一种手持液压振捣软棒结构的制作方法

1.本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种手持液压振捣软棒结构。


背景技术：

2.在大型水电站混凝土浇筑施工过程中，需要使用专门的设备对混凝土层进 行振捣密实，从而使混凝土混合均匀夯实，并填满模板内部空间。目前市场上 使用的液压振捣棒为rbkj150l型，即直径为150mm，重量为64kg，离心力 高达17.8kn，振捣频率为117-133hz，此型号液压振捣棒能够很好解决大面积 的光板仓的混凝土浇筑振捣。
3.但是，针对大型水电站大坝施工的特点和复杂现状，大坝的最底层及和山 体连接的边缘、大坝的前后两端面都有大量的钢筋网，在混凝土浇筑振捣时， 液压振捣棒不能躲僻或僻让钢筋，振捣棒头部碰到坚硬的物体，导致折断而损 坏。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种手持液压振捣软棒结构，旨在解决现有技术中 的液压振捣棒不能躲僻或僻让钢筋，振捣棒头部碰到坚硬的物体，导致折断而 损坏的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的一种手持液压振捣软棒结构，包括外壳组 件和动力装置；
6.所述外壳组件包括外套筒、中间连接套、连接胶管、手动软棒棒尾和把手， 所述中间连接套与所述外套筒固定连接，并位于所述外套筒的一侧，所述连接 胶管的一侧与所述中间连接套固定连接，并位于所述中间连接套远离所述外套 筒的一侧，所述连接胶管的另一侧与所述手动软棒棒尾固定连接，并所述手动 软棒棒尾位于所述连接胶管远离所述中间连接套的一侧，所述把手与所述手动 软棒棒尾固定连接，并位于所述手动软棒棒尾靠近所述连接胶管的一侧；所述 动力装置与所述外套筒固定连接。
7.其中，所述动力装置包括油管、快换接头、驱动组件和安装组件，所述驱 动组件与所述外套筒固定连接，所述安装组件与所述外套筒固定连接，所述油 管与所述驱动组件固定连接，并位于所述外套筒的内部，所述快换接头与所述 油管固定连接，并位于所述油管远离所述外套筒的一侧。
8.其中，所述驱动组件包括液压马达、联轴件和偏心轴，所述液压马达的一 侧与所述外套筒固定连接，并位于所述外套筒的内部，所述液压马达的另一侧 与所述油管固定连接，所述联轴件与所述液压马达固定连接，并位于所述液压 马达远离所述油管的一侧，所述偏心轴与所述联轴件固定连接，并位于所述联 轴件远离所述液压马达的一侧。
9.其中，所述安装组件包括马达连接座、轴承构件和固定构件，所述马达连 接座的两侧分别与所述液压马达和所述外套筒固定连接，并位于所述液压马达 与所述外套筒之间，所述轴承构件与所述外套筒固定连接，所述固定构件与所 述偏心轴固定连接。
10.其中，所述轴承构件包括上轴承和上轴承座，所述上轴承与所述偏心轴转 动连
下轴承座、2431-上垫片、2432-上锁紧螺母、 2433-下垫片、2434-下锁紧螺母。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自 始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元 件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不 能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、
ꢀ“
下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、
ꢀ“
