0037-新型电动钎探机设计【全套17张CAD图+文献翻译+说明书】
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新型
电动
钎探机
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- 资源描述：
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摘要
按照我国建筑规范，绝大部分建筑工程基础土方开挖后都要对槽底地质进行勘探，一般称钎探，以确定基础下一定深度内地质的均匀度，看是否有局部过硬或过软的地质情况，以便于地基处理。以往一般采用人工钎探的方式进行，但是人工钎探存在费用高、速度慢、不标准、力量不均等诸多弊端，且多数工人往往应付了事，起不到应有的效果。
本设计新型电动钎探机最大的优点是设计构思新颖，体积小，重量轻，结构紧凑，锤重一定，锤头自然下落，无其他人为因素，运输方便，移机快捷，安全可靠，便于维修，操作简单，一看便会。采用单相电源，工作效率是人工打钎的五倍以上，可节省大量的人力物力及所需费用，有效缩短工期。
新型电动钎探机主要有三部分组成：电磁锤、自锁器与地脚组成。其工作过程如下：用底架把探杆放置稳当，并与地面垂直，然后利用锤钎装置锤击探杆头部，锤入一定的深度，并记录锤击次数，最后利用起钎设备把探杆从地下拔起，完成一次钎探工作，然后移动放钎器到下一钎探点接着进行钎探。
关键词： 电动 新型 钎探机
- 内容简介：
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优化设计和有限元分析的核心机 摘要 ： 液动潜孔锤采样器 是一种新型 采样器 ，它的重要部分是：核心刀具的结构对穿透性和核心修复有重要影响。实验采用能模拟两个或多个固体 大变形 摩擦接触的商用模拟 有限元程序 的相互作用。本文用 有限元的 方法，通过非线性瞬时动态分析，分析了刀具边缘形状、直径、和边缘角度对 渗透率 的影响。仿真结果表明，刀具形状对 渗透率 和核心修复有明显的影响。此外， 采样器 的 渗透率 随刀具内径的增加而增加，但随切割角的增加而降低。基于这些分析，在大连海湾北部边缘设计和测试了 核心刀 的优化结构，结果表明，在粉砂粘土 中， 渗透率 大约是16.5 m/h，在粘性土中是 m/h，而恢复率分别为 68 和 。 关键词： 液动潜孔锤采样器 ；有限元分析；核心刀 化设计 1 介绍 近海采样技术是非常重要的，可用于海底稳定性的岩土评估，将沉积物恢复 可用于气候研究。但是，中国在这一领域的研究和发展比较缓慢，大多数采样设 备是从其他国家进口的，尤其是远程控制采样技术。虽然取得了一些成就，但是需要更好的技术用于大规模的海洋勘探采样。 最近， 液动潜孔锤采样器 是一种新型的海上采样器，主要用于下水深小于超过 50 米 情况。采样核心刀具设计的理论研究已经进行，因为它是这种新采样器中一个最重要的技术，它的结构和规模显然会影响 渗透率 和核心修复。实验中，用两个固体的 大变形 摩擦接触模拟的相互作用。使用 更新拉格朗日 方法模拟 渗透率 动态性，解决接触问题。有限元分析程序 应 用得到 了 结果。 2 有限元模型 土壤模仿不断弹塑性的使用德鲁克一普拉格模式的开发， 为了简单，把采样器 核心刀 看作理想的坚硬固体。开始时，土壤和核心刀具的参数如表 1。 在 渗透率 研究 过程中，核心刀具和土壤的交互作用可以用接触动力学建模，大量转移问题用增 广拉格朗日方法建模。 此法是一种惩罚相结合的方法和拉格朗 日乘数法并结合双方的优势 。与其他方法相比，增 加 拉格朗日 方法效果更好，对 与坚硬固体的接触不敏感。我们分别用 拟土壤的接触 面 ， 在 件库中找到，他们都使用默认值 。 核心刀具 和土壤 接口的摩擦滑动用库仑摩擦接触 联系 法模拟。在基本的 库伦摩擦 模型中，两个面互相接触，在它们开始相对滑动之前，可将接触面上的切变应力 剪应力 提高到一个水平。这种状况被称为 症结 。库仑 摩擦模型定义了一个等效（平衡） 剪应力 ，从等效（平衡） 剪应力 开始，表面的滑动开始作为摩擦接触压力。当超过切变应力，这两个表面会产生相对滑动。 核心刀 外径为 129土壤中那部分的长度为 核心刀的总长度是 0.5 m。土壤体积用 核心刀 在土壤中的深度和外径衡量，我们的研究中为 为了降低电脑成本和数据处理时间，我们选择一个轴对称模型。引入“细网格”对土壤和 核心刀 建模。选择第一 阶 四个节点元素 2 。 出了几何模型和有限元模型。假设 垂直方向没有位移，水平方向自由运动，在底部表面使用了 界条件。与之对比的是，在右外侧边界，水平方向没有位移，垂直方向自由运动。沿中线采用对称边界条件，顶部表面建模为自由表面。