摘 要: 论述了一种新的液压打桩机的结构特点,并给出了主参数锤头重量的计算方法。
关键词: 液压打桩机,主参数,计算
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随着中国高等级公路的大量兴建,道路防护栏工程成为高等级公路特别是高速公路建设中的主要施工项目之一,而在防护栏安装中,最主要而最繁重的施工任务就是打护栏桩。护栏桩沿道路延伸,数量大、距离长,需要一种效率高、移动轻便、操作条件好的打桩机,以保证施工质量及效率。本文论述的液压打桩机就是一种以打护栏桩为主的多功能施工设备。
液压打桩机是利用液压缸将重锤提升到一定高度,然后使锤以近似自由落体的速度落下,完成预定的各项工作。其工作原理类似于坠锤。由于国内目前这种机器主要是用来打路边护栏桩,故称之为液压打桩机。这种机器还能完成路面破碎、拔桩、地下沟的捣实等多项作业,在国外又把这种机型称之为自行式液压破碎锤( Mobile Hydraulic Hammer)。
1 结构特点
液压打桩机主要功能是打路边护栏桩和路面破碎。目前国内生产的液压打桩机根据底盘不同大致有四种形式: ①专用底盘的液压打桩机; ②用翻斗车改装的液压打桩机; ③用汽车底盘改装的液压打桩机; ④用多功能装载机改装的液压打桩机。不同形式打桩机的主要工作装置都是模仿英国ARROW公司D500型液压破碎锤而设计的,仅锤的重量和桩架高度视底盘结构而有所不同。
液压打桩机工作装置主要由四部分组成: ①锤头; ②桩架; ③锤头举升油缸及滑轮组;④桩架横移装置(见图1)。锤头及破碎工具安装在桩架的垂直导轨内,以保证最大的破碎力。桩架可保证准确地开凿规则的棱角及边缘,在不平坦地带作业时,通过摆动油缸,可向左右两侧各倾斜9°以保持桩架始终处在铅垂位置上。
运输时,通过支撑油缸,使桩架平放以方便运输。锤头用钢丝绳提升,进口样机中钢丝绳和锤头是利用斜楔自动夹紧的原理固定的,这种方法安全可靠、装拆方便。国内一些产品由于加工工艺上的困难,钢丝绳和锤头改用绳卡固定; 这将使锤头上的吊环在长时间的冲击载荷作用下,存在断裂的可能。
工作时,通过操纵液压阀,使举升油缸通过滑轮组牵引锤头至预定高度,然后使液控阀切断进油,并打开举升油缸的主回油路,使锤头自由落下,完成破碎或锤击作业。根据需要,锤的提升有自动控制和人工控制两种操作方式。为了提高工作效率,通过液压马达和链条使桩架作横向移动,最大工作宽度可达2390 mm。
2 主参数计算
锤头的重量是打桩机最主要的工作参数,锤头的重量约占整机重量的1 /6～ 1 /8,它影响着打桩机的效率。另外,发动机功率、液压系统压力、桩架的结构及型材的选择等均取决于锤头的重量。
锤头由重锤、锤夹、夯锤或凿刀三部分组成(见图2) ,其中绝大部分重量集中在垂锤上,根据不同的工况要求,可拆卸锤夹,以更换所需的工装。
由于锤头的举升是由举升油缸和滑轮组来完成的,滑轮组为增速滑轮组,在现有的机型中,滑轮组的倍率m= 1 /6,即锤头的上升高度与油缸活塞行程之比为6 1,或者说,作用在油缸活塞上的力为锤头重量W 的6倍。由图1可见,举升油缸尾部固定式连接,受力状况最为恶劣,当活塞杆全部伸出时,作用在活塞上的纵向力,易使缸体轴线产生弯曲,图2 锤头结构即油缸失稳。因此,锤头的最大重量Wmax应小于使缸体发生弯曲的极限力Pj。
在确定了液压打桩机锤头最大重量后,现求当在工作时所必需的锤头重量。
打桩机主要用途是路面破碎和打桩,路面为沥青路面或水泥路面,在冲击载荷作用下,水泥路面的破碎效果优于沥青路面,见附表。
为了避免打桩机在工作时发生倾翻,应在总体计算和布置完成后,对打桩机进行稳定性校核。若稳定系数达不到规定值,重新选择锤头重量,直至稳定性满足设计要求。
3 结 语
液压打桩机还有其他工作参数,如打击频率、工作速度、桩架高低等,但锤头重量是液压打桩机的主参数,其它参数受锤头重量制约。目前液压打桩机的主要用途是打路边护拦桩,但它还可以完成路面压实和破碎等其他作业。因此,它可能成为一种多功能机械。但是,液压打桩机结构还有不尽人意之处,如对桩耗时太多,不能精确控制打桩深度,工人劳动强度大等缺陷,今后还需进一步完善其设计,使它在使用中能够满足各种需要。
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