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摘要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
总论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
1 液压缸的参数值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .9
2 液压泵的选用 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
3 电动机的选用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
3.1 电动机Ⅰ的选用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
3.2 电动机П的选用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4 液压阀的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
4.1方向控制阀的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.1.1单向控制阀的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.1.2 换向阀的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
4.2压力阀的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.3流量控制阀的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .14
4.4压力表开关的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.5压力表的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5 液压油的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
6 联轴器的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
7 油箱的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
7.1确定油箱的有效容积大致外形尺寸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
7.2滤油器的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
7.2.1 吸油滤油器(粗滤器)的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
7.2.2 回油滤油器（精滤器）的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
7.3空气滤清器的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
7.4液位计的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7.5油箱各板尺寸及附件安装位置的确定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7.5.1油箱的总体设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7.5.2初定各板面的厚度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7.5.3隔板的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7.5.4各面板的安装尺寸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
上面板中各安装尺寸的确定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
起吊螺钉的选用及校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
盖板上各器件的定位 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
.1螺栓的布置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
.2起吊螺钉布置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
.3空气滤清器的定位 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
.4回油滤油器的定位 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
.5吊环的选择及安装 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
左面板上液位计的定位 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
右面板上放油口的定位 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
隔板上吸油滤油器的定位 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
底脚的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
油箱厚及焊接宽度的校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
8 油管的设计计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
8.1钢管管径的选择与设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 28
8.1.1液压泵的吸油管 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 28
.1泵Ⅰ的吸油管 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .28
.2 泵Ⅱ的吸油管 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 29
8.1.2 液压泵的排油管 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .29
.1 泵Ⅰ的排油管 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 29
.2 泵Ⅱ的排油管 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 29
8.1.3 液压系统油路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .30
.1单只压桩油缸进油油路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .30
.2 压桩系统总油路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 30
.3 泵Ⅰ对压桩油缸进油油路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
.4 泵Ⅱ对压桩油缸进油油路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
8.1.4 夹桩系统油路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .31
.1 单只夹桩油缸进油油路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 31
.2夹桩系统进油油路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
8.1.5 行走系统（纵移和横移）. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .31
8.1.6 顶升系统油路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
8.1.7 回油系统油路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
.1 泵Ⅰ的回油油路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
.2 泵Ⅱ的回油油路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
.3 系统的总回油油路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
8.2胶管的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
8.3接头体的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
9.总结与展望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
致谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
参考书目 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
摘 要
这次毕业设计的课题是YZY400全液压静力压桩机的设计,我们是团队毕业设计,我完成静压桩机的液压系统。我首先参考一些液压机的液压系统，根据其主要参数，确定液压元器件，然后确定整个桩机液压部分的所有尺寸并完成部件的选定，最后对各元器件定尺寸。
关键词：静压桩机 ; 液压系统 ; 液压元件
Abstract
The task of graduate design will design a pile driver of statics YZY400 include hydraulic pressure. Our collecting will finish this task , while I will finish the hydraulic of this system . First of all , I reference some hydraulic machinaes , then make sure the hydraulic element, secondly , I make sure all dimension of tread part and chose parts , lastly , I finish to cheak all dimension and intensity.
Keywords : pile driver ; hydraulic system ; hydraulic element ;
总 论
液压静力压桩机分为"抱压式液压静力压桩机"和"顶压式液压静力压桩机"(对桩顶部施压进行压桩)两种。抱压式液压静力压桩机压桩过程是通过夹持机构"抱"住桩身侧面，由此产生摩擦传力来实现的；而顶压式液压静力压桩机则是从预制桩的顶端施压，将其压入地基的。由于施压传力方式不同，这两种桩机结构形式、性能特点、适用范围也有显著不同。其核心是液压系统的设计方法及其配置，它直接影响整机的技术性能及节能效果。而压桩机构是桩机的主要工作装置，是这种压桩机的关键技术，直接影响桩机的压桩能力和成桩质量。其中，抱压式桩机主要由压桩系统和夹桩机构组成，而顶压式桩机主要由压桩系统和桩帽组成。顶压式桩机除压桩机构中没有夹桩机构外，一般不带起重机，但增加了一套卷扬吊桩系统。
常规的顶压式压桩机由于其结构及工作特点，使其工作重心较高、安全性较差，并且存在压桩力较小、压入桩的垂直度保障能力差等问题，因而其应用受到限制；而抱压式压桩机结构紧凑、操作简便、工作重心低、移动平稳、转场方便、施工效率高，因此，抱压式压桩机已经占绝对主导地位。本文所述液压静力压桩机主要是指抱压式液压静力压桩机。
静力压桩是利用液压原理由高压油泵产生的高压油通过油缸把桩柱推入地下。这种压桩方法完全避免了锤击打桩所产生的振动、噪音和污染，因此施工时具有无噪音、无振动和无污染，称为环保型打桩机。由于它对地基及邻近原有建筑物的振动影响很小，桩的施工应力也较小，因此它被广泛用于软土地基的沉桩工程，是一种崭新的桩工设备。?
