DZ60震动打桩锤的设计

郑州雨辰学院（论文） DZ60 震动打桩锤的设计I*大学毕业设计说明书（雨） DZ60 震动打桩锤的设计（全套图纸）专业： 学号： 1334095854 姓名： 指导教师： 雨辰 完成日期： 郑州雨辰学院（论文） DZ60 震动打桩锤的设计II摘要本次设计的是 DZ60 震动打桩锤，它是 DZ 系列震动桩锤中比较典型的一种，通过对震动桩锤工作过程的观察和研究，本课题采用了机电一体化系统设计思想，对其整体造型、机械结构和控制系统进行设计。此震动桩锤机电一体化系统主要由三个部分组成：机械本体、执行器和动力源。其工作原理是运用机械震动减少桩与土壤间的摩擦阻力，并依靠其自身重力或外加压力的作用达到沉桩的目的。本课题的震动桩锤采用的是机械式定向激震器。它由两根装有相同的偏心块并相向转动的轴组成，两根轴上的偏心块所产生的离心力在水平方向上的分力相互抵消，而垂直方向上的分力叠加。通过现场运行情况表明，此震动桩锤具有贯入力强、沉桩质量高、坚实耐用、故障少、结构紧凑、噪音低、效率高、无污染等优点。关键词：机械震动 震动桩锤 激震器 郑州雨辰学院（论文） DZ60 震动打桩锤的设计IIIAbstractThe design is DZ60 vibration hammers, it is DZ series vibrohammer the more typical one, by vibrohammer work process observation and research, this study uses a mechatronic system design, the design of its overall shape, the mechanical structure and control system. This vibrohammer mechatronic system consists of three components: mechanical body, actuators and power sources. Working principle is to use mechanical vibration to reduce friction between the pile and the soil, and the role of its own gravity, or rely on external pressure to achieve the purpose of the pile. The topic vibrohammer uses directional mechanical shaker. It is the same with the eccentric and the two opposed rotatable shaft composed of two centrifugal force generated by the eccentric shaft in the horizontal direction force component cancel each other, and the vertical force component on the stack. Through on-site operation showed, Has the penetrating power strongly, the quality of stake sinking is good, firm durable, the breakdown few, the structure is compact, the low noise, the high efficiency, does not have merit and so on pollution.Keywords: Mechanical vibration Vibrohammer Exciter郑州雨辰学院（论文） DZ60 震动打桩锤的设计IV目录1 绪论 .12 震动机械的分类、用途、工作原理及构造 .22.1 震动机械的分类和用途 .22.1.1 震动机械的组成 .22.1.2 震动机械的分类 .22.1.3 震动机械的用途 .42.2 