CN116732966B - 一种双向振冲器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向振冲器，包括振冲器本体，振头杆外端套接有分别与扩孔卡套和压盖相配合的阻力传递组，阻力传递组上端连接有设置在压盖外端的弹性感应套，且阻力传递组和弹性感应套通过扩孔卡套的作用实现在振头杆和压盖上的滑动和形变，采用上述阻力传递组、弹性感应套和导杆结构，能够有效对振冲器本体下沉过程中的状态进行实时监测，便于判断地基地质的状况，并且还能够根据地基地质状况的反馈，实现对振冲器本体下沉模式的转换，有效使得振冲器本体能够很好的适用于不同的地基地质，在降低振冲器本体下沉过程中能源损耗，降低施工成本的同时，还能够有效减少施工道具的应用和配备，极大地保证了施工的周期。

Description

一种双向振冲器

技术领域

本发明涉及的一种双向振冲器，特别是涉及应用于基础领域的一种双向振冲器。

背景技术

双向振冲器是一种用于冲击、振动和锤击工件的工具。它通常用于机械加工、金属加工和建筑工程中。双向振冲器的工作原理是通过电、气或液体力源来产生高速、高频率的冲击力，从而使工具的锤头以往复运动。这种运动可以产生强大的冲击力和振动，使得双向振冲器适用于各种需要快速打击、锤击或振动的工作。

双向振冲器在工程地基施工领域应用广泛，其利用潜水电机驱动振动体产生水平方向上的振动力对周边填料及土体进行振挤作业，从而达到提高地基承载能力、减少沉降量、增加地基稳定性、提高抗地震液化能力的作用。

但是，在近年来也发现，随着地质环境的复杂化（如西部水电站开发环境）以及施工要求的提高，常规依靠重力方式下沉的振冲器仅仅只能应用于软质地基工况下，一旦遇到硬质地层的阻挡将无法继续下沉施工，此时需要采取其他施工设备（如旋挖钻机）引孔作业后，再将振冲器吊入振动，因此不但增加了施工成本，而且极大的延误了施工周期。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是如何提高双向振冲器的地质适应性。

为解决上述问题，本发明提供了一种双向振冲器，包括振冲器本体，振冲器本体包括有振头、固定安装在振头上端的振头杆、套接在振头杆外端的扩孔卡套、固定安装在振头杆上端的压盖、固定安装在压盖上端的减震套和固定安装在减震套上端的连杆，振头杆外端套接有分别与扩孔卡套和压盖相配合的阻力传递组，阻力传递组上端连接有设置在压盖外端的弹性感应套，且阻力传递组和弹性感应套通过扩孔卡套的作用实现在振头杆和压盖上的滑动和形变；

连杆上端连接有导杆，导杆内固定安装有辅助电机，辅助电机下端输出轴通过联轴器固定连接有内嵌丝杆，且内嵌丝杆与导杆呈转动配合，内嵌丝杆外端螺纹连接有与导杆滑动配合的辅助延伸杆，且辅助延伸杆下端与连杆固定连接。

在上述双向振冲器中，能够通过对其下沉阻力的感应，对其适用于不同地质的地基进行自重下沉和辅助下沉的双功能性作用，提高双向振冲器的适应性。

作为本申请的补充，导杆内壁开设有多个竖向导槽，辅助延伸杆上端固定连接有与竖向导槽滑动配合的导块。

作为本申请的补充，辅助延伸杆内壁下侧和导块内均设置有电磁销件，且电磁销件远离辅助延伸杆一端与导杆内壁开设的多个限位环槽滑动配合。

作为本申请的补充，弹性感应套上下内壁均固定连接有多个相对应位置的抵接导杆，且抵接导杆通过导线分别与电磁销件和辅助电机电性连接。

作为本申请的补充，阻力传递组包括有套设在振头杆外端的阻力传递套，阻力传递套上端固定连接有卡接在压盖外端下侧的传递卡套，传递卡套上端与弹性感应套固定连接，且弹性感应套上端与压盖上端固定连接，阻力传递套下端固定连接有与扩孔卡套相连接的传递低环。

