摇头式移动打夯机的试制

张 涛，励 峰

（宁波浙东地质器材制造有限责任公司，浙江 宁波315012）

1 概述

轨道交通勘察多数在城市道路中进行，施工完毕后开挖处需要填土夯实。单纯依靠人工往往费时费力，而且很难达到要求，如制造能摇头，又便于移动的柴油机动力打夯机，则解决了以上难题，一次定位便能将一处1．5m见方的开挖孔夯实，效率高，又节约人工。

本文介绍了摇头式移动打夯机的设计与制作过程，即利用摇头式升降机的机架，在其上安装柴油机，动力输出通过减速器、离合器传递给卷扬机，操作卷扬机可实现锤体提升、自由落体运动，达到夯土的目的，再配置一辆手拉车，可实现快速方便移位。

2 结构特点

该打夯机的结构布局如图1所示，底座7和立柱16、摇臂5、摇臂立杆14、摇臂座15、法兰13、前后滑轮6、4均为原摇头式升降机构件，立柱、摇臂组件布置在底座的前端。在此基础上，我们制作了支架3，并在其上布置了柴油机20、离合器1以及减速器10以及XY－1钻机的卷扬机2，放置于底座的后端。离合器为自制的牙嵌式离合器。

摇臂座15内安装有平面轴承，能保证摇臂立杆14随意转动。

为了便于移动，我们将XY－1型钻机的手拉车进行了加宽处理，并在底座中插入两根管子做杠杆，这样，只需一人即可轻松移动。图2为手拉车结构示意图。

图1

3 参数计算

3．1 动力选择

实际使用中，需要举起一个重120kg的锤体做自由落体运动夯土，起吊高度约为2．5m，暂定为最小功率的水冷系统N175柴油机，功率4．85kW，转速2600r／min。

图2

3．2 减速比选择

根据使用要求，结合工作效率，初步确定锤体提升到2．5m高度所花时间控制在4秒内比较合适，故：

式中：v——锤体提升速度，m／s；

h——锤体提升高度，m；

t——提升所用时间，暂定为4s；

式中：nB1B——卷扬机转速，r／min；

D——卷扬机卷筒直径，等于0．15m；

式中：δ——减速比；

nB2B——柴油机转速，等于2600r／min；

注：减速器与柴油机皮带轮取同一尺寸。

综合式（1）、（2）、（3），得出：

δ＝32．67

故选择市面上减速比为30∶1的减速器。

3．3 牵引力验证

式中：F——卷扬机牵引力，N；

P——柴油机功率，W；

v——锤体提升速度，m／s。

式中：D——卷扬机卷筒直径，等于0．15m；

nB1B——卷扬机转速，r／min。

式中：nB2B——柴油机转速，等于2600r／min；

δ——减速比，等于30∶1。

将式（5）、（6）代入式（4），得出

牵引力F＝7125N，远大于mg＝120×9．8＝1176N，故N175柴油机动力足够。

此处未考虑柴油机、皮带轮、减速器等的效率。

4 使用效果及结论

该打夯机目前已在轨道交通勘察中使用，效果良好，有效解决了原先人工夯土夯不实的问题，且大大减轻了劳动强度（两人即可协同作业），又保证了填土回填的质量，减少修复后再沉降现象的发生。图3即为工作中的打夯机。在使用中需要注意，辅助人员控制摇臂要集中精神，避免被锤体所伤。

图3