一种电磁式打夯装置
本发明属于土建机械，具体涉及一种电磁式打夯装置。
背景技术：
1、随着社会经济的快速发展，房屋建设和水利设施等建筑工程逐渐多了起来，在建筑工程中需要用到很多的工具和设备，尤其在路面水泥铺设前都需要使用打夯设备对土壤、砾石、沥青、混凝土等材料进行夯实或压实，同时路面开沟和旧路面的重修维护也需要打夯设备对其进行路面破碎。因此，打夯设备技术在提高基建效率、保证建筑质量等方面扮演着举足轻重的角色。
2、在古代，人们采用原始而简单的方法进行打夯作业。最初，他们通过在石头上钻孔，插入木棍，并利用人力进行单人或双人夯击。随着时间的流逝，这一技术逐渐进步，人们在石头上绑上多条绳索，使得多人可以同时协作进行打夯。但是人力打夯不仅劳动强度大，而且效率低下，于是随着社会的发展，人们开始利用牲畜拉着圆柱形的石头，在路面上进行碾压，以达到夯实的效果。进入机械化时代后，人们开始使用拖拉机的车轮来压实路基。到了现代，随着科技的飞速发展，打夯技术已经发生了翻天覆地的变化。现在常用的打夯设备一般有蛙式打夯机和快速打夯机两种。蛙式打夯机存在体积大，操作难度大，工作效率低，适用范围小，震动大、噪声大，安全性能差等问题。相较于蛙式打夯机，快速打夯机虽然体积小、操作简单，但是现有的快速打夯机多采用电动机驱动或者内燃机驱动，从能源和能耗观点看，内燃机驱动利用的是不可再生二次能源，不利于绿色社会可持续发展，并且两种驱动方式均具有能量利用率低、能耗高的缺点。
3、如申请号为201020041131.1的专利公开了一种电动打夯机，其包括夯体1、不带机械式离心控制开关的单相交流电机、夯把和电子控制器。这一设备以单相交流电机为驱动装置，提高了用电安全，单相电源取用方便，为使用者提供了极大的便利，但是电机驱动只能有效控制打夯机冲击速度，冲击力度和冲击频率单一，适用范围具有很大的局限性。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种电磁式打夯装置，能够通过调节回程线圈和冲程线圈的充电电压幅值和脉冲宽度，进而产生不同大小的电磁力和脉冲频率作用给冲击锤，精准控制的冲击锤的冲击力和冲击频率，便于适用不同的打夯需求。
2、本发明的技术方案是：
3、一种电磁式打夯装置，包括夯板和用于为夯板提供冲击力的加载机构，所述加载机构包括：
4、壳体，其一端设有端盖，另一端封闭；
5、冲击部，包括导管、冲击锤以及第一夯杆，所述导管插设在所述壳体内且两者可拆卸连接，所述冲击锤为导电金属材质，所述冲击锤滑动连接于导管内，所述第一夯杆下端与夯板连接，上端穿过端盖进入导管内，所述第一夯杆与端盖滑动连接；
6、电磁脉冲单元，包括回程线圈、冲程线圈以及供电模块，所述回程线圈和冲程线圈均套装在所述导管上，且所述回程线圈与所述冲程线圈的上侧，所述供电模块分别与所述回程线圈和冲程线圈电连接，用于通过控制所述回程线圈和冲程线圈的充电电压幅值和脉冲宽度实现所述冲击锤上磁力方向的转换。
7、优选的，所述冲击锤的高度小于所述回程线圈或冲程线圈在所述导管上的长度。
8、优选的，所述供电模块包括第一电路组件和第二电路组件，所述第一电路组件用于和所述冲程线圈形成电流回路，实现对所述冲程线圈上磁场的启闭控制；所述第二电路组件用于和所述回程线圈形成电流回路，实现对所述回程线圈上磁场的启闭控制，且所述第一电路组件和第二电路组件的电流方向相反。
9、优选的，所述第一电路组件包括储能电容器、驱动系统电阻和放电触发开关，所述储能电容器、驱动系统电阻、放电触发开关以及冲程线圈串联；所述第二电路组件与所述第一电路组件相同。
10、优选的，所述供电模块还包括有压力传感器，所述压力传感器安装在所述导管的上端。
11、优选的，所述导管上端与所述壳体的顶壁之间设置有第一缓冲组件，所述第一缓冲组件包括：
12、第四质量块，固定在所述壳体的内壁上，所述第四质量块面向导管一端开设有圆柱形通道，另一端开设有多边形通道，所述圆柱形通道与所述多边形通道连通，且所述圆柱形通道的孔径大于所述导管的孔径；
13、第一缓冲块，为圆柱形结构，滑动连接于所述圆柱形通道内；
14、第二缓冲块，为多边形结构，滑动连接于所述多边形通道内，所述压力传感器置于所述第一缓冲块与第二缓冲块之间；
15、第一缓冲弹簧，其上端与所述壳体的顶壁固连，下端与所述第二缓冲块固连。
16、优选的，所述端盖与所述第一夯杆之间设置有第二缓冲组件，所述第二缓冲组件包括：
17、夯杆支架，贯穿插设在所述端盖上且两者固连，并且所述夯杆支架套装在所述第一夯杆上，所述第一夯杆的上端套装固定有圆柱凸台，所述圆柱凸台在所述导管内滑动，通过圆柱凸台的限位用于第一夯杆和夯杆支架的内壁形成间隙；
