CN115075245A - 一种智能型锚杆静压桩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能型锚杆静压桩机，包括锚杆压桩反力架、液压伺服千斤顶及PLC控制器，锚杆压桩反力架包括反力底座、全螺纹立柱、反力顶梁、伺服同步驱动机构及自动对中抱紧机构，全螺纹立柱的下端与反力底座连接，其上端设置有反力顶梁，伺服驱动机构安装于全螺纹立柱上，液压伺服千斤顶安装在反力顶梁的下方，并由PLC控制器控制。本发明压装机通过采用机电液一体化结构，满足自动抱桩对中、（焊接）、压桩、伺服驱动自动变程、压桩力和压桩深度数据采集全自动控制，自动化及精准度高；反力架拼装结构及全螺纹立柱结构，根据施工现场的空间高度，可增加螺杆加长杆，满足施工现场狭小空间安装问题，使得安装简便安全。

Description

一种智能型锚杆静压桩机

技术领域

本发明属于压桩设备技术领域，具体涉及一种智能型锚杆静压桩机。

背景技术

锚杆静压桩是指在基础上预留桩位孔或开凿压桩孔，并在基础上埋设或种植锚杆，然后安装压桩架，利用建筑物自重作为反力，用液压伺服千斤顶将预制桩（钢桩）逐段压入土中，当压入深度达到设计要求后，用高标号微膨胀混凝土封压桩孔，使桩与基础连接在一起，从而达到提高基础承载力和控制沉降的目的。该桩型常用于城市有机更新中的地下狭小空间的建筑（构筑）物中。目前常用的锚杆静压桩机由压桩架、双油路液压伺服千斤顶、电动泵站及反力锚杆组成，其中压桩架通常由底座、槽钢立柱、反力梁、插销及天盘梁组成，材质通常采用Q235或Q345。该压桩机存在一些不足：压桩架结构笨重、组装工效低、稳定性差、插销变形大、人工辅助采集压桩数据等缺点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明设计的目的在于提供一种方便运输和组装，且自动化程度高的智能型锚杆静压桩机。

本发明通过以下技术方案加以实现：

一种智能型锚杆静压桩机，包括锚杆压桩反力架、液压伺服千斤顶、液压伺服泵站、液压伺服泵站驱动器、伺服电机减速机驱动器及PLC控制器，锚杆压桩反力架包括分体式设置的反力底座、全螺纹立柱、反力顶梁、伺服同步驱动机构及自动对中抱紧机构，全螺纹立柱的下端与反力底座配合连接，全螺纹立柱的上端套接设置有反力顶梁，所述伺服驱动机构安装于全螺纹立柱的上端并驱动反力顶梁位移，所述液压伺服千斤顶通过安装螺丝安装在反力顶梁的下方，所述伺服同步驱动机构由伺服电机减速驱动器驱动完成同步运转，液压伺服千斤顶由液压伺服泵站提供动力油源，所述的液压伺服泵站由液压伺服泵站驱动器驱动控制，伺服电机减速机驱动器和液压伺服泵站驱动器由PLC控制器集中统一控制。

进一步地，全螺纹立柱设置有四根，所述反力底座上安装有可拆卸的螺杆加长杆，四根全螺纹立柱分别通过螺杆加长杆与反力底座相连；所述反力顶梁套接设置在四根全螺纹立柱上。

进一步地，伺服同步驱动机构包括伺服电机减速机、小齿轮、与小齿轮啮合设置的大齿轮，所述小齿轮与伺服电机减速机的旋转轴相连，所述全螺纹立柱上位于反力顶梁的上方安装有机械螺母，所述机械螺母的外圆通过第一螺栓安装有大齿轮，使得机械螺母与大齿轮成为一体，带有大齿轮的机械螺母与带有小齿轮的伺服电机减速机连接耦合。

进一步地，机械螺母的内螺纹与全螺纹立柱的外螺纹耦合。

进一步地，在机械螺母的上方还安装有托架，托架对应全螺纹立柱的位置处均设置有卡槽，使得托架通过卡槽卡接设置在全螺纹立柱上，托架的中心位置通过螺杆和锁紧螺母连接在反力顶梁上。

