CN113981970A - 一种船用全回转起重打桩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船用全回转起重打桩机，主要由全回转起重机和打桩系统组成，所述全回转起重机包括机械结构、绞车机构、回转机构、电气系统和液压系统，所述绞车机构、回转机构安装在机械结构上，所述电气系统、液压系统分别与绞车机构、回转机构和打桩系统连接，所述打桩系统与机械结构连接。本发明的优点是结构紧凑、维护方便，将全回转起重机与打桩系统结合使用，能够在水上进行全回转起重作业及打桩作业，在起重机工作范围内不同位置打桩时，能够不需要移动打桩船情况下，进行打桩作业，同时兼顾起重吊桩，可自行组装及分开作业，有助于水上不同位置打桩作业顺利进行。

Description

一种船用全回转起重打桩机

技术领域

本发明涉及一种船用全回转起重打桩机。

背景技术

打桩船是指用于水上打桩作业的船只，在甲板的端部装有打桩架，该打桩架可前俯后仰以适应施打斜桩的需要。打桩船广泛应用于桥梁、码头、水利工程施工。现有的安装于打桩船上的打桩机主要由桩锤、桩架及附属设备等组成。

现有的打桩船所搭载的打桩机仅能在固定范围内进行水利工程施工任务，而不能实现全回转起重打桩。全回转起重打桩机对于打桩船意义重大，然而目前全回转起重打桩机不能直接安装在打桩船上，其可靠性操作性需要提高。

经过检索发现，公开号为CN103183109A的中国专利申请公开了一种海洋风电安装平台，该平台包括船体、多个桩腿、起重机、主发电机、打桩锤和抱桩器。多个桩腿从船体底面向下延伸。起重机设于船体的甲板上。主发电机用于为起重机供电。打桩锤设于起重机的作业范围内。抱桩器设于船体的甲板边缘并位于打桩锤的作业范围内。该设备只能在固定范围内进行打桩施工，不能实现全回转起重打桩。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术存在的缺陷，提出一种快捷高效的船用全回转起重打桩机。

为了达到以上目的，本发明提供一种船用全回转起重打桩机，主要由全回转起重机和打桩系统组成，所述全回转起重机包括机械结构、绞车机构、回转机构、电气系统和液压系统，所述绞车机构、回转机构安装在机械结构上，所述电气系统、液压系统分别与绞车机构、回转机构和打桩系统连接，所述打桩系统与机械结构连接。

本发明的打桩机能够实现全回转起重打桩可靠，具有起吊桩及打桩功能，具有在施工现场能利用母船起重机自行安装，不借助外部起重设备，具备起重机回转起重功能，能在全回转范围内进行各种起吊作业。

本发明进一步的采用如下技术方案：

优选地，所述机械结构包括基座、转台、桁架式吊臂、人字架和驾驶室，所述基座通过回转机构与转台连接，所述绞车机构、人字架、驾驶室安装在转台上。

优选地，所述桁架式吊臂的底端与转台铰接，顶部与打桩系统的立柱连接。

优选地，所述回转机构包括回转支承和回转驱动机构，所述回转支承安装在基座上并在回转驱动机构的驱动下绕基座旋转，所述回转支承与转台连接。

优选地，所述绞车机构包括双主钩起吊绞车、变幅绞车、副钩绞车、辅钩绞车和起锤绞车，所述双主钩起吊绞车、变幅绞车、副钩绞车、辅钩绞车和起锤绞车均安装在转台上，并分别通过软管与液压系统连接。

优选地，所述液压系统包括集成式液压泵站，所述集成式液压泵站通过软管分别与双主钩起吊绞车、变幅绞车、副钩绞车、辅钩绞车和起锤绞车的液压驱动部件连接。

优选地，所述电气系统与回转驱动机构连接。

上述起重打桩机控制的电力供给由船电提供，电力供给及电气信号通过电缆联接。

优选地，所述打桩系统包括桩架、桩帽、抱桩器、桩锤和可伸缩推拉架，所述可伸缩推拉架的一端连接桩架，另一端连接起重机转台，所述可伸缩推拉架的液压部件还与起重机转台上的液压泵站连接，所述桩架通过卷扬机连接桩锤，所述桩帽安装在桩锤的底端，所述抱桩器安装在桩架上并与桩锤连接。

