带式挖掘机自行走机构，以及通过连接臂、第一油缸和第二油缸连接在履带式挖掘机上的夯实机构；所述履带式挖掘机动力系统包括油箱，与油箱连接的油泵和散热器，以及与油泵连接的发动机；所述履带式挖掘机自行走机构包括行走架、连接在行走架上的行走轮和连接在行走轮上的行走履带，以及用于对行走轮和行走履带的自行走进行控制的自行走控制系统；所述夯实机构包括机架、连接在机架上的油缸固定法兰和连接在油缸固定法兰上的第三油缸，所述第三油缸的活塞杆向上伸出且所述第三油缸的活塞杆顶端连接有动滑轮，所述动滑轮上绕有软连接体，所述机架上位于油缸固定法兰的下方通过第一连接板连接有定滑轮，所述软连接体的一端绕过定滑轮且通过第一连接件与机架固定连接，所述软连接体的另一端通过第二连接件连接有夯锤；所述机架上位于第一连接板的下方通过第二连接板连接有用于行走的支撑轮，所述机架上设置有用于对夯实机构的夯击密实度进行检测的夯击密实度检测系统；所述履带式挖掘机上设置有用于给第一油缸、第二油缸和第三油缸提供动力的液压系统，以及用于对所述自行式智能连续强夯机的自行走和夯实进行控制的智能控制系统，所述夯击密实度检测系统、所述液压系统和所述自行走控制系统均与智能控制系统相接；所述机架上位于油缸固定法兰与第一连接件之间连接有第三连接板，所述连接臂的一端与履带式挖掘机连接，所述连接臂的另一端与第三连接板连接，所述第一油缸的底座与履带式挖掘机连接，所述第一油缸的活塞杆与连接臂铰接，所述第二油缸的底座与连接臂连接，所述第二油缸的活塞杆与第二连接板连接。
上述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述液压系统包括用于为第一油缸提供动力的第一液压系统、用于为第二油缸提供动力的第二液压系统和用于为第三油缸提供动力的第三液压系统，所述第一液压系统包括与第一油缸的进油口和油泵的输出口连接的第一进油管和连接在第一进油管上的第一电液阀，所述第一油缸的回油口通过第一回油管与油箱连接，位于油泵的输出口与第一电液阀之间的第一进油管上连接有与第一回油管连接的第一溢流管，第一溢流管上连接有第一溢流阀；所述第二液压系统包括与第二油缸的进油口和油泵的输出口连接的第二进油管和连接在第二进油管上的第二电液阀，所述第二油缸的回油口通过第二回油管与油箱连接，位于油泵的输出口与第二电液阀之间的第二进油管上连接有与第二回油管连接的第二溢流管，第二溢流管上连接有第二溢流阀；所述第三液压系统包括与第三油缸的进油口和油泵的输出口连接的第三进油管和连接在第三进油管上的第三电液阀，所述第三油缸的回油口通过第三回油管与油箱连接，位于油泵的输出口与第三电液阀之间的第三进油管上连接有与第三回油管连接的第三溢流管，第三溢流管上连接有第三溢流阀；所述油泵的进油口通过油泵进油管和连接在油泵进油管上的第一油滤与油箱连接，位于油泵的输出口与第一电液阀之间的第一进油管上连接有第二油滤，位于第一溢流阀与油箱之间的第一回油管上连接有第三油滤，位于油泵的输出口与第二电液阀之间的第二进油管上连接有第四油滤，位于第二溢流阀与油箱之间的第二回油管上连接有第五油滤，位于油泵的输出口与第三电液阀之间的第三进油管上连接有第六油滤，位于第三溢流阀与油箱之间的第三回油管上连接有第七油滤。
上述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述智能控制系统包括可编程逻辑控制器和与可编程逻辑控制器相连接的人机交互设备，以及用于给可编程逻辑控制器和人机交互设备供电的电源模块，所述自行走控制系统与所述可编程逻辑控制器的通信端口相接，所述夯击密实度检测系统与所述可编程逻辑控制器的输入端相接，所述第一电液阀、第二电液阀和第三电液阀均与所述可编程逻辑控制器的输出端相接。
上述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述行走轮上连接有用于带动行走轮行走的齿轮，所述履带式挖掘机上设置有用于带动所述齿轮的行走马达和用于驱动所述行走马达的马达驱动器；所述自行走控制系统包括安装在所述齿轮上且用于对所述齿轮的转动量进行实时检测的脉冲计数器和与脉冲计数器相接的微控制器，所述马达驱动器与所述微控制器的输出端相接，所述微控制器与所述可编程逻辑控制器的通信端口相接，所述微控制器安装在行走架上。
上述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述夯击密实度检测系统包括用于对夯锤的位置进行检测的一个或多个位置传感器和用于对被夯实地基的沉降量进行检测的密实度检测仪。
