CN102518116B - 一种电磁夯实机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁夯实机，包括机壳、压板体、电磁铁、行程开关及小车，压板体由四根压杆连接中间平盘和压头组成，四根压杆上有金属导轨，金属导轨还作为导线为中间电磁铁供电；顶部电磁铁焊在顶盖下，中间电磁铁装在中间平盘与托盘之间；底部电磁铁焊在外壳筒底部；外壳筒内壁安装有行程开关，外壳筒壁上有孔引出导线与电源控制器连接；外壳筒由金属连接套上连接法兰与小车固连。顶和底部电磁铁中接直流电，中间电磁铁中接交变的方波电流。本发明利用电磁铁同性相斥、异性相吸原理，采用三块电磁铁结合行程开关完成夯实机下冲和上回过程。本发明结构简单，易控制，可实现震动夯实和冲击夯实功能，具有冲击频率、震动幅度可调和拓展性强的特点。

Description

一种电磁夯实机

技术领域

本发明涉及一种电磁夯实机，具体地说是一种利用电磁铁同性相斥、异性相吸的原理，采用三块电磁铁完成夯实机下冲和上回过程，实现震动夯实、冲击夯实效果的电磁夯实机。

背景技术

近年来，我国基础工程建设高速发展。但目前普遍存在的一个问题是：由于地面受力不均匀而产生地基塌陷问题。解决这一问题的一种有效办法之一就是通过专用机械设备的压实来增强地面的密实度和承载强度，减少填土的工后沉降量。目前来说，传统夯实设备也繁多，但基本都是大重型机械，笨重且往往需要与大型设备配套使用，成本较高。而夯实地基的方法一般有三种：夯实、振实和滚实。传统夯实方法中多为机械偏心式，其功耗大，体积庞大，动作不灵巧，功能单一，夯实频率不够高，效率低，如经常使用的小型平板夯实机采用机械偏心式，因其偏心筒旋转时偏心力较大，所以设备故障率高，需经常更换偏心筒，且夯实能量小。国内还公开过一种立柱式电磁夯实机，市场上还有平板式电磁振动夯实机，采用电磁式激振器的电磁激振力驱动，通过调节弹簧刚度或调节电源频率来改变夯实机的振幅，以达到压实的最佳效果。其不足之处在于该夯实机采用了在电磁铁和平面底板中间设置有弹簧，故在电磁铁加电吸引平面底板时受到弹簧的反作用力，增加了能量消耗；同时由于电磁铁加电时吸引力随着距离增大而减小，故限制了其和底部平面底板间距离较小，电磁铁断电后平面底板受弹簧张力在较小的距离下获得的惯性也较小，故其冲击作用较小；在电磁铁和平面底板中间设置弹簧，平面地板对松软地面的夯实力实际上是弹簧的弹力，所以要想改变最大夯实力就必须更换弹簧。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术中存在的不便和弊端，而提供一种既可以实现震动夯实又可以实现冲击夯实，具有结构简单，易控制，冲击频率和震动幅度可调的电磁夯实机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种电磁夯实机，包括机壳、压板体、电磁铁、行程开关及小车，所述的机壳由顶盖和外壳筒组成，外壳筒的底端设有一个圆形凹槽的底，外壳筒内壁固定有导向孔；所述的压板体由中间平盘、压头和四根压杆组成，四根压杆连接中间平盘和压头，压头在压板体最下端；所述的电磁铁由顶部电磁铁、中间电磁铁和底部电磁铁组成，所述的顶部电磁铁固定在顶盖下，中间电磁铁安装在压板体的中间平盘与托盘之间，并固定在中间平盘下；底部电磁铁通过套筒凸缘焊接在外壳筒底端部有圆形凹槽的底上；外壳筒内壁设有行程开关；四根压杆在导向孔内对应移动范围的杆上设有金属导轨，金属导轨还起到导线作用为中间电磁铁供电；外壳筒壁上开有小孔用来引出通电导线，外壳筒外部设有金属连接套，通过金属连接套端部的连接法兰与小车前端的小车连接柱端部的法兰固定在一起，所述的小车上安装有控制夯实机运行的电源控制器。

