強(qiáng)夯機(jī)自動(dòng)掛鉤施工技術(shù)

1、    強(qiáng)夯機(jī)自動(dòng)掛鉤施工技術(shù)    楊志雄 王遠(yuǎn)宏 謝炳摘 要：一種自動(dòng)掛鉤裝置，包括吊臂、恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)、卷?yè)P(yáng)、抓鉤器和重物，吊臂的一端設(shè)有第一導(dǎo)向輪和第二導(dǎo)向輪，恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)設(shè)置在吊臂上，其包括定滑輪組、動(dòng)滑輪組、活動(dòng)座、引導(dǎo)繩和彈性結(jié)構(gòu)，定滑輪組與動(dòng)滑輪組相對(duì)設(shè)置，動(dòng)滑輪組安裝在活動(dòng)座上，引導(dǎo)繩的一端經(jīng)過第一導(dǎo)向輪后穿過抓鉤器與重物連接，引導(dǎo)繩的另一端卷繞于定滑輪組和動(dòng)滑輪組，彈性結(jié)構(gòu)的一端固定設(shè)置，彈性結(jié)構(gòu)的另一端抵靠在活動(dòng)座上，卷?yè)P(yáng)上卷繞有繩索，繩索經(jīng)過第二導(dǎo)向輪后與抓鉤器連接;卷?yè)P(yáng)驅(qū)使抓鉤器下移時(shí)，抓鉤器順著引導(dǎo)繩的引導(dǎo)方向抓住重物。關(guān)鍵

2、詞：強(qiáng)夯機(jī) 掛鉤裝置 自動(dòng)掛鉤施工技術(shù)1.引言自上世紀(jì)六十年代強(qiáng)夯功法在法國(guó)問世，半個(gè)多世紀(jì)以來，此功法高危作業(yè)導(dǎo)致頻發(fā)的安全事故和繁重的體力勞動(dòng)一直困惑著本行業(yè)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行強(qiáng)夯設(shè)備大致可分為兩類。第一類：強(qiáng)夯機(jī)目前絕大部分仍使用傳統(tǒng)的繩拉杠桿或氣缸推動(dòng)杠桿掛鉤器釋放夯錘，然后由人工掛鉤并測(cè)量。此方法勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低、工人危險(xiǎn)性大、用工成本高。第二類：少部分強(qiáng)夯機(jī)采用不脫鉤方法，即強(qiáng)夯機(jī)的吊鉤及索具與夯錘同時(shí)落地，實(shí)現(xiàn)不脫鉤連續(xù)夯擊。此方法優(yōu)點(diǎn)是省人工、也安全。但對(duì)強(qiáng)夯機(jī)卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)損傷太大，并且只能進(jìn)行小能量的強(qiáng)夯施工，性價(jià)比不高，難以普及。綜合現(xiàn)有的二類強(qiáng)夯設(shè)備，都存在相應(yīng)的不足。強(qiáng)夯施工亟

3、需一種能適合各種夯擊能量的，并能真正做到無(wú)須人工輔助自動(dòng)掛鉤的強(qiáng)夯方法或設(shè)備。2.施工技術(shù)有鑒于此，我們提供一種自動(dòng)掛鉤裝置，能保證抓鉤器順著引導(dǎo)繩的引導(dǎo)方向準(zhǔn)確快速自動(dòng)抓住重物。（1）一種自動(dòng)掛鉤裝置，包括吊臂、恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)、卷?yè)P(yáng)、抓鉤器和重物，吊臂的一端設(shè)有第一導(dǎo)向輪和第二導(dǎo)向輪，恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)設(shè)置在吊臂上，恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)包括定滑輪組、動(dòng)滑輪組、活動(dòng)座、引導(dǎo)繩和彈性結(jié)構(gòu)，定滑輪組與動(dòng)滑輪組相對(duì)設(shè)置，動(dòng)滑輪組安裝在活動(dòng)座上，引導(dǎo)繩的一端經(jīng)過第一導(dǎo)向輪后穿過抓鉤器與重物連接，引導(dǎo)繩的另一端卷繞于定滑輪組和動(dòng)滑輪組，彈性結(jié)構(gòu)設(shè)置于定滑輪組與動(dòng)滑輪組之間，彈性結(jié)構(gòu)的一端固定設(shè)置，彈性結(jié)構(gòu)的另一端