示。 通过实验获得的 液动潜孔锤采样器 大约为近 100J，相当于质量为 35降30动能。平均冲击力是通过能量守恒定律和冲量守恒定律计算。m 是 锤 的质量， h 高度， v 是 锤 最后的速度， F 是冲力， t 是常数时间（当前使用29 为了模拟 液动潜孔锤采样器 的实际穿透 渗透率 过程， 采样器 使用了冲力。根据文献，力 在每个分析中，土壤首先采用重力荷载，在采样之前建立初始的原位应力状态。 3 结果与讨论 端 形状的影响 采样器在海底的 渗透率 取决于可用能量， 吊篮 直径， 尖端 配置和沉淀物属性。总的 渗透率 是 吊篮 和端点阻力之间摩擦综合作用，核心恢复与 核心班轮 内部的 综合调动摩擦 和样本相关，相对于 核心刀 前面的 内核 端 就是说， 渗透率和 核心修复 与 核心刀 的形状密切相关。 在我们的试验中，对四种不同类型的 尖端 形状进行了分析，阐述有限元程序的使用，深入理解对 渗透率 和 核心修复 的影响。 尖端 形状如图 示。有限元方法的计算结果如图 示。 示了 渗透率 和时间的关系。从中可以看出， 核心刀 1 的总 渗透率 约 12 面 的影响，比 核心刀 3 略多。一般而言，降低 尖端 会增加内部的沉淀，受到越来越多的向下摩擦阻力。这个摩擦力通过土壤转移，施加在 中心 孔径的横截面积上，表现为对土壤的垂直压力，这会导致样本的压缩。图 4b 显示样本压缩和时间的关系。可以看出， 核心刀 1 的样本压缩为 核心刀 3 为 如，相对 核心刀 1 的样本，核心刀 3 缩短了修复的样本。这也就是说， 核心刀 1 的 核心修复 高于 核心刀 3。以下的研究使用 核心刀 1 的 尖端 形状。 心刀 壁厚的影响 保持 刀具 1 外径为 129析内径分别为： 51， 61， 71， 81， 91， 101 的影响，采用有限元方法。结果如图 透率随壁厚的降低而增加，比如，增加 核心刀 内径。但是，减少壁厚也意味着较弱的 尖端 。 尖端 要足够厚，在插入到地面时才能应对弯曲。对于陆上任务， 刀具 壁厚通常采用 15 20的设计使用 19 毫米。 端 角度的影响 保 持 刀具 1 外径 129径 91变 刀具 边缘角的值，研究不同边缘角的影响。图 示仿真结果。 随着边缘角增加，穿透性急剧下降到一个常数值。然而，如果过于边缘角过于 尖锐（ 过小），穿透过程中刀具可能损坏。我们设计的边缘角度是 15。 力分布轮廓图 示了采样器深度 时计算得到的应力轮廓图。 尖端 附近径向应力的最大值约 273 千帕， 应力集中突出 的半径大约 4R， R 是采样器的外半径。 下面位 ，径向应力从一个高的压应力迅速下降到一个较低值。 尖端 下方垂直应力的最大值是 291 千帕。与径向应力 突出 相比，垂直应力 突出 下降。最大值切变应力是 980千帕，位于锥表面。 应力集中突出 径向几乎延伸到边界。此外，采样器附近有一个小的范围，切变应力可以压缩。 4 实验 采样器 液动潜孔锤采样器 的 渗透率 和 核心修复 性能已经在中国大连海湾北部水深 11 米的水中测试。在第一个往返过程中，采样器总的 渗透率 超过 , 8 分钟内 核心修复 是 。 渗透率 率约为 h，总的 核心修复 率约为 68。粉砂粘土是主要岩性，底部包括 砂土层，图 另一个例子 粉砂粘土中。在第一个往返过程中，采样器的 渗透率 是90钟内 核心修复 是 75的 渗透率 率约为 h， 核心修复 5 结论 本文为海底沉淀物采样器的 渗透率 建立模型，因为商用有限元程序能模拟 大变形 和摩擦接触，使用它研究 核心刀 参数如何影响 渗透率 。 （ 1）结果表明， 尖端 形状对 渗透率 和 核心修复 有重要影响。考虑四种类型 核心刀 ， 刀具 1 有最好的 渗透率 和 核心修复 。 渗透率 随壁厚和 尖端 角度的降低而增加，但是考虑到和 核心刀 变形之间要取得一个折中。 （ 2）研究土壤中的应 力分布对 锤 的影响。最大径向应力是在 尖端 附近，为273 千帕，最大垂直应力在 尖端 下面，为 291 千帕。 （ 3） 液动潜孔锤采样器 的 渗透率 在粉砂粘土和粉砂粘土中分别为 h，h，恢复率分别为 68 和 。 参考文献 1. 鄢泰宁 ,补家武 ,李邵军 ; 浅析国外海底取样技术的现状及发展趋势 海底取样技术介绍之一 J;地 质科技情报 ; 2000 年 02 期 2. 段新胜 ,鄢泰宁 ,陈劲 ,顾湘 ; 发展我国海底取样技术的几点设想 J;地质与勘探 ; 2003 年 02 期 3. 谭凡教 ,陈洪泳 ,殷琨 ,王如生 ; 受冲击荷载作用土体变形的有限元研究 J;岩土力学 ; 2004 年 12 期 4.
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