本发明的电磁夯实机所述的连接中间平盘和压头的四根压杆穿插在设置在外壳筒内壁的导向孔中。所述的导向孔内的四根压杆在对应移动范围的杆上设有金属导轨，金属导轨由内部绝缘层和外部导电介质构成。

本发明的电磁夯实机所述的行程开关安装在外壳筒内壁对应中间平盘移动范围内的近两端处，通过行程开关限制中间电磁铁的移动范围及改变中间电磁铁的通电电流方向。

本发明的电磁夯实机所述的顶部电磁铁和底部电磁铁中连通的电流是直流电，顶部电磁铁上部为S极，下部为N极；底部电磁铁的上部为N极，下部为S极；中间电磁铁中连通的是大小不同和方向交变的方波电流。

本发明的电磁夯实机所述的中间电磁铁中连通的电流大小不同和方向交变的方波为正电流大、时间短，负电流小、时间长的方波电流。

本发明电磁夯实机的工作过程是利用电磁铁同性相斥、异性相吸的原理，采用三块电磁铁结合行程开关完成夯实机下冲和上回过程：在中间电磁铁上下运动过程中，顶部和底部电磁铁中通电电流的大小和方向不变，即通入恒定直流电，顶部电磁铁上部为S极，下部为N极；底部电磁铁的上部为N极，下部为S极。中间电磁铁输入经过放大的正负交变方波电流，中间电磁铁在机壳上部触碰到上部行程开关时所通电流产生的磁性是上部为N极，下部为S极，根据电磁铁同性相斥，异性相吸的原理，用上斥和下吸的双重作用使中间电磁铁以最大加速度和冲击力向下运动。同理，中间电磁铁在机壳下部触碰到下部行程开关时所通电流产生的磁性是上部为S极，下部为N极，根据电磁铁同性相斥，异性相吸的原理，用上吸和下斥的双重作用使中间电磁铁回到上位。中间电磁铁通入的方波电流正负变化是依据上、下部不同行程开关传出的信号由电源控制器提供。工作过程中中间电磁铁下降时电流幅值大、时间短，而压头上升时电流幅值小、时间长是为了达到压头急降缓升的效果。急降缓升能使电磁式夯实机获得较大下冲冲击力和平稳的上回。通过调节中间电磁铁的通电电流幅值可以改变其自身的冲击频率或震动频率，中间电磁铁的震动或冲击幅度可以通过改变其通电方波来实现。

本发明的电磁式夯实机振动夯实可以通过缩小行程开关之间的距离实现，还可以通过改变中间电磁铁电源正负交替频率来实现。

本发明的电磁式夯实机与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明巧妙利用电磁铁同性相斥、异性相吸的原理，采用上中下三块电磁铁结合行程开关给出的信号，完成夯实机下冲和上回过程，下冲阶段用上斥和下吸的双重作用使中间电磁铁达到最大加速度和冲击力，上回阶段在调整合适的电流下用上吸和下斥的双重作用使中间电磁铁回到上位，中间电磁铁运动进而带动压板整体上下运动，实现夯实。

2、本发明的夯实机没有使用弹簧的结构，减少能量消耗，效率高，采用电磁力驱动，使用本发明不会对环境造成污染。

3、本发明的夯实机结构简单，易控制，既可以实现震动夯实又可以实现冲击夯实，具有冲击频率和震动幅度可调的特点，本夯实机结构经过改造还可应用于其它领域或设备，比如岩石破碎或冲击凿岩等，具有很强的拓展性。

