【JX16-70】振动桩锤机械结构设计（二维+论文）
收藏
资源目录
编号：20257504
类型：共享资源
大小：4.09MB
格式：RAR
上传时间：2019-06-25
上传人：caiq****857
认证信息
个人认证
蔡**（实名认证）
浙江
IP属地：浙江
400
积分
- 关 键 词：
-
JX16-70
- 资源描述：
-
【JX16-70】振动桩锤机械结构设计（二维+论文）,JX16-70
- 内容简介：
-
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 本本 科科 毕毕 业业 论论 文文 DZJ45A 振动桩锤的设计（机械部分） The design of pile hammer vibration（Mechanical parts） 学院名称： 机 械 学 院 专业班级： 机电 0701 班 学生姓名： 刘 杰 指导教师姓名： 凌 智 勇 指导教师职称： 教 授 2011 年 6 月 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） I 目录 摘要摘要 IIII ABSTRACTABSTRACT IIIIII 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1.1 研究背景.1 1.2 振动沉桩研究现状.2 1.3 本文主要研究内容 .3 第二章第二章 DZDZ 系类振动桩锤的主要结构原理及操作方法系类振动桩锤的主要结构原理及操作方法4 4 2.1 DZ 系列振动桩锤的用途、原理及特征 4 2.2 DZJ45A 振动桩锤的主要技术参数 4 振动桩锤的主要参数如表 2.1 所示。.4 2.3 DZJ45A 振动桩锤的主要结构 4 2.4 DZJ45A 振动桩锤的操作流程 6 2.5 DZJ45A 振动桩锤的使用注意事项 6 第三章第三章 DZJ45ADZJ45A 系类振动桩锤的主要部件的设计和计算系类振动桩锤的主要部件的设计和计算8 8 3.1 DZJ45A 振动桩锤的偏心块的设计 8 3.2 DZJ45A 振动桩锤的齿轮的设计 9 3.3 DZJ45A 振动桩锤的轴的设计 .10 3.4 DZJ45A 振动桩锤的其他零件的设计 .12 第四章第四章 毕业设计中遇到的问题和体会毕业设计中遇到的问题和体会 1313 4.1 毕业设计中遇到的问题13 4.2 毕业设计中的体会13 总总 结结 1515 致致 谢谢 1616 参考文献参考文献 1717 附录附录 1 1 读书报告：液压式振动桩锤发展现状及原理 附录附录 2 2 中文翻译：地面振动引起的沉桩预测一个新的方法论 附录附录 3 3 英文翻译：Prediction of ground vibrations caused by pile driving A new 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） II 摘要 随着高层建筑和大型港口及桥梁对桩基础要求和社会对建筑施工环保要求的不断提 高，桩基施工设备的进一步发展已变得越来越迫切。振动沉桩机凭借其独特的性能和优 势，己逐渐成为了各国研究和发展的重点。 振动桩锤是一种电机驱动力产生偏心激振、强迫桩土振动，使沙土液化以实现轻松 沉桩的新型环保型桩工机械。 论文主要研究设计内容和结论概括如下： 一、本文对国内外振动桩锤的发展进行了综合叙述和分析。介绍了振动锤的理论研 究现状、国内外的发展现状、桩锤结构原理。 二、设计 DZJ45A 振动桩锤各个零部件，提供完整的设计数据和装配过程。包括对偏 心块和振动框架的设计,还有对主要零件的校核。 三、对 DZJ45A 振动桩锤的偏心块进行了详细设计，主要是在可调偏心块上面的设计， 采用了螺钉弧形固定，把可调偏心块固定在固定偏心块上。 关键词：振动桩锤； 振动器；偏心块；液压夹头 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） III Abstract With the continuously rising demand of the pile foundation of high-building, large-scale port, bridge and therefore the rising demand of environment protection in pile foundation construction, the further development of pile-constructing equipment has been becoming more and more urgent. Based on its special excellent performance and advantage, vibratory piling machine has steadily become the focus to be studied and developed in the world. Vibration pile hammer is a motor driving force produce eccentric excitation，forced pile soil vibration，make sand