进一步地，所述全螺纹立柱的顶端设置有盖板，所述盖板的外边缘大于开槽的内边缘，盖板通过第二螺栓固定于全螺纹立柱的顶端。

进一步地，所述伺服电机减速机设置有四台，各伺服电机减速机与PLC控制器电连接。

进一步地，所述液压伺服千斤顶的杆端通过第三螺栓安装有与预制桩配合的导向顶盖，液压伺服千斤顶的内部安装有位移传感器和压力传感器，可以准确的记录压桩力和压桩深度。

进一步地，所述自动对中抱紧机构安装在反力底座的两侧，由PLC控制器控制，包括对中千斤顶及安装在对中千斤顶上的抱箍，所述抱箍呈弧形设置，其弧度与预制桩外壁贴合。

进一步地，所述的压桩力和压桩深度是由液压伺服千斤顶的内部安装有压力传感器和位移传感器来完成记录，同时又有安装在反力顶梁上的伺服电机减速机自身带有可检测转数的旋转编码器所记录的数据进行复核，可以非常精确的保证 了压桩质量的控制。

本发明压装机通过采用机电液一体化结构，满足自动抱管对中、（焊接）、压桩、伺服驱动自动变程、压桩力和压桩深度数据采集全自动控制，自动化及精准度程度高；反力架拼装结构及全螺纹立柱结构，根据施工现场的空间高度，可增加螺杆加长杆，同时满足施工现场狭小空间安装问题，使得安装简便安全。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为俯视结构示意图；

图3为液压伺服千斤顶结构示意图；

图4为对中抱紧机构安装结构示意图；

图5为电气控制结构示意图；

图中，1-锚杆压装反力架，101-反力底座，102-全螺纹立柱，103-反力顶梁，104-螺杆加长杆，2-液压伺服千斤顶，201-位移传感器，202-压力传感器，3-安装螺丝，4-伺服电机减速机，5-小齿轮，6-大齿轮，7-机械螺母，8-第一螺栓，9-托架，10-螺杆，11-锁紧螺母，12-盖板，13-第二螺栓，14-第三螺栓，15-预制桩，16-导向顶盖，17-对中千斤顶，18-抱箍，19-第四螺栓，20-液压伺服泵站，21-伺服电机减速机驱动器，22-液压伺服泵站驱动器，23-PLC控制器。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做进一步详细说明，以便更好地理解本技术方案。

如图1-2、5所示，本发明一种智能型锚杆静压桩机，主要由锚杆压桩反力架1、液压伺服千斤顶2液压伺服泵站20、液压伺服泵站驱动器22、伺服电机减速机驱动器21及PLC控制器23，锚杆压桩反力架1包括分体式设置的反力底座101、全螺纹立柱102、反力顶梁103、伺服同步驱动机构及自动对中抱紧机构。其中，伺服同步驱动机构由伺服电机减速驱动器21驱动完成同步运转，液压伺服千斤顶2由液压伺服泵站20提供动力油源，的液压伺服泵站20由液压伺服泵站驱动器22驱动控制，伺服电机减速机驱动器21和液压伺服泵站驱动器22由PLC控制器23集中统一控制。

锚杆压桩反力架1的具体安装关系为，四根全螺纹立柱102通过四根螺杆加长杆104与反力底座101连接，反力顶梁103套在四根全螺纹立柱102上，在反力顶梁103的上安装有伺服电机减速机4，伺服电机减速机4的旋转轴上安装有小齿轮5。全螺纹立柱102上同时安装有机械螺母7，机械螺母7的内螺纹与全螺纹立柱102的外螺纹耦合，且机械螺母7安装位置处于反力顶梁103的上方，机械螺母7的外圆上通过第一螺栓8连接安装有大齿轮6，机械螺母7与大齿轮6成为一体，带有大齿轮6的机械螺母7与带有小齿轮5的伺服电机减速机4连接耦合。在机械螺母7上方还安装有托架9，托架9有4个卡槽卡在全螺纹立柱102上，通过螺杆10和锁紧螺母11连接在反力顶梁103上。为防止托架9被机械锁母7推出全螺纹立柱102，在托架9上方还设置有盖板12和第二螺栓13。

本发明锚杆压桩反力架1采用现场拼装结构，全螺纹立柱102结构的设置，根据施工现场的空间高度，可增加螺杆加长杆104，同时满足施工现场狭小空间安装问题，使得安装简便安全。考虑到现场的施工空间和环境以及现场起吊工具的匮乏，整个锚杆压桩反力架分解成反力底座101、螺杆加长杆104、全螺纹立柱102、反力顶梁103、托架9以及液压伺服千斤顶2等多个部件，每个部件重量均能满足现场操作。同时为了方便后期的设备使用范围拓展，设计了螺杆加长杆104，通过更换螺杆加长杆104的长度来调节智能锚杆压桩反力架的压桩空间范围。