附图说明

图1为本发明电磁夯实机外观结构示意图。

图2为本发明电磁夯实机总装半剖示意图。

图3为本发明电磁夯实机顶部部件装配示意图。

图4为本发明电磁夯实机外壳筒与底部电磁铁装配示意图。

图5为本发明电磁夯实机中间运动部件装配示意图。

图6为本发明电磁夯实机压头结构示意图。

图7为本发明中间电磁铁通入方波电流示意图。

上述图中：1-顶盖、2-外壳筒、3-金属连接套、4-压杆、5-压头、6连接法兰、7-小车连接柱、8-小车、9-手柄、10-顶部电磁铁、11-中间电磁铁、12-底部电磁铁、13-顶部环形凹槽、14导向孔、15-底部圆形凹槽、16-压杆孔、17-中间平盘、18-托盘、19-金属导轨、20-螺栓、21-压杆装配孔、22-行程开关、23-电源控制器。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：本发明的一种电磁夯实机结构如图1、2所示，包括包括机壳、压板体、电磁铁、行程开关及小车，所述的机壳由顶盖1和外壳筒2组成，外壳筒的下端设有一个圆形凹槽底；外壳筒内壁设有导向孔14；所述的压板体由中间平盘17、压头5和四根压杆4组成，四根压杆4连接中间平盘17和压头5，压头在压板体最下端；所述的电磁铁参见图2由顶部电磁铁10、中间电磁铁11和底部电磁铁12组成；本发明的顶部部件装配参见图3，所述的顶部电磁铁焊在顶盖1的顶部环形凹槽13上；底部电磁铁通过套筒凸缘焊接在外壳筒下端底部圆形凹槽15里，外壳筒底部的圆形凹槽的底上还设有压杆孔16，参见图4；中间电磁铁固定在压板体的中间平盘17下；外壳筒内壁对应中间平盘17移动范围内的近两端处设有行程开关22，通过行程开关限制中间电磁铁的移动范围及改变中间电磁铁的通电电流方向；四根压杆4在导向孔14内对应移动范围的杆上设有金属导轨19，金属导轨同时起到导线作用，为中间电磁铁提供电力；外壳筒外部套有金属连接套3，通过金属连接套3端部的连接法兰6与小车前端的小车连接柱7端部的法兰固定在一起，外壳筒2壁上开有小孔用来引出电磁铁及行程开关的通电导线，所述通电导线连接到小车8上安装的控制器23上。

参见图5，中间电磁铁安装在压板体的中间平盘17与托盘18之间，中间电磁铁下端通过螺栓20固定在托盘18上；四根压杆4上部连接中间平盘17，中部穿插在导向孔14中，在四根压杆4的中部设有金属导轨19，四根压杆下端穿过外壳筒底部的压杆孔16并安装在压头5的压杆装配孔21中；参见图6。

实施例2：本发明的一种电磁夯实机的装配过程是：

(1)电磁铁装配：用套筒、铁芯和线圈装配两个电磁铁，先在套筒上缠绕线圈，再将铁芯插入带有线圈的套筒中，铁芯与套筒过盈配合，用于顶部电磁铁和底部电磁铁；再用一个套筒缠绕中间电磁铁的线圈，铁芯通过过盈配合装入中间电磁铁的套筒中；中间电磁铁底部采用四个螺栓固定在托盘上。

(2)外壳筒装配：先用一个装配好的底部电磁铁与外壳筒底的圆形底部凹槽采用焊接方式固连；然后将装配好的中间电磁铁装配到外壳筒中，其中四根压杆分别沿外壳筒内四个固定的导向孔14连接，构成竖直移动副，然后再穿过压杆孔16；接着将行程开关安装在外壳筒内壁对应中间平盘移动范围内的近两端处。

(3)压头装配：将压头5上的四个压杆装配孔21分别与四个压杆连接，固定压头。

(4)将顶部、中间和底部电磁铁的线圈导线通过外壳筒2壁上开有小孔引到小车8的电源控制器上。最后将剩下的顶部电磁铁与顶盖1的环形凹槽焊接固连，再将它们作为一个整体封装盖在外壳筒顶部。

(5)将金属连接套3套在外壳筒2上。

(6)小车装配：将小车8主体、小车连接柱7、手柄9、轴、四个轮子和电源控制器23安装好。

(7)总体装配：采用螺栓和垫圈及螺母在四个铰制孔将小车连接柱7前端的法兰与金属连接套端部的连接法兰6机械固连，连接好所有的导线，并作整体安装后的检查。即完成电磁夯实机的装配。