作为本申请的进一步改进，导杆内壁上侧还安装有智能控制器，智能控制器内搭载有下沉监测处理单元，下沉监测处理单元的输入端连接有阻力感应单元，下沉监测处理单元的输出端分别连接有销锁调控单元和下沉辅助单元；

阻力感应单元的输入端与抵接导杆信号连接，销锁调控单元的输出端与电磁销件信号连接，下沉辅助单元的输出端与辅助电机信号连接。

作为本申请的进一步改进的补充，阻力感应单元的输出端和下沉辅助单元的输出端均与销锁调控单元信号连接，阻力感应单元的输出端和销锁调控单元的输出端均与下沉辅助单元信号连接。

作为本申请的进一步改进的补充，下沉监测处理单元的输出端还连接有导向复位单元，导向复位单元的输出端与辅助电机信号连接，下沉监测处理单元的输入端还连接有转角感应单元，转角感应单元的输入端与安装在竖向导槽和限位环槽胶接处的位置感应器信号连接。

综上，通过阻力传递组、弹性感应套和导杆的配合，能够有效对振冲器本体下沉过程中的状态进行实时监测，便于判断地基地质的状况，并且还能够根据地基地质状况的反馈，实现对振冲器本体下沉模式的转换，有效使得振冲器本体能够很好的适用于不同的地基地质，在降低振冲器本体下沉过程中能源损耗，降低施工成本的同时，还能够有效减少施工道具的应用和配备，极大地保证了施工的周期。

附图说明

图1为本申请第1种实施方式的轴测图；

图2为本申请第2种实施方式的智能型振冲器本体轴测图；

图3为本申请第2种实施方式的智能型振冲器本体运行逻辑图；

图4为本申请第1、2种实施方式的未承受地基阻力时振冲器本体轴测剖面图；

图5为本申请第1、2种实施方式的未承受地基阻力时振冲器本体主视剖面图；

图6为本申请第1、2种实施方式的承受地基阻力触发时振冲器本体轴测剖面图；

图7为本申请第1、2种实施方式的承受地基阻力触发时振冲器本体主视剖面图；

图8为本申请第1、2种实施方式的辅助下沉作用时振冲器本体轴测剖面图；

图9为本申请第1、2种实施方式的辅助下沉作用时振冲器本体主视剖面图；

图10为本申请第1、2种实施方式的振冲器本体在地基中下沉过程状态变化图。

图中标号说明：

1振冲器本体、11扩孔卡套、12振头、121振头杆、13减震套、131压盖、14连杆、2导杆、21辅助电机、22内嵌丝杆、23辅助延伸杆、3阻力传递组、31阻力传递套、32传递低环、33传递卡套、4弹性感应套、41抵接导杆、5电磁销件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的2种实施方式作详细说明。

第1种实施方式：

图1和4-10示出包括振冲器本体1，振冲器本体1包括有振头12、固定安装在振头12上端的振头杆121、套接在振头杆121外端的扩孔卡套11、固定安装在振头杆121上端的压盖131、固定安装在压盖131上端的减震套13和固定安装在减震套13上端的连杆14，振头杆121外端套接有分别与扩孔卡套11和压盖131相配合的阻力传递组3，阻力传递组3上端连接有设置在压盖131外端的弹性感应套4，且阻力传递组3和弹性感应套4通过扩孔卡套11的作用实现在振头杆121和压盖131上的滑动和形变；

连杆14上端连接有导杆2，导杆2内固定安装有辅助电机21，辅助电机21下端输出轴通过联轴器固定连接有内嵌丝杆22，且内嵌丝杆22与导杆2呈转动配合，内嵌丝杆22外端螺纹连接有与导杆2滑动配合的辅助延伸杆23，且辅助延伸杆23下端与连杆14固定连接，通过阻力传递组3、弹性感应套4和导杆2的配合，能够有效对振冲器本体1下沉过程中的状态进行实时监测，便于判断地基地质的状况，并且还能够根据地基地质状况的反馈，实现对振冲器本体1下沉模式的转换，有效使得振冲器本体1能够很好的适用于不同的地基地质，在降低振冲器本体1下沉过程中能源损耗，降低施工成本的同时，还能够有效减少施工道具的应用和配备，极大地保证了施工的周期。