惯性震动机械的工作原理和构造 .52.2.1 惯性 激震器的形式 .52.2.3 线性或近似线性的近共震类惯性机械 .92.2.4 非线性惯性震动机械 .102.2.5 冲击式惯性震动机械 .112.3 桩工机 械的分类和工程应用 .112.3.1 桩工机械的分类 .122.3.2 桩工机械在工程技术中的应用 .122.4 震动桩锤的工作原理和构成 .122.4.1 震动桩锤的工作原理 .122.4.2 震动桩锤的构成 .132.4.3 沉桩原理 .143 电机的选择和计算 .153.1 选择电动机应综合考虑的问题 .153.2 选择电动机 .154 震动桩锤的主参数计算 .174.1 激震力的计算 .174.2 计算实际震幅 .174.2.1 根据提供的频率选择工作土壤的类型 .174.2.2 震幅 A 的确定 .174.3 计算实际偏心力矩 .184.4 功率的计算 .195 减震弹簧的设计与计算 .205.1 减震弹簧的结构选择 .205.1.1 选取螺旋弹簧的类型代号 .20郑州雨辰学院（论文） DZ60 震动打桩锤的设计V5.1.2 选取弹簧的材料并确定其主要性能参数 .205.2 圆柱螺旋弹簧的设计计算 .205.2.1 确 定单根弹簧的最大工作载荷 .205.2.2 选择旋绕比 .205.2.3 计算钢丝直径 .205.2.4 计算弹簧中径 .215.2.5 计算弹簧圈数 .215.2.6 计算试验载荷 .225.2.7 自由高度 .225.2.8 弹簧的节距 .225.2.9 弹簧的螺旋角 .235.2.10 弹簧的稳定性验算 .235.2.11 弹簧的强度验算 .235.2.12 共震验算 .246 V 带传动的设计计算 .256.1V 带的计算 .256.2V 带轮材料的确定 .257 经济分析与资源分析 .27结论 .28致谢 .29参考文献 .30郑州雨辰学院（论文） DZ60 震动打桩锤的设计11 绪论一般情况下，震动是一种不需要、有害的现象，应该加以消除和隔离；但在某些场合中，震动是需要的和有益的，应加以利用。震动有益的场合很多，比如，各种乐器的震动，可形成动听的音乐，感动人们；人类和众多动物的声带震动、耳膜震动。呼吸运动及心脏搏动，则是与生命现象密切联系的震动；在工程设计中，各种震动机械利用震动完成多种特殊的工艺过程；在日常生活中，很多震动机具帮助人们拓展自己的工作能力。随着现代建筑业的快速发展，桩基础已从木桩逐步发展为钢筋混凝土桩或钢桩。桩基础的施工机械和施工方法也有了明显的发展。桩的种类大体上可分为两大类：就地灌注桩和预制桩。预制桩主要利用锤击的方法将它打入土壤中。其施工机械也从刚开始的坠锤、蒸汽锤和柴油锤，发展到现在的震动锤。震动锤是根据我国具体特点计算的新型产品，是桥梁、机场、公路、建筑等基础施工的理想工具。具有贯入力强、沉桩质量好、结实耐用、故障少、结构紧凑、噪音低、效率高、无污染等优点。DZ 震动锤主要运用于有动力电源的各建筑工地及港口、桥梁、高层建筑、地下铁道等基施工工程。它广泛适用于丘陵、平原、湖泊地区和干填土、池塘淤泥层以及多种松土基础用袋、塑料纸板等方面。郑州雨辰学院（论文） DZ60 震动打桩锤的设计22 震动机械的分类、用途、工作原理及构造2.1 震动机械的分类和用途目前在工程领域中震动机械的应用十分广泛，如震动拉丝、震动加工、震动压印、物料的筛分、输送、破碎等。最近几十年来，运用震动原理而工作的机械得到了飞快的发展，它需要请咨询学号数字企鹅们在很多领域得到了广泛的应用，例如，在冶金工厂、选煤厂、发电厂、化工厂、铸造厂、建筑工地、水泥厂和粮食等领域。根据不完全的调查，目前震动机械中有几十种之多以用于工业生产中，比如，震动给料机、震动试验台、震动输送机、震动离心脱水机、震动球磨机、震动落砂机、震动夯土机、震动压路机、震动沉拔桩机和各种样式的激震器等。它们已经在工业的多个部门中发挥了重要的作用。2.1.1 震动机械的组成震动机械一般是由弹性元件、激震器及工作机体三个部分组成（2-1a）。1）弹性元件利用材料的弹性特性来完成各种功能的元件，称为弹性元件。弹性元件也可称为弹簧。它在负荷作用下产生弹性变形，负荷消失仍能恢复原来的形状和几何尺寸。弹性元件能够完成变换、密封、隔离、补偿、储能及连接等各种不同的功能。