YZY400系列全液压静力压桩机采用全液压行走装置实现纵向、横向、转向及平台升降调整动作，运动灵活可靠。尤其适用于空心的园柱形混凝土预制桩。该系列桩机运行时能直接从压力表取得压桩力数据，不用试桩，可计算出单桩承载力。施工无震动、低噪音、无污染，符合国家有关环境保护的法规，适用于大中城市桩基础施工的需要。
该机能独立完成吊、压、拔桩作业，不仅可以压方桩也可以压管桩。具有纵横向行走、360度回转、机身调平等功能，全部动作作为液压驱动。其部件均可以公路、铁路运输。该机 压桩时噪声低、无振动、无泥浆，对环境影响小。
该机能通过仪表直接反馈贯桩力，具有其他类型桩工机械不可比的优越性。新型抱夹混凝土预制管桩段的装置，已不同于传统结构的夹桩器。具有夹桩力大、夹桩面积大，能全浮动自适应吻合于管桩表面，可大大降低管桩破损率。该装置可抱夹薄壁管桩而不损桩。因此起应用比较广泛。
1. 液压缸的参数值
从其他同学处得到系统各液压缸的参数值，故在此不作详细说明，如果有需要可以参考他们的计算说明书。现列举几个主要的参数值，如下表1所示：
表1.（系统各液压缸的参数值）
名称 流量
（×10-3m3/s） 压力
(MPa)
单只压桩油缸 2.36 25
单只夹桩油缸 1.83 25
单只长船油缸 0.73 25
单只短船油缸 0.73 25
单只顶升油缸 1.44 25
2. 液压泵的选用
由上表1，夹桩油缸和行走（纵移和横移）油缸的压力均为25MPa，最大流量为439.2L/min（1.83×4×10-3m3/s），可选用一单泵供油；而压桩油缸的压力为25MPa，且最大流量为567.2 L/min（2.36×4×10-3m3/s），因此确定此缸为双泵供油。
则由新版《机械设计手册》第4卷表23.5——44可查得夹桩油缸和行走油缸所选用的泵为A7V500型号斜轴式轴向柱塞泵；压桩油缸所选用的泵为A7V107型号。其参数如表2所示：
表2.（泵的型号及参数值）
型号 流量
（L/min） 压力
(MPa) 排量
(ml/r)
泵Ⅰ A7V500 500 35 500
泵П A7V107 150.5 35 107
3. 电动机的选用
首先预设泵的总效率为90%，既η=0.9
3.1 电动机Ⅰ的选用
电动机Ⅰ是用来驱动泵Ⅰ（A7V500型号）工作，其选用过程如下：
确定类型：选用Y系列（IP230）三相异步电动机，电压为380V。
功率的确定：
转速：选用转速为1483r/min
根据新版《机械设计手册》第5卷表35.1——10可选用Y315M3——4型号。其参数如表3所示：
表3.（电动机型号及参数值）
型号 额定功率
（KW） 转速（r/min） 电流 (A) 效率(%) 功率因数(cos￠) 堵转电流 堵转转矩
额定电流 额定转矩
Ⅰ Y315M—4 220 1483 413 94 0.88 6.5 1.4
П Y250S—4 75 1480 141 92 0.88 6.8 2.0
3.2电动机的选用
电动机П是用来驱动泵П（A7V107型号）工作，其选用过程如下：
确定类型：选用Y系列（IP230）三相异步电动机，电压为380V。
功率的确定：
转速：选用转速为1480r/min
根据新版《机械设计手册》第5卷表35.1——10可选用Y250M——4型号。其参数如表3所示：
4. 液压阀的选用
选择液压阀主要根据阀的工作压力和液压油通过阀的流量来确定的。本系统的工作压力都为25MPa，则应选用中、高压的液压阀。
4.1方向控制阀的选择
4.1.1 单向阀的选择
单向阀1：此阀用在泵1的排油口管道上，用来防止系统中的液压油回流而冲击液压泵。该阀的工作压力为35MPa，最大通过流量为439.2L/min（1.83×4×10-3m3/s），根据《机械设计手册》第5卷表37.8——133选用榆次型板式联接DF—F50K1型号。其参数如表4所示：
单向阀2：此阀用在泵2的排油口管道上，用来防止系统中的液压油回流而冲击液压泵。该阀的工作压力为35MPa，最大通过流量为127.2L/min[（2.36－1.8）×4×10-3m3/s]，根据《机械设计手册》第5卷表37.8——133选用榆次型板式联接DF—B32K1型号。其参数如表4所示：
单向阀3：此阀用在泵1对夹桩油缸的供油油路上，以防止液压油回流冲击器件。该阀的工作压力为25MPa，最大通过流量为439.2L/min，根据《机械设计手册》第5卷表37.8——133选用榆次型板式联接DF—B50K1型号。其参数如表4所示：
单向阀4：此阀用在压桩油缸进（出）油口，由于同时与调速阀搭配使用而可以使多个压桩油缸能同步运动。该阀的工作压力为25MPa，最大通过流量为141.8L/min（2.36×10-3m3/s），根据《机械设计手册》第5卷表37.8——133选用榆次型直角单向阀DF—B32K1型号。其参数如表4所示：