底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置 关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或 元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发 明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除 非另有明确具体的限定。
24.请参阅图1至图5，本发明提供了一种手持液压振捣软棒结构100，包括外 壳组件10和动力装置20；
25.所述外壳组件10包括外套筒11、中间连接套12、连接胶管13、手动软棒 棒尾14和把手15，所述中间连接套12与所述外套筒11固定连接，并位于所述 外套筒11的一侧，所述连接胶管13的一侧与所述中间连接套12固定连接，并 位于所述中间连接套12远离所述外套筒11的一侧，所述连接胶管13的另一侧 与所述手动软棒棒尾14固定连接，并所述手动软棒棒尾14位于所述连接胶管 13远离所述中间连接套12的一侧，所述把手15与所述手动软棒棒尾14固定连 接，并位于所述手动软棒棒尾14靠近所述连接胶管13的一侧；所述动力装置 20与所述外套筒11固定连接。
26.进一步地，请参阅图1至图5，所述动力装置20包括油管21、快换接头22、 驱动组件23和安装组件24，所述驱动组件23与所述外套筒11固定连接，所述 安装组件24与所述外套筒11固定连接，所述油管21与所述驱动组件23固定 连接，并位于所述外套筒11的内部，所述快换接头22与所述油管21固定连接， 并位于所述油管21远离所述外套筒11的一侧。
27.进一步地，请参阅图1至图5，所述驱动组件23包括液压马达231、联轴 件232和偏心轴233，所述液压马达231的一侧与所述外套筒11固定连接，并 位于所述外套筒11的内部，所述液压马达231的另一侧与所述油管21固定连 接，所述联轴件232与所述液压马达231固定连接，并位于所述液压马达231 远离所述油管21的一侧，所述偏心轴233与所述联轴件232固定连接，并位于 所述联轴件232远离所述液压马达231的一侧。在本实施方式中，
28.进一步地，请参阅图1至图5，所述安装组件24包括马达连接座241、轴 承构件242和固定构件243，所述马达连接座241的两侧分别与所述液压马达 231和所述外套筒11固定连接，并位于所述液压马达231与所述外套筒11之间， 所述轴承构件242与所述外套筒11固定连接，所述固定构件243与所述偏心轴 233固定连接。
29.进一步地，请参阅图1至图5，所述轴承构件242包括上轴承2421和上轴 承座2422，所述上轴承2421与所述偏心轴233转动连接，并位于所述偏心轴 233靠近所述联轴件232的一侧；所述上轴承座2422的一侧与所述外套筒11固 定连接，并位于所述外套筒11靠近所述偏心轴233的一侧，所述上轴承座2422 的另一侧与所述上轴承2421固定连接。
30.进一步地，请参阅图1至图5，所述轴承构件242还包括下轴承2423和下 轴承座
2424，所述下轴承2423与所述偏心轴233转动连接，并位于所述偏心轴 233远离所述上轴承2421的一侧；所述下轴承座2424的一侧与所述外套筒11 固定连接，并位于所述外套筒11靠近所述下轴承2423的一侧，所述下轴承座 2424的另一侧与所述下轴承2423固定连接。
31.进一步地，请参阅图1至图5，所述固定构件243包括上垫片2431和上锁 紧螺母2432，所述上垫片2431与所述偏心轴233固定连接，并位于所述偏心轴 233靠近所述联轴件232的一侧；所述上锁紧螺母2432的一侧与所述上垫片2431 转动连接，并位于所述上垫片2431远离所述偏心轴233的一侧，所述上锁紧螺 母2432的另一侧与所述上轴承座2422固定连接。