18、限位套，套装在所述第一夯杆上，其内侧壁与所述凹槽贴合滑动，外侧壁与所述夯杆支架固定；
19、第二缓冲弹簧，套装在所述第一夯杆上，其上端与所述限位套固连，下端与第一夯杆固连。
20、优选的，所述夯板与所述第一夯杆之间还可拆卸连接有第二夯杆。
21、优选的，所述导管外侧分别套装有第一线圈支架和第二线圈支架，所述第一线圈支架和第二线圈支架均与所述壳体可拆卸连接，所述冲程线圈套装在第一线圈支架上，所述回程线圈套装在第二线圈支架上。
22、优选的，所述壳体与所述压力传感器、回程线圈以及冲程线圈的对应位置均开设有散热孔。
23、与现有技术相比，本发明的一种电磁式打夯装置，具有以下有益效果：
24、在使用时利用回程线圈通电，在回程线圈中产生脉冲大电流，并激发脉冲磁场，冲击锤上产生磁化电流，产生向上的吸力，实现冲击锤在导管内向上移动，且回程线圈通电后磁路中的磁阻发生变化，根据磁通守恒原理和能量守恒原理，冲击锤在运动到回程线圈中心前一直受到向上的电磁力，持续加速运动。当冲击锤到达指定高度时，回程线圈回路切断，同时冲程线圈回路导通，同理，冲击锤磁化，在电磁力作用下反向运动撞击第一夯杆顶部，依此不断循环，能够对夯板连续的冲击作用在地面上，本装置可以通过调节回程线圈和冲程线圈的充电电压幅值和脉冲宽度，进而产生不同大小的电磁力和脉冲频率，驱动线圈实现冲击力和冲击频率的精准控制，且能量转化效率高，便于使用。
技术特征：
1.一种电磁式打夯装置，包括夯板(1)和用于为夯板(1)提供冲击力的加载机构，其特征在于，所述加载机构包括：
2.根据权利要求1所述的一种电磁式打夯装置，其特征在于，所述冲击锤(20)的高度小于所述回程线圈(18)或所述冲程线圈(8)在所述导管(6)上的长度。
3.根据权利要求1所述的一种电磁式打夯装置，其特征在于，所述供电模块包括第一电路组件和第二电路组件，所述第一电路组件用于和所述冲程线圈(8)形成电流回路，实现对所述冲程线圈(8)上磁场的启闭控制；所述第二电路组件用于和所述回程线圈(18)形成电流回路，实现对所述回程线圈(18)上磁场的启闭控制，且所述第一电路组件和第二电路组件的电流方向相反。
4.根据权利要求2所述的一种电磁式打夯装置，其特征在于，所述第一电路组件包括储能电容器、驱动系统电阻和放电触发开关，所述储能电容器、驱动系统电阻、放电触发开关以及冲程线圈(8)串联；所述第二电路组件与所述第一电路组件相同。
5.根据权利要求1所述的一种电磁式打夯装置，其特征在于，所述供电模块还包括有压力传感器(15)，所述压力传感器(15)安装在所述导管(6)的上端。
6.根据权利要求1所述的一种电磁式打夯装置，其特征在于，所述导管(6)上端与所述壳体(4)的顶壁之间设置有第一缓冲组件，所述第一缓冲组件包括：
7.根据权利要求1所述的一种电磁式打夯装置，其特征在于，所述端盖(23)与所述第一夯杆(24)之间设置有第二缓冲组件，所述第二缓冲组件包括：
8.根据权利要求1所述的一种电磁式打夯装置，其特征在于，所述夯板(1)与所述第一夯杆(24)之间还可拆卸连接有第二夯杆(2)。
9.根据权利要求1所述的一种电磁式打夯装置，其特征在于，所述导管(6)外侧分别套装有第一线圈支架(7)和第二线圈支架(17)，所述第一线圈支架(7)和第二线圈支架(17)均与所述壳体(4)可拆卸连接，所述冲程线圈(8)套装在第一线圈支架(7)上，所述回程线圈(18)套装在第二线圈支架(17)上。
10.根据权利要求1所述的一种电磁式打夯装置，其特征在于，所述壳体(4)与所述压力传感器(15)、回程线圈(18)以及冲程线圈(8)的对应位置均开设有散热孔。
技术总结
本发明属于土建机械技术领域，具体涉及一种电磁式打夯装置，包括夯板和加载机构，加载机构包括壳体、冲击部以及电磁脉冲单元。壳体一端设有端盖；冲击部包括导管、冲击锤以及第一夯杆，导管插设在壳体内且两者可拆卸连接，冲击锤为导电金属材质且滑动连接于导管内，第一夯杆下端与夯板连接，上端穿过端盖进入导管内，第一夯杆与端盖滑动连接；电磁脉冲单元包括回程线圈、冲程线圈以及供电模块，回程线圈和冲程线圈均套装在导管上，回程线圈在冲程线圈的上侧且两者均与供电模块电连接，供电模块用于通过控制回程线圈和冲程线圈通电实现作用在冲击锤上磁力方向的转换。本装置精准控制的冲击锤的冲击力和冲击频率，便于适用不同的打夯需求。
技术研发人员：霍鲁斌,曹增强,闫涵,闫璐,于萌辰,鲁珉希,胡琪
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23