建筑基礎(chǔ)施工中一種螺桿樁機(jī)用卷?yè)P(yáng)機(jī)的研制

劉守進(jìn)東北煤田地質(zhì)局一二八勘探隊(duì)，遼寧沈陽(yáng)　110122

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建筑基礎(chǔ)施工中一種螺桿樁機(jī)用卷?yè)P(yáng)機(jī)的研制

劉守進(jìn)
東北煤田地質(zhì)局一二八勘探隊(duì)，遼寧沈陽(yáng)110122

摘要螺桿樁是建筑樁基礎(chǔ)中節(jié)能減排樁型，對(duì)成樁的同步性要求很高，卷?yè)P(yáng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)同步性的關(guān)鍵部件。該卷?yè)P(yáng)機(jī)是由電磁制動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)、聯(lián)接盤、卷?yè)P(yáng)減速器、卷筒、芯軸、電磁制動(dòng)器、軸承盒和底架等組成。電磁制動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)與電磁制動(dòng)器同步制動(dòng)，共同完成卷?yè)P(yáng)的制動(dòng)，起到雙保險(xiǎn)的作用。通過(guò)啟動(dòng)電磁制動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)及電磁制動(dòng)器，帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)卷筒上兩根鋼絲繩同速收放，操作簡(jiǎn)單，收放鋼絲繩同步性高。

關(guān)鍵詞螺桿樁；電磁制動(dòng)；變頻調(diào)速；單排繩雙出繩；同步性

1　技術(shù)背景

螺桿樁是建筑樁基礎(chǔ)行業(yè)中大力推廣的樁型，它具有承載力高，無(wú)排土，沉降量低等優(yōu)點(diǎn)。螺桿樁的施工對(duì)其成樁設(shè)備的要求很高，它不但要求有足夠大的動(dòng)力頭輸出轉(zhuǎn)矩，同時(shí)還要求動(dòng)力頭的輸出轉(zhuǎn)速與其豎向方向的移動(dòng)距離保持很高的同步性。即動(dòng)力頭輸出每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，動(dòng)力頭在卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉動(dòng)下，豎向方向移動(dòng)一個(gè)螺距距離。從而保證在螺桿樁施工過(guò)程中已形成的螺紋狀的土體不被擾動(dòng)，避免形成二次成螺的現(xiàn)象。由于施工的地域不同，地質(zhì)條件不同，地面建筑物的不同，動(dòng)力頭的輸出轉(zhuǎn)速是變速的，它是通過(guò)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的。卷?yè)P(yáng)機(jī)也是通過(guò)電動(dòng)機(jī)調(diào)速實(shí)現(xiàn)快慢的。動(dòng)力頭的調(diào)速與卷?yè)P(yáng)機(jī)的調(diào)速是通過(guò)電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)同步控制的。現(xiàn)有的卷?yè)P(yáng)機(jī)多采用雙卷筒單獨(dú)控制動(dòng)力頭在豎向的升和降，兩卷筒之間通過(guò)換向齒輪實(shí)現(xiàn)單獨(dú)工作，而且每個(gè)卷筒上的鋼絲繩需要纏繞多層。這樣鋼絲繩在收放過(guò)程中，鋼絲繩的繩速隨時(shí)都在變化，很難滿足動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速與其豎向移動(dòng)的同步性要求。為了更好的推廣使用螺桿樁，滿足動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速與其豎向移動(dòng)的距離的同步穩(wěn)定性要求，降低同步穩(wěn)定性電氣控制難點(diǎn)，我們研制出采用電動(dòng)變頻調(diào)速，電磁制動(dòng)單卷筒單排繩正反雙出繩卷?yè)P(yáng)機(jī)作為動(dòng)力頭的提升和加壓卷?yè)P(yáng)機(jī)，來(lái)解決實(shí)際問題。

圖1　卷?yè)P(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2　卷?yè)P(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

卷?yè)P(yáng)機(jī)采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)直動(dòng)，單排繩雙出繩大直徑卷筒及其內(nèi)藏式減速器，電磁制動(dòng)器制動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)速范圍大。（如圖1所示）它是由（1）電磁制動(dòng)的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)；（2）連接盤；（3）壓繩板；（4）卷?yè)P(yáng)減速器；（5）卷筒；（6）芯軸；（7）線圈；（8）鎖緊螺母；（9）軸承盒蓋；（10）軸承盒；（11）油杯；（12）軸承；（13）密封圈；（14）套；（15）制動(dòng)盤；（16）銜鐵；（17）彈簧；（18）磁軛；（19）底架和螺栓等組成。

