凸轮式落锤打桩机的制作方法

1.本实用新型涉及一种打桩用工程机械，尤其涉及一种通过凸轮机构实现提锤的落锤式打桩机械。


背景技术：

2.落锤式打桩机是一种结构简单、使用方便的桩工机械之。落锤式打桩机主要由桩锤、锤架、卷扬机及一些附属设备构成，常见的落锤式打桩机是由卷扬机用吊钩提升桩锤至一定高度后，再脱钩使桩锤自由下落而完成冲击打桩，在每一打桩循环中总是需要完成一次钩锤和脱钩操作，因此其打桩效率低下。采用人工操作控制卷扬机离合器或控制电机转动的方式来控制桩锤的提升和自由落锤，虽然省去了钩锤和脱钩控制，打桩效率得到了一定的提高，但这种通过离合器频繁反复操作，很容易造成电机及电器元件的损坏，使得打桩机的故障增多，尤其是重复频率的提高，故障率更高，直接影响打桩效率。
3.为此，本技术人于2020年9月2月公开了一种“行星轮式落锤打桩机”，专利号：202021886256.4，该行星轮式落锤打桩机通过行星齿轮传动机构驱动卷扬器和钢绳卷筒，使得钢绳卷筒实现正向转动提锤和反向转动落锤，无需进行反复的离合操作和电机频繁的正反转，提高了打桩效率。但这种打桩机还是要通过轮系制动器来实现钢绳卷筒的正反转，以达到提锤和落锤的目的，一方面采用行星轮系使落锤打桩机的传动结构变得十分复杂，实际使用中很容易出现故障，且维修麻烦；另一方面仍需要通过轮系制动器的频繁操作实现提锤和落锤，操作可靠性低，劳动强度大。


