一种充电式冲击捣固镐的制作方法

1.本实用新型涉及小型工程设备领域，特别涉及一种应用于铁路及市政等建设、维护施工过程中用于切割、破碎、夯实等作业、特别适合于铁路碎石道砟捣固作业的方便、快捷、无尾气污染的工程设备，具体为一种充电式冲击捣固镐。


背景技术：

2.随着我国铁路建设的不断发展，铁路线路里程的增加对铁路维护的需求日益增大，使用手持式捣固镐进行的道岔捣固及短程紧急抢修等维护工作随之增加。而现有的较高效率的手持式捣固设备均为冲击式捣固镐，因功率重量比的原因冲击式捣固镐均采用小型二冲程汽油机为动力，其尾气排放现阶段最高只达到国ⅱ标准，尾气排放污染问题难以彻底解决；随着国家对非道路移动设备尾气排放要求的提高，内燃冲击捣固镐越来越难适应环保要求。而同时现有的无尾气排放的电动捣固镐或为有线式需连接供电线路或为振动式；有线捣固镐受供电线路限制使用受限而振动式捣固效率相对较低，因此彻底解决尾气排放污染的高效、便捷的充电式电动冲击式捣固镐成为此类小型工程设备制造领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.为解决以上现有问题，本实用新型提供一种充电式冲击捣固镐。本实用新型通过以下技术方案实现。
4.一种充电式冲击捣固镐，包括机体；
5.所述机体由电池组、力矩电机模块及动力输出系统、气压冲击系统、机架壳体及操作控制系统、减震系统、快换镐钎组成；
6.所述力矩电机模块及动力输出系统包括力矩电机、力矩电机控制器箱以及位于其内的力矩电机控制器，所述力矩电机的力矩电机定子体上设有定子绕组，所述定子绕组以其线圈骨架中心圆柱孔定位固定于用作机箱前盖的所述力矩电机定子体上，所述力矩电机定子体的壳体上还设有多个定子壳体通风孔，所述力矩电机设有电机转子轴承，所述电机转子轴承为带接触式密封的深沟球轴承，所述力矩电机的电机转子轴承内圈设有转子外壳，所述转子外壳呈一端有底、中间凸出的筒形设在外圈固定于机箱内与所述线圈骨架中心圆柱孔同心的电机转子轴承内圈中，其筒壁内圈均布设有一组永磁体，其靠近中部的圆周部位设有用于轴向定位的台阶，该台阶处设有向旋转方向前倾的条形开口，所述机箱内部左侧设有用于安装轴承的圆柱孔，右侧有用于轴承轴向定位的台阶孔，所述台阶孔下部不封闭而留出连杆运动所需空间，所述转子外壳的筒底外侧适当位置处设有中心线与筒体平行的圆柱体偏心轴，所述偏心轴通过滚针轴承铰接气压连杆的大端孔形成曲轴连杆机构；
7.所述气压冲击系统由上镐体、下镐体、气压连杆活塞组件、冲击活塞组件组成，所述上镐体的上部设有箱体，所述箱体内部左、右两侧的空间由所述带接触式密封的电机转
子轴承与箱体内壁分隔为电机和连杆两个独立的空间，所述箱体的上部设有与所述电机空间相连的箱体排风口，所述上镐体的内部设有汽缸筒，所述汽缸筒内设有活塞，所述上镐体内低位处且位于所述活塞的下方设有由导向套导向的冲击活塞，所述上镐体内夹层上由上至下依次分别设有卸荷孔和循环气孔；
8.所述机架壳体及操作控制系统包括机架和壳体，所述机架的左右两侧分别设有手柄，其左手柄上设有控制电机转速的调速手柄，其右手柄上设有用以启动或关闭电机的启停按钮；所述壳体与所述机架螺接，所述电池组、力矩电机模块及动力输出系统、气压冲击系统均位于所述壳体内，所述壳体的左右两侧均设有百叶窗式排风口；
9.所述减震系统由一对两端分别固定在所述机架和上镐体上的板式减震弹簧、安装在所述机架上的一对减震限位板以及所述机架和上镐体间绞接的稳定杆组成，所述减震弹簧包括左减震弹簧和右减震弹簧，所述上镐体通过所述减震系统悬挂式连接在所述机架上并由其两侧的限位槽和所述机架壳体上的限位块限制浮动范围，所述限位槽包括左限位槽和右限位槽，所述限位块包括左限位块和右限位块，所述左限位块和右限位块分别对应固定在所述左减震弹簧和右减震弹簧的竖直部位上；