上述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述位置传感器的数量为五个，其中四个位置传感器均匀地布设在机架的中上部，另外一个位置传感器布设在所述机架下部；所述密实度检测仪由依次相接的激光测距传感器、放大电路模块、滤波电路模块、A/D转换电路模块和微处理器模块构成，所述密实度检测仪设置在所述履带式挖掘机的上部。
上述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述连接臂由第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂和第四连接臂构成，所述第二连接臂和第一连接臂通过销轴铰接，所述第三连接臂和第二连接臂焊接，所述第三连接臂与第二连接臂之间的夹角为100°～160°，所述第四连接臂焊接在第三连接臂和第二连接臂焊接位置的底部；所述第一连接臂与履带式挖掘机连接，所述第三连接臂与第三连接板连接。
上述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述软连接体为钢丝绳。
上述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述第一连接件包括向上倾斜设置且与机架焊接的第四连接板，所述软连接体的一端通过第一U型卡连接在第四连接板上。
上述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述第二连接件包括水平设置的第五连接板和竖直设置的第六连接板，所述第六连接板焊接在第五连接板旁侧且焊接在一起后呈L形，所述第五连接板通过螺栓固定连接在夯锤顶部，所述软连接体的另一端通过第二U型卡连接在第六连接板上。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明结构紧凑，设计新颖合理，使用操作简便。
2、本发明能够通过控制履带式挖掘机行走系统，能够按照预定要达到的行走距离及行走速度在自行控制系统的控制下进行自行式行走，并在到达预定距离后自动停止，随后进行下一个点夯实；由于履带式挖掘机的越野性能及稳定性较好，爬坡力较大，转弯半径较小，灵活性较好，因此夯实点的转换方便快捷，施工灵活方便，有助于提高夯实效率，节省人力物力。
3、本发明采用履带式挖掘机牵引夯实机构，履带式挖掘机停在一个位置后，能够实现夯实机构在其上的360°旋转，在高速公路扩建时，新旧路基搭接时用起来非常方便，大大提高了夯实效率。
4、本发明能够通过改变夯锤的重量或夯锤提升高度来选择不同的夯击能量，能够按照预定要达到的密实度在智能控制系统的控制下进行自动连续夯实，并在达到预定密实度后自动停止，随后进行下一个点夯实。
5、本发明夯锤的工作稳定可靠，夯击频率能够达到20-30次/min，夯击频率快，夯击深度和夯击影响深度大，连续夯击产生能量具有叠加效应，从而在土体中产生较大剪切应力，使土体颗粒迅速重新排列，土体变密，夯实效率高。
6、本发明连接夯锤的软连接体的一端通过第一连接件与机架固定连接，软连接体的拆装方便，且在夯实过程中，第一连接件能够缓冲夯锤对机架的牵引力不易造成机架的变形，有助于提高夯实精度，并延长了夯实机的使用寿命。
7、本发明的智能化程度高，功能完备，在对地基进行夯实的过程中还能对夯实效果进行实时检测和显示，供操作人员随时了解密实度。
8、本发明的适用性强，可对路基任何部位进行夯实。
9、本发明夯锤在击打过程中不会产生侧向移动，对地面的水平冲击力小，对周围结构影响较小，可用于桥头、涵背、挡墙背路基的压实、基层再生及水泥路面的碎石化处理。
10、本发明的实用性强，能够很好地满足实际使用的需求，推广应用价值高。
综上所述，本发明设计合理，使用操作简便，具有自行走功能，能够智能连续夯击，同时夯实功较大，夯实厚度和夯实影响深度大，智能化程度高，可准确检测夯击密实度，功能完备，工作稳定可靠，实用性强，推广应用价值高。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明液压系统、油箱和油泵的连接关系示意图。
图3为本发明连接臂的结构示意图。
图4为本发明软连接体、第一连接件和机架的连接关系示意图。
图5为本发明软连接体、第二连接件和夯锤的连接关系示意图。
图6为本发明夯击密实度检测系统、自行走控制系统和智能控制系统的电路原理框图。
附图标记说明:
1—履带式挖掘机； 2—油箱； 3—油泵；
4—散热器； 5—发动机； 6—机架；
