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
设计制造的总费用6 万元左右，但在长大公司九江项目、佛山平胜桥项目的桩基沉桩施工中使用方便快捷(只需几分钟就可将桩机和护筒对接) ，性能可靠，为公司创造了很大的经济效益，同时，根据施工生产的具体要求，改变设备的结构或增加新部件、新装置，以提高机械设备技术性能，更好地满足施工生产的需要。
参考文献】
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[ 责任编辑：薛俊歌]。