液控单向阀5：此阀用于夹桩油缸的进（出）油路中，主要是功能是形成液压锁，保持油缸在工作状态某时刻的压力恒定。该阀的工作压力为25MPa，最大通过流量为439.2L/min，根据《机械设计手册》第5卷表37.8——143选用SV32P型号。其参数如表4所示：
单向阀6：此阀用在夹桩油缸进（出）油口，由于同时与调速阀搭配使用而可以使多个压桩油缸能同步运动。该阀的工作压力为25MPa，最大通过流量为109.8/min（1.83×10-3m3/s），根据《机械设计手册》第5卷表37.8——133选用榆次型直角单向阀DF—B32K1型号。其参数如表4所示：
液控单向阀7：此阀用于顶升油缸的进（出）油路中，主要是功能是形成双向液压锁，保持油缸在工作状态某时刻的压力恒定。该阀的工作压力为25MPa，最大通过流量为86.4L/min（1.44×10-3m3/s），根据《机械设计手册》第5卷表37.8——143选用SV20P型号。其参数如表4所示：
表4.（单向阀参数值）
阀号 型号 公称通径
（mm） 额定流量
(×10-3m3/s) 额定压力
(MPa) 数量
1 DF—B50K1 50 8.334 35 1
2 DF—B32K1 32 4.167 35 1
3 DF—B50K1 50 8.334 35 1
4 DF—B32K1 32 4.167 35 4
5 SV32P 32 31.5 2
6 DF—B32K1 32 4.167 35 4
7 SV20P 20 31.5 8
4.1.2 换向阀的选用
换向阀1：此阀为三位四通的手动换向阀，它主要用于控制泵2对压桩油缸供油的进油方向。该阀的工作压力为25MPa，最大通过流量为127.2L/min，根据新版《机械设计手册》第4卷表23.7——165选用DMG—04—3D＊—21型号。其参数如表5所示：
换向阀2：此阀为三位四通的手动换向阀，它主要用于控制泵1对压桩油缸供油的进油方向。该阀的工作压力为25MPa，最大通过流量为439.2L/min，根据新版《机械设计手册》第4卷表23.7——165选用DMG—06—3D＊—50型号。其参数如表5所示：
换向阀3：此阀为三位四通的手动换向阀，它主要用于控制夹桩油缸的进油方向。该阀的工作压力为25MPa，最大通过流量为439.2L/min，根据新版《机械设计手册》第4卷表23.7——165选用DMG—04—3D＊—21型号。其参数如表5所示：
换向阀4和5：此二阀均为三位四通的手动换向阀，它主要用于分别控制行走运动中横移两油缸的进油方向。该二阀的工作压力均为25MPa，最大通过流量都为43.8L/min（0.73×10-3m3/s），根据新版《机械设计手册》第4卷表23.7——162选用4WMM16型号，其参数如表5所示：
换向阀6和7：此二阀均为三位四通的手动换向阀，它主要用于分别控制行走运动中纵移两油缸的进油方向。该二阀的工作压力均为25MPa，最大通过流量都为43.8L/min，根据新版《机械设计手册》第4卷表23.7——162选用4WMM16型号。其参数如表5所示：
换向阀8、9、10和11：此四阀均为三位四通的先导电磁换向阀，它主要用于分别控制顶升油缸的进油方向。该四阀的工作压力均为25MPa，最大通过流量都为86.4L/min，TDV 4/3E H选用型号。其参数如表5所示：
表5.(换向阀的型号及参数值)
阀号 型 号 公称通径
（mm） 额定压力
(MPa) 额定流量
（L/min）
1 DMG—04—3D＊—21 16 31.5 200
2 DMG—06—3D＊—50 32 31.5 500
3 DMG—06—3D＊—50 32 31.5 500
4 4WMM16 16 0— 31.5 300
5 4WMM16 16 0— 31.5 300
6 4WMM16 16 0— 31.5 300
7 4WMM16 32 0— 31.5 300
8 TDV 4/3E H 16 250 bar 100
9 TDV 4/3E H 16 250 bar 100
10 TDV 4/3E H 16 250 bar 100
11 TDV 4/3E H 16 250 bar 100
4.2压力阀的选择
溢流阀1：此阀主要用于泵1所在的排油油路上，以使得该工作油路的压力为25MPa。其工作压力为25MPa，最大通过流量为439.2L/min，根据新版《机械设计手册》第4卷表23.7——12选用先导式DB20型号板式联接。其参数如表6所示：
溢流阀2：此阀主要用于泵2所在的排油油路上，以使得该工作油路的压力为25MPa。其工作压力为25MPa，最大通过流量为127.2L/min，根据新版《机械设计手册》第4卷表23.7——12选用先导式DB10型号板式联接。其参数如表6所示：
溢流阀3：此阀主要用于夹桩油缸的油路上，用来调整夹桩时的压力。其工作压力为25MPa，最大通过流量为439.2L/min，根据新版《机械设计手册》第4卷表23.7——12选用先导式DB20型号板式联接。其参数如表6所示：
表6. (溢流阀的型号及参数值)
川公网安备: 51019002004831号