7—油缸固定法兰； 8—第三油缸； 9—动滑轮；
10—软连接体； 11—夯锤； 12—第三进油管；
13—第三电液阀； 14—第三回油管； 15—第三溢流管；
16—第三溢流阀； 17—智能控制系统； 17-1—可编程逻辑控制器；
17-2—人机交互设备； 17-3—电源模块； 18—位置传感器；
19—密实度检测仪； 19-1—激光测距传感器；
19-2—放大电路模块； 19-3—滤波电路模块；
19-4—A/D转换电路模块； 19-5—微处理器模块；
20—第二连接件； 20-1—第五连接板； 20-2—第六连接板；
20-3—过螺栓； 20-4—第二U型卡； 21—定滑轮；
22—支撑轮； 23—第一油缸； 24—第二油缸；
25—第一连接件； 25-1—第四连接板； 25-2—第一U型卡；
26—第一连接板； 27—连接臂； 27-1—第一连接臂；
27-2—第二连接臂； 27-3—第三连接臂； 27-4—第四连接臂；
28—第二连接板； 29—第三连接板； 30—第一进油管；
31—第一电液阀； 32—第一回油管； 33—第一溢流管；
34—第一溢流阀； 35—第二进油管； 36—第二电液阀；
37—第二回油管； 38—第二溢流管； 39—第二溢流阀；
40—油泵进油管； 41—第一油滤； 42—第二油滤；
43—第三油滤； 44—第四油滤； 45—第五油滤；
46—第六油滤； 47—第七油滤； 48—脉冲计数器；
49—行走轮； 50—微控制器； 51—行走架；
52—行走履带； 53—行走马达； 54—马达驱动器。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括履带式挖掘机1、履带式挖掘机动力系统和履带式挖掘机自行走机构，以及通过连接臂27、第一油缸23和第二油缸24连接在履带式挖掘机1上的夯实机构；所述履带式挖掘机动力系统包括油箱2，与油箱2连接的油泵3和散热器4，以及与油泵3连接的发动机5；所述履带式挖掘机自行走机构包括行走架51、连接在行走架51上的行走轮49和连接在行走轮49上的行走履带52，以及用于对行走轮49和行走履带52的自行走进行控制的自行走控制系统；所述夯实机构包括机架6、连接在机架6上的油缸固定法兰7和连接在油缸固定法兰7上的第三油缸8，所述第三油缸8的活塞杆向上伸出且所述第三油缸8的活塞杆顶端连接有动滑轮9，所述动滑轮9上绕有软连接体10，所述机架6上位于油缸固定法兰7的下方通过第一连接板26连接有定滑轮21，所述软连接体10的一端绕过定滑轮21且通过第一连接件25与机架6固定连接，所述软连接体10的另一端通过第二连接件20连接有夯锤11；所述机架6上位于第一连接板26的下方通过第二连接板28连接有用于行走的支撑轮22，所述机架6上设置有用于对夯实机构的夯击密实度进行检测的夯击密实度检测系统；所述履带式挖掘机1上设置有用于给第一油缸23、第二油缸24和第三油缸8提供动力的液压系统，以及用于对所述自行式智能连续强夯机的自行走和夯实进行控制的智能控制系统17，所述夯击密实度检测系统、所述液压系统和所述自行走控制系统均与智能控制系统17相接；所述机架6上位于油缸固定法兰7与第一连接件25之间连接有第三连接板29，所述连接臂27的一端与履带式挖掘机1连接，所述连接臂27的另一端与第三连接板29连接，所述第一油缸23的底座与履带式挖掘机1连接，所述第一油缸23的活塞杆与连接臂27铰接，所述第二油缸24的底座与连接臂27连接，所述第二油缸24的活塞杆与第二连接板28连接。
结合图2，本实施例中，所述液压系统包括用于为第一油缸23提供动力的第一液压系统、用于为第二油缸24提供动力的第二液压系统和用于为第三油缸8提供动力的第三液压系统，所述第一液压系统包括与第一油缸23的进油口和油泵3的输出口连接的第一进油管30和连接在第一进油管30上的第一电液阀31，所述第一油缸23的回油口通过第一回油管32与油箱2连接，位于油泵3的输出口与第一电液阀31之间的第一进油管30上连接有与第一回油管32连接的第一溢流管33，第一溢流管33上连接有第一溢流阀34；所述第二液压系统包括与第二油缸24的进油口和油泵3的输出口连接的第二进油管35和连接在第二进油管35上的第二电液阀36，所述第二油缸24的回油口通过第二回油管37与油箱2连接，位于油泵3的输出口与第二电液阀36之间的第二进油管35上连接有与第二回油管37连接的第二溢流管38，第二溢流管38上连接有第二溢流阀39；所述第三液压系统包括与第三油缸8的进油口和油泵3的输出口