一种高频振动式打桩机构的制作方法

本发明属于建筑施工设备技术领域，涉及一种高频振动式打桩机构。

背景技术：

打桩机是通过击打的方式将地桩插入土层中的设备，现有技术的打桩机，一般都是通过汽油机驱动冲击活塞纵向运动，冲击活塞连接一撞锤，通过撞锤击打地桩顶部进行工作，这种方式是低频率、高强度作业方式，噪音大、部件损耗严重、安全隐患高、容易歪桩等问题是必然存在的。

众所周知，要实现高频率击打，其冲击强度必然较低，这是因为驱动撞锤纵向运动的驱动机构需要实现方向的切换，其冲击力产生较大的惯性力大大延缓了撞锤复位所需的时间，从而导致撞击强度频率不可能太高，而在较高频率下无法产生较大冲击力的原因在于：高频率往复运动不能产生较大势差和突发性冲击力，通过飞轮、活塞等结构实现的打桩机构运行连贯性较差，进而导致了其击打频率较低；而现有技术中通过液压实现击打的打桩机构冲击强度也普遍较小，而且往往需要液压在正负间切换以使活塞形成往复运动，液流路径在压力发生较大变化时也会造成作用时机的延迟，从而使其击打频率也不理想。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种高频振动式打桩机构，本发明所要解决的技术问题是如何提高打桩机构的击打频率。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高频振动式打桩机构，其特征在于，包括下端开口的壳体和滑动连接在壳体内的驱动头，所述驱动头包括本体、活塞、减压台阶、进液环槽和进液通道，所述减压台阶的直径小于活塞的直径，所述减压台阶与活塞之间形成一上行驱动腔，所述进液槽位于减压台阶下方的本体外壁上，所述活塞的顶部与壳体之间形成一下行驱动腔，所述进液通道连通下行驱动腔和进液环槽，所述壳体内壁上固定设置有套设在本体外壁的压差补偿套，所述壳体上开设有若干处于本体的同一横截面上的回流孔，所述壳体上开设有若干处于本体的同一横截面上的进液孔，所述壳体外具有连通各进液孔的进液腔，所述壳体外具有连通各回流孔的回流腔，本打桩机构还包括一液压泵和储液箱，所述液压泵的输出端连通进液腔，所述回流腔与储液箱连通，所述液压泵的输入端与储液箱相通；

所述进液孔与上行驱动腔相通时能够驱使驱动头上行，所述进液环槽与上行驱动腔相通时，进液孔与下行驱动腔相通。

进一步的，所述储液箱上设置有对储液箱内的液压油进行散热的散热结构。

进一步的，所述下行驱动腔的顶部具有固定在壳体上的导向筒，所述导向筒下端开口，所述导向筒上滑动连接有一压紧筒，所述压紧筒与壳体之间连接有处于压缩状态下的压紧弹簧，所述压紧筒的下端能够抵靠在活塞的顶面上。

进一步的，所述压紧筒的中部固定有一内筒，所述内筒下端与压紧筒中部的内侧面之间通过一挡圈固定相连，所述导向筒滑动连接在内筒与压紧筒之间。

进一步的，所述压紧筒与导向筒之间具有间隙，所述导向筒与下行驱动腔之间形成的密闭腔体与外界相通。

进一步的，所述进液通道包括位于本体内的倾斜段和位于活塞内的平直段，所述平直段与活塞同轴。

进一步的，所述活塞的下端面为与活塞横截面之间呈锐角的斜面。

进一步的，所述本体的下端固定设置有一冲击锤。

进一步的，所述壳体的下端设置有有一定位筒，所述定位筒滑动连接在壳体之外，所述定位筒的上端与壳体之间连接有复位弹簧，所述冲击锤的下端位于定位筒下端之上。

活塞与壳体的内壁之间密封滑动连接，本体的下端与压差补偿套内壁之间密封滑动连接，内筒外壁与导向筒内壁之间密封滑动连接，减压台阶的周面能够与压差补偿套内壁之间密封滑动连接。

工作过程：

驱动头上行：液压泵对液压油增压后由进液孔进入上行驱动腔，由于活塞的下端面受压面积大于减压台阶的上端面，活塞能够在液压力作用下上行，下行驱动腔与回流孔相通，下行驱动腔内的液压油进入储液箱。

驱动头上行至极限位置：驱动头上行过程中，活塞顶部抵靠压紧筒，使压紧筒上行并压缩压紧弹簧，此时，压紧筒将活塞上端面分为压紧筒内侧的初步受压面和压紧筒外侧的二次受压面，极限位置时，上行驱动腔与进液环槽刚开始相通，且此时活塞封堵回流孔。