liquefaction pile to achieve new environment-friendly easily pile work machinery. Domestic vibration pile hammer design theory is very backward, also do not have oneself mature product. Thesis mainly study design content and conclusion summarized as follows: 1. in this paper the development of domestic and foreign vibration pile hammer described and analyzed comprehensively. Introduces the theory of vibratory hammer research situation and domestic and international development present situation, the pile hammer structure principle and typical hydraulic system. 2. the design DZJ45A vibration pile hammer various components, providing complete design data and assembly process. Including the eccentric block and vibration framework design, and the main parts of dynamic rigidity. 3. DZJ45A vibration of the eccentric block pile hammer a detailed design, mainly in adjustable eccentric block the above design, adopted screws arc fixed, the adjustable eccentric block fixed in fixed eccentric block. Keywords：vibration pile hammer; vibrators; eccentric block; hydraulic chuck 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 1 第一章 绪论 桩基础是一种古老、传统的基础型式，又是一种应用广泛、发展迅速、生命力很强 的基础型式。桩基础具有较好的抗震性，成本低，且有利于实现基础结构工程的机械化 和工业化，又能将上部结构的荷载传到深层稳定的土层上去，从而大大减少基础的沉降 和建筑物的不均匀沉降1。所以，桩基础在地震区、湿陷性黄土地区、软土地区、膨胀土 地区以及冻土地区等都得到应用。同时，桩基础的施工方法也得到了蓬勃发展，从最古 老的手锤到自动落锤打入法，然后发展到柴油驱动、液力驱动和以压缩空气为动力的各 种打桩锤，以及振动打桩机和静力压桩机。桩基础施工方法和桩工机械正在不断向前发 展。 1.11.1 研究背景研究背景 振动桩锤是一种广泛用于城市建设、桥梁、港口等各种基础施工工程的沉拔桩施工 机械。它一般与起重机、桩架配套使用，适用于各类钢板桩和钢管桩的沉拔作业，亦可 用于混凝土灌注桩、石灰桩、砂桩等多种类型的地基处理作业。按其工作原理分，振动 桩锤有偏心块式和滑阀式两种；按频率分，有中频、高频和超高频三种系列；按振幅可 调性分，有无级可调、有级可调和不可调。2 振动桩锤是利用电机作为动力，驱动偏心块的回转和进行系统控制，具有穿透力强、 效率高、适用地质范围更广。振动锤不仅能施工预制桩，而且适合施工灌注桩。因此振 动锤越来越成为国际土木施工的首选。 近年来，在我国的建筑施工中，打桩基础越来越多地采用了振动沉管灌注桩技术， 目前常用的设备为振动沉拔桩机，主要结构为可移动且可垂直导向的桩架和实施沉拔的 振动桩锤相配套构成例如封型桩架与型振动桩锤组合成的桩机乡，该类机型结构简单、 操作维修简便、经济实用，除可施圆柱桩外，还可施工大头桩，但该类机的桩锤和桩管 是固定的，即二者是通过法兰用螺栓连接起来的，进料口开在桩管顶部外侧，因而进料 口下的桩管长度即为沉桩最大长度，该长度又决定了桩架的高度，这样桩的长度受到了 限制。目前桩长几米已常见，桩架高度则需10米左右，而再长些的桩在施工设计中也已 出现，相应桩架的高度势必还要高，为保证稳定性要求，底盘部分亦要相应增大，致使 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 2 设备庞重，使用不方便，运输困难。此外，桩管与桩锤连接是在空中进行，螺栓连接孔 难对正，且拧紧困难，人员爬上爬下也有一定危险性。3 本次设计的目的旨在提供一种能打长桩的振动桩机，以达到提高性能，方便施工， 减轻设备重量，避免材料耗费，并使运输方便。 1.21.2 振动沉桩研究现状振动沉桩研究现状 目前各国在选择振动桩锤参数时所依据的理论主要有两个，即共振理论和振动冲击 理论。由于对整个振动系统所作的假设不同，共振理论又有三个分支。 (1)将振动锤和桩视为独立的系统。