连接的第三进油管12和连接在第三进油管12上的第三电液阀13，所述第三油缸8的回油口通过第三回油管14与油箱2连接，位于油泵3的输出口与第三电液阀13之间的第三进油管12上连接有与第三回油管14连接的第三溢流管15，第三溢流管15上连接有第三溢流阀16；所述油泵3的进油口通过油泵进油管40和连接在油泵进油管40上的第一油滤41与油箱2连接，位于油泵3的输出口与第一电液阀31之间的第一进油管30上连接有第二油滤42，位于第一溢流阀34与油箱2之间的第一回油管32上连接有第三油滤43，位于油泵3的输出口与第二电液阀36之间的第二进油管35上连接有第四油滤44，位于第二溢流阀39与油箱2之间的第二回油管37上连接有第五油滤45，位于油泵3的输出口与第三电液阀13之间的第三进油管12上连接有第六油滤46，位于第三溢流阀16与油箱2之间的第三回油管14上连接有第七油滤47。
结合图6，本实施例中，所述智能控制系统17包括可编程逻辑控制器17-1和与可编程逻辑控制器17-1相连接的人机交互设备17-2，以及用于给可编程逻辑控制器17-1和人机交互设备17-2供电的电源模块17-3，所述自行走控制系统与所述可编程逻辑控制器17-1的通信端口相接，所述夯击密实度检测系统与所述可编程逻辑控制器17-1的输入端相接，所述第一电液阀31、第二电液阀36和第三电液阀13均与所述可编程逻辑控制器17-1的输出端相接。具体实施时，所述智能控制系统17设置在所述履带式挖掘机1的驾驶室内，所述人机交互设备17-2为触摸式液晶显示屏，所述电源模块17-3为蓄电池。
结合图6，本实施例中，所述行走轮49上连接有用于带动行走轮49行走的齿轮，所述履带式挖掘机1上设置有用于带动所述齿轮的行走马达53和用于驱动所述行走马达53的马达驱动器54；所述自行走控制系统包括安装在所述齿轮上且用于对所述齿轮的转动量进行实时检测的脉冲计数器48和与脉冲计数器48相接的微控制器50，所述马达驱动器54与所述微控制器50的输出端相接，所述微控制器50与所述可编程逻辑控制器17-1的通信端口相接，所述微控制器50安装在行走架51上。具体实施时，所述微控制器50为单片机。其原理是：通过脉冲计数器48对行走轮49行走过程中齿轮的转动量进行计数，计数数据传输进微控制器50中，微控制器50将齿轮的转动量乘以所述齿轮的周长就能够得到行走轮49行走的距离，将行走的距离除以行走的时间就能够得到行走轮49行走的速度，微控制器50将其得到的行走距离和行走速度与通过操作人机交互设备17-2输入且通过可编程逻辑控制器17-1传输给其的设定距离和设定速度相比对，当行走速度与设定速度不相等时，通过马达驱动器54驱动行走马达53，行走马达53再带动所述齿轮，所述齿轮再带动行走轮49，最终控制行走轮49以设定速度匀速行走，当行走距离达到设定距离时，微控制器50通过马达驱动器54控制行走马达53停止带动所述齿轮，行走轮49停止行走，实现了对所述履带式挖掘机1的自行走控制。
结合图6，本实施例中，所述夯击密实度检测系统包括用于对夯锤11的位置进行检测的一个或多个位置传感器18和用于对被夯实地基的沉降量进行检测的密实度检测仪19。具体地，所述位置传感器18的数量为五个，其中四个位置传感器18均匀地布设在机架6的中上部，另外一个位置传感器18布设在所述机架6下部；通过设置多个位置传感器18，有利于提高对夯锤11位置进行检测的检测精度；所述密实度检测仪19由依次相接的激光测距传感器19-1、放大电路模块19-2、滤波电路模块19-3、A/D转换电路模块19-4和微处理器模块19-5构成，所述密实度检测仪19设置在所述履带式挖掘机1的上部。具体工作时，所述激光测距传感器19-1所检测到的信号依次经过放大电路模块19-2、滤波电路模块19-3和A/D转换电路模块19-4进行放大、滤波和A/D转换处理后输出给微处理器模块19-5，微处理器模块19-5对其接收到的信号进行分析处理并得到被夯实地基的沉降量；其原理是：所述激光测距传感器19-1所发射出的激光信号遇到被夯实地基表面返回的时间除以2与入射角度值进行勾股定理变换就得出了密实度检测仪19与被夯实地基表面之间的距离，通过计算夯锤11击打地面前与击打地面后密实度检测仪19与被夯实地基表面之间的距离差就可以得到每一次夯锤11落下时被夯实地基的沉降量，通过对每一次夯锤11落下时被夯实地基的沉降量求和，就可以得到被夯实地基的总的沉降量；由于夯锤击打被夯实地基后，沉入地基击打次数越多，沉入越深，测出的总沉降量也就越大，因能量守恒，沉入的深度会因击打次数的增加而变小，通过每次击打的沉降量还可以得知密实度。