1）卷筒是一大直徑單螺旋線繩槽，單排繩正反雙出繩的卷筒，卷筒繩槽的兩端分別設(shè)有可供繩通過(guò)的孔，卷筒的兩端外緣處分別設(shè)有壓繩板。此卷筒可同時(shí)固定兩根鋼絲繩按繩槽纏繞，卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩根鋼絲繩能同速收和放。卷筒內(nèi)腔兩端部設(shè)有輔板，一端用來(lái)安裝卷?yè)P(yáng)減速器，另一端用來(lái)安裝芯軸。

2）電磁制動(dòng)器結(jié)構(gòu)

圖2　電磁制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖

如圖2所示，是由（18）磁軛；（7）線圈；（17）彈簧；（16）銜鐵；（8）鎖緊螺母；（9）軸承盒蓋；（15）制動(dòng)盤及螺栓等組成。磁軛與銜鐵之間的間隙δ是通過(guò)鎖緊螺母來(lái)調(diào)整的。制動(dòng)盤根據(jù)所需制動(dòng)力的大小可是一片或多片。制動(dòng)盤與芯軸是漸開線花鍵滑動(dòng)配合，制動(dòng)盤可在芯軸上做軸向移動(dòng)，在斷電狀態(tài)下，銜鐵在彈簧的作用下，壓緊制動(dòng)盤及軸承盒蓋，達(dá)到制動(dòng)卷?yè)P(yáng)目的。在供電狀態(tài)下，線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵壓縮彈簧，使間隙δ變?yōu)?值，從而打開制動(dòng)盤，使制動(dòng)盤隨芯軸、卷筒做同速旋轉(zhuǎn)。

3）電磁制動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)是交流變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)與電磁制動(dòng)器的組合。電磁制動(dòng)器安裝在電動(dòng)機(jī)的主軸的非軸伸端。該制動(dòng)器是通電時(shí)釋放，失電時(shí)制動(dòng)的一種彈簧加壓式干式摩擦電磁制動(dòng)器。

4）卷?yè)P(yáng)減速器是一多級(jí)行星減速器。

5）芯軸一端固定在卷筒內(nèi)腔輔板上，另一端通過(guò)軸承，軸承盒安裝在底架上，芯軸的中部設(shè)有漸開線花鍵，可供制動(dòng)盤內(nèi)花鍵與其配合，并能沿軸向移動(dòng)。芯軸上的花鍵靠近軸承徑端部為削頂段，可供安裝套用來(lái)定位軸承、密封圈。

3　卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作原理

通過(guò)電氣控制系統(tǒng)，同時(shí)給電磁制動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和電磁制動(dòng)器供電，交流變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)內(nèi)電磁制動(dòng)器與芯軸上電磁制動(dòng)器同時(shí)打開，電動(dòng)機(jī)主軸通過(guò)卷?yè)P(yáng)減速器帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)卷筒上的兩根鋼絲繩同速收和放，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的輸出頻率，可以得到不同的輸出轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)不同繩速的要求。停止供電，電磁制動(dòng)器同時(shí)斷電，制動(dòng)盤與銜鐵，軸承盒蓋在彈簧的作用下被壓緊，摩擦力劇增，達(dá)到最大值，形成相對(duì)靜止，從而達(dá)到制動(dòng)作用效果。

4　實(shí)際應(yīng)用

在螺桿樁機(jī)設(shè)備中，動(dòng)力頭裝置的提升和加壓使用了該種卷?yè)P(yáng)機(jī)，簡(jiǎn)化了電氣控制系統(tǒng)，螺桿樁施工的同步性要求得到了保障。

如圖3所示，提升鋼絲繩和加壓鋼絲繩同時(shí)纏繞在一個(gè)卷筒的單螺旋線繩槽內(nèi)，兩根繩的一端分別固定在卷筒的兩端外緣的壓繩板下，兩根繩的另一端分別通過(guò)滑輪組與動(dòng)力頭裝置，分別固定在塔頂滑輪組和機(jī)架平臺(tái)滑輪組上。提升鋼絲繩位于卷筒下方收放繩，加壓鋼絲繩位于卷筒上方收放繩，兩根繩沿螺旋線繩槽將卷筒纏滿，從而形成單排繩雙出繩的功能。應(yīng)用這種卷?yè)P(yáng)機(jī)，簡(jiǎn)化了螺桿樁機(jī)的操作。對(duì)復(fù)雜地層（如流朔層等）的施工，也確保了同步性的可靠性。同時(shí)，該卷?yè)P(yáng)機(jī)獲得了2014年國(guó)家實(shí)用新型專利。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：劉守進(jìn)，副隊(duì)長(zhǎng)，高級(jí)工程師，工作單位為東北煤田地質(zhì)局一二八勘探隊(duì)，從事機(jī)械設(shè)計(jì)及制造工作

中圖分類號(hào)TU7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2016）155-0083-02