32.进一步地，请参阅图1至图5，所述固定构件243还包括下垫片2433和下 锁紧螺母2434，所述下垫片2433与所述偏心轴233固定连接，并位于所述偏心 轴233远离所述联轴件232的一侧；所述下锁紧螺母2434的一侧与所述下垫片 2433转动连接，并位于所述下垫片2433远离所述偏心轴233的一侧，所述下锁 紧螺母2434的另一侧与所述下轴承座2424固定连接。
33.进一步地，请参阅图1至图5，所述外壳组件10还包括棒尾端盖16，所述 棒尾端盖16与所述手动软棒棒尾14固定连接，并位于所述手动软棒棒尾14远 离所述连接胶管13的一侧。
34.进一步地，请参阅图1至图5，所述外壳组件10还包括密封圈17，所述密 封圈17与所述外套筒11固定连接，并位于所述外套筒11与所述马达连接座241 之间。
35.在本实施方式中，本产品直径只有70mm，重量为17kg，离心力只有11kn， 所以可以代替rbkj150l型液压振捣棒，振捣模板边缘区域；振捣频率为 0-175hz，振捣频率范围大，使用范围更广，即可以振捣大骨料的3、4级配混 凝土料，也可以施工小颗粒1、2级配混凝土浮浆，即可以振捣常态混凝土也可 振捣变态混凝土。由于本产品的重量轻，所需搭载底盘的机器相对应体积也小， 可以代替大型振捣机受限制不能进入施工的场所，如小体积混凝土的浇筑，水 垫塘、二道坝、进水口、地下厂房等。
36.所述手持液压振捣软棒结构100主要由所述外套筒11、所述马达连接座 241、所述液压马达231、所述中间连接套12、所述连接胶管13、所述手动软棒 棒尾14、o型所述密封圈17、所述上轴承座2422、所述下轴承座2424、所述 上轴承2421、所述下轴承2423、所述偏心轴233、所述油管21及所述快换接头 22等组成。下面是所述手持液压振捣软棒结构100内部的连接结构描述：
37.所述马达连接座241通过内螺纹与所述外套筒11的外螺纹紧密连接，两者 联接处加有o型所述密封圈17。o型所述密封圈17的作用是防止棒体外面杂 质进入振捣棒体内部。振捣棒所述外套筒11内部从上到下依次装有所述上锁紧 螺母2432、所述上垫片2431、所述上轴承座2422、所述上轴承2421、所述偏 心轴233、所述下轴承2423、所述下轴承座2424、所述下垫片2433、所述下锁 紧螺母2434。为防止在棒体震动过程中所述上轴承座2422的轴向串动，因此在 所述偏心轴233两端分别用锁紧螺母固定其位置。所述上轴承座2422与所述下 轴承座2424分别与两个轴承过度配合，四个轴承与一根偏心轴233过盈配合， 轴端通过所述联轴件232与高速所述液压马达231头部转轴连接，所述液压马 达231为所述偏心轴233提供动力，所述联轴件232起到缓冲连接的作用。所 述液压马达231通过螺钉紧紧地固定在所述马达连接座241上。所述液压马达 231尾部进出油口与外部的2根液压所述油管21
接入所述液压马达231。实现 所述液压马达231头部转轴高速转动，通过所述联轴件232带动所述偏心轴233 做高速旋转，从而产生离心力和振幅，使其实现高频震动。振捣棒的工作装置 是其外壳，主要由振捣棒所述外套筒11和所述中间连接套12、所述手动软棒棒 尾14通过螺纹联成一体。液压振捣棒所述外套筒11、所述马达连接座241、所 述中间连接套12、所述手动软棒棒尾14都是通过左旋螺纹连接，使用左旋螺纹 的好处在于振捣棒震动过程中会使各部件的连接越来越紧，防止各个部件由于 施工过程中震动而松动。
38.液压振捣棒的工作原理是：外部的油液为所述液压马达231提供驱动力， 所述液压马达231头部输出轴通过所述联轴件232与所述偏心轴233连接；所 述液压马达231驱动所述偏心轴233使其高速旋转，由于所述偏心轴233自身 具有一定的重量，又因具有一定的偏心距和转动产生一定的转矩，导致所述偏 心轴233在高速所述液压马达231的驱动下的具有巨大的离心力。所述偏心轴 233两端各自与轴承过盈配合，轴承装在轴承座上，轴承座与棒体所述外套筒 11过盈配合。最终，所述偏心轴233的离心力传动到棒体上，使振捣棒体高频 震动。