图4-9示出导杆2内壁开设有多个竖向导槽，辅助延伸杆23上端固定连接有与竖向导槽滑动配合的导块，竖向导槽和导块的配合能够有效实现对辅助延伸杆23的导线和止转作用，实现其辅助振冲器本体1进行下沉的作用效果，为振冲器本体1下沉提供有效的动力作用。

图4-9示出辅助延伸杆23内壁下侧和导块内均设置有电磁销件5，电磁销件5为现有技术，电磁销件5可以采用销柱、弹性件和两个电磁块组成，其中两个电磁块一个固定安装在辅助延伸杆23或者导块内，另一个通过弹性件与固定安装的电磁块连接，并且与辅助延伸杆23和导块形成滑动配合，且在其远离弹性件一端固定连接销柱，销柱分别与辅助延伸杆23、导块和限位环槽滑动配合，通过电磁块的磁性调节以及弹性件的辅助作用，实现销柱的平移，进而实现其的收缩和伸长的动作，便于其的自动控制以及锁定调控作用，且电磁销件5远离辅助延伸杆23一端与导杆2内壁开设的多个限位环槽滑动配合。

在竖向导槽内壁开设有多个与位于导块内的电磁销件5相配合的限位环槽，在导杆2内壁下侧开设有多个与位于辅助延伸杆23内壁下侧的电磁销件5相配合的限位环槽，电磁销件5能够通过电磁和弹性作用的配合实现伸缩作用，实现对辅助延伸杆23位置的锁定和解锁，进而有效保证辅助延伸杆23的辅助作用效果；

其中位于导块内的电磁销件5，在能够实现在限位环槽内带动辅助延伸杆23产生伴随转动和对辅助延伸杆23的竖直方向的位置进行锁定的同时，还能够在解锁后实现导块和竖向导槽的滑动配合，实现止转引导作用；

位于辅助延伸杆23内壁下端的电磁销件5能够实现辅助延伸杆23复位和原始状态的锁定和限制，还能够对辅助延伸杆23伴随内嵌丝杆22的转动进行锁定，对辅助电机21的启动进行限制，保证辅助下沉作用的安全性。

图4-10示出弹性感应套4上下内壁均固定连接有多个相对应位置的抵接导杆41，且抵接导杆41通过导线分别与电磁销件5和辅助电机21电性连接，在抵接导杆41不接触时，判断下沉正常，电磁销件5保持伸长状态，辅助电机21保持断电状态，节约能源损耗，在抵接导杆41接触时，判断下沉阻力较大，电磁销件5产生收缩，解除锁定，辅助电机21启动，产生下沉辅助动作，促进下沉效率，保证施工周期；并且在对石料进行振冲作用时，通过控制位于辅助延伸杆23下侧的电磁销件5解锁，保持位于导块内的电磁销件5锁定，在启动辅助电机21时，会使得辅助延伸杆23产生伴随内嵌丝杆22的转动作用，带动振头12产生转动的作用，进而能够促进其的振冲效果，进一步减小地基间隙，提高地基的施工质量，在振冲转动结束后，辅助电机21控制辅助延伸杆23转动复位，使得导块能够有效与竖向导槽配合，实现止转引导作用。