结合图3，本实施例中，所述连接臂27由第一连接臂27-1、第二连接臂27-2、第三连接臂27-3和第四连接臂27-4构成，所述第二连接臂27-2和第一连接臂27-1通过销轴27-5铰接，所述第三连接臂27-3和第二连接臂27-2焊接，所述第三连接臂27-3与第二连接臂27-2之间的夹角为100°～160°，所述第四连接臂27-4焊接在第三连接臂27-3和第二连接臂27-2焊接位置的底部；所述第一连接臂27-1与履带式挖掘机1连接，所述第三连接臂27-3与第三连接板29连接。
本实施例中，所述软连接体10为钢丝绳。
结合图4，本实施例中，所述第一连接件25包括向上倾斜设置且与机架6焊接的第四连接板25-1，所述软连接体10的一端通过第一U型卡25-2连接在第四连接板25-1上。
结合图5，本实施例中，所述第二连接件20包括水平设置的第五连接板20-1和竖直设置的第六连接板20-2，所述第六连接板20-2焊接在第五连接板20-1旁侧且焊接在一起后呈L形，所述第五连接板20-1通过螺栓20-3固定连接在夯锤11顶部，所述软连接体10的另一端通过第二U型卡20-4连接在第六连接板20-2上。
本发明的工作原理及工作过程是：首先，所述可编程逻辑控制器17-1向所述第一电液阀31和第二电液阀36发出阀门开启信号，所述油泵3将油箱2中的油通过第一进油管30和第一电液阀31泵送到第一油缸23中，并通过第二进油管35和第二电液阀36泵送到第二油缸24中，履带式挖掘机1通过连接臂27、第一油缸23和第二油缸24牵引夯实机构，将夯锤11对准被夯实地基，接着，操作人机交互设备17-2输入控制参数，包括夯锤11的提升高度、夯实次数和被夯实地基的沉降量，以及履带式挖掘机1的行走距离和行走速度等，所述可编程逻辑控制器17-1接收输入的控制参数、存储在相应的存储单元中并传输给微控制器50；然后，所述可编程逻辑控制器17-1向所述第三电液阀13发出阀门开启信号，所述油泵3将油箱2中的油通过第三进油管12和第三电液阀13泵送到第三油缸8中，第三油缸8推动动滑轮9上升，动滑轮9带动软连接体10提升夯锤11，同时，脉冲计数器48对行走轮49行走过程中齿轮的转动量进行计数，计数数据传输进微控制器50中，微控制器50将齿轮的转动量乘以所述齿轮的周长就能够得到行走轮49行走的距离，将行走的距离除以行走的时间就能够得到行走轮49行走的速度，微控制器50将其得到的行走距离和行走速度与通过操作人机交互设备17-2输入且通过可编程逻辑控制器17-1传输给其的设定距离和设定速度相比对，当行走速度与设定速度不相等时，通过马达驱动器54驱动行走马达53，行走马达53再带动所述齿轮，所述齿轮再带动行走轮49，最终控制行走轮49以设定速度匀速行走，当行走距离达到设定距离时，微控制器50通过马达驱动器54控制行走马达53停止带动所述齿轮，行走轮49停止行走；所述位置传感器18对所述夯锤11的位置进行实时检测并将所检测到的信号实时输出给可编程逻辑控制器17-1，所述密实度检测仪19对被夯实地基的沉降量进行实时检测并将所检测到的信号实时输出给可编程逻辑控制器17-1，所述可编程逻辑控制器17-1对位置传感器18和密实度检测仪19所检测到的信号进行分析处理，并将得到的处理结果与控制参数相比对，当夯锤11的实际提升高度达到控制参数所设定的夯锤的提升高度时，所述可编程逻辑控制器17-1向所述第三电液阀13发出阀门关闭信号，所述第三油缸8中的油通过第三回油管14返回油箱2中，连接在所述第三油缸8活塞杆顶端的动滑轮9加速下落，使得夯锤11加速下落击打被夯实地基并利用夯锤11的冲击能量使被夯实地基压实，重复以上过程，不断地用夯锤11夯实地基，直到被夯实地基的实际沉降量达到控制参数所设定的被夯实地基的沉降量时，所述可编程逻辑控制器17-1不再继续向所述第三电液阀13发出阀门开启或关闭的信号，同时，所述可编程逻辑控制器17-1控制人机交互设备17-2显示相应的提示信息，提示操作人员换下一个工作点。由于设置有第一溢流管33、第一溢流阀34、第二溢流管38、第二溢流阀39、第三溢流管15和第三溢流阀16，因此，在第一液压系统油压过高或者其他异常时，能够通过第一溢流阀34调节泄油或稳压；在第二液压系统油压过高或者其他异常时，能够通过第二溢流阀39调节泄油或稳压；在第三液压系统油压过高或者其他异常时，能够通过第三溢流阀16调节泄油或稳压。
