CN104609326B - 一种强夯机及其卷扬装置 - Google Patents

Abstract

一种卷扬装置，用于强夯机，包括卷扬，其中，还包括连接在臂架顶端的检测装置和连接在检测装置上的控制系统；检测装置用于测量臂架顶端到夯锤顶端的距离及与设置在地面夯锤落点相邻参考点的位置的距离，并发送给控制系统；控制系统用于接收检测装置发送的测量信息，并根据公式H_s＝H_c+L₁‑L₂cosα计算夯沉量；其中，H_c为夯锤的高度，L₁为夯击后夯锤顶部到臂架顶端检测装置的距离，L₂检测装置与地面夯锤落点相邻参考点的距离，α为检测装置与参考点形成的连线与竖直向下方向的夹角，Hs为夯沉量。该装置通过测量夯锤与臂架顶端的距离较为直接，以此计算出夯沉量也更加精确。本发明还提供一种包括上述卷扬装置的强夯机，该强夯机可以准确的测量夯锤的夯沉量。

Description

一种强夯机及其卷扬装置

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种卷扬装置。此外，本发明还涉及一种包括上述卷扬装置的强夯机。

背景技术

在建筑工程的地基处理过程中，需要使用强夯机对松土进行压实处理。根据不同的工程需要，强夯机的类型有很多种，其中较为常用的是吊重式强夯机。

现有吊重式强夯机的典型结构是强夯机上具有一个卷扬，该卷扬具有自由落钩功能，该功能由一个脱钩器实现。当重锤升起到一定的高度时，操作脱钩器使重锤自由下落；然后操作提升卷扬，脱钩器自由下落，当脱钩器落地后，人工操作制动器、离合器将卷扬制动。再次提升时，人工操作将脱钩器挂上，并且人工测量重锤下落夯实的地基下沉量，即夯沉量。

在实际操作的过程中，针对上述强夯机需要多次进行人工操作，包括人工挂钩、人工测量下沉量，一定程度上增加了工作强度、浪费了工作时间，且具有一定的危险性。同时，这种人工测量的方式本身具有误差，对夯沉量的准确度较低。

另一种强夯机通过编码器测量卷扬的旋转，以此推断钢丝绳的回卷和输出长度，从而计算夯锤起升、下放高度来完成夯锤自动落钩与起升，并通过编码器计算夯锤夯沉量。

此种方法相比起第一种，省去了较多的人工操作，一定程度的提高了效率。然而，此种方式是通过测量卷扬旋转状态以反映夯锤状态，是一种间接的测量方法，存在较大的误差。当夯锤落到地面后的较短时间内，卷扬可能由于惯性原因仍会保持运动，导致编码器测量失准。并且，对于工作环境凹凸不平、松软程度不同的地面，夯锤状态变化大，测量存在比较大的误差，夯沉量准确度较低。

综上所述，如何有效提高夯沉量测量的准确性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种卷扬装置，该装置可以提高夯沉量测量的准确性。本发明的另一目的是提供一种包括上述卷扬装置的强夯机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种卷扬装置，用于强夯机，包括卷扬，其中，还包括连接在臂架顶端的检测装置和连接在检测装置上的控制系统；

所述检测装置用于测量所述臂架顶端到夯锤顶端的距离及到设置在地面上夯锤落点相邻的参考点的距离，并发送给所述控制系统；所述控制系统用于接收所述检测装置发送的测量信息，并根据公式H_s＝H_c+L₁-L₂cosα计算夯沉量；

其中，H_c为所述夯锤的高度，L₁为夯击后所述夯锤顶部到所述臂架顶端检测装置的距离，L₂为所述检测装置与所述参考点的距离，α为所述检测装置与所述参考点形成的连线与竖直向下方向的夹角，Hs为夯沉量。

优选地，所述检测装置还用于测量夯击前所述臂架顶端到施工面的距离，并发送给所述控制系统，所述控制系统根据公式H_s＝H_c+L₁-H计算夯沉量；

其中，H为所述臂架顶端到所述施工面的距离。

优选地，还包括卷扬控制器，所述卷扬和所述控制系统均与所述卷扬控制器连接；所述控制系统根据所述检测装置的测量信息向所述卷扬控制器发送指令，所述卷扬控制器接收所述指令；