优选地，所述桩架包括立柱和安装在立柱上的导轨，所述立柱与滑轮组连接，所述滑轮组通过钢丝绳与桩锤连接，所述桩锤安装在导轨上，所述导轨主要用于引导桩锤打桩方向，确保桩锤每次打桩作用在同一撞击点。

优选地，所述桩架上设有用于控制打桩方向的导向架，所述导向架包括可沿导轨移动的导杆，所述导杆与桩锤连接。

本发明的起重打桩机还设置安全系统，安全系统主要为起重机通过机械、电气或机电结合的方式实现各种不同的安全保护控制功能。

本发明的优点是结构紧凑、维护方便，将全回转起重机与打桩系统结合使用，能够在水上进行全回转起重作业及打桩作业，在起重机工作范围内不同位置打桩时，能够不需要移动打桩船情况下，进行打桩作业，同时兼顾起重吊桩，可自行组装及分开作业，有助于水上不同位置打桩作业顺利进行。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中全回转起重机的结构示意图。其中，图2a为基座的结构示意图，图2b为转台的结构示意图，图2c为桁架式吊臂的结构示意图，图2d为人字架的结构示意图，图2e为驾驶室的结构示意图。

图3为本发明中绞车机构的结构示意图。

图3a为图3的主视图。

图4为本发明中回转机构的结构示意图。

图5为本发明中打桩系统立柱的结构示意图。

图6为本发明中D128筒式柴油锤的结构示意图。

图7为D128筒式柴油锤的工作原理图。

图8为本发明中抱桩器的结构示意图。

图9为本发明中可伸缩推拉架的侧视图。

图10为本发明中可伸缩推拉架的俯视图。

图中： 1.基座，2.转台，201.安全围栏，202.登梯，203.箱型梁，204.销轴座，205.支承架，3.桁架式吊臂，301.铰接部，302.U型架，303.吊臂滑轮组，4.人字架，401.人字架滑轮组，5.驾驶室，6.液压泵站，7.可伸缩推拉架，8.立柱，9.桩锤，10.桩帽，11.抱桩器，12.副钩绞车，13.起锤绞车，14.变幅绞车，15.双主钩起吊绞车，16.回转支承。

具体实施方式

实施例一

如图1至图10所示，一种船用全回转起重打桩机，主要由全回转起重机和打桩系统组成，全回转起重机包括机械结构、绞车机构、回转机构、电气系统、液压系统和安全系统，其中绞车机构、回转机构安装在机械结构上，电气系统、液压系统分别与绞车机构和回转机构连接，即电气系统通过电缆与起重机的绞车机构、回转机构及打桩系统连接控制，液压系统通过液压软管与阀组将起重机的绞车机构、回转机构及打桩系统液压控制，打桩系统与机械结构连接。机械结构包括基座1、转台2、桁架式吊臂3、人字架4、饶绳系统和驾驶室5，起重机基座1底部焊接在母船上，基座1通过回转机构与转台2连接，绞车机构、人字架4、驾驶室5安装在转台2上，驾驶室5底部焊接固定在转台2外部。如图2b所示，转台2为箱型结构，在转台2的上表面四周设有安全围栏201，在转台2的侧面设有登梯202，在转台2的上表面一侧两角分别设有箱型梁203，另一侧两角分别设有销轴座204，另外在转台2的一侧设有支承架205。转台2上部通过销轴分别与人字架4及桁架式吊臂3铰接。回转机构包括回转支承16和回转驱动机构，回转支承16安装在基座1上并在回转驱动机构的驱动下绕基座1旋转，基座1上部通过回转支承16与转台2连接。绞车机构包括双主钩起吊绞车15、变幅绞车14、副钩绞车12、辅钩绞车和起锤绞车13，双主钩起吊绞车15、变幅绞车14、副钩绞车12、辅钩绞车和起锤绞车13分别通过软管与液压系统连接。液压系统包括集成式液压泵站6，集成式液压泵站6通过软管分别与双主钩起吊绞车15、变幅绞车14、副钩绞车12、辅钩绞车和起锤绞车13的液压驱动部件连接。电气系统还与回转驱动机构连接。全回转起重打桩机的电气系统集成在起重机转台2机器房内，机器房结构固定在转台2外部平台上部一侧，液压系统集成液压泵站6结构螺栓固定在转台2外部平台上部另一侧。