4、抵靠在活動(dòng)座上，卷?yè)P(yáng)上卷繞有繩索，繩索經(jīng)過第二導(dǎo)向輪后與抓鉤器連接。（2）當(dāng)抓鉤器未抓重物時(shí)，彈性結(jié)構(gòu)依靠彈力張緊引導(dǎo)繩，卷?yè)P(yáng)驅(qū)使抓鉤器下移時(shí)，抓鉤器順著引導(dǎo)繩的引導(dǎo)方向抓住重物。（3）當(dāng)卷?yè)P(yáng)驅(qū)使抓鉤器及抓住的重物上移時(shí)，彈性結(jié)構(gòu)依靠彈力推動(dòng)活動(dòng)座向著遠(yuǎn)離定滑輪組的方向移動(dòng)。（4）上述恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)還包括導(dǎo)向筒，該導(dǎo)向筒固定在該吊臂上，該導(dǎo)向筒內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向腔，該定滑輪組安裝在該導(dǎo)向腔內(nèi)，該活動(dòng)座和該彈性結(jié)構(gòu)設(shè)置該導(dǎo)向腔中。（5）上述導(dǎo)向筒靠近該頂板的一端設(shè)有定滑輪轉(zhuǎn)軸，該定滑輪轉(zhuǎn)軸沿著該導(dǎo)向腔的徑向設(shè)置，該定滑輪組可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在該定滑輪轉(zhuǎn)軸上;該活動(dòng)座上設(shè)有動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)軸，該動(dòng)滑輪組可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在該

5、動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)軸上。（6）上述活動(dòng)座上設(shè)有承載臺(tái)，該承載臺(tái)沿著該活動(dòng)座的周向設(shè)置，該彈性結(jié)構(gòu)的一端抵靠在該頂板上，該彈性結(jié)構(gòu)的另一端抵靠在該承載臺(tái)上。（7）上述抓鉤器內(nèi)設(shè)有過孔，該過孔沿著該抓鉤器的軸線貫穿該抓鉤器，該引導(dǎo)繩穿過該過孔。（8）該方法包括：控制抓鉤器釋放重物，該重物在重力作用下自由下落至地面，該重物下落過程中，該重物通過引導(dǎo)繩驅(qū)使活動(dòng)座向著靠近定滑輪組的方向移動(dòng)，并壓縮彈性結(jié)構(gòu)，該彈性結(jié)構(gòu)依靠彈力張緊該引導(dǎo)繩;控制卷?yè)P(yáng)驅(qū)使該抓鉤器下移，該抓鉤器順著該引導(dǎo)繩的引導(dǎo)方向抓住該重物;控制該卷?yè)P(yáng)驅(qū)使該抓鉤器及抓住的該重物上移，該彈性結(jié)構(gòu)依靠彈力推動(dòng)該活動(dòng)座向著遠(yuǎn)離該定滑輪組的方向移動(dòng)，該彈性結(jié)

6、構(gòu)依靠彈力張緊該引導(dǎo)繩。3.技術(shù)特點(diǎn)（1）完全脫鉤。傳統(tǒng)強(qiáng)夯機(jī)一般是人工掛鉤，即使是不脫鉤，也是主吊繩隨著動(dòng)滑輪大鉤與夯錘同時(shí)降落。此方法由于不能完全釋放夯錘，所以明顯降低了設(shè)定的夯擊能量，而且隨著鋼絲繩倍率增大，損耗的夯擊能量也越大。本方法在夯錘脫鉤時(shí)，大鉤與夯錘完全脫離，保證夯錘落地產(chǎn)生的動(dòng)能滿足設(shè)定的夯擊能量的要求。（2）萬(wàn)向自動(dòng)掛鉤。夯錘落地，只要夯錘在夯坑內(nèi)水平傾斜角度小于90°（任意方向），掛鉤裝置都可以在距夯錘中心水平距離半徑2米內(nèi)（r2m），準(zhǔn)確萬(wàn)向自動(dòng)掛鉤，無(wú)須任何方式的人工輔助。（3）自動(dòng)測(cè)量 。本方法具有自動(dòng)測(cè)量每錘夯擊深度的計(jì)量方法。記錄儀在大鉤提錘離地的瞬間