综上所述，本发明能够通过智能控制系统17准确控制夯锤11的提升高度及夯实次数，并能准确测得被夯实地基的沉降量；通过自行走控制系统准确控制履带式挖掘机1的行走距离及行走速度；通过密实度检测仪19还能准确地测定每一次夯锤11落下时被夯实地基的沉降量，得知被夯实地基的密实度，并通过可编程逻辑控制器17-1进行分析处理后显示在人机交互设备17-2上，供操作人员查看。
经测试，本发明能够使重1.5t、3t、5t及8t的夯锤11提升1.8m到3m高度，夯实功较大，夯击频率能够达到20-30次/min，夯击频率快，夯实厚度和夯实影响深度大。本发明能够根据不同地基土情况、不同压实地方(如桥台背等)和不同压实度要求智能连续的对地基进行强夯、沉降量检测及自行走控制。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：包括履带式挖掘机(1)、履带式挖掘机动力系统和履带式挖掘机自行走机构，以及通过连接臂(27)、第一油缸(23)和第二油缸(24)连接在履带式挖掘机(1)上的夯实机构；所述履带式挖掘机动力系统包括油箱(2)，与油箱(2)连接的油泵(3)和散热器(4)，以及与油泵(3)连接的发动机(5)；所述履带式挖掘机自行走机构包括行走架(51)、连接在行走架(51)上的行走轮(49)和连接在行走轮(49)上的行走履带(52)，以及用于对行走轮(49)和行走履带(52)的自行走进行控制的自行走控制系统；所述夯实机构包括机架(6)、连接在机架(6)上的油缸固定法兰(7)和连接在油缸固定法兰(7)上的第三油缸(8)，所述第三油缸(8)的活塞杆向上伸出且所述第三油缸(8)的活塞杆顶端连接有动滑轮(9)，所述动滑轮(9)上绕有软连接体(10)，所述机架(6)上位于油缸固定法兰(7)的下方通过第一连接板(26)连接有定滑轮(21)，所述软连接体(10)的一端绕过定滑轮(21)且通过第一连接件(25)与机架(6)固定连接，所述软连接体(10)的另一端通过第二连接件(20)连接有夯锤(11)；所述机架(6)上位于第一连接板(26)的下方通过第二连接板(28)连接有用于行走的支撑轮(22)，所述机架(6)上设置有用于对夯实机构的夯击密实度进行检测的夯击密实度检测系统；所述履带式挖掘机(1)上设置有用于给第一油缸(23)、第二油缸(24)和第三油缸(8)提供动力的液压系统，以及用于对所述自行式智能连续强夯机的自行走和夯实进行控制的智能控制系统(17)，所述夯击密实度检测系统、所述液压系统和所述自行走控制系统均与智能控制系统(17)相接；所述机架(6)上位于油缸固定法兰(7)与第一连接件(25)之间连接有第三连接板(29)，所述连接臂(27)的一端与履带式挖掘机(1)连接，所述连接臂(27)的另一端与第三连接板(29)连接，所述第一油缸(23)的底座与履带式挖掘机(1)连接，所述第一油缸(23)的活塞杆与连接臂(27)铰接，所述第二油缸(24)的底座与连接臂(27)连接，所述第二油缸(24)的活塞杆与第二连接板(28)连接；
所述连接臂(27)由第一连接臂(27-1)、第二连接臂(27-2)、第三连接臂(27-3)和第四连接臂(27-4)构成，所述第二连接臂(27-2)和第一连接臂(27-1)通过销轴(27-5)铰接，所述第三连接臂(27-3)和第二连接臂(27-2)焊接，所述第三连接臂(27-3)与第二连接臂(27-2)之间的夹角为100°～160°，所述第四连接臂(27-4)焊接在第三连接臂(27-3)和第二连接臂(27-2)焊接位置的底部；所述第一连接臂(27-1)与履带式挖掘机(1)连接，所述第三连接臂(27-3)与第三连接板(29)连接；
所述夯击密实度检测系统包括用于对夯锤(11)的位置进行检测的一个或多个位置传感器(18)和用于对被夯实地基的沉降量进行检测的密实度检测仪(19)。
2.按照权利要求1所述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述液压系统包括用于为第一油缸(23)提供动力的第一液压系统、用于为第二油缸(24)提供动力的第二液压系统和用于为第三油缸(8)提供动力的第三液压系统，所述第一液压系统包括与第一油缸(23)的进油口和油泵(3)的输出口连接的第一进油管(30)和连接在第一进油管(30)上的第一电液阀(31)，所述第一油缸(23)的回油口通过第一回油管(32)与油箱(2)连接，位于油泵(3)的输出口与第一电液阀(31)之间的第一进油管(30)上连接有与第一回油管(32)连接的第一溢流管(33)，第一溢流管(33)上连接有第一溢流阀(34)；所述第二液压系统包括与第二油缸(24)的进油口和油泵(3)的输出口连接的第二进油管(