由于它结构简单，价格便宜，制造容易，类型繁多，故应用范围极为广泛。在某些震动机械中无弹性元件。2）激震器用以产生周期性变化的激震力，使工作运行的机体产生连续的震动。常用的激震器有液压式激震器、惯性激震器、电磁式激震器以及凸轮式激震器等。3）平衡机体或工作机体如台面、输送槽、筛箱和平衡架体等。但在某些震动机中无平衡架体。为了保证完成各种工作过程，它们常常作周期性的工作。震动机械与其它种类的机械相比，特点是结构简单、成本低、制造容易、质量轻、金属消耗量少、能耗小、安装简便、容易维修等。但是某些震动机械也存在着调整复杂、震幅不稳定、零部件工作寿命较短、传给地基的震动较大和噪音较大等缺点。2.1.2 震动机械的分类利用适当的激震器、槽体、工作管体和驱动工作台面以完成要求的震动，实现处理特定的物件和物料，达到一定工艺过程的机械，称为震动机械，它作为震动利用中重要且应用广泛的一部分。郑州雨辰学院（论文） DZ60 震动打桩锤的设计3进行震动机械分类的目的是：按照震动机械的类型，分别对它们进行研究分析，找出它们的特性和共性，以利于掌握和了解各种震动机械的特点，使它们得到更合理的利用。震动机械可以根据它们的用途、动力学特性和结构特点进行分类。1）按用途分类表 2-1 根据用途对震动机械进行了分类同时列举了多种常见震动机械的名称。2）按驱动装置的形式分类（1）惯性式震动机（图 2-1）它是由惯性激震器驱动工作的。惯性激震器一般是由主轴、偏心块、轴承座和轴承等所组成（图 2-1b）。偏需要请咨询学号数字企鹅心块回转运动时产生的周期变化的离心力引起工作机体的震动。当前惯性式震动机在工业生产部门中实现了广泛的利用。比如，震动球磨机、震动落砂机、震动震捣器及震动成型机等。（2）电磁式震动机它是由电磁激震器驱动运行的。铁心、线圈及衔铁组成了电磁激震器。脉动电流或交流电流通过线圈，使电磁铁产生周期性变化的电磁吸力，从而使工作机体产生震动。目前应用于手工业中的震动机有电磁震动试验台、电磁震动输送机和电磁震动给料机等。（3）弹性连杆式震动机它是由弹性连杆式激震器驱动的。偏心轴、连杆及链杆端部的弹簧组成了弹性连杆式激震器。工作机体利用弹性连杆引起震动。目前应用于工业中的震动机有重介质震动溜槽机、震动冷却机和弹性连杆式震动输送机等。弹性连杆式震动机构常常应用于长度较长的震动机中。（4）其它震动机它们是利用凸轮式震动器、液压式震动器和风动式激震器驱动的。这类震动机与前面三类震动机的计算方法和工作原理有所不同。图 2-1 惯性式震动机郑州雨辰学院（论文） DZ60 震动打桩锤的设计4a）惯性震动机简图 b）惯性激震器1激震器 2工作机体 3弹性元件4偏心块 5主轴 6轴承和轴承座3）按动力学特性分类表 2-2 是根据动力学特性对震动机械进行的分类。分为非线性震动机、线性近共震类震动机、线性非共震类震动机、冲击式震动机。除了根据前面特性进行分类外。还常常依据震动质体对自由度的数目和对数目震动机进行分类。2.1.3 震动机械的用途1）物料的输送利用震动的管体或槽体，可使物料根据指定方向作抛掷运动或滑行运动，从而实现输送物料的目的。利用管体封闭的震动输送机，能运输含有矽尘的矿物和其它有毒或有害的物料，有利于人体健康和环境保护。以上两个优点是其它输送设备无法比拟的。2）物料的筛分、选别、脱水、冷却和干燥由于震动可使物料均匀地和松散地分布于工作面上，同时在震动面上物料受冲击力、重力、惯性力和摩擦力的频繁作用，所以在传送物料的过程中，可充分地完成诸如筛分、冷却、脱水和干燥等各种工序过程；完成工件的排序或选别，可在溜槽、滑道中安置恰当的缺口或挡铁。3）物料的破碎、粉磨，物件的清理和工件的光饰运用震动可使物件内部的裂纹容易形成，并快速展开；运用震动可有效的使物件与研磨介质之间发生相互撞击和摩擦，从而可有效地达到破碎或粉磨物料的目的，完成物件清理、刀具光饰和铸件落砂等多种工艺过程。4）松散物料的成型与紧实运用震动可以有效的减小物料内摩擦系数，增加其“流动性”，因此物料易于成型和紧实。5）土壤或砂石对夯实、震捣及沉拔桩等运用震动可有效的减小砂石、土壤及其它混合物的内摩擦力，可降低土壤对贯入物体（桩或管）的阻力，因而可有效地实现夯土、压路、震捣及沉拔桩等工作，同时可大大减轻工人的体力劳动。6）仪器、机器及其零件的测试运用激震器