39.软棒在硬棒的棒尾连接部和所述中间连接套12之间增加了一段所述连接胶 管13，用管接头把棒尾和所述中间连接套12两端连接起来。针对大型水电站大 坝施工的特点和复杂现状，大坝的最底层及和山体连接的边缘、大坝的前后两 端面都有大量的钢筋网，为了在混凝土浇筑振捣时，液压振捣棒能够躲僻或僻 让钢筋，在硬棒的结构基础上增加了一段所述连接胶管13，使其在振捣棒头部 碰到坚硬的物体能够自由僻让或拐弯变换位置，能够保护振捣棒不被撞击硬物 折断而损坏。所以对于有钢筋网的混凝土振捣使用软棒，可以人工振捣。
40.所述手持液压振捣软棒结构100利用挖掘机底盘的动力驱动，增加了一个 过度转换装置
‑‑
液压卷筒。液压卷筒进油端连接挖掘机底盘提供的动力油压，另 一端连接所述手持液压振捣软棒结构100的进油端使其构成闭合回路，达到驱 动液压振捣棒运行的目的。由于液压卷筒的油管可以自由伸缩(10米)，所以 手持型液压振捣棒在设备不能到达施工位置时，可以人工提着振捣棒在10米范 围内实施振捣作业。针对大型水电站大坝施工的特点和复杂现状，大坝的最底 层及和山体接触的边缘、大坝的前后两端面都有大量的钢筋网，为了在混凝土 浇筑振捣时，液压振捣棒能够躲僻或僻让钢筋，在硬棒的结构基础上增加了一 段所述连接胶管13连接，使其在振捣棒头部碰到坚硬的物体能够自由僻让或拐 弯变换位置，能够保护振捣棒不被撞击硬物折断而损坏。所以对于有钢筋网的 混凝土振捣使用软棒，可以利用机器设备的区域，则使用机载软棒施工；如果 机器无法靠近则连接转换装置液压卷筒，使用手持软棒进行人工振捣。
41.此型号液压振捣棒的主要技术参数详解：
42.1.振动频率
43.f＝n/60
44.式中：f—振动频率，hz；
45.n—转轴的转速，r/min.
46.振动器的振动频率是影响密实度的重要因数，只有振动器的振动频率与混 凝土颗粒的共振频率相同或相近，才能达到最佳密实效果。由于颗粒的共振频 率取决于颗粒的尺寸，大颗粒对低频起反应而小颗粒对高频起反应。对骨料颗 粒大而光滑的混凝土，应选
用低频、振幅大的插入式振捣器。干硬性混凝土则 选用高频振动器，这有利于增加液化作用，扩大密实范围，缩短捣实时间，改 善密实效果，但不适用流动性较大的混凝土，否则混凝土将产生离析现象。我 们知道，所有的聚合物分子都有一个自带的振动频率来维持它们自身的颗粒大 小，细小的颗粒引发高频振动而粗糙的颗粒则引发低频振动，事实上，它们根 据各自的重量来做出自动反应，颗粒越粗，它们震动的反应越慢，频率越小。
47.常规rbkj150l型振捣棒专门为大型水泥混凝土浇筑施工工程而设计，它 要求有一个相对的低频率(117-133hz)，适用于常态混凝土3、4级配大骨料 的振捣施工。由于本产品选用本公司生产专用高速液压马达，最高转速可达 10500rpm，控制输入流量0-15l/min时振动频率为0-175hz。本产品的振捣频率 范围大，使用范围更广阔。既可以振捣大骨料的3、4级配混凝土骨料，也可以 施工小颗粒1、2级配混凝土浮浆，即可以振捣常态混凝土也可振捣变态混凝土。
48.2、振捣棒振幅
49.当偏心式振动器工作时，由于混凝土阻尼对振动棒体或附着质量对机座的 影响，每一个瞬间，振动器的振幅都处于变化中，着给定量分析带来不便。实 际使用中，往往用空载振幅来代替瞬时振幅。振动器的空载振幅也叫最大振幅， 其公式用下式表示：
50.a＝me/m
51.式中：a——最大振幅，m；
52.m——回转偏心质量，kg；
53.e——偏心距，m；
54.m——振动棒体(或振动机体)质量，kg.
