CN104404959A - 一种液压打桩锤用组合锤头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液压打桩锤用组合锤头，用于桩基础施工中液压打桩锤的桩锤锤击系统，所述锤头包括一个内部中空的锤体，所述锤体的底部设置撞击头，顶部连接油缸活塞杆，所述锤体的中空腔体内部填充有金属颗粒填充物。所述锤体由若干个金属板叠加连接，其中位于底部的下板和位于顶部的上板封闭，位于中间的若干中间板为框形中空板，叠加后形成锤体的内部中空腔体。本发明能有效改善锤头冲击时的应力波形，降低应力波的峰值至最低要求值并延长应力波在峰值状态的传递时间，在提高冲击能得传递效率和打桩速度的同时，降低打桩锤及桩所承受的冲击力，提高打桩锤的寿命，保护桩不被打坏。

Description

一种液压打桩锤用组合锤头
技术领域
本发明属于桩工机械领域，涉及一种内装金属颗粒填充物的液压打桩锤用组合锤头，主要应用于桩基础施工中液压打桩锤的桩锤锤击系统。
背景技术
液压打桩锤是为克服柴油锤噪声大、有污染而出现的一种新型工程机械，广泛应用于桥梁、工业、建筑的桩基础施工。其桩锤锤击系统中锤头上下往复运动，打击锤垫，传递冲击力到桩。
液压打桩锤的桩锤锤击系统的结构如图1所示，它主要由锤垫1、锤头2、油缸活塞杆3、桩垫4、桩5等部件组成。锤头2做往复运动，其上升至一定高度，为打桩储存足够的重力势能后，锤头2自由下落至接触锤垫1，锤垫1将冲击力调节后传递到桩垫4，桩垫4再次调节冲击力，将冲击力传递到桩，实现桩的沉降。
现有技术中，液压打桩锤锤头2为一整块锻钢加工成圆柱形或者长方体形，由于打桩锤工作主要是利用锤头2的重力势能，使得锤头2重量较大。整块锤头2加工对机床承载能力有特殊要求，加工成本高；更大的问题是，由于锤头的重力势能是通过与刚性锤垫的冲击产生应力波的形式传递给刚性桩帽，再传递给被打的桩，当被打的桩遇到坚硬地基致使桩难以打入地基时，锤头冲击产生的应力波峰值很高，传递的时间很短，这种能量传递的效率低，更容易把桩打坏。同时这个很高的应力波峰对锤头本身的零件也会产生很大的破坏力。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对现有液压打桩锤锤头容易把桩打坏的缺陷，提供一种内装金属颗粒填充物的液压打桩锤用组合锤头，利用内装金属填充物在冲击时存在的一个压紧过程使锤头的重力势能是在压实这段时间内逐步传递给被冲击的锤垫，这个压实过程时间使得冲击应力波大大降低而作用时间延长很多，这样的应力波形是冲击波最理想的波形，传递效率高而又不会损伤被打的桩。
本发明所采用的技术方案是：一种液压打桩锤用组合锤头，所述锤头包括一个内部中空的锤体，所述锤体的底部设置撞击头6，顶部连接油缸活塞杆3，所述锤体的中空腔体内部填充金属颗粒填充物10。
进一步的，所述锤体由若干个金属板叠加连接，其中位于底部的下板7和位于顶部的上板12封闭，位于中间的若干中间板8为框形中空板，叠加后形成锤体的内部中空腔体，所述锤体的中空腔体容积与中间板8的叠加数量呈正比；所述下板7、中间板8和上板12通过定位销9以及螺栓14连接成整体。
进一步的，所述撞击头6上开设螺纹孔，所述螺栓14将其与下板7、中间板8和上板12固定螺接，并在另一端通过双螺母锁紧固定。
进一步的，所述下板7和中间板8的厚度相同。
进一步的，所述上板12内部嵌装有连接油缸活塞杆3的油缸连接座18，所述油缸连接座18的上下两端与上板12之间分别设置有橡胶制成的缓冲垫。
进一步的，所述上板12上方还固定叠加有压板17。
在本发明中，所述金属颗粒填充物为密度大于铁的金属颗粒，填充材料可有多种选择，可为铅粒或其他密度大于铁的金属颗粒，目的是改善锤头冲击时的应力波形，降低应力波的峰值至最低要求值并延长应力波在峰值状态的传递时间，在提高冲击能得传递效率和打桩速度的同时，降低打桩锤及桩所承受的冲击力，提高打桩锤的寿命，保护桩不被打坏。
本发明的技术方案中，锤头采用撞击头6、下板7、中间板8与上板12及其中的金属填充物10组合而成，不同于传统的整体式锤头或单纯的组合锤头。由上板12、中间板8和下板7组合形成的锤体中空部分的容积可以通过改变下板7与中间板8的数量来改变，以实现锤头重量根据要求的任意改变。在油缸连接座18与锤头的连接通过缓冲垫与锤体连接，缓冲垫采用用橡胶等弹性好的材料做成，以减缓锤头反弹对油缸的冲击。
本发明的有益效果如下:
1.所有零件均是先加工好之后再连接起来，不要求采用承载能力高的机床加工。
2.各零件之间采用销钉定位，能实现锤头外部的导向槽连续导向。
3.可根据需要调节锤头的质量大小。
4.撞击头6先与锤垫1撞击，撞击头6与锤垫1间产生冲击应力波，通过应力波的形式，撞击头6将其冲击能传递给锤垫1，锤垫1再将冲击能以应力波形式传递到被打的桩，实现桩的下沉。撞击头6与锤垫1撞击后，填充物10在其惯性作用下向下压实，对撞击头6产生一个持续时间较长的惯性冲击力，这个惯性冲击同样以应力波的形式将其惯性能量传递给锤垫，再传递到被打的桩。因此，冲击应力在峰值状态继续维持一段时间作用在锤垫1上，这种持续时间较长的冲击力峰值尽管达到了最小应力峰值要求，但远小于锤头2作为一个整体时产生的冲击力峰值，这样可大大减少打桩锤及被打的桩因受过大的冲击应力峰值而被损坏的几率，同时因冲击能传递时间的延长，传递效率提高，打桩速度提高。