其中，基座1为一个高强度钢板焊接而成的圆筒体（见图2a），在基座1的下面开有与连接件相配合的焊接坡口。安装本机时需将基座1圆筒体与平台甲板上的连接基础焊接在一起。转台2是由高强度钢板焊接而成，是起重机的主体部分，转台2通过回转轴承与基座1连接，双主钩起吊绞车15、变幅绞车14、副钩绞车12、辅钩绞车、起锤绞车13、回转机构、人字架4、驾驶室5、安全围栏201、登梯202等安装在转台2上，副钩绞车12、起锤绞车13安装在转台2的人字架4上，变幅绞车14、双主钩起吊绞车15、辅钩绞车从左到右依次布置在转台2上（见图3a），转台2为露天布置，吊臂与转台2上的箱型梁203铰接。如图2c所示，桁架式吊臂3主要由高强度钢管和钢板焊接而成，其下端设有铰接部301，该铰接部301通过销轴与转台2连接，吊臂采用桁架式钢结构，以减轻重量及减小迎风面积，适合海洋风大环境。吊臂分为多节，节与节之间通过销轴或高强度螺栓连接，吊臂头部设置U型架302，在U型架302上设有吊臂滑轮组303，吊臂上安装有从转台2到吊臂头部的维护检修通道，吊臂根部装有角度指示器。如图2d所示，人字架4由高强度钢管、型钢和钢板焊接而成，呈人字形，其上部设置有人字架滑轮组401，人字架4通过销轴与转台2上的销轴座204、箱型梁203连接。人字架4顶端设置航空障碍灯一盏，人字架4上设有从回转平台到三角架顶部的维护检修通道及顶部工作平台。驾驶室5高度按国际规范设计。

绞车机构主要根据全回转起重打桩机需要进行设计，具体如如下：

1)双主钩起吊绞车15、副钩绞车12设计需求

2)变幅绞车14、起锤绞车13、辅钩绞车设计需求

回转机构由多个回转减速装置和回转支承16组成，回转减速装置为回转减速机，安装在回转平台上，与回转驱动机构连接。 回转制动通过电机制动器实现。回转支承16采用船用三排滚柱式轴承。

电气系统由操作手柄、安全监控系统、力矩控制单元、传感器、照明系统等电气装置及线路组成。起重机的运行操作由电控手柄来控制。起重机主要执行机构采用变频驱动技术，可以无级变速控制而且平滑快速，具有操作简单、可靠；低消耗、高效率的特点。

起重机液压系统主要为各机构刹车系统提供液压动力。

起重机通过机械、电气或机电结合的方式实现各种不同的安全保护控制功能。起重机所具有的安全控制特性如下：自动复位操纵手柄；吊钩负载的预报警、过载保护和报警；吊钩上、下限位控制和警报；变幅上、下限位控制和警报；吊臂防倾覆机构；应急停止保护；滑轮上钢丝绳防跳绳装置；电动机短路保护与过热保护，设置电机过载、过热报警；电气系统零压保护；电气系统接地保护；防火（驾驶室5、回转平台及电控房配干粉灭火器，室外灭火器带灭火器箱）。

安全系统主要为起重机通过机械、电气或机电结合的方式实现各种不同的安全保护控制功能。安全系统主要包括负载检测和保护系统以及限位系统，负载检测和保护系统中力矩仪能够对吊钩负载进行实时监控， 并在90% 额定吊重时进行预报警；在110% 额定吊重时进行最后报警，同时自动停止起重机继续向危险方向的动作， 使起重机一直工作在安全范围内，通过液晶显示器，能够实时显示: 实际吊重、工作半径、吊臂角度 ；限位系统主要包括主、副钩/辅钩上/下限位监控、变幅上/下限位监控、起锤机构上下限位监控。当各机构吊钩工作高度到达设定的安全工作高度时，系统自动切断吊钩在该方向的运动并报警。