实施例3：本发明的电磁夯实机的工作过程是：控制器不供电时候，中间电磁铁由于重力处于机壳内下部，此时与下部行程开关接触，当控制器上电后，顶部电磁铁和底部电磁铁中通入直流电，顶部电磁铁上部为S极，下部为N极；底部电磁铁的上部为N极，下部为S极；根据行程开关传来的信号，控制器会为中间电磁铁供电，使中间电磁铁上部为S极，下部为N极，这样就会出现顶部电磁铁给中间电磁铁吸力、底部电磁铁给中间电磁铁斥力的情况，促使中间电磁铁上回，由于此时给中间电磁铁的电流小、时间长，所以上回比较缓慢。当中间电磁铁上升触碰到机壳上的上部行程开关时，控制器根据行程开关传来的信号，改变中间电磁铁的供电方向和电流大小，使中间电磁铁上部为N极，下部为S极，这样就会出现顶部电磁铁给中间电磁铁斥力、底部电磁铁给中间电磁铁吸力的情况，再加上此时中间电磁铁的供电电流幅值较大，所以中间电磁铁会急速下冲，这样就完成了一个回合的下冲夯实工作。

在本发明所述的顶部电磁铁和底部电磁铁中通入直流电，顶部电磁铁上部为S极，下部为N极；底部电磁铁的上部为N极，下部为S极；中间电磁铁中连通的电流是大小不同和方向交变的方波。所述的中间电磁铁中连通的电流大小不同和方向交变的方波为正电流大、时间短，负电流小、时间长，参见图7。方波电流大小和方向交变是为了实现夯实机下冲和上回过程及获得急降缓升的要求。下冲阶段的正电流大、时间短，上斥和下吸的双重作用使中间电磁铁达到最大加速度和冲击力，上回阶段负电流小、时间长，在上吸和下斥的双重作用使中间电磁铁回到上位，中间电磁铁运动进而带动压板整体上下运动，实现夯实。

本发明的电磁夯实机利用电磁铁同性相斥、异性相吸的原理，采用三块电磁铁结合行程开关完成夯实机下冲和上回过程，实现震动、冲击的夯实效果。本夯实机结构简单，易控制，即可以实现震动夯实又可以实现冲击夯实，具有冲击频率和震动幅度可调的特点，可广泛应用于基础建设中通过压实来增强地面的密实度和承载强度的场合，尤其适合于作业面狭窄和要求快速夯实的工作场合的工程建筑领域。本发明经过结构的改造可应用于其它领域或设备，比如岩石破碎或冲击凿岩等，具有很强的拓展性。

Claims (2)

1.一种电磁夯实机，包括机壳、压板体、电磁铁、行程开关及小车，其特征在于：所述的机壳由顶盖和外壳筒组成，外壳筒的底端设有一个圆形凹槽的底，外壳筒内壁固定有导向孔；所述的压板体由中间平盘、压头和四根压杆组成，四根压杆连接中间平盘和压头，压头在压板体最下端；所述的电磁铁由顶部电磁铁、中间电磁铁和底部电磁铁组成，所述的顶部电磁铁固定在顶盖下，中间电磁铁安装在压板体的中间平盘与托盘之间，并固定在中间平盘下；底部电磁铁通过套筒凸缘焊接在外壳筒底端部有圆形凹槽的底上；外壳筒内壁设有行程开关；所述的行程开关安装在外壳筒内壁对应中间平盘移动范围内的两端，通过行程开关限制中间电磁铁的移动范围及改变中间电磁铁的通电电流方向；四根压杆在导向孔内对应移动范围的杆上设有金属导轨，金属导轨还起到导线作用为中间电磁铁供电；外壳筒壁上开有小孔用来引出通电导线，外壳筒外部设有金属连接套，通过金属连接套端部的连接法兰与小车前端的小车连接柱端部的法兰固定在一起，所述的小车上安装有控制夯实机运行的电源控制器。

2.根据权利要求1所述的一种电磁夯实机，其特征在于：所述的连接中间平盘和压头的四根压杆穿插在设置在外壳筒内壁的导向孔中。

3.根据权利要求2所述的一种电磁夯实机，其特征在于：所述的导向孔内的四根压杆在对应移动范围的杆上设有金属导轨，金属导轨由内部绝缘层和外部导电介质构成。

4.根据权利要求1所述的一种电磁夯实机，其特征在于：所述的顶部电磁铁和底部电磁铁中连通的电流是直流电，顶部电磁铁上部为S极，下部为N极；底部电磁铁的上部为N极，下部为S极；中间电磁铁中连通的是大小不同和方向交变的方波电流。

5.根据权利要求4所述的一种电磁夯实机，其特征在于：所述的中间电磁铁中连通的电流大小不同和方向交变的方波为正电流大、时间短，负电流小、时间长的方波电流。

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