7、讀數(shù)，讀數(shù)資料可儲(chǔ)存，也可隨時(shí)調(diào)取。（4）引導(dǎo)裝置獨(dú)立。本自動(dòng)掛鉤裝置是獨(dú)力的，它只起引導(dǎo)掛鉤裝置準(zhǔn)確掛夯錘的作用。夯擊能量的大小，完全取決于強(qiáng)夯設(shè)備能力的大小，與自動(dòng)掛夯錘裝置的引導(dǎo)能力無(wú)關(guān)。4.自動(dòng)掛鉤強(qiáng)夯機(jī)與傳統(tǒng)強(qiáng)夯機(jī)的對(duì)比（1）勞動(dòng)力對(duì)比自動(dòng)掛鉤強(qiáng)夯機(jī)每臺(tái)只需司機(jī)一人;傳統(tǒng)強(qiáng)夯機(jī)一個(gè)機(jī)組一般為4人（一名司機(jī)，二名掛鉤，一名測(cè)量）。（2）施工效率對(duì)比以3000kn.m夯擊能為例，自動(dòng)掛鉤每夯擊一錘約45秒/擊;傳統(tǒng)掛鉤強(qiáng)夯機(jī)每夯擊一錘約2分鐘/擊。（注：在國(guó)際市場(chǎng)，如中東多哈等強(qiáng)夯工地因安全距離要求，掛鉤測(cè)量人員要退到30米以外，才允許強(qiáng)夯機(jī)起落鉤，每夯一錘耗時(shí)更長(zhǎng)）。（3）安全對(duì)比自動(dòng)

8、掛鉤強(qiáng)夯機(jī)無(wú)須人員掛鉤、測(cè)量 ，可基本杜絕施工人員傷亡事故;傳統(tǒng)強(qiáng)夯機(jī)掛鉤、測(cè)量人員傷亡事故在每個(gè)強(qiáng)夯工地屢見。5.實(shí)施方式（1）附圖說明（2）實(shí)施方式第一實(shí)施例圖1至圖4是本方法的強(qiáng)夯機(jī)抓取夯錘的示意圖，請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖4，強(qiáng)夯機(jī)100包括自動(dòng)掛鉤裝置10，強(qiáng)夯機(jī)100利用自動(dòng)掛鉤裝置10能實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向自動(dòng)掛鉤，無(wú)須任何方式的人工輔助，可有效杜絕施工人員發(fā)生傷亡事故。圖5至圖7是本方法第一實(shí)施例的恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的剖視示意圖，請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖7，自動(dòng)掛鉤裝置10包括吊臂11、恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)12、卷?yè)P(yáng)13、抓鉤器14和重物15，吊臂11的一端設(shè)有第一導(dǎo)向輪111和第二導(dǎo)向輪112，恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)12設(shè)置

9、在吊臂11上，恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)12包括定滑輪組121、動(dòng)滑輪組122、活動(dòng)座123、引導(dǎo)繩124和彈性結(jié)構(gòu)125，定滑輪組121與動(dòng)滑輪組122相對(duì)設(shè)置，動(dòng)滑輪組122安裝在活動(dòng)座123上，引導(dǎo)繩124的一端經(jīng)過第一導(dǎo)向輪111后穿過抓鉤器14與重物15連接，引導(dǎo)繩124的另一端卷繞于定滑輪組121和動(dòng)滑輪組122，彈性結(jié)構(gòu)125設(shè)置于定滑輪組121與動(dòng)滑輪組122之間，彈性結(jié)構(gòu)125的一端固定設(shè)置，彈性結(jié)構(gòu)125的另一端抵靠在活動(dòng)座123上，卷?yè)P(yáng)13上卷繞有繩索131，繩索131經(jīng)過第二導(dǎo)向輪112后與抓鉤器14連接;當(dāng)抓鉤器14未抓重物15時(shí)，彈性結(jié)構(gòu)125依靠彈力張緊引導(dǎo)繩124，卷?yè)P(yáng)13

10、驅(qū)使抓鉤器14下移時(shí)，抓鉤器14順著引導(dǎo)繩124的引導(dǎo)方向抓住重物15，如圖2所示;當(dāng)卷?yè)P(yáng)13驅(qū)使抓鉤器14及抓住的該重物15上移時(shí)，彈性結(jié)構(gòu)125依靠彈力推動(dòng)活動(dòng)座123向著遠(yuǎn)離定滑輪組121的方向移動(dòng)，如圖6所示。在本實(shí)施例中，重物15為夯錘，但并不以此為限。進(jìn)一步地，重物15的頂部設(shè)有連接塊151以及與連接塊151活動(dòng)連接的錘把152，錘把152遠(yuǎn)離連接塊151的端部設(shè)有呈蘑菇型的連接頭153，引導(dǎo)繩124與連接頭153連接，由于彈性結(jié)構(gòu)125依靠彈力張緊引導(dǎo)繩124，引導(dǎo)繩124使錘把152保持豎直狀態(tài)，方便抓鉤器14順著引導(dǎo)繩124的引導(dǎo)方向抓住重物15的連接頭153。進(jìn)一步地，如圖