35)和连接在第二进油管(35)上的第二电液阀(36)，所述第二油缸(24)的回油口通过第二回油管(37)与油箱(2)连接，位于油泵(3)的输出口与第二电液阀(36)之间的第二进油管(35)上连接有与第二回油管(37)连接的第二溢流管(38)，第二溢流管(38)上连接有第二溢流阀(39)；所述第三液压系统包括与第三油缸(8)的进油口和油泵(3)的输出口连接的第三进油管(12)和连接在第三进油管(12)上的第三电液阀(13)，所述第三油缸(8)的回油口通过第三回油管(14)与油箱(2)连接，位于油泵(3)的输出口与第三电液阀(13)之间的第三进油管(12)上连接有与第三回油管(14)连接的第三溢流管(15)，第三溢流管(15)上连接有第三溢流阀(16)；所述油泵(3)的进油口通过油泵进油管(40)和连接在油泵进油管(40)上的第一油滤(41)与油箱(2)连接，位于油泵(3)的输出口与第一电液阀(31)之间的第一进油管(30)上连接有第二油滤(42)，位于第一溢流阀(34)与油箱(2)之间的第一回油管(32)上连接有第三油滤(43)，位于油泵(3)的输出口与第二电液阀(36)之间的第二进油管(35)上连接有第四油滤(44)，位于第二溢流阀(39)与油箱(2)之间的第二回油管(37)上连接有第五油滤(45)，位于油泵(3)的输出口与第三电液阀(13)之间的第三进油管(12)上连接有第六油滤(46)，位于第三溢流阀(16)与油箱(2)之间的第三回油管(14)上连接有第七油滤(47)。
3.按照权利要求2所述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述智能控制系统(17)包括可编程逻辑控制器(17-1)和与可编程逻辑控制器(17-1)相连接的人机交互设备(17-2)，以及用于给可编程逻辑控制器(17-1)和人机交互设备(17-2)供电的电源模块(17-3)，所述自行走控制系统与所述可编程逻辑控制器(17-1)的通信端口相接，所述夯击密实度检测系统与所述可编程逻辑控制器(17-1)的输入端相接，所述第一电液阀(31)、第二电液阀(36)和第三电液阀(13)均与所述可编程逻辑控制器(17-1)的输出端相接。
4.按照权利要求3所述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述行走轮(49)上连接有用于带动行走轮(49)行走的齿轮，所述履带式挖掘机(1)上设置有用于带动所述齿轮的行走马达(53)和用于驱动所述行走马达(53)的马达驱动器(54)；所述自行走控制系统包括安装在所述齿轮上且用于对所述齿轮的转动量进行实时检测的脉冲计数器(48)和与脉冲计数器(48)相接的微控制器(50)，所述马达驱动器(54)与所述微控制器(50)的输出端相接，所述微控制器(50)与所述可编程逻辑控制器(17-1)的通信端口相接，所述微控制器(50)安装在行走架(51)上。
5.按照权利要求1所述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述位置传感器(18)的数量为五个，其中四个位置传感器(18)均匀地布设在机架(6)的中上部，另外一个位置传感器(18)布设在所述机架(6)下部；所述密实度检测仪(19)由依次相接的激光测距传感器(19-1)、放大电路模块(19-2)、滤波电路模块(19-3)、A/D转换电路模块(19-4)和微处理器模块(19-5)构成，所述密实度检测仪(19)设置在所述履带式挖掘机(1)的上部。
6.按照权利要求1所述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述软连接体(10)为钢丝绳。
7.按照权利要求1所述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述第一连接件(25)包括向上倾斜设置且与机架(6)焊接的第四连接板(25-1)，所述软连接体(10)的一端通过第一U型卡(25-2)连接在第四连接板(25-1)上。