如图3所示，液压伺服千斤顶2内置位移传感器201和压力传感器202，实时采集压桩深度和压桩力；液压伺服千斤顶2通过安装螺丝3安装在反力顶梁103的下方，液压伺服千斤顶2内部安装有位移传感器201和压力传感器202，用来实时采集压桩深度和压桩力。在液压伺服千斤顶2杆端安装有与预制桩15配合使用的导向顶盖16，通过第三螺栓14与液压伺服千斤顶2连接，压桩时，导向顶盖16能有效的控制预制桩15在压下时的垂直度。

该液压伺服千斤顶2的设置可将压桩过程的数据实时记录，因液压伺服千斤顶2内置了位移传感器201和压力传感器202，同时结合反力顶梁103的伺服同步驱动机构的转数编码器位移累计记录，实时的记录和反映出压桩力和压桩深度位移的关系，同时PLC数控系统将数据采集记录，完善对压桩的质量跟踪控制，更具体地，压桩深度是通过液压伺服千斤顶2内置的位移传感器201和伺服电机减速机4的转数编码器来自动记录压入深度。其压桩力是通过安装在液压伺服千斤顶2的压力传感器202来实时监控压桩力。同时本申请设计的PLC控制器将压桩力和压桩深度数据采集处理，并自动分析压桩力和压桩深度位移的关系，完善对压桩的质量跟踪控制。

如图4所示，本发明提供自动对中抱紧机构，自动将放入的预制桩15抱紧方便焊接，压桩时自动松开对中导向保证压桩过程垂直中心，提高压桩质量。自动对中抱紧机构安装在反力底座101的两侧，由PLC控制器控制，包括对中千斤顶17及安装在对中千斤顶17上的抱箍18，抱箍18呈弧形设置，其弧度与预制桩15外壁贴合。

因地基内应力的不等，所以在预制桩15压入时很难保证其垂直定位压下，因此，本申请中提出在反力底座101的两侧安装有自动对中抱紧机构，通过第四螺栓19连接，自动对中抱紧机构是由对中千斤顶17和安装在对中千斤顶17上的抱箍18组成。当预制桩15放入到压桩架内，PLC控制器自动启动自动对中功能，对中千斤顶17伸出，推动抱箍18与预制桩15的外圆贴合夹紧。该设计不仅有利于压桩时自动贴合和松开对中导向保证压桩过程垂直中心，提高压桩质量。同时对中千斤顶17夹紧稳定预制桩15后也方便预制桩15接长焊接。

本发明智能型锚杆静压桩机，采用机电液一体化结构，满足自动抱管对中、（焊接）、压桩、伺服驱动自动变程、压桩力和压桩深度数据采集全自动控制。采用伺服同步驱动机构自动驱动反力顶梁103，进行连续压桩换程，压桩液压伺服千斤顶回程同时反力顶梁换程，大大减少人工参与，同时也提高了压桩效率。

安装在反力顶梁103的上的四台伺服电机减速机4，通过接受 PLC控制器同步驱动同步正转指令，同步驱动安装在全螺纹立柱102上机械螺母7向上旋转，推动托架9向上运动，由于托架9通过螺杆10连接在反力顶梁103上，所以反力顶梁103和安装在反力顶梁103的液压伺服千斤顶2也随着一起上升。实现压住一根预制桩15完毕后回程的功能。

预制桩15压桩时，伺服电机减速机4通过接受 PLC控制器接受锁死刹车指令，机械螺母7保持锁死在全螺杆立柱102上，此时反力顶梁103下方安装的液压伺服千斤顶2顶出将预制桩15压入地基中，压桩的反力通过反力顶梁103传递到四个机械螺母7上，因机械螺母7锁死在全螺杆立柱102，通过全螺杆立柱102将反力传递到锚杆反力底座101上，完成压桩力的传递。