另外，打桩系统包括桩架、桩帽10、抱桩器11、桩锤9和可伸缩推拉架7，可伸缩推拉架7的一端连接桩架，另一端与起重机转台2下部的支承架205通过销轴进行铰接，可伸缩推拉架7的液压驱动部件还与转台2上的液压泵站6连接，桩架通过卷扬机连接桩锤9，桩帽10安装在桩锤9的底端，抱桩器11安装在桩架上并与桩锤9连接。桩架包括立柱8和安装在立柱8上的导轨，立柱8上部设有连接支架，为半圆孔式支承结构，起重机桁架式吊臂3的头部设有连接销轴，此两部分通过销轴铰接连接，立柱8与安装在其顶部的滑轮组通过螺栓法兰式固定连接为一体，滑轮组通过钢丝绳与桩锤9连接，桩锤9安装在立柱8的导轨上，导轨主要用于引导桩锤9打桩方向，确保桩锤9每次打桩作用在同一撞击点。抱桩器11通过螺栓固定在立柱8下部一节本体上。桩架上设有用于控制打桩方向的导向架，导向架包括可沿导轨移动的导杆，导杆与桩锤9连接，桩锤9通过导杆安装在立柱8导向架上。打桩系统的主要机械结构为立柱8、顶部滑轮组、桩锤9、桩帽10、可伸缩推拉架7。桩锤9通过起重机部件起锤绞车13提升，起升通过起重机的起锤绞车13，桩帽10通过链条固定在桩锤9下部，可伸缩推拉架7一端通过销轴铰接在起重机转台2下部，另一端通过销轴铰接在立柱8下部支撑支架上。桩锤9依附在桩架前部两根平行的竖直导杆之间，采用起锤吊钩吊升；桩架为一钢结构塔架，在其前后设有卷扬机，用以起吊桩和桩锤9；桩架前后两根导杆组成的导向架，用以控制打桩方向，使桩按照设计方位准确地贯入地层；塔架和导向架可以一起偏斜，用以打斜桩；导向架还能沿塔架向下引伸，用以沿堤岸或码头打水下桩；桩架能转动，也能移行。其中桩锤9采用D128筒式柴油锤，其参数如下：斜桩最大倾斜角1:1 ，桩锤9上活塞重量12800kg ，每次最大打击能量426500 J ，每分钟打击次数≥36/min ，上活塞最大跳动高度3.4m，柴油锤总重量约27000kg，起落架重量约1000 kg ，适用打桩规格最大为51000kg（根据土壤条件可能存在误差），柴油锤总高度7600mm，下活塞直径960mm ；D128筒式柴油打桩锤9中上活塞采用球墨铸铁材质，下活塞采用锻件材质，下汽缸采用球墨铸铁材质。桩架的立柱8总高度约为55米，立柱8最大前后倾角为9°，桩架上导轨为方形，桩架顶部设置滑轮架，滑轮架固定滑轮组，桩架顶部的滑轮组主要用于缠绕通过起锤绞车13钢丝绳，钢丝绳主要用于起吊桩锤9，起锤绞车13固定在起重机上，滑轮架的钢丝绳始端在桩架，与桩锤9连接滑轮组为4倍率。可伸缩推拉架7主要用于桩架的立柱8与起重机之间的支撑，可通过液压改变其工作长度。可伸缩推拉架7内部有液压油缸，液压油缸的一端通过销轴固定在推拉架结构框架外部，另一端通过销轴固定在推拉架结构框架内部，液压系统控制液压油缸伸缩从而改变可伸缩推拉架7长度，实现打斜桩的功能需求。抱桩器11为满足桩径1米的PC桩，其距离桩架导轨的中心距与柴油锤相同。桩帽10为满足桩径1米的PC桩，采用浮动式桩帽10。桩帽10结构为专用打桩结构，与桩锤9采用链条连接，通过链条实现浮动连接，提高锤对桩的使用打击效率约20%，提高桩帽10使用寿命，降低用户的打击成本。