55.对于相同的批量混凝土，振幅与频率成反比：振幅越小，混凝土的状况越 良好，而大量的混凝土施工需要高振幅，从理论角度上来考虑，这取决于振捣 棒重力矩比率的瞬间，这是对于一个真实的振捣器的功率的反映。
56.3、离心力
57.离心力是由于不平衡的偏心质量转轴作高速旋转时产生，通过轴承传递给 棒体，从而使棒体产生剧烈震动。偏心轴每转一周，棒体随之振动一次。新拌 制的混凝土混合料，其内部存在摩擦力和气隙。为了密实混凝土，在混凝土内 插入振动器，产生的振动力将消除内摩擦力及气隙缺陷，以便使混凝土在允许 的方向上产生位移，液化的灰浆能填补气隙。
58.根据离心力的计算公式离心力f＝meω2＝me4π2f259.式中：f——离心力(激振力)，n；
60.m——偏心块的质量，kg；
61.e——偏心距，m；
62.ω＝2πf,偏心轴233的旋转角速度，rad/s；
63.f——振动频率，hz.
64.目前在国内使用的直径150型液压振捣棒的离心力高达13.6-17.8kn，所以 在靠近模板边缘的混凝土振捣时，不得不使用离心力更小的人工电振捣来代替 机械化振捣。因为目前液压振捣机搭载液压振捣棒的型号均为150型的，离心 力太大，在仓号靠近模板边缘振捣混凝土时，容易造成模板坍塌或移位，发生 安全事故。
65.由公式计算所得本系列产品的最大离心力只有11kn，可以在靠近模板边缘 振捣，不会发生震塌模板或使其移位的现象。
66.4、振捣棒长度
67.混凝土施工需要分成尽可能统一的层面以达到最好的抗振效果，而一般大 坝混凝土浇筑坯层厚度在500mm可以最大限度地防止出现臃包现象，所以振捣 棒有效振捣长度的设计需要达到或超过这个值；
68.本系列产品的振动器有效振捣长度均达到为580mm，超过大型水电站大坝 的混凝土浇筑的坯层厚度要求，能够满足大型水电站混凝土浇筑的施工要求。
69.5.振捣棒的重量
70.对振捣棒重量的设计相对于其装配来说至关重要，其一，振捣棒装载在挖 掘机上构成液压振捣车时，液压振捣棒重量轻便，对应的振捣车重量也轻，那 么施工时其起吊装置要求条件也不用单一的缆机，塔吊或起重机也可以完成设 备的起吊入仓任务，这样可以大大的降低了施工条件节省了施工成本；其二， 振捣棒重量轻，相应的振捣机重量轻，在混凝土上行走时能够轻松自如，不容 易下陷；其三，振捣棒重量轻，则棒体的振幅大，振捣效果越好；其四，振捣 棒重量轻，对于人工振捣时，可减轻工人的负重，降低工人的疲劳强度。
71.对于本产品经过精密的设计，把棒体的重量控制在14kg，而常规rbkj150 型，单个振捣棒重量为66公斤左右，加长rbkj150l型的振捣棒的单个重量为 68公斤左右。
72.此型号液压振捣棒的优点：
73.1、体积小，占地面积小。任何小于此面积可以用手持棒解决，不收空间限 制，任何地方都可以使用。
74.2、整机重量轻，重量只有14kg。
75.3、机动灵活(自我行走自带动力)，效率高。
76.4、专用于有钢筋网而机器不能到达的位置混凝土的振捣。
77.5、振捣棒振捣能力强(单根21立方米/小时)。
78.6、此棒内无润滑冷却油，可以直插斜插任意角度插入混凝土振捣。
79.7、液压振捣棒使用寿命长，是电振捣棒的10-20倍。
80.在实际工作中，70型液压振捣棒手持软棒与挖掘机的底座装载在一起，组 成一套总成，这套总成包括多个液压振捣棒总成、振捣棒架总成、液压卷筒、 液压振捣棒快换装置、自行液压挖掘机总成(为液压和电气控制有特殊要求) 等组成。