11、1、圖5、圖6和圖7所示，恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)12還包括導(dǎo)向筒126，導(dǎo)向筒126固定在吊臂11上，導(dǎo)向筒126內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向腔101，定滑輪組121安裝在導(dǎo)向腔101內(nèi)，活動(dòng)座123和彈性結(jié)構(gòu)125設(shè)置導(dǎo)向腔101中。優(yōu)選地，導(dǎo)向筒126呈圓柱型，活動(dòng)座123的形狀與導(dǎo)向筒126的橫截形狀相同，活動(dòng)座123的周邊與導(dǎo)向腔101的腔壁相對(duì)或接觸設(shè)置。進(jìn)一步地，導(dǎo)向筒126的兩端設(shè)有頂板126a和底板126b，頂板126a上設(shè)有供繩索131穿過的通孔102，當(dāng)卷?yè)P(yáng)13將重物15吊至預(yù)定高度時(shí)，彈性結(jié)構(gòu)125依靠彈力驅(qū)使活動(dòng)座123抵靠在底板126b上，如圖4和圖7所示。進(jìn)一步地，導(dǎo)向筒126靠近頂板126

12、a的一端設(shè)有定滑輪轉(zhuǎn)軸126c，定滑輪轉(zhuǎn)軸126c沿著導(dǎo)向腔101的徑向設(shè)置，定滑輪組121可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在定滑輪轉(zhuǎn)軸126c上;活動(dòng)座123上設(shè)有動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)軸123b，動(dòng)滑輪組122可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)軸123b上。具體地，頂板126a位于導(dǎo)向腔101內(nèi)的表面設(shè)有第一安裝壁126d，第一安裝壁126d呈圓筒狀，定滑輪轉(zhuǎn)軸126c的兩端連接在第一安裝壁126d上;活動(dòng)座123靠近定滑輪轉(zhuǎn)軸126c的表面設(shè)有第二安裝壁123c，第二安裝壁123c呈圓筒狀，動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)軸123b的兩端連接在第二安裝壁123c上。在本實(shí)施例中， 定滑輪組121和動(dòng)滑輪組122的滑輪數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要自由選擇，例如定滑輪組

13、121可包括1、2、3、4、5、6個(gè)滑輪，動(dòng)滑輪組122可包括1、2、3、4、5、6個(gè)滑輪。進(jìn)一步地，活動(dòng)座123上設(shè)有承載臺(tái)123a，承載臺(tái)123a沿著活動(dòng)座123的周向設(shè)置，即承載臺(tái)123a圍繞第二安裝壁123c設(shè)置，彈性結(jié)構(gòu)125的一端抵靠在頂板126a上，彈性結(jié)構(gòu)125的另一端抵靠在承載臺(tái)123a上。進(jìn)一步地，抓鉤器14內(nèi)設(shè)有過孔103，過孔103沿著抓鉤器14的軸線貫穿抓鉤器14，引導(dǎo)繩124穿過過孔103，如圖1所示。進(jìn)一步地，抓鉤器14包括氣動(dòng)爪141以及驅(qū)使氣動(dòng)爪141抓住連接頭153的氣動(dòng)裝置（圖未示），通過控制抓鉤器14可實(shí)現(xiàn)任意高度、任意時(shí)刻脫鉤功能。進(jìn)一步地，彈性結(jié)構(gòu)1

14、25為彈簧125a，該彈簧125a呈螺旋結(jié)構(gòu)。在另一較佳的實(shí)施例中，彈性結(jié)構(gòu)125可以為彈片，或者能夠產(chǎn)生彈性形變的器件。進(jìn)一步地，自動(dòng)掛鉤裝置10還包括編碼器自動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)（圖未示），用以側(cè)量每次夯擊的深度，編碼器自動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)在重物15離地的瞬間讀數(shù)，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，方便隨時(shí)調(diào)取。本方法的強(qiáng)夯機(jī)100只需一位司機(jī)即可開展夯擊工作，無(wú)須任何方式的人工輔助。而且，強(qiáng)夯機(jī)100的施工效率很高，以3000kn.m夯擊能為例，本方法的強(qiáng)夯機(jī)100夯擊一錘約45秒/擊;傳統(tǒng)的強(qiáng)夯機(jī)100每夯擊一錘約2分鐘/擊。（注：在國(guó)際市場(chǎng)，如中東強(qiáng)夯工地因安全距離要求，掛鉤測(cè)量人員要退到30米以外，才允許強(qiáng)夯機(jī)100起落