本发明的全回转起重机主要功能为起重作业，根据各种起吊工况功能需求使用。主钩副钩辅钩进行起吊，变幅绞车14负责变幅功能实现，回转机构及回转减速机实现回转作业功能。变频电动驱动方式。打桩系统设计组成主要为D128筒式柴油锤、桩架、桩帽10、抱桩器11、可伸缩推拉架7。D128筒式柴油锤主要由汽缸和柱塞组成，其工作原理和单缸柴油机相似，利用喷入汽缸燃烧室内的雾化柴油受高压高温后燃爆所产生的强大压力驱动锤头工作。

打桩时，先将桩吊到桩架龙门中就位，再将柴油锤搁在桩顶，降下起落架将汽缸掉漆，脱开吊钩让汽缸下落套入柱塞，将封闭在汽缸内的空气进行压缩，汽缸继续下落，直到缸体外的压销推压锤座上的燃油泵的摇杆时，燃油泵就将油雾喷入缸内，油雾遇到燃点以上的高温气体，当即发生燃爆，爆发力向下冲击使桩下沉，向上顶推，使汽缸回收，待汽缸重新沿导杆坠落时，又开始第二次冲击循环。从而实现打桩作业功能。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种船用全回转起重打桩机，其特征在于：主要由全回转起重机和打桩系统组成，所述全回转起重机包括机械结构、绞车机构、回转机构、电气系统和液压系统，所述绞车机构、回转机构安装在机械结构上，所述电气系统、液压系统分别与绞车机构、回转机构和打桩系统连接，所述打桩系统与机械结构连接。

2.根据权利要求1所述一种船用全回转起重打桩机，其特征在于：所述机械结构包括基座、转台、桁架式吊臂、人字架和驾驶室，所述基座通过回转机构与转台连接，所述绞车机构、人字架、驾驶室安装在转台上。

3.根据权利要求2所述一种船用全回转起重打桩机，其特征在于：所述桁架式吊臂的底端与转台铰接，顶部与打桩系统的立柱连接。

4.根据权利要求3所述一种船用全回转起重打桩机，其特征在于：所述回转机构包括回转支承和回转驱动机构，所述回转支承安装在基座上并在回转驱动机构的驱动下绕基座旋转，所述回转支承与转台连接。

5.根据权利要求4所述一种船用全回转起重打桩机，其特征在于：所述绞车机构包括双主钩起吊绞车、变幅绞车、副钩绞车、辅钩绞车和起锤绞车，所述双主钩起吊绞车、变幅绞车、副钩绞车、辅钩绞车和起锤绞车均安装在转台上，并分别通过软管与液压系统连接。

6.根据权利要求5所述一种船用全回转起重打桩机，其特征在于：所述液压系统包括集成式液压泵站，所述集成式液压泵站通过软管分别与双主钩起吊绞车、变幅绞车、副钩绞车、辅钩绞车和起锤绞车的液压驱动部件连接。

7.根据权利要求2所述一种船用全回转起重打桩机，其特征在于：所述电气系统与回转驱动机构连接。

8.根据权利要求1所述一种船用全回转起重打桩机，其特征在于：所述打桩系统包括桩架、桩帽、抱桩器、桩锤和可伸缩推拉架，所述可伸缩推拉架的一端连接桩架，另一端连接起重机转台，所述可伸缩推拉架还与起重机转台上的液压泵站连接，所述桩架通过卷扬机连接桩锤，所述桩帽安装在桩锤的底端，所述抱桩器安装在桩架上并与桩锤连接。

9.根据权利要求8所述一种船用全回转起重打桩机，其特征在于：所述桩架包括立柱和安装在立柱上的导轨，所述立柱与滑轮组连接，所述滑轮组通过钢丝绳与桩锤连接，所述桩锤安装在导轨上，所述立柱的上部与全回转起重机桁架式吊臂的头部铰接。

10.根据权利要求9所述一种船用全回转起重打桩机，其特征在于：所述桩架上设有用于控制打桩方向的导向架，所述导向架包括可沿导轨移动的导杆，所述导杆与桩锤连接。

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