驱动头下行：高压液体由进液孔进入上行驱动腔、进液环槽、进液通道，并进入下行驱动腔，液体进入内筒之内时，由于压紧筒将活塞上端面分隔为两部分，活塞受到的下压力较小，磁状态用于对活塞下行进气预压，由于内筒与压紧筒之间的挡圈的存在，使内筒和压紧筒整体受到内筒之内的液体压力作用后上行，这是因挡圈的存在使内筒、压紧筒两者向上的受压面大于向下的受压面，内筒和压紧筒上行后进一步压缩压紧弹簧，使活塞的全部顶面均能用于承受液体压力，受压面的突然增大，使活塞在预压后迅速下行，形成较大冲击力。

驱动头下行至极限位置：驱动头下行至进液环槽被压差补偿套封堵时，下行驱动腔已经完全与回流孔相通，而此时上行驱动腔以较小的通流截面保持与进液孔的持续相通，为下一次上行“待机”，一个驱动头的运动循环结束，进入下一循环。

定位筒能够对地桩与驱动头进行同轴纠正，在工作过程中，打桩机构整体受到较大冲击力，使悬空的定位筒能够频繁的上下往复运动，从而利用定位筒的纵向运动对驱动头与地桩进行纠偏。

活塞下端面为斜面，这一设置可以使液压油从进液孔进入上行驱动腔时对活塞的上行驱动力更加直接，缩短了反应时间。

进液通道能够对驱动头进行较好的冷却，液流通过携带热量进入储液箱，通过散热冷却后进行循环。

压差补偿套的设置是确保上行驱动腔内活塞上行受压面大于下行受压面，同时也是堆进液环槽与上行驱动腔相通提供结构条件。

本打桩机构能够实现高频、较高强度作业的原因在于：

1、进液孔与上行驱动腔始终保持相通，使驱动头在压差逆转后能够迅速上行，使驱动头受地桩反向作用力形成的冲击力能够与上行液压力配合，缩短驱动头由下至上运行的延迟，这种方式相当于对驱动头进行“待机”，较小通流截面，但是保持对上行驱动腔的压力，可以使液体流通路径得以保持，大大降低了液流路径变化造成造成的液体流通阻力。

2、通过内筒和内筒下端的挡圈的设置，使下行驱动腔分两次受到液压作用，即活塞上端面在预压时受压面较小，在内筒上行的瞬间，压紧筒的内外之间互通，突然增大了活塞的有效受压面，从而形成爆发性下行压力，这是本打桩机构能够实现较高打击强度的主要原因。

附图说明

图1是本打桩机构在驱动头刚开始上行时的结构示意图。

图2是本打桩机构在驱动头上行过程中的结构示意图。

图3是本打桩机构在驱动头上行至极限位置时的结构示意图。

图4是本打桩机构在驱动头下行时的结构示意图。

图5是本打桩机构在驱动头下行至极限位置时的结构示意图。

图中，1、壳体；21、本体；22、活塞；23、减压台阶；24、进液环槽；25、进液通道；31、上行驱动腔；32、下行驱动腔；4、压差补偿套；51、回流孔；52、进液孔；61、进液腔；62、回流腔；71、导向筒；72、压紧筒；73、压紧弹簧；74、内筒；75、挡圈。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，包括下端开口的壳体1和滑动连接在壳体1内的驱动头，驱动头包括本体21、活塞22、减压台阶23、进液环槽24和进液通道25，减压台阶23的直径小于活塞22的直径，减压台阶23与活塞22之间形成一上行驱动腔31，进液槽位于减压台阶23下方的本体21外壁上，活塞22的顶部与壳体1之间形成一下行驱动腔32，进液通道25连通下行驱动腔32和进液环槽24，壳体1内壁上固定设置有套设在本体21外壁的压差补偿套4，壳体1上开设有若干处于本体21的同一横截面上的回流孔51，壳体1上开设有若干处于本体21的同一横截面上的进液孔52，壳体1外具有连通各进液孔52的进液腔61，壳体1外具有连通各回流孔51的回流腔62，本打桩机构还包括一液压泵和储液箱，液压泵的输出端连通进液腔61，回流腔62与储液箱连通，液压泵的输入端与储液箱相通；

进液孔52与上行驱动腔31相通时能够驱使驱动头上行，进液环槽24与上行驱动腔31相通时，进液孔52与下行驱动腔32相通。

储液箱上设置有对储液箱内的液压油进行散热的散热结构。

下行驱动腔32的顶部具有固定在壳体1上的导向筒71，导向筒71下端开口，导向筒71上滑动连接有一压紧筒72，压紧筒72与壳体1之间连接有处于压缩状态下的压紧弹簧73，压紧筒72的下端能够抵靠在活塞22的顶面上。