81.其工作原理是将液压泵柴油机的机械能转换为液压能，通过油管到达前端 分流阀，通过软管输入到各个振动器的振捣棒棒体内，软管连接到高速液压马 达，高速液压马达再将液压能转换为机械能，经联轴器使偏心块旋转，从而产 生振动。
82.本产品主要针对大坝混凝土的浇筑后的振捣，振捣的目的是尽可能减少混 凝土中的空隙以清除混凝土内部的孔洞并使混凝土及埋件紧密结合，从而保证 混凝土的最大密实度提高混凝土质量。传统的混凝土浇筑方式为人工振捣，即 由人携带一根重量较轻、直径较小的振动棒在混凝土中对混凝土振捣，这种振 捣方式较为单一，而且工作量巨大。存在振捣效率低下、振捣后混凝土混合质 量不易保证、施工不方便、工人劳动强度大等缺点。而采用本振捣器进行振捣 将产生高频率的振动使混凝土在其振动的作用下内摩擦力和粘结力大大降低使 干稠的混凝土获得了流动性，并在重力的作用下骨料互相滑动而紧
密排列空隙 由砂浆所填满空气被排出从而使混凝土密实并填满模板内部空间使其内部紧密 结合。
83.以下为本产品在实际施工中的优点：
84.1、70型液压振捣棒手持软棒主要通过油液驱动，多根振捣棒一起装在挖机 上，挖机底盘随身携带油箱，整机不需要外接电源，可以随意开动到任何工作 的环境，特别适合在荒郊野外、大山深处作业。
85.2、施工过程中，70型液压振捣棒机载软棒不需要外接动力电，因此不需要 拖着电缆行走，极大地降低了设备成本。
86.3、70型液压振捣棒手持软棒在工作时，由于没有外接电缆，因此不会发生 触电等安全事故。
87.4、本产品为70型液压振捣棒手持软棒，主要是高速液压马达为振捣棒体 提供旋转动力，液压振捣棒的结构紧凑。转动轴的旋转依靠高速液压马达头部 输出轴的转动，不存在定子与转子激磁极性变换的转动，因此，可以克服振捣 棒体插入混凝土的力与棒体周围的压力，避免了像电动振捣棒那样由于插入混 凝土时的力和棒体周围的压力过大而烧坏线圈现象。以保证现场工作顺利进行。
88.5、70型液压振捣棒手持软棒与挖机连接在一起，挖机自身配带一套液压装 置，可以为液压振捣棒提供足够的油液压力和流量，达到资源整合，资源充分 合理利用，极大地节约了成本。
89.6、本70型液压振捣棒手持软棒工作过程中产生的故障几乎为零，能够保 证工期按期完成，后期的维修保养成本低。
90.7、液压振捣棒在水电站修建中非常实用，以大型水电站水泥混凝土浇筑600 万方至1000万方计算，建设周期可以缩短60％-80％。施工效率高，比运用电动 振捣棒振捣后的混凝土质量高。
91.8、工作时只需要一个工人在驾驶室内操作，操作简便，劳动强度低，极大 地解放了劳动力资源。
92.9、70型液压振捣棒手持软棒在工作过程中插入拔出的速度快，并且插入角 度不受限制，可以垂直插入也可倾斜任意角度插入，以免在混凝土中留下空隙， 每次插入振捣的时间为10—15秒左右，并以混凝土不再显著下沉，不出现气泡， 开始泛浆时为准。既增加了混凝土的浇筑效率，又提高了混凝土的浇筑质量。
93.10、由于本产品70型液压振捣棒手持软棒的重量轻，所需搭载挖机底盘的 机器相对应体积也小，可以代替大型振捣机受限制不能进入施工的混凝土振捣 场所，如小体积混凝土的浇筑，水垫塘、二道坝、进水口、地下厂房等，特别 是适合有钢筋网结构的混凝土振捣。
94.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发 明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流 程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。