8.按照权利要求1所述的一种自行式智能连续强夯机，其特征在于：所述第二连接件(20)包括水平设置的第五连接板(20-1)和竖直设置的第六连接板(20-2)，所述第六连接板(20-2)焊接在第五连接板(20-1)旁侧且焊接在一起后呈L形，所述第五连接板(20-1)通过螺栓(20-3)固定连接在夯锤(11)顶部，所述软连接体(10)的另一端通过第二U型卡(20-4)连接在第六连接板(20-2)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wu Chaofan Inventor before: Wu Chaofan Inventor before: Li Penghui Inventor before: Yuan Jinlang Inventor before: Yu Hongbo Inventor before: Wang Zhigang Inventor before: Yang Mingyan Inventor before: Wang Shui Inventor before: Zhao Yaohui |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Self-traveling type intelligent continuous dynamic compactor Effective date of registration: 20180925 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee Pledgor: XI'AN CHANGDA HIGHWAY MAINTENANCE TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: 2018990000866 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20200729 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee Pledgor: XI'AN CHANGDA HIGHWAY MAINTENANCE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2018990000866 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A self propelled intelligent continuous dynamic compaction machine Effective date of registration: 20200729 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee Pledgor: XI'AN CHANGDA HIGHWAY MAINTENANCE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020990000848 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20211129 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee Pledgor: XI'AN CHANGDA HIGHWAY MAINTENANCE TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2020990000848 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A self-propelled intelligent continuous dynamic compactor Effective date of registration: 20211201 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee Pledgor: XI'AN CHANGDA HIGHWAY MAINTENANCE TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2021610000373 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231127 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee Pledgor: XI'AN CHANGDA HIGHWAY MAINTENANCE TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2021610000373 |