技术实现要素：

4.针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种凸轮式落锤打桩机，该打桩机不仅无需进行离合或制动操作，打桩效率高，而且结构简单，能够方便地实现提锤和落锤打击。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型的凸轮式落锤打桩机，包括锤架和锤芯，锤芯活动支承于锤架上，在所述锤架上固定安装有提锤电机，该提锤电机通过提锤凸轮机构驱动锤芯，所述提锤凸轮机构上设置有提锤螺旋棱条，该提锤螺旋棱条在垂直于锤芯运动方向的平面上的投影包角α小于360
°
。
6.在上述结构中，由于采用提锤凸轮机构实现锤芯的往复运动，使得驱动机构变得十分简单，结构紧凑，运动可靠性高，并且可以十分方便地通过改变凸轮提锤螺旋棱条的曲线轮廓而改变提锤的运动特性，以满足不同打桩锤的打击能量和打击频率的设计要求；采用提锤凸轮机构作为驱动结构使得驱动电机可以连续高效运转，既不需要传动结构中的反复离合操作或驱动电机的反复起动和停顿，也不需要对轮系或卷筒进行频繁的制动操作，不仅有效地提高了打桩机的运动效率，而且大大提高了打桩机的使用寿命和安全可靠性。又由于提锤凸轮机构的提锤螺旋棱条在垂直锤芯运动方向的平面上的投影包角α小于360
°
；当凸轮机构在电机驱动下转动时，小于360
°
包角长度的提锤螺旋棱条完成锤芯的提
升，当锤芯脱离提锤螺旋棱条后锤芯则在重力的作用自由落下，实现打桩锤击；提锤电机每驱动凸轮转动一周（360
°
）即完成一个提锤和落锤的工作循环；调节改变凸轮的转动速度就可以方便地调整打击频率。
7.本实用新型的进一步实施方式，所述提锤螺旋棱条在垂直于锤芯运动方向的平面上的投影包角α=180
°
—360
°
。具有较为合理的提锤、落锤包角比，保证了合理的提锤螺旋棱条升角，减少提锤阻力。
8.本实用新型的优选实施方式，所述提锤凸轮机构包括提锤螺棱筒，在提锤螺棱筒的内筒壁上设置有提锤螺旋棱条，提锤螺棱筒固定连接于提锤电机的输出轴上，所述锤芯通过提锤杆活动悬吊于提锤螺旋棱条上。所述提锤螺旋棱条为螺旋凸条或螺旋凹槽。所述锤芯和锤架之间设置有导向柱，该导向柱的一端固定安装于锤芯上，导向柱的另一端滑动支承于锤架上。所述锤架采用筒状结构，提锤电机固定安装于呈筒状结构的锤架上端，在筒状的锤架下端固定连接有桩帽，该桩帽内活动设置有替打活塞。该结构通过筒状圆柱凸轮实现提锤，结构稳定性好，能降低提锤螺旋棱条的螺旋升角，减少电机驱动阻力。
9.本实用新型的又一优选实施方式，所述提锤凸轮机构包括提锤槽筒，提锤螺旋棱条设置于提锤槽筒的外筒面上，提锤螺旋棱条为螺旋凹槽；提锤槽筒固定连接于提锤电机的输出轴上，锤芯通过提锤杆活动悬吊于提锤螺旋棱条上。通过槽轮式凸轮机构实现提锤，结构紧凑。
10.本实用新型的再一优选实施方式，所述提锤凸轮机构包括提锤芯轴；在提锤芯轴上设置有两相距的螺旋导向片，螺旋导向片之间的螺旋凹槽构成提锤螺旋棱条；提锤芯轴固定连接于提锤电机的输出轴上，锤芯通过提锤杆活动悬吊于提锤螺旋棱条上。该结构中的提锤凸轮机构便于加工制作，且结构紧凑。
11.本实用新型的另一优选实施方式，所述提锤凸轮机构包括提锤筒，该提锤筒的顶面为提锤螺旋棱条，提锤筒转动支承于锤架的上端，提锤电机通过凸轮驱动副驱动提锤筒转动，锤芯通过提锤杆活动悬吊于提锤螺旋棱条上。所述凸轮驱动副为齿轮传动副，提锤筒通过凸轮轴承转动支承于锤架的顶部。该结构中的提锤凸轮机构采用了圆柱端面凸轮结构，具有较为合理的提锤升角，且便于制作。
附图说明
12.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型凸轮式落锤打桩机作进一步说明。
13.图1是本实用新型凸轮式落锤打桩机一种具体实施方式的结构原理图；
14.图2是图1中提锤螺旋棱条的投影包角结构原理图；
15.图3是图1所示实施方式的具体产品的正面结构图；
16.图4是图1所示实施方式的具体产品的剖面结构图；
17.图5是图1所示实施方式中提锤螺棱筒的正面结构图；
18.图6是图5的俯视图；
19.图7是图1所示实施方式中锤芯和提锤杆装配结构立体图；
20.图8是本实用新型凸轮式落锤打桩机又一种具体实施方式的结构原理图；
21.图9是本实用新型凸轮式落锤打桩机再一种具体实施方式的结构原理示意图；
22.图10是本实用新型凸轮式落锤打桩机另一种具体实施方式的结构原理示意图。