当所述臂架顶端与所述夯锤顶端的距离到达预设值时，所述指令为卷扬转动，所述卷扬控制器控制所述卷扬进行转动；

当所述臂架顶端到所述夯锤距离不再改变时，所述指令为卷扬停止转动，所述卷扬控制器控制所述卷扬停止转动。

优选地，所述控制系统还包括存储装置、显示装置和输入装置；

所述显示装置用于显示所述夯锤的运动状态和位置信息；

所述输入装置用于输入所述夯锤进行自由下落的高度的预设值；

所述存储装置用于存储所述夯锤的夯沉量信息。

优选地，所述卷扬控制器包括制动器和离合器；所述制动器和所述离合器均与所述控制系统连接，所述制动器和所述离合器均与卷扬连接；

所述制动器用于接收所述指令为卷扬停止转动的信息，并使卷扬制动；所述离合器用于接收所述指令为卷扬转动的信息，并使所述卷扬转动。

优选地，所述制动器和所述控制系统之间还包括制动油缸和制动油缸电磁阀，所述制动油缸电磁阀连接所述控制系统与所述制动油缸，所述制动油缸连接所述制动器；

当所述臂架顶端到所述夯锤顶端距离不再改变时，所述控制系统将卷扬停止转动的指令发送给所述制动油缸电磁阀，所述制动油缸电磁阀控制所述制动油缸启动，带动所述制动器运转，使所述卷扬制动。

优选地，所述离合器和所述控制系统之间还包括离合油缸和离合油缸电磁阀，所述离合油缸电磁阀连接所述控制系统与所述离合油缸，所述离合油缸连接所述离合器；

当所述臂架顶端到所述夯锤距离到达预设值时，所述控制系统将卷扬转动的指令发送给所述离合油缸电磁阀，所述离合油缸电磁阀控制所述离合油缸启动，带动所述离合器运转，使所述卷扬转动。

优选地，所述检测装置为传感器装置。

优选地，所述传感器装置为光电传感器。

一种强夯机，包括卷扬装置，其中，所述卷扬装置为如上述任一项所述的卷扬装置。

本发明所提供的卷扬装置，在臂架顶端安装检测装置，该检测装置用于测量臂架顶端与夯锤顶端的距离，在检测装置上连接控制系统，该控制系统用于对检测装置的测量距离进行计算。

该卷扬装置通过安装在臂架顶端的检测装置对夯锤与臂架顶端在竖直位置上距离进行测量，将测量得到距离发送给控制系统，控制系统计算得到夯锤的夯沉量。相比起现有技术中通过编码器测量卷扬状态，避免了测量卷扬的旋转所带来的误差，测量夯锤与臂架顶端距离的方法更加直接，以此计算出的夯沉量也更加精确。

本发明还提供了一种包括上述卷扬装置的强夯机，该强夯机可以自动、准确的测量夯锤的夯沉量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种卷扬装置具体实施例的结构示意图；

图2为本发明所提供的一种卷扬装置的具体实施例中液压控制系统原理图；

图3为本发明所提供的一种卷扬装置的具体实施例中电气控制系统原理图；

图4为本发明所提供的一种卷扬装置的具体实施例中夯沉量测量方法示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种卷扬装置，该装置可以有效提高夯沉量测量的准确性。本发明的另一核心是提供一种包括上述卷扬装置的强夯机。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所提供卷扬装置的第一种具体实施方式中，主要包括卷扬1、强夯机的臂架6、检测装置4和控制系统7。检测装置4为光电传感器，主要用于对夯锤5到臂架6顶端距离进行测量，控制系统7是对检测装置4的测量数据进行分析的中控设备。

在连接方式上，臂架6上设置了用于吊设夯锤5的钢丝绳，钢丝绳的一端缠绕在卷扬1上，可通过卷扬1的旋转，实现钢丝绳的伸出与回收，钢丝绳的另一端连接在夯锤5上。操作卷扬1可实现夯锤5的上升与下降。

在臂架6的顶端，设置有检测装置4，主要用于测量臂架6顶端到夯锤5顶端的距离和臂架6顶端到设置在地面上夯锤落点相邻参考点的距离。由于检测装置4设置在臂架6的顶端，所以臂架6顶端位置等同于检测装置4的位置。

上述参考点需设置在待施工面上，且需设置在待夯击的夯锤落点附近，使夯锤落点、臂架6顶端和参考点这三个点形成一个直角三角形，臂架6顶端与参考点连线为直角三角形的斜边。