压紧筒72的中部固定有一内筒74，内筒74下端与压紧筒72中部的内侧面之间通过一挡圈75固定相连，导向筒71滑动连接在内筒74与压紧筒72之间。

压紧筒72与导向筒71之间具有间隙，导向筒71与下行驱动腔32之间形成的密闭腔体与外界相通。

进液通道25包括位于本体21内的倾斜段和位于活塞22内的平直段，平直段与活塞22同轴。

活塞22的下端面为与活塞22横截面之间呈锐角的斜面。

本体21的下端固定设置有一冲击锤。

壳体1的下端设置有有一定位筒，定位筒滑动连接在壳体1之外，定位筒的上端与壳体1之间连接有复位弹簧，冲击锤的下端位于定位筒下端之上。

活塞22与壳体1的内壁之间密封滑动连接，本体21的下端与压差补偿套4内壁之间密封滑动连接，内筒74外壁与导向筒71内壁之间密封滑动连接，减压台阶23的周面能够与压差补偿套4内壁之间密封滑动连接。

工作过程：

驱动头上行：如图1所示，液压泵对液压油增压后由进液孔52进入上行驱动腔31，由于活塞22的下端面受压面积大于减压台阶23的上端面，活塞22能够在液压力作用下上行，下行驱动腔32与回流孔51相通，下行驱动腔32内的液压油进入储液箱，上行中间状态如图2所示。

驱动头上行至极限位置：如图3所示，驱动头上行过程中，活塞22顶部抵靠压紧筒72，使压紧筒72上行并压缩压紧弹簧73，此时，压紧筒72将活塞22上端面分为压紧筒72内侧的初步受压面和压紧筒72外侧的二次受压面，极限位置时，上行驱动腔31与进液环槽24刚开始相通，且此时活塞22封堵回流孔51。

驱动头下行：如图4所示，高压液体由进液孔52进入上行驱动腔31、进液环槽24、进液通道25，并进入下行驱动腔32，液体进入内筒74之内时，由于压紧筒72将活塞22上端面分隔为两部分，活塞22受到的下压力较小，磁状态用于对活塞22下行进气预压，由于内筒74与压紧筒72之间的挡圈75的存在，使内筒74和压紧筒72整体受到内筒74之内的液体压力作用后上行，这是因挡圈75的存在使内筒74、压紧筒72两者向上的受压面大于向下的受压面，内筒74和压紧筒72上行后进一步压缩压紧弹簧73，使活塞22的全部顶面均能用于承受液体压力，受压面的突然增大，使活塞22在预压后迅速下行，形成较大冲击力。

驱动头下行至极限位置：如图5所示，驱动头下行至进液环槽24被压差补偿套4封堵时，下行驱动腔32已经完全与回流孔51相通，而此时上行驱动腔31以较小的通流截面保持与进液孔52的持续相通，为下一次上行“待机”，一个驱动头的运动循环结束，进入下一循环。

定位筒能够对地桩与驱动头进行同轴纠正，在工作过程中，打桩机构整体受到较大冲击力，使悬空的定位筒能够频繁的上下往复运动，从而利用定位筒的纵向运动对驱动头与地桩进行纠偏。

活塞22下端面为斜面，这一设置可以使液压油从进液孔52进入上行驱动腔31时对活塞22的上行驱动力更加直接，缩短了反应时间。

进液通道25能够对驱动头进行较好的冷却，液流通过携带热量进入储液箱，通过散热冷却后进行循环。

压差补偿套4的设置是确保上行驱动腔31内活塞22上行受压面大于下行受压面，同时也是堆进液环槽24与上行驱动腔31相通提供结构条件。

本打桩机构能够实现高频、较高强度作业的原因在于：

进液孔52与上行驱动腔31始终保持相通，使驱动头在压差逆转后能够迅速上行，使驱动头受地桩反向作用力形成的冲击力能够与上行液压力配合，缩短驱动头由下至上运行的延迟，这种方式相当于对驱动头进行“待机”，较小通流截面，但是保持对上行驱动腔31的压力，可以使液体流通路径得以保持，大大降低了液流路径变化造成造成的液体流通阻力。通过内筒74和内筒74下端的挡圈75的设置，使下行驱动腔32分两次受到液压作用，即活塞22上端面在预压时受压面较小，在内筒74上行的瞬间，压紧筒72的内外之间互通，突然增大了活塞22的有效受压面，从而形成爆发性下行压力，这是本打桩机构能够实现较高打击强度的主要原因。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

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