图1和4-10示出阻力传递组3包括有套设在振头杆121外端的阻力传递套31，阻力传递套31上端固定连接有卡接在压盖131外端下侧的传递卡套33，传递卡套33上端与弹性感应套4固定连接，且弹性感应套4上端与压盖131上端固定连接，阻力传递套31下端固定连接有与扩孔卡套11相连接的传递低环32，弹性感应套4能够在压盖131上滑动，阻力传递套31、传递卡套33能够在扩孔卡套11和传递低环32的带动下再压盖131上产生滑动，并且受传递卡套33和压盖131限制其下移的下限位置，阻力传递套31、传递低环32和传递卡套33配合扩孔卡套11的作用，能够实现对弹性感应套4的联动作用，有效实现对下沉阻力的传递作用，有效保证抵接导杆41感应下沉阻力的作用效果。

图1和4-10示出在振冲器本体1在地基内进行下沉作业时，若地基地质较软，则此时地基对振冲器本体1产生的下沉阻力小于振冲器本体1的下沉重力，故振冲器本体1能够依靠其自重正常下沉，且由于重力作用扩孔卡套11保持在靠下的位置，此时弹性感应套4为持续伸长状态，且上下侧的抵接导杆41不抵接，故不会产生阻力感应的信号传输；

若地基地质较硬，在此时地基对振冲器本体1产生的下沉阻力大于振冲器本体1的下沉重力时，下沉阻力阻止振冲器本体1的持续下沉，此时阻力的作用下，推动扩孔卡套11在振头杆121上产生向上的移动，进而通过传递低环32带动阻力传递套31和传递卡套33上移，对弹性感应套4进行挤压，使得上下端相对应的抵接导杆41相抵接，触发阻力感应的信号传输；

此时抵接导杆41被触发的信号通过导线传输至电磁销件5和辅助电机21上，使得位于辅助延伸杆23下内壁的电磁销件5和导块内的电磁销件5均产生收缩动作的控制，解除锁定，然后辅助电机21启动，通过联轴器作用将其输送至输出轴上的转动作用传输至内嵌丝杆22上，内嵌丝杆22产生转动，使得与其啮合连接的辅助延伸杆23在导块和竖向导槽的止转引导下，产生向下的移动作用，促进振冲器本体1的下沉作用，增加下沉动力，促使振头12和扩孔卡套11继续下沉作业；

能够有效对振冲器本体1下沉过程中的状态进行实时监测，便于判断地基地质的状况，并且还能够根据地基地质状况的反馈，实现对振冲器本体1下沉模式的转换，有效使得振冲器本体1能够很好的适用于不同的地基地质，在降低振冲器本体1下沉过程中能源损耗，降低施工成本的同时，还能够有效减少施工道具的应用和配备，极大地保证了施工的周期；

并且在振冲器本体1在地基内对石料进行振冲作用时，可根据需求，仅控制位于辅助延伸杆23下侧的电磁销件5产生收缩解锁的作用，然后保持导块内的电磁销件5位于限位环槽保持锁定作用，然后控制辅助电机21产生反复的转动动作，使得振冲器本体1在具有振冲动作的同时产生转动的作用，促进石料的下落和移动，进一步增加石料之间的紧密性，促进对地基处理的施工质量。

第2种实施方式：

图1-10示出导杆2内壁上侧还安装有智能控制器，智能控制器内搭载有下沉监测处理单元，下沉监测处理单元的输入端连接有阻力感应单元，下沉监测处理单元的输出端分别连接有销锁调控单元和下沉辅助单元；

阻力感应单元的输入端与抵接导杆41信号连接，销锁调控单元的输出端与电磁销件5信号连接，下沉辅助单元的输出端与辅助电机21信号连接，通过智能控制器和其内部和单元的设置，有效实现了振冲器本体1的智能性，能够根据抵接导杆41传输的信号和振冲器本体1的工作状态，实现对电磁销件5和辅助电机21的智能调配，有效保证辅助下沉或者辅助振冲的功能性控制，提高其自控精度，保证施工质量和施工周期；

振冲器本体1内设置的智能控制器还能够与施工外部控制端信号连接，实现对控制指令和参数的接收，以及振冲器本体1下沉和振冲数据的实时反馈，实现了对振冲器本体1的状况监测作用，有效实现了振冲器本体1工作过程中的可视化效果，促进了对振冲器本体1的控制效果。