检测装置4与控制系统7连接，控制系统7是一个具有分析计算功能的系统，用于接收和处理检测装置4的测量数据，并将结果进行显示和存储。

在控制方式上，检测装置4测量臂架6顶端到夯锤5顶端的距离，以及臂架6顶端到设置在地面上夯锤落点相邻参考点的距离，并将测量信息通过自身的信号处理装置或外接的信号处理装置的处理发送给控制系统7，控制系统7接收上述信号，并启动自身的处理功能，请参考图4，图4为本发明所提供的一种卷扬装置的具体实施例中夯沉量测量方法示意图，用于计算夯锤夯沉量的公式为：

H_s＝H_c+L₁-L₂cosα

其中，H_c为所述夯锤5的高度，L₁为夯击后所述夯锤5顶部到所述臂架6顶端检测装置4的距离，L₂为所述检测装置4与所述参考点的距离，即臂架6顶端与参考点的距离，α为所述检测装置4与所述参考点形成的连线与竖直向下方向的夹角，Hs为夯沉量。

可选的，检测装置4还可以同时对臂架6顶端与施工面的距离进行测量，并发送给所述控制系统7，控制系统7计算夯沉量的公式为：

H_s＝H_c+L₁-H

其中，H为所述臂架6顶端到所述施工面的距离。

在使用本实施例所提供的卷扬装置时，首先，可由人工控制卷扬1旋转，提高夯锤5的高度。到达一定的高度后，控制卷扬1与减速机脱离，使夯锤5自由下落。接着，当检测装置4检测臂架6顶端与夯锤5顶端的距离不再发生变化时，说明夯锤5已经落到施工面上，此时控制系统7将接收到的检测装置4的测量数据进行计算，计算得到的夯沉量。

当夯沉量Hs的计算不再变化，夯锤5已完成本次的夯击。可选的，控制系统7可以将本次夯击的夯沉量信息通过存储装置和显示装置分别进行信息的存储和显示。

本实施例所提供的卷扬装置通过安装在臂架6顶端的检测装置4对夯锤5与臂架6顶端在竖直位置上的距离进行测量，将测量结果发送给控制系统7，控制系统7自动计算得到夯锤5的夯沉量。相比起人工测量的方式，大大提高了测量的准确性和效率；相比起现有技术中通过编码器测量卷扬状态的方式，避免了测量卷扬的旋转所带来的误差，测量夯锤5与臂架6顶端的距离更加直接，以此计算出的夯沉量也更加精确。

可选的，检测装置4也可以是其他类型的用于测距离的装置或传感器。

在上述实施例的基础上，添加具有控制卷扬转动与制动的卷扬控制器，用于连接控制系统7与卷扬1，实现卷扬装置中夯锤5的自动控制功能。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种卷扬装置具体实施例的结构示意图。

本发明所提供卷扬装置的第二种具体实施方式中，主要包括卷扬1、臂架6、检测装置4、控制系统7、制动器2和离合器3。检测装置4为光电传感器，控制系统7是对检测装置4的测量数据进行分析的中控设备，制动器2是用于使卷扬1停止转动的装置，离合器3是用于使卷扬1转动的装置。

在连接方式上，臂架6的顶端绕有吊装夯锤5的钢丝绳，钢丝绳的一端连接在夯锤5上，另一端绕在卷扬1上，操作卷扬1可实现夯锤5的上升与下降。同上述实施例相同，在臂架6的顶端，设置有检测装置4，检测装置4与控制系统7连接。制动器2和离合器3通过液压系统8中的液压油缸实现运作。

请参考图2，图2为本发明所提供的一种卷扬装置的具体实施例中液压控制系统原理图。

控制系统7连接液压系统8中的制动油缸电磁阀22，制动油缸电磁阀22连接制动油缸21，制动油缸21连接制动器2。同理，控制系统7通过电信号连接液压系统8中的离合油缸电磁阀32，离合油缸电磁阀32连接离合油缸31，离合油缸31连接离合器3。

其中，制动器2位于卷扬1外侧，为外抱制动器，用于使卷扬1制动；离合器3位于卷扬1内部，为内置离合器，用于使卷筒与减速器的离合，操作卷扬1转动。

可选的，制动器2、离合器3与卷扬1的连接方式并不唯一，只要满足能够对卷扬1实现转动和制动操作的功能即可。

控制系统7中还具有显示装置、输入装置和存储装置。显示装置用于显示夯锤5的运动状态和位置信息等；输入装置用于输入夯锤5到检测装置可进行自由下落的高度的预设值，以及臂架6的长度，可选的，上述数据也可以是控制系统7内预先设定的固定值；存储装置用于存储夯锤5的夯沉量等信息，用于计算等操作。

