振动打桩机液压钳的设计制造

振动打桩机液压钳的设计制造

摘要】本文介绍振动打桩机的液压钳中扁担梁设

计、T型螺栓的选用原则和计算过程，夹头和液压系统的设计过程。

关键词】打桩机；扁担梁；T 型螺栓；夹头；液压系

振动打桩机作为桥梁施工中常用机械设备，在桩基施工

中具有重要的作用。现有武汉桥梁机械厂生产的中-250 振动打桩机2 台，由于购买时未配套液压钳，振动打桩机在打桩

前首先得将法兰盘上部与桩机下部通过100—M27螺栓紧固

连接，法兰盘下部与桩基础护筒焊接，护筒四周焊接均匀牢

固后，方可进行振动打桩。

中-250 型打桩技术性能参数：振动力：2940kN ，偏心力矩达539000N.cm ，特别适合大直径桩基的钢护筒沉桩施工。

沉桩时钢护筒直径可达到 2.5〜3米左右。但由于振动打桩机

为法兰与钢护筒采用焊缝连接，焊接量大，每焊接一次需小时左右，效率极低；且振动力大，当焊接护筒一方未焊接

固，常出现振裂症状，就会使整个打桩机的受力偏移，同时也导致电动机机座出现断裂，严重影响施工进度。

为从根本上解决打桩机与钢护筒的连接方式，我们通过

以下几个方面设计，达到满足大口径桩基钢护筒沉桩的要求：

1 振动打桩机扁担梁的设计

我们通过对温福线白马河特大桥现场使用的日本180T

振动打桩机研究，结合现状，利用闲置的双联I56a 型工字钢作液压钳与桩锤的扁担梁。两工字钢中心距515mm,上翼缘板焊接一块厚30mm长宽1900 X 1500的钢板，该钢板与桩

机下部通过100 —M27螺栓连接。

选用工字钢的可行性分析：桩锤自重13T ,振动力最大2940kN ,最大护筒直径不超

过3.3m。

纯弯曲时工字钢梁横截面上的应力：

S ■ = ■< S =1600kg/cm ■方能满足受力要求:

W=1370cm ■

S ■ = ■ =1039kg/cm ■

I56a 型工钢符合设计抗应力要求，为增强其抗疲劳强度，

增强2 条工字钢整体稳定性，工字钢腹板两侧均有12mm 的钢板连接。

桩机扁担示意图如图1 。

图1 根据工地桩护筒直径不同的现状，液压钳2 个夹头总成

采用T 型槽螺栓与扁担梁固定。T 型螺栓在T 型槽（T 型槽

焊在扁担梁工字钢下翼缘中心上）内来回移动，可实现液压夹头与大小不同桩护筒连接。

2 T 型螺栓的选用振动打桩机自重1

3 吨，工字钢扁担梁自重为7

吨。拟

选用每个液压钳夹头由10个螺栓固定，设每个螺栓受力F1，

F 为振动时振动力2940kN.

20F ■ >F+G ■ = (13+7) X 10+2940

F ■ >157KN 1600X n ■■ >157 d>3.5cm

综上选用螺栓直径必须大于 3.5cm。固选用M36的T型

螺栓。

根据《机械零件设计手册》M36的T型螺栓选用GB158 —

59 相应的T 型槽，加工4 条T 型槽焊接在两条工字钢下翼缘中心上，T型槽的加工费用为600元/条，加工工期3天。

3 液压钳夹头的设计液压钳夹头是将振动打桩机与钢护筒牢靠的联系

在

起的关键装置，是传递振动与激振力的环节。

夹头内部装有油缸，杠杆与滑块。在夹头下部形成钳口，

从而夹紧钢护筒。油缸尾端与夹头体铰接，另一端与杠杆铰接。油缸的伸出与回缩靠两根液压软管由液压箱分别供给高压油，当油缸伸出时推出中间与夹头体的杠杆，杠杆的另

端则内推嵌有夹振的滑块。在夹头体下部形成的钳口处夹住桩护筒。

3.1 液压钳钳齿的选择

设计过程中按钢护筒所夹持的护筒直径范围为2〜3.3 米来选择钳齿，目前国内生产振动桩机的厂家是上海金麟机

械厂和兰州建筑通用机械厂。一幅钳齿价格分别为3000 和6000 元，在满足夹持力要求的条件下，我们选择了上海生产的钳齿。

图2 液压夹头示意图

1.T 型槽连接板；

2.加强筋板；

3.杠杆摇臂；

4.活动齿座；

5.钳齿；

6.油缸

3.2 夹持力的计算

根据现场施工需要，钢护筒厚度一般小于25mm，我们设计钳齿开度50mm 。拟选用公司内部现有闲置旧油缸，油

缸内径？?I=180 ，活塞杆？?1=90，工作压力预设为20MPa ,

油缸预推力：

F=PS= n ■■X 10・X 20 X 10P・

=50868kg

=50.8 t

为增加钢护筒的夹持力，钳齿夹紧力通过杠杆传递。杠

杆传动比2: 1，单个液压夹持受力相应为101.6t。则活塞行程相应定为100mm ，液压夹头示意图如图2。

4 液压系统的设计参照兰州建筑机械总厂的振动液压系统原理图，结

合中

-250 桩机技术参数，我们将系统压力调定为20MPa ，系统由油缸、高压软管、手动换向阀、安全溢流阀、液压操纵箱、

电动机、油箱、单向阀、压力表开关、压力表、油泵、滤油

器等部件组成。液压系统如图3。

图3

1.油缸；

2.高压软管；

3.手动换向阀；

4.安全溢流阀；

5.

液压操纵箱； 6.电动机；7.油箱；8.单向阀；9.压力表开关；10.压力表；11.油泵；12.滤油器

投入工地使用时，当油管接头密封有泄露时，夹持力难

以维系，则易造成电机机座废损。经过对兰州产振动打桩机

研究，该厂电动机均设有上、下八根弹簧组成的减振装置，

而我公司的中-250 振动打桩机电机虽属耐振电机。当油管工

作时爆裂夹紧力自动解除，此时振动打桩机仍在工作。电机受力失衡，造成电机的损坏，为防止油管爆裂时油缸自动回缩，我们在油缸上加装液控单向阀。选用北京华德液压公司生产的SV10PA1 —30B型液控单向阀，耐压值30MPa,选用

高压油管，油管耐压值48Mpa,液压系统改造后的原理图如

图4

1.油缸；

2.液控单向阀；

3.手动换向阀；

4.安全溢流阀；

5.液压操纵箱；

6.电动机；

7.油箱；

8.单向阀；

9.压力表开关；10.压力表；11.油泵；12.滤油器

5 结束语通过以上对振动打桩机的设计改造后，两台设备共花费