10.所述快换镐钎包括插入设在所述下镐体内的镐钎，所述镐钎与所述下镐体的内壁滑配有镐钎套，所述下镐体的底端处还设有与所述镐钎紧贴的镐钎止脱块。
11.进一步的，所述电池组为高容量密度的聚合物锂电池，采用模块化形式，所述电池组内的电芯以带垂直导向的悬挂方式设置在上下两组弹簧间。
12.进一步的，所述电机转子轴承为带接触式密封圈的深沟球轴承使该轴承两侧空间隔离。
13.进一步的，所述转子外壳上的偏心轴通过与之铰接的连杆、活塞销带动所述活塞在所述上镐体的汽缸筒内部上、下运动。
14.进一步的，所述机架为无缝钢管焊接结构，所述壳体为具有良好绝缘效果的工程塑料制成的上端封闭的桶形壳体。
15.进一步的，所述上镐体通过平衡弹簧的支撑悬于所述镐钎和与之滑配的镐钎套之上。
16.进一步的，所述镐钎由优质合金结构钢锻造成型。
17.本实用新型的有益效果：
18.1.解决内燃式捣固镐尾气排放污染问题；
19.2.解决内燃式捣固镐发动机噪声污染问题；
20.3.解决现有充电式电动捣固镐工作效率低下问题；
21.4.解决现有较高效率电动捣固镐因需连接电网供电而导致的使用限制问题；
22.5.解决现有电动捣固镐因附带机械传动部分而产生的质量过大及能量损耗问题；
23.6.解决相对封闭空间(如隧道内)使用内燃式捣固镐的尾气无法迅速扩散，导致的严重损害操作者身体健康问题；
24.7.结构简单，维护方便。
附图说明
25.图1为本实用新型一种充电式冲击捣固镐的整机结构示意图(一)；
26.图2为本实用新型一种充电式冲击捣固镐的整机结构示意图(二)；
27.图3为本实用新型一种充电式冲击捣固镐的工作原理示意图；
28.图4为沿上镐体中心线剖切的箱体部位组装图剖面图；
29.图5为箱体轴向剖面图。
具体实施方式
30.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
33.在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
34.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.实施例：一种充电式冲击捣固镐，包括机体；
36.机体由电池组、力矩电机模块及动力输出系统、气压冲击系统、机架壳体及操作控制系统、减震系统、快换镐钎组成；
37.电池组1采用高容量密度的聚合物锂电池，以减轻整机质量；采用模块化形式方便拆装及充电；电池组1内的电芯以带垂直导向的悬挂方式设置在上下两组弹簧间以减轻设备振动的影响，工作时电池组释放储存的电能为力矩电机模块供电；
38.本机采用无需机械传动的低压直流无刷力矩电机为动力在保证能效的前提下尽量减轻设备质量以减小操作者负担；力矩电机模块及动力输出系统包括力矩电机、力矩电机控制器箱2以及位于其内的力矩电机控制器14，力矩电机的力矩电机定子体15上设有定子绕组17，定子绕组17以其线圈骨架中心圆柱孔定位固定于用作机箱前盖的力矩电机定子体15上，力矩电机定子体15的壳体上还设有多个定子壳体通风孔16，力矩电机设有电机转子轴承18，电机转子轴承18为带接触式密封的深沟球轴承，力矩电机的电机转子轴承18内圈设有转子外壳22，转子外壳22呈一端有底、中间凸出的筒形设在外圈固定于机箱内与前述的线圈骨架中心圆柱孔同心的电机转子轴承18内圈中，其筒壁内圈均布设有一组永磁体
以在电流通过定子绕组17时产生电磁力而驱动旋转，其靠近中部的圆周部位设有用于轴向定位的台阶，该台阶处设有向旋转方向前倾的条形开口，机箱内部左侧设有用于安装轴承的圆柱孔，右侧有用于轴承轴向定位的台阶孔，台阶孔下部不封闭而留出连杆运动所需空间，转子外壳22的筒底外侧适当位置处设有中心线与筒体平行的圆柱体偏心轴23，偏心轴23通过滚针轴承铰接气压连杆的大端孔形成曲轴连杆机构，其中，电机转子轴承18处设有轴承调整垫20以及轴承调整垫通风口21；