图1-3示出阻力感应单元的输出端和下沉辅助单元的输出端均与销锁调控单元信号连接，阻力感应单元的输出端和销锁调控单元的输出端均与下沉辅助单元信号连接。

图1-3示出下沉监测处理单元的输出端还连接有导向复位单元，导向复位单元的输出端与辅助电机21信号连接，辅助电机21可以采用伺服电机或者带有制动器的电机选用，或者在下沉监测处理单元增设关于辅助电机21惯性补偿的计算，以保证控制其转动复位的精度，下沉监测处理单元的输入端还连接有转角感应单元，转角感应单元的输入端与安装在竖向导槽和限位环槽胶接处的位置感应器信号连接，位置感应器能够对竖向导槽内的电磁销件5位置进行感应，并辅助其复位，进而提高振冲器本体1的功能性和智能性，保证了振冲器本体1作业的控制精度，降低其产生的机械损伤，保证各构件的使用寿命。

图1-10示出在振冲器本体1下沉作用时遇到地质较硬的地基时，抵接导杆41抵接产生接触信号，使得阻力感应单元接收到信号，并且将阻力感应数据分别传输至下沉监测处理单元、销锁调控单元和下沉辅助单元，下沉监测处理单元在接收到信号后，对振冲器本体1的下沉进行辅助控制，首先加工锁定调控的信号传输至销锁调控单元，使得其控制位于辅助延伸杆23下内壁和位于导块内的电磁销件5均产生解锁作用，然后下沉监测处理单元将下沉辅助指令传输至下沉辅助单元，使得下沉辅助单元启动辅助电机21转动，利用内嵌丝杆22和辅助延伸杆23的配合，实现辅助延伸杆23带动连杆14和振头12产生下移的动作，进而对振冲器本体1的下沉作业进行辅助作用；

并且随着辅助电机21的不断作用，阻力感应单元根据抵接导杆41的接触信号将数据产生同步的输出，便于下沉监测处理单元、销锁调控单元和下沉辅助单元获得辅助下沉的状况数据信号，便于判断产生辅助下沉动作的有效性，在抵接导杆41持续性接触或者辅助延伸杆23下移至限定位置后，下沉辅助单元则直接控制辅助电机21反转，带动辅助延伸杆23复位，并同时对抵接导杆41的状况进行检测，在判断复位后的辅助延伸杆23和振头12状态下；抵接导杆41不接触时，则判断持续的辅助下沉有效，若抵接导杆41依然接触时，则控制辅助电机21再重新进行正向转动，继续控制辅助延伸杆23重新下移，继续辅助下沉动作，如此反复，在重复N次后，N大于2；若辅助延伸杆23复位后，抵接导杆41依然抵接，则通过智能控制器向施工外部控制端发出下沉异常警告，便于后续施工人员对地基状况进行检测；若辅助延伸杆23复位后，抵接导杆41不接触，则销锁调控单元控制全部的电磁销件5进行复位动作，重新插入限位环槽内，对辅助延伸杆23进行锁定，然后控制振冲器本体1继续利用自重下沉；

在振冲器本体1对地基内的石料进行振冲作用时，下沉监测处理单元接收到模式的转换，然后将锁定调控指令传输至销锁调控单元，使得其控制位于辅助延伸杆23下侧的电磁销件5产生解锁动作，保持位于导块内的电磁销件5的锁定作用，然后将控制指令传输至下沉辅助单元，使得其控制辅助电机21产生往复的转动动作，使得辅助延伸杆23在电磁销件5的限制下与内嵌丝杆22产生同步的转动动作，进而带动振冲器本体1产生同步转动，进一步促进其对石料的作用，提高石料的紧密性，促进地基施工质量；