15、鉤，每夯一錘耗時(shí)更長(zhǎng)）。此外，本方法自動(dòng)掛鉤裝置10利用恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)12在強(qiáng)夯機(jī)100工作過程中始終保持引導(dǎo)繩124處于張緊的狀態(tài)，能保證抓鉤器14順著引導(dǎo)繩124的引導(dǎo)方向準(zhǔn)確快速自動(dòng)抓住重物15。第二實(shí)施例圖8至圖9是本方法第二實(shí)施例的恒力繩引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的剖視示意圖，如圖1、圖4、圖8和圖9所示，本實(shí)施例的自動(dòng)掛鉤裝置10與第一實(shí)施例的自動(dòng)掛鉤裝置10結(jié)構(gòu)大致相同，不同點(diǎn)在于彈性結(jié)構(gòu)125不同。具體地，彈性結(jié)構(gòu)125包括至少兩根彈簧125a和至少一個(gè)連接座125b，相鄰兩彈簧125a通過連接座125b實(shí)現(xiàn)連接，并使相鄰兩彈簧125a的軸線重合。進(jìn)一步地，連接座125b的形狀與導(dǎo)向筒126的橫

16、截面形狀相同，連接座125b的周邊與導(dǎo)向腔101的腔壁相對(duì)或接觸設(shè)置。連接座125b沿軸線方向的相對(duì)兩端分別設(shè)有第一限位腔104和第二限位腔105，第一限位腔104用于限位容置一彈簧125a，第二限位腔105用于限位容置另一彈簧125a。圖8和圖9僅繪示了兩根彈簧125a和一個(gè)連接座125b，但并不以此為限。定義其中一根彈簧125a為第一彈簧，定義另一根彈簧125a為第二彈簧，第一彈簧的一端抵靠在導(dǎo)向筒126的頂板126a上，第一彈簧的另一端限位在第一限位腔104內(nèi)，第二彈簧的一端限位在第二限位腔105內(nèi)，第二彈簧的另一端抵靠在活動(dòng)座123上。當(dāng)抓鉤器14釋放重物15時(shí)，重物15在重力作用下自

17、由下落至地面，重物15下落過程中，重物15通過引導(dǎo)繩124驅(qū)使活動(dòng)座123向著靠近定滑輪組121的方向移動(dòng)，并壓縮彈性結(jié)構(gòu)125，彈性結(jié)構(gòu)125依靠彈力張緊引導(dǎo)繩124，如圖1和圖8所示。當(dāng)卷?yè)P(yáng)13驅(qū)使抓鉤器14及抓住的重物15上移至預(yù)定高度時(shí)，抓鉤器14和重物15上移過程中，彈性結(jié)構(gòu)125依靠彈力推動(dòng)活動(dòng)座123向著遠(yuǎn)離定滑輪組121的方向移動(dòng)，彈性結(jié)構(gòu)125依靠彈力張緊引導(dǎo)繩124，直至彈性結(jié)構(gòu)125依靠彈力驅(qū)使活動(dòng)座123抵靠在導(dǎo)向筒126的底板126b上，如圖4和圖9所示。第三實(shí)施例本方法還涉及一種強(qiáng)夯機(jī)自動(dòng)掛鉤方法，該方法利用上述的自動(dòng)掛鉤裝置10，該方法包括：控制抓鉤器14釋放重物15，重物15在重力作用下自由下落至地面，重物15下落過程中，重物15通過引導(dǎo)繩124驅(qū)使活動(dòng)座123向著靠近定滑輪組121的方向移動(dòng)，并壓縮彈性結(jié)構(gòu)125，彈性結(jié)構(gòu)125依靠彈力張緊引導(dǎo)繩124;控制卷?yè)P(yáng)13驅(qū)使抓鉤器14下移，抓鉤器14順著引導(dǎo)繩124的引導(dǎo)方向抓住重物15;控制卷?yè)P(yáng)13驅(qū)使抓鉤器1