39.气压冲击系统由上镐体11、下镐体9、气压连杆活塞组件、冲击活塞组件组成，上镐体11是设备的主机体，其内部圆柱孔即为气压系统的气缸，力矩电机产生的动力经气压连杆将旋转运动转换为气压活塞的往复直线运动，进而转换为压缩空气势能，然后作用到上镐体11下部的冲击活塞29上使其产生高速上下往复运动对下镐体9内的镐钎10形成冲击；上镐体11的上部设有箱体4，箱体4内部左、右两侧的空间由带接触式密封的电机转子轴承18与箱体内壁分隔为电机和连杆两个独立的空间，箱体4的上部设有与电机空间相连的箱体排风口19，上镐体11的内部设有汽缸筒，汽缸筒内设有活塞26，上镐体11内低位处且位于活塞26的下方设有由导向套31导向的冲击活塞29，上镐体11内夹层上由上至下依次分别设有卸荷孔28和循环气孔30；
40.机架壳体及操作控制系统包括机架3和壳体，本机机架3为无缝钢管焊接结构，机架3的左右两侧分别设有手柄，其左手柄6上设有控制电机转速的调速手柄5，其右手柄13上设有用以启动或关闭电机的启停按钮38；壳体与机架3螺接，壳体为具良好绝缘效果的工程塑料制成的上端封闭的桶形壳体，壳体左右两侧设有百叶窗式排风口，转子旋转时形成的散热气流由壳体下方吸入经电池组1外壳的通风口、力矩电机控制器14散热片进入电机内定子绕组17随电机转子旋转甩出转子筒壁由壳体两侧的排风口吹出，解决设备散热问题的同时防止电气部分受雨水淋湿，机架壳体通过减震系统与设备主体连接；
41.减震系统由一对两端分别固定在机架3和上镐体11上的板式减震弹簧、安装在机架3上的一对减震限位板以及机架3和上镐体11间绞接的稳定杆组成，减震弹簧包括左减震弹簧7和右减震弹簧8，上镐体11通过减震系统悬挂式连接在机架3上并由其两侧的限位槽和机架壳体上的限位块限制浮动范围，限位槽包括左限位槽36和右限位槽37，限位块包括左限位块34和右限位块35；
42.本机的捣固工作最终由机钎完成，镐钎10由优质合金结构钢锻造成型，然后经过严格的热处理工艺处理；工作时镐钎10可快速的插入下机体内进行捣固作业，工作结束可快速拆卸方便转运；快换镐钎包括插入设在下镐体9内的镐钎10，镐钎10与下镐体9的内壁滑配有镐钎套33，下镐体9的底端处还设有与镐钎10紧贴的镐钎止脱块12。
43.工作基本原理：
44.双手握住左手柄6和右手柄13，设备竖直由镐钎10支撑在待捣固工作面上，按下启动按钮38，电池组1给力矩电机控制器箱2内的力矩电机控制器14供电，力矩电机控制器14将电池发出的直流电转变为三项交变电流供给固定在力矩电机定子体15上的定子绕组17，于是定子绕组17产生旋转磁场；安装在电机转子轴承18内圈的转子外壳22内的永磁体受磁力驱动使转子外壳22旋转，于是转子外壳22上的偏心轴23同时绕电机转子轴承18中心旋转，并通过与之铰接的连杆24、活塞销25带动活塞26在上镐体11的汽缸筒内部上、下运动而使该汽缸筒内的空气受到周期性压缩；
45.此时设备主体在平衡弹簧32的支撑下悬于镐钎10和与之滑配的镐钎套33之上，上镐体11内由导向套31导向的冲击活塞29因气压作用位于低位，上镐体11内的卸荷孔28露出，使上镐体11的汽缸筒内部的活塞26上、下的空气由上镐体11的夹层经卸荷孔28联通，系统无压力，电机无负荷低速运转；