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为液压打桩锤的桩锤锤击系统的结构示意图。
图2为本发明中的液压打桩锤锤头的剖视图。
图3为本发明中的液压打桩锤锤头的主视图。
图4为图3的俯视图。
图5为图3的仰视图。
图中标号：1-锤垫，2-锤头，3-油缸活塞杆，4-桩垫，5-桩，6-撞击头，7-下板，8-中间板，9-定位销，10-填充物，11-底部缓冲垫，12-上板，13-顶部缓冲垫，14-螺栓，15-厚螺母，16-薄螺母，17-压板，18-油缸连接座，19-导向槽。
具体实施方式
结合参见图2和图3，一种内装金属颗粒填充物的液压打桩锤用组合锤头2由撞击头6、下板7、中间板8、定位销9、金属颗粒填充物10、底部缓冲垫11、上板12、顶部缓冲垫13、螺栓14、厚螺母15、薄螺母16、压板17和油缸连接座18等零部件组成。其中，锤头2的锤体由撞击头6与下板7、中间板8、上板12、压板17通过定位销9定位，用螺栓14连接组合而成，螺栓14底部螺接在撞击头6的螺孔上，顶部通过厚螺母15和薄螺母16将锤体锁紧成为整体，填充物10填充在中间板8围成的锤体中空腔内，并通过下板7和上板12密封在里面。
结合参见图4和图5，锤头2通过油缸连接座18与油缸活塞杆3相连，其中，油缸连接座18顶部与上板之间添加有底部缓冲垫11，油缸连接座18顶部与压板17之间添加有顶部缓冲垫13，其材料选用橡胶等弹性好的材料。
锤头2由撞击头6与各种金属板通过螺栓连接，组成锤头2的零件均是加工好之后再组装成锤头的。为保证锤头外侧整体的导向槽19能连续导向，不出现错位台阶，相连接两钢板之间采用定位销9定位，相连接两钢板销钉孔配钻。
锤头2撞击锤垫1后，如果出现反弹现象，反弹力最终都会传递到防弹缓冲垫11和缓冲垫13上，缓冲垫被压缩，吸收能量，可以减小反弹力对油缸活塞杆3的影响，延长油缸使用寿命。
油缸活塞杆3提起锤头2上升到一定高度后下落，当撞击头6接触到锤垫1时开始撞击打桩。撞击头6先与锤垫1撞击，撞击头6与锤垫1间产生冲击应力波，通过应力波的形式，撞击头6将其冲击能传递给锤垫1，锤垫1再将冲击能以应力波形式传递到被打的桩，实现桩的下沉。撞击头6与锤垫1撞击后，填充物10在其惯性作用下向下压实，对撞击头6产生一个持续时间较长的惯性冲击力，这个惯性冲击力同样以应力波的形式将其惯性冲击能量传递给锤垫，再传递到被打的桩。因此，冲击应力在峰值状态继续维持一段时间作用在锤垫1上，这种持续时间较长的冲击力峰值尽管达到了最小应力峰值要求，但远小于锤头2作为一个整体时产生的冲击力峰值，这样可大大减少打桩锤及被打的桩因受过大的冲击应力峰值而被损坏的几率，同时因冲击能传递时间的延长，传递效率提高，打桩速度提高。
通过改变下板7和中板8的数量，可以获得不同的桩锤重量和不同的应力波形。增加下板7的数量，减少中间板8的数量和减小填充物10质量，使应力波峰值增大；减少下板7的数量，增加中间板8的数量和增加填充物10质量，使应力波峰值增大。通过这种调节，确保应力波峰值在满足最低值要求同时，延长应力波在峰值状态的传递时间。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明可以不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种液压打桩锤用组合锤头，其特征在于：所述锤头包括一个内部中空的锤体，所述锤体的底部设置撞击头(6)，顶部连接油缸活塞杆(3)，所述锤体的中空腔体内部填充金属颗粒填充物(10)。
2.根据权利要求1所述的一种液压打桩锤用组合锤头，所述锤体由若干个金属板叠加连接，其中位于底部的下板(7)和位于顶部的上板(12)封闭，位于中间的若干中间板(8)为框形中空板，叠加后形成锤体的内部中空腔体，所述锤体的中空腔体容积与中间板(8)的叠加数量呈正比；所述下板(7)、中间板(8)和上板(12)通过定位销(9)以及螺栓(14)连接成整体。
3.根据权利要求2所述的一种液压打桩锤用组合锤头，所述撞击头(6)上开设螺纹孔，所述螺栓(14)将其与下板(7)、中间板(8)和上板(12)固定螺接，并在另一端通过双螺母锁紧固定。
4.根据权利要求3所述的一种液压打桩锤用组合锤头，所述下板(7)和中间板(8)的厚度相同。
5.根据权利要求4所述的一种液压打桩锤用组合锤头，所述上板(12)内部嵌装有连接油缸活塞杆(3)的油缸连接座(18)，所述油缸连接座(18)的上下两端与上板(12)之间分别设置有橡胶制成的缓冲垫。
6.根据权利要求5所述的一种液压打桩锤用组合锤头，所述上板(12)上方还固定叠加有压板(17)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种液压打桩锤用组合锤头，所述金属颗粒填充物为密度大于铁的金属颗粒。
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