请参考图3，图3为本发明所提供的一种卷扬装置的具体实施例中电气控制系统原理图。

使用本实施例所公开的卷扬装置时，在控制系统7的显示器上，输入预设的夯锤5进行自由下落的高度L。启动工作按钮9，使卷扬装置至工作状态，控制系统7对制动油缸电磁阀22发出指令，制动油缸电磁阀22控制制动油缸21动作，使制动器2与卷扬1的卷筒脱离，控制系统7对离合油缸电磁阀32发出指令，离合油缸电磁阀32控制离合油缸31动作，使离合油缸31推动离合器3闭合，减速机与卷扬1的卷筒连接在一起。卷扬1跟随液压马达驱动的减速机一起转动，钢丝绳在卷筒上缠绕，钢丝绳绷紧并使夯锤5起升。

检测装置4的测量结果经过内置信号处理器后发送到控制系统7，控制系统7对测量信号进行计算和比较，如果检测到臂架6顶端到夯锤顶端的距离达到设定的夯锤5进行自由下落的高度值L时，控制系统7对离合油缸电磁阀32发出指令，离合油缸电磁阀32控制离合油缸31启动，使减速器与卷扬1的卷筒脱离，于是卷筒处于自由状态，夯锤5会带动钢丝绳自由下落，卷扬1的卷筒也会跟随转动。

当夯锤5下落一定距离后，就会落到施工面，于是停止下落，这时检测装置4所检测到的臂架6顶端到夯锤5顶端的距离将不再变化，说明了夯锤5落地。此时，控制系统7对制动油缸电磁阀22和离合油缸电磁阀32发出指令，两个电磁阀工作，使制动油缸21和离合油缸31动作，将卷扬1制动，钢丝绳也会停止绕动。

此时夯锤5已完成一次夯击，并停止在夯击面上，检测装置4测量臂架6顶端到夯锤5顶端的距离，并将测量信息通过自身的信号处理装置或外接的信号处理装置发送给控制系统7；控制系统7接收上述信号，并启动自身的处理功能，请参考图4，图4为本发明所提供的一种卷扬装置的具体实施例中夯沉量测量方法示意图，用于根据公式计算夯锤5的夯沉量：

H_s＝H_c+L₁-L₂cosα，

H_c为所述夯锤5的高度，L₁为夯击后所述夯锤5顶部到所述臂架6顶端检测装置4的距离，L₂为所述检测装置4与所述参考点的距离，即臂架6顶端与参考点的距离，α为所述检测装置4与所述参考点形成的连线与竖直向下方向的夹角，Hs为夯沉量。

可选的，检测装置4还可以同时对臂架6顶端与施工面的距离进行测量，并发送给所述控制系统7，控制系统7的根据公式H_s＝H_c+L₁-H计算夯沉量；

其中，H为所述臂架6顶端到所述施工面的距离。

得到计算的夯沉量后，控制系统7可将测量和计算结果显示在显示装置上，显示装置可以是显示器，还可以将结果保存在存储装置中。

本实施例所提供的卷扬装置，可以通过检测装置4自动测量夯沉量，方法简单，精度高，测量结果可以显示在显示屏上，并进行数据存储。

第二，通过控制系统7对检测装置4数据的计算和比对，通过控制系统7和卷扬控制器对卷扬1的启停实现自动控制，实现了夯击过程的全自动化。

第三，由于本实施例中使用光电传感器，所以检测响应灵敏，在夯锤5停止下落后能够很快的完成上面的动作，使钢丝绳在最短的时间内不再向外输出，避免造成钢丝绳的乱绳情况。可选的，也可以使用其他用于测距的装置，不局限于传感器。

最后，完成一次夯击后再次提升时，只需操作手柄启动装置，就可以开始下一次的夯击，夯击过程中无需人工挂钩，节省人力，提高了效率，安全可靠。

可选的，制动器2可以为电信号控制的、用于使卷扬1停止转动的装置，离合器3可以为用电信号控制的、用于使卷扬1转动的装置。这样，制动器2和离合器3可以不需要连接各自的电磁阀和油缸，而直接与控制系统7相连。当控制系统7发出指令后，接收控制系统7有关转动卷扬和制动卷扬的指令，对卷扬1实现对应的控制操作。其他部分结构与上述实施方式相同。