因液压伺服千斤顶2的行程有限，压入一根预制桩15需要多个行程，所以需要通过本智能锚杆压桩反力架自动完成连续压桩换程，换程过程如下：压桩一个行程结束后，安装在反力顶梁103的上的四台伺服电机减速机4，通过接受 PLC控制器同步驱动同步反转指令，同步驱动安装在全螺纹立柱102上机械螺母7向下旋转，托架9和反力顶梁103以及液压伺服千斤顶2连接在一起受到重力向下的影响，也随着机械螺母7向下运动，因伺服电机减速机4自身带有可检测转数的旋转编码器，通过PLC控制器的同步转数指令可以实现让伺服电机减速机4的转数可控，每次换程可以让伺服电机减速机4转动的位移量为液压伺服千斤顶2的一个单次压桩行程，这样通过PLC控制器的精确的记录累计压入深度。

Claims (9)

1.一种智能型锚杆静压桩机，包括锚杆压桩反力架（1）、液压伺服千斤顶（2）、液压伺服泵站（20）、液压伺服泵站驱动器（22）、伺服电机减速机驱动器（21）及PLC控制器（23），其特征在于所述锚杆压桩反力架（1）包括分体式设置的反力底座（101）、全螺纹立柱（102）、反力顶梁（103）、伺服同步驱动机构及自动对中抱紧机构，全螺纹立柱（102）的下端与反力底座（101）配合连接，全螺纹立柱（102）的上端套接设置有反力顶梁（103），所述伺服驱动机构安装于全螺纹立柱（102）的上端并驱动反力顶梁（103）位移，所述液压伺服千斤顶（2）通过安装螺丝（3）安装在反力顶梁（103）的下方，所述伺服同步驱动机构由伺服电机减速驱动器（21）驱动完成同步运转，液压伺服千斤顶（2）由液压伺服泵站（20）提供动力油源，所述的液压伺服泵站（20）由液压伺服泵站驱动器（22）驱动控制，伺服电机减速机驱动器（21）和液压伺服泵站驱动器（22）由PLC控制器（23）集中统一控制。

2.如权利要求1所述的一种智能型锚杆静压桩机，其特征在于所述全螺纹立柱（102）设置有四根，所述反力底座（101）上安装有可拆卸的螺杆加长杆（104），四根全螺纹立柱（102）分别通过螺杆加长杆（104）与反力底座（101）相连；所述反力顶梁（103）套接设置在四根全螺纹立柱（102）上。

3.如权利要求1所述的一种智能型锚杆静压桩机，其特征在于所述伺服同步驱动机构包括伺服电机减速机（4）、小齿轮（5）、与小齿轮（5）啮合设置的大齿轮（6），所述小齿轮（5）与伺服电机减速机（4）的旋转轴相连，所述全螺纹立柱（102）上位于反力顶梁（103）的上方安装有机械螺母（7），所述机械螺母（7）的外圆通过第一螺栓（8）安装有大齿轮（6），使得机械螺母（7）与大齿轮（6）成为一体，带有大齿轮（6）的机械螺母（7）与带有小齿轮（5）的伺服电机减速机（4）连接耦合。

4.如权利要求3所述的一种智能型锚杆静压桩机，其特征在于机械螺母（7）的内螺纹与全螺纹立柱（102）的外螺纹耦合。

5.如权利要求3所述的一种智能型锚杆静压桩机，其特征在于在机械螺母（7）的上方还安装有托架（9），托架（9）对应全螺纹立柱（102）的位置处均设置有卡槽，使得托架（9）通过卡槽卡接设置在全螺纹立柱（102）上，托架（9）的中心位置通过螺杆（10）和锁紧螺母（11）连接在反力顶梁（103）上。

6.如权利要求5所述的一种智能型锚杆静压桩机，其特征在于所述全螺纹立柱（102）的顶端设置有盖板（12），所述盖板（12）的外边缘大于开槽的内边缘，盖板（12）通过第二螺栓（13）固定于全螺纹立柱（102）的顶端。

7.如权利要求3所述的一种智能型锚杆静压桩机，其特征在于所述伺服电机减速机（4）设置有四台，各伺服电机减速机（4）与PLC控制器电连接。

8.如权利要求1所述的一种智能型锚杆静压桩机，其特征在于所述液压伺服千斤顶（2）的杆端通过第三螺栓（14）安装有与预制桩（15）配合的导向顶盖（16），液压伺服千斤顶（2）的内部安装有位移传感器（201）和压力传感器（202）。

9.如权利要求1所述的一种智能型锚杆静压桩机，其特征在于所述自动对中抱紧机构安装在反力底座（101）的两侧，由PLC控制器控制，包括对中千斤顶（17）及安装在对中千斤顶（17）上的抱箍（18），所述抱箍（18）呈弧形设置，其弧度与预制桩（15）外壁贴合。

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