46.捣固开始时，左手压下调速手柄15使手柄内的电位器电阻减小，控制力矩电机控制器14使力矩电机的转子外壳22转速加大，双手下压安装在机架3上的左手柄6和右手柄13，压力通过各自以自身的竖直部位连接在机架3上的左减震弹簧7和右减震弹簧8使连接在前述左、右减震弹簧上、下水平端的设备主体向下运动，同时平衡弹簧32受力压缩；此时镐钎10和与下镐体9内壁滑配的镐钎套33支撑在工作面上，冲击活塞29底部被镐钎10顶住，随着设备主体的下移，前述的卸荷孔28移动到冲击活塞29的下方，于是前述上镐体11的汽缸筒内部的活塞26与冲击活塞29之间密闭；力矩电机驱动的活塞26上行时，此密闭空间出现负压，同时活塞26上方的空气经箱体4、上镐体11的夹层空间、循环气孔30进入冲击活塞29的下方，于是冲击活塞29受上方负压吸力和下方空气压力作用上行，其下端与镐钎10脱离接触；活塞26继续运动，过上止点后向下运动，该密闭空间的空气被压缩，同时因活塞26下行，活塞26上方形成负压，进而通过箱体4、上镐体11的夹层空间，吸引冲击活塞29下方的空气经循环气孔30排出，在上方压缩空气压力和下方负压的作用下冲击活塞29快速下行，打击镐钎10顶部，从而使镐钎10冲击工作对象实现冲击捣固作业；而冲击活塞29在打击镐钎10顶部使镐钎10向下运动的同时冲击活塞29也受反作用力而向上运动，此时活塞26也经过下止点而向上运动，机体内空气随之在冲击活塞29上方形成负压而在其下方产生压力，在此三种向上作用力的作用下，冲击活塞29上行封闭卸荷孔28，冲击活塞29与活塞26之间再次形成密闭空间，并随活塞26的运动形成往复循环运动而实现连续冲击作业。
47.随着前述连续冲击的进行，镐钎10逐步深入路基道砟内并将钎头部位的道砟捣入轨枕下；当捣固深度达到要求一次捣固动作完毕，稍松开调速手柄5向上提起两手柄，设备主体随左减震弹簧7和右减震弹簧8的压缩向上运动，镐钎10及冲击活塞29相对设备主体下移，使卸荷孔28处于的冲击活塞29的上方，于是设备进入空载运转状况，而不产生冲击。继续向上提起设备，然后将镐钎10移至适当位置再次下压两手柄，设备进入前述工作状态。
48.当镐钎10深入道砟内因周围石砟挤压向上提起镐钎10阻力加大时，安装在固定于左减震弹簧7和右减震弹簧8竖直部位上的左限位块34和右限位块35随机架3相对设备主体向上运动的最大幅度由左限位槽36和右限位槽37限制以保护所述减震弹簧不会拉伸过度而损坏。
49.设备工作时由活塞26上下往复运动造成的箱体4左侧(连杆侧)的含油脉动气流与转子外壳22旋转产生的散热气流由箱体4的隔板及隔板上设置的带接触式密封圈的深沟球轴承分隔，避免含油气体进入电机并保证散热效果。
50.本实用新型解决了内燃式捣固镐尾气排放污染问题；解决了现有充电式电动捣固镐工作效率低下问题；解决了现有较高效率电动捣固镐因需连接电网供电而导致的使用限制问题；解决了现有电动捣固镐因附带机械传动部分而产生的质量过大及能量损耗问题；解决了相对封闭空间(如隧道内)使用内燃式捣固镐的尾气无法迅速扩散，导致的严重损害操作者身体健康问题，同时，结构简单，维护方便。
51.以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示
的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种充电式冲击捣固镐，包括机体，其特征在于：所述机体由电池组、力矩电机模块及动力输出系统、气压冲击系统、机架壳体及操作控制系统、减震系统、快换镐钎组成；所述力矩电机模块及动力输出系统包括力矩电机、力矩电机控制器箱以及位于其内的力矩电机控制器，所述力矩电机的力矩电机定子体上设有定子绕组，所述定子绕组以其线圈骨架中心圆柱孔定位固定于用作机箱前盖的所述力矩电机定子体上，所述力矩电机定子体的壳体上还设有多个定子壳体通风孔，所述力矩电机设有电机转子轴承，所述电机转子轴承为带接触式密封的深沟球轴承，所述力矩电机的电机转子轴承内圈设有转子外壳，所述转子外壳呈一端有底、中间凸出的筒形设在外圈固定于机箱内与所述线圈骨架中心圆柱孔同心的电机转子轴承内圈中，其筒壁内圈均布设有一组永磁体，其靠近中部的圆周部位设有用于轴向定位的台阶，该台阶