可选的，本实施例中的卷扬控制器是由制动器2和离合器3组成的，但也可以由其他具备卷扬控制功能的卷扬控制器代替。该卷扬控制器需要连接控制系统7与卷扬1，通过接收控制系统7有关对卷扬1转动或制动的指令，实现对卷扬1的控制。

除了上述实施例所提供的卷扬装置，本发明还提供了一种包括上述卷扬装置的强夯机，该强夯机的其他部分结构请参考现有技术，本文不再赘述。

该强夯机可以自动、准确的测量夯锤的夯沉量，为夯击动作的实施快速准确奠定了基础。

以上对本发明所提供的一种强夯机及其卷扬装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种卷扬装置，用于强夯机，包括卷扬(1)，其特征在于，还包括连接在臂架(6)顶端的检测装置(4)和连接在检测装置(4)上的控制系统(7)；

所述检测装置(4)用于测量所述臂架(6)顶端到夯锤(5)顶端的距离及到设置在地面上夯锤落点相邻参考点的距离，并发送给所述控制系统(7)；所述控制系统(7)用于接收所述检测装置(4)发送的测量信息，并根据公式H_s＝H_c+L₁-L₂cosα计算夯沉量；

其中，H_c为所述夯锤(5)的高度，L₁为夯击后所述夯锤(5)顶部到所述臂架(6)顶端检测装置(4)的距离，L₂为所述检测装置(4)与所述参考点的距离，α为所述检测装置(4)与所述参考点形成的连线与竖直向下方向的夹角，Hs为夯沉量；

还包括卷扬控制器，所述卷扬(1)和所述控制系统(7)均与所述卷扬控制器连接；所述控制系统(7)根据所述检测装置(4)的测量信息向所述卷扬控制器发送指令，所述卷扬控制器接收所述指令；

当所述臂架(6)顶端与所述夯锤(5)顶端的距离到达预设值时，所述指令为卷扬转动，所述卷扬控制器控制所述卷扬(1)进行转动；

当所述臂架(6)顶端到所述夯锤(5)距离不再改变时，所述指令为卷扬停止转动，所述卷扬控制器控制所述卷扬(1)停止转动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测装置(4)还用于测量夯击前所述臂架(6)顶端到施工面的距离，并发送给所述控制系统(7)，所述控制系统(7)根据公式H_s＝H_c+L₁-H计算夯沉量；

其中，H为所述臂架(6)顶端到所述施工面的距离。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制系统(7)还包括存储装置、显示装置和输入装置；

所述显示装置用于显示所述夯锤(5)的运动状态和位置信息；

所述输入装置用于输入所述夯锤(5)进行自由下落时所在高度的预设值；

所述存储装置用于存储所述夯锤(5)的夯沉量信息。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卷扬控制器包括制动器(2)和离合器(3)；所述制动器(2)和所述离合器(3)均与所述控制系统(7)连接，所述制动器(2)和所述离合器(3)均与卷扬(1)连接；

所述制动器(2)用于接收所述指令为卷扬停止转动的信息，并使卷扬(1)制动；所述离合器(3)用于接收所述指令为卷扬转动的信息，并使所述卷扬(1)转动。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述制动器(2)和所述控制系统(7)之间还包括制动油缸(21)和制动油缸电磁阀(22)，所述制动油缸电磁阀(22)连接所述控制系统(7)与所述制动油缸(21)，所述制动油缸(21)连接所述制动器(2)；

当所述臂架(6)顶端到所述夯锤(5)顶端距离不再改变时，所述控制系统(7)将卷扬停止转动的指令发送给所述制动油缸电磁阀(22)，所述制动油缸电磁阀(22)控制所述制动油缸(21)启动，带动所述制动器(2)运转，使所述卷扬(1)制动。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述离合器(3)和所述控制系统(7)之间还包括离合油缸(31)和离合油缸电磁阀(32)，所述离合油缸电磁阀(32)连接所述控制系统(7)与所述离合油缸(31)，所述离合油缸(31)连接所述离合器(3)；

当所述臂架(6)顶端到所述夯锤(5)距离到达预设值时，所述控制系统(7)将卷扬转动的指令发送给所述离合油缸电磁阀(32)，所述离合油缸电磁阀(32)控制所述离合油缸(31)启动，带动所述离合器(3)运转，使所述卷扬(1)转动。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测装置(4)为传感器装置。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述传感器装置为光电传感器。

9.一种强夯机，包括卷扬装置，其特征在于，所述卷扬装置为如上述权利要求1至8任一项所述的卷扬装置。