然后在振冲完毕后，通过位置感应器感应到位于限位环槽内的位置和距离，并将信号传输至转角感应单元，转角感应单元根据位置信号判断辅助电机21的转角数据，然后将数据传输至下沉监测处理单元，使得下沉监测处理单元进过计算后，向导向复位单元发出辅助电机21的复位指令，使得导向复位单元控制辅助电机21产生相对应的转动动作，带动辅助延伸杆23产生复位的动作，然后下沉监测处理单元控制销锁调控单元作用，对位于辅助延伸杆23下内壁的电磁销件5进行复位控制，使得其继续插入限位环槽内，对辅助延伸杆23的位置进行继续锁定作用，以保证其后续下沉动作时辅助下沉功能的正常使用，并且通过电磁销件5对辅助延伸杆23位置的限制，降低在振冲器本体1下沉或者上移过程中由于重力作用对内嵌丝杆22螺纹造成的机械损伤，进一步延长了其的使用寿命。

结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种双向振冲器，包括振冲器本体（1），所述振冲器本体（1）包括有振头（12）、固定安装在振头（12）上端的振头杆（121）、套接在振头杆（121）外端的扩孔卡套（11）、固定安装在振头杆（121）上端的压盖（131）、固定安装在压盖（131）上端的减震套（13）和固定安装在减震套（13）上端的连杆（14），其特征在于：所述振头杆（121）外端套接有分别与扩孔卡套（11）和压盖（131）相配合的阻力传递组（3），所述阻力传递组（3）上端连接有设置在压盖（131）外端的弹性感应套（4），且阻力传递组（3）和弹性感应套（4）通过扩孔卡套（11）的作用实现在振头杆（121）和压盖（131）上的滑动和形变；

所述连杆（14）上端连接有导杆（2），所述导杆（2）内固定安装有辅助电机（21），所述辅助电机（21）下端输出轴通过联轴器固定连接有内嵌丝杆（22），且内嵌丝杆（22）与导杆（2）呈转动配合，所述内嵌丝杆（22）外端螺纹连接有与导杆（2）滑动配合的辅助延伸杆（23），且辅助延伸杆（23）下端与连杆（14）固定连接；

所述导杆（2）内壁开设有多个竖向导槽，所述辅助延伸杆（23）上端固定连接有与竖向导槽滑动配合的导块；

所述辅助延伸杆（23）内壁下侧和导块内均设置有电磁销件（5），且电磁销件（5）远离辅助延伸杆（23）一端与导杆（2）内壁开设的多个限位环槽滑动配合；

所述弹性感应套（4）上下内壁均固定连接有多个相对应位置的抵接导杆（41），且抵接导杆（41）通过导线分别与电磁销件（5）和辅助电机（21）电性连接；

所述导杆（2）内壁上侧还安装有智能控制器，所述智能控制器内搭载有下沉监测处理单元，所述下沉监测处理单元的输入端连接有阻力感应单元，所述下沉监测处理单元的输出端分别连接有销锁调控单元和下沉辅助单元；

所述阻力感应单元的输入端与抵接导杆（41）信号连接，所述销锁调控单元的输出端与电磁销件（5）信号连接，所述下沉辅助单元的输出端与辅助电机（21）信号连接；

所述阻力感应单元的输出端和下沉辅助单元的输出端均与销锁调控单元信号连接，所述阻力感应单元的输出端和销锁调控单元的输出端均与下沉辅助单元信号连接；

所述下沉监测处理单元的输出端还连接有导向复位单元，所述导向复位单元的输出端与辅助电机（21）信号连接，所述下沉监测处理单元的输入端还连接有转角感应单元，所述转角感应单元的输入端与安装在竖向导槽和限位环槽胶接处的位置感应器信号连接；

所述阻力传递组（3）包括有套设在振头杆（121）外端的阻力传递套（31），所述阻力传递套（31）上端固定连接有卡接在压盖（131）外端下侧的传递卡套（33），所述传递卡套（33）上端与弹性感应套（4）固定连接，且弹性感应套（4）上端与压盖（131）上端固定连接，所述阻力传递套（31）下端固定连接有与扩孔卡套（11）相连接的传递低环（32）。