处设有向旋转方向前倾的条形开口，所述机箱内部左侧设有用于安装轴承的圆柱孔，右侧有用于轴承轴向定位的台阶孔，所述台阶孔下部不封闭而留出连杆运动所需空间，所述转子外壳的筒底外侧适当位置处设有中心线与筒体平行的圆柱体偏心轴，所述偏心轴通过滚针轴承铰接气压连杆的大端孔形成曲轴连杆机构；所述气压冲击系统由上镐体、下镐体、气压连杆活塞组件、冲击活塞组件组成，所述上镐体的上部设有箱体，所述箱体内部左、右两侧的空间由所述带接触式密封的电机转子轴承与箱体内壁分隔为电机和连杆两个独立的空间，所述箱体的上部设有与所述电机空间相连的箱体排风口，所述上镐体的内部设有汽缸筒，所述汽缸筒内设有活塞，所述上镐体内低位处且位于所述活塞的下方设有由导向套导向的冲击活塞，所述上镐体内夹层上由上至下依次分别设有卸荷孔和循环气孔；所述机架壳体及操作控制系统包括机架和壳体，所述机架的左右两侧分别设有手柄，其左手柄上设有控制电机转速的调速手柄，其右手柄上设有用以启动或关闭电机的启停按钮；所述壳体与所述机架螺接，所述电池组、力矩电机模块及动力输出系统、气压冲击系统均位于所述壳体内，所述壳体的左右两侧均设有百叶窗式排风口；所述减震系统由一对两端分别固定在所述机架和上镐体上的板式减震弹簧、安装在所述机架上的一对减震限位板以及所述机架和上镐体间铰接的稳定杆组成，所述减震弹簧包括左减震弹簧和右减震弹簧，所述上镐体通过所述减震系统悬挂式连接在所述机架上并由其两侧的限位槽和所述机架壳体上的限位块限制浮动范围，所述限位槽包括左限位槽和右限位槽，所述限位块包括左限位块和右限位块，所述左限位块和右限位块分别对应固定在所述左减震弹簧和右减震弹簧的竖直部位上；所述快换镐钎包括插入设在所述下镐体内的镐钎，所述镐钎与所述下镐体的内壁滑配有镐钎套，所述下镐体的底端处还设有与所述镐钎紧贴的镐钎止脱块。2.根据权利要求1所述的一种充电式冲击捣固镐，其特征在于：所述电池组为高容量密度的聚合物锂电池，采用模块化形式，所述电池组内的电芯以带垂直导向的悬挂方式设置在上下两组弹簧间。3.根据权利要求1所述的一种充电式冲击捣固镐，其特征在于：所述电机转子轴承为带接触式密封圈的深沟球轴承使该轴承两侧空间隔离。4.根据权利要求1所述的一种充电式冲击捣固镐，其特征在于：所述转子外壳上的偏心轴通过与之铰接的连杆、活塞销带动所述活塞在所述上镐体的汽缸筒内部上、下运动。
5.根据权利要求1所述的一种充电式冲击捣固镐，其特征在于：所述机架为无缝钢管焊接结构，所述壳体为具有良好绝缘效果的工程塑料制成的上端封闭的桶形壳体。6.根据权利要求1所述的一种充电式冲击捣固镐，其特征在于：所述上镐体通过平衡弹簧的支撑悬于所述镐钎和与之滑配的镐钎套之上。7.根据权利要求1所述的一种充电式冲击捣固镐，其特征在于：所述镐钎由优质合金结构钢锻造成型。

技术总结
本实用新型公开一种充电式冲击捣固镐，适合于铁路碎石道砟捣固作业的方便、快捷、无尾气污染的工程设备，包括机体，机体由电池组、力矩电机模块及动力输出系统、气压冲击系统、机架壳体及操作控制系统、减震系统、快换镐钎组成。本实用新型解决了内燃式捣固镐尾气排放污染问题；解决了现有充电式电动捣固镐工作效率低下问题；解决了内燃式捣固镐发动机噪声污染问题；解决了现有较高效率电动捣固镐因需连接电网供电而导致的使用限制问题；解决了现有电动捣固镐因附带机械传动部分而产生的质量过大及能量损耗问题；解决了相对封闭空间(如隧道内)使用内燃式捣固镐的尾气无法迅速扩散，导致的严重损害操作者身体健康问题，结构简单，维护方便。维护方便。维护方便。


技术研发人员：孔得正 胡炳月 张美悦 孔景辉 张宇 林德松 曾荣杰
受保护的技术使用者：廊坊正德机械配件有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/9/19