23.图中，1—锤架，2—锤芯，3—提锤螺旋棱条，4—提锤电机，5—提锤杆，6—提锤螺棱筒，7—导向柱，8—桩帽，9—锤杆滚子，10—替打活塞，11—上锤罩，12—提锤槽筒，13—提锤芯轴，14—螺旋导向片，15—凸轮驱动副，16—凸轮轴承，17—提锤筒。
具体实施方式
24.如图1所示的凸轮式落锤打桩机，锤架1下端固定连接有桩帽，在锤架1的上端固定安装有提锤电机4，锤架1上部位置活动设置有提锤螺棱筒6，该提锤螺棱筒6呈倒扣杯状结构，提锤螺棱筒6的上端与提锤电机4的输出轴固定连接，在提锤螺棱筒6的内筒壁上设置有提螺旋棱条3。锤架1内设置可上下往复运动的锤芯2，锤芯2的上端固定连接有提锤杆5，提锤杆5的上端设有滚子，锤芯2通过提锤杆5及其滚子活动悬吊于提锤螺旋棱条3上。在锤芯2与锤架1之间设置有导向柱7，使得锤芯2只能在锤架1中沿中心线往复运动，而不能相对转动。提锤螺棱筒6、提锤螺旋棱条3及提锤杆5构成提锤凸轮机构。
25.如图2所示，提锤螺旋筒6内的提锤螺旋棱条3从低端的a点呈螺旋状延伸至高端的b点。锤芯2的往复运动方向为锤芯的中心线。提锤螺旋棱条3在垂直于锤芯2运动方向的平面上的投影所形成的投影包角为α，该投影包角α小于360
°
。
26.打桩工作时，提锤电机4驱动提锤螺棱筒6转动，提锤杆5顶端的滚子沿提锤螺旋棱条3从低端a点向高端b点爬升，从而实现对锤芯2的提升。当提锤杆5的滚子到达提锤螺旋棱条3的高端b点时，滚子脱离锤螺旋棱条3而失去支承，锤芯2在重力作用下自由落下而完成落锤打桩。随着提锤螺棱筒6的转动，提锤螺旋棱条3又与提锤杆5上的滚子接触，而迫使提锤杆5的滚子沿提锤螺旋棱条3向上爬升而提锤。随着提锤螺棱筒6的不断转动，锤芯2完成一个接一个的提锤、落锤往复运动。
27.如图3、图4所示，该打桩锤的锤架1为圆筒状结构，在圆筒状结构的锤架1下端固定连接有桩帽，打桩时桩帽套于桩的顶端；在锤架1的上端固定安装有提锤电机4，提锤电机4包括有驱动电机和与之相连的减速机，输出轴为减速机输出轴。锤芯2为圆柱状金属块，锤芯2活动地设置于圆筒状锤架1的筒体内，在锤芯2上固定安装有导向柱7，导向柱7的外端活动置于锤架1筒体的导向长槽中，使得锤芯2只能沿中心线方向往复运动而不能转动。
28.如图5、图6所示，在倒扣的提锤螺棱筒6的内筒壁上设置有提锤螺旋棱条3，本实施例中，提锤螺旋棱条3为螺旋凸条，锤杆滚子9可转动地支承于该螺旋凸条的上棱条面上。当然该提锤螺旋棱条3也可以为设置于提锤螺棱筒6内筒壁上的螺旋凹槽。
29.如图7所示，在锤芯2的上端固定连接有提锤杆5，提锤杆5的上端呈垂直折弯状，其外伸端部设置有可转动的锤杆滚子9，锤杆滚子9的中心线与锤芯2的中心线相垂直；锤芯2通过提锤杆5及其滚子活动悬吊于提锤螺旋棱条3上。在筒状锤架1的下端固定连接有桩帽8，在桩帽8的上端活动设置有替打活塞10，以保护被打桩端。
30.如图8示出了凸轮式落锤打桩机的又一种实施例，本实施例与图1所示实施例的不同之处于：本实施例中的提锤凸轮机构包括有圆柱结构的提锤槽筒12，提锤槽筒12的中心线与及提锤电机4的转轴处于同一直线上，在提锤槽筒12的外筒面上设置有提锤螺旋棱条3，提锤螺旋棱条3为螺旋凹槽，在螺旋凹槽的低端a与高端b 之间连接有落锤直槽，该落锤直槽沿提锤槽筒轴线方向布置于筒面上。提锤电机4的输出轴与提锤槽筒12固定相连，锤芯2通过提锤杆5及其滚子悬吊于螺旋凹槽上。
31.如图9示出了凸轮式落锤打桩机的再一种实施例，本实施例与图1所示实施例的不同之处在于：本实施例中的提锤凸轮机构包括与提锤电机4输出轴固定连接的提锤芯轴13，提锤芯轴13呈圆柱状结构，在提锤芯轴13的柱面设置有两等矩设置的螺旋导向片14，两螺旋导向片14之间的凹槽构成了提锤螺旋棱条3，锤芯2通过提锤杆5及其滚子悬吊于该凹槽上。
32.如图10示出了凸轮式落锤打桩机的另一种实施例，本实施例与图1所示实施例的不同之处在于：本实施例中的提锤凸轮机构包括提锤筒17，提锤筒17的顶面为提锤螺旋面，该提锤螺旋面构成了提锤螺旋棱条3。提锤筒17通过凸轮轴承16转动支承于锤架1的顶部，安装于锤架1顶部的提锤电机4通过凸轮驱动副15驱动提锤筒17绕其轴心线转动，凸轮驱动副15为齿轮传动副。锤芯2通过提锤杆5及其对应的滚子悬吊于提锤螺旋棱条3上。本实用例中的提锤凸轮机构是由提锤筒17、提锤螺旋棱条3和提锤杆5构成的圆柱凸轮机构。
33.上述举出了本实用新型的一些优选实施方式，本实用新型并不局限于此，在不违背本实用新型基本原理的情况下，还可以作出许多改进和变换，尤其是提锤凸轮机构除上述结构外，还可以其他的凸轮机构，因此只要采用提锤电机通过凸轮机构驱动提升锤芯的结构均落入本实用新型的保护范围内。