当桩的振动频率与土壤颗粒的自振频率一致时， 土壤颗粒产生共振。此时，土壤颗粒有足够的振动速度和加速度，能迅速破坏桩与土壤 之间的粘结力，使两者之间由压紧状态过渡到瞬时分离状态。桩的侧面阻力大大降低， 促成其顺利沉入土中。由于土壤颗粒的自振频率较低，一般在10-20Hz左右，中频振动锤 就是根据这一理论设计的。 (2)把桩看作均质刚体，土壤为其弹性支承，共同组成一个单自由度的振动系统。使 振动锤的强迫振动频率接近这个体系的自振频率，桩便产生最大纵向振动而贯入土中。 这是高频振动桩锤的设计原理。 (3)把桩看作均质弹性体，使振动锤的强迫振动频率接近桩的纵向振动自振频率。由 于桩的共振最大限度的增加了弹性变形量，从而贯入土中。由于桩的自振频率很高，桩 的运动速度比土壤的反弹要快，使土壤分子不能实现弹性变形，颗粒间的结合遭到破坏， 使之产生“液化”。同时，由于桩的弹性变形，横截面直径也会随纵向拉伸压缩而缩小 和增大，从而破坏桩与土壤的接触。这是超高频振动锤的设计理论依据。4 根据振动锤能达到的最高频率所在范围，可将振动桩锤频率范围划分成上述几种类 型。 不管怎样，以上各种理论的共同点在于都是利用振动破坏土壤的粘结力，进而使土 壤产生“液化”现象，降低桩的侧面摩擦阻力。桩在土中沉入时除遇到侧面阻力外，还 遇到端部阻力，所以对密实的粘土以及土壤中的硬质土层，实现沉桩首先必须克服端部 阻力。 振动冲击理论认为，对于坚硬地层来说，桩的下沉不仅仅靠桩与锤的自重破坏底端 土层，还要靠桩运动时端部对土壤产生的冲击作用，使之产生塑性变形。在这种理论指 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 3 导下，设计了振动冲击联合作用的振动锤。 由以上可以看出，共振理论强调振动频率对沉桩的影响，而振动冲击理论则突出了 冲击对沉桩的影响。从沉桩的过程来看，沉桩必须克服桩侧摩擦力和桩端阻力。桩在土 中振动时，桩侧土受到的力为桩与土之间竖直方向的往复摩擦力，桩侧土在这种摩擦力 的作用下产生振动，桩与土之间的摩擦力大小决定了桩侧土振幅的高低。桩在振动时对 桩端土的作用力为周期性的冲击力。由此看来，振动沉桩的本质是通过振动减小桩侧摩 擦阻力，而通过冲击克服桩端阻力，来达到沉桩的目的。从沉桩的效果来看，振动桩锤 在软土中施工效率很高，但与冲击锤相比，振动锤穿越硬土层的能力要差得多。振动桩 锤在可振动液化的土层中施工时，提高设备穿越桩端土的能力是提高其作业能力的关键。 5 1.31.3 本文主要研究内容本文主要研究内容 本文主要研究了以下一些： 1.课题的研究背景，包括课题研究的来源、目的、意义和目的。然后对国内外振动 桩锤的发展进行了综合叙述和分析。 2.本章介绍了DZ系类振动桩锤的用途，振动桩锤基本的原理。然后又介绍了了 DZJ45A振动桩锤的主要技术参数，主要结构，操作过程和使用时的一些注意事项。 3.主要阐述了设计DZJ45A振动桩锤的整体过程和主要零部件的计算过程和校核过程， 而且对每个部件为何这样设计做了解释和说明。特别是对偏心块的设计，采用了固定和 可调偏心块相结合的办法。 4.主要讲述一下在长达三个月设计过程遇到的一些问题和解决办法和自己的收获与 体会。 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 4 第二章 DZ 系类振动桩锤的主要结构原理及操作 方法 2.12.1 DZDZ 系列振动桩锤的用途、原理及特征系列振动桩锤的用途、原理及特征 DZ系列振动锤配合吊机可用于字钢、钢板桩管的拔桩作业上，亦可配合桩架上导向 装置可用于钢管桩、钢板桩、混凝土桩和工字桩等的沉桩作业上，另外如使用吊机无导 向装置作沉桩作业时，必须要有可靠的措施，使沉桩时不至歪斜。必要时可增加配重以 提高沉桩效率，本锤对沉入灌注桩及砂桩尤为优越。若把台数振动锤同步起来加以操作， 则可沉入直径较大口径管桩。 振动锤是利用高振动数（高频），以高加速度振动桩柱，使桩周围的土壤产生液化， 因此能够减少桩和泥土之间得摩擦阻力，然后靠吊机的起吊力将桩锤拔起，沉桩靠自重 将沉桩入土中。振动桩锤所采用的电动机是能耐高加速度的特殊电动机，其轴承处温度 允许95。C，能短时间过载使用及有较高的启动转矩。振动桩锤所采用的三角胶带为高强 力型三角带。液压夹头选用中压液压系统，以杠杆原理推杆，产生较大的夹紧力，使桩 牢牢的夹住，安全可靠6。 2.22.2 DZJ45ADZJ45A 振动桩锤的主要技术参数振动桩锤的主要技术参数 振动桩锤的主要参数如表2.1所示。 表表2.12.1 振动桩锤的主要参数振动桩锤的主要参数 型号电机功率 W静偏心力距 T激振力 Fdn转速 n空载振幅 A允许拔桩力 F DZ4J5A 45 KW206 Nm0-336 KN0-1200 r/min0-6.2 mm180 KN 2.32.3 DZJ45ADZJ45A 振动桩锤的主要结振动桩锤的主要结构构 2.3.1 减振框架 减振框架，是由悬吊装置、悬吊轴、弹簧、弹簧导座等组成，四组弹簧与悬吊轴裝 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 5 于振动器的两侧，由于四组弹簧的作用，使振动器所产生的较大振幅传递到减震框架上 大为减少，因此拔桩作业与沉桩作业时吊机与桩架能得到较好的减震效果。该框架在使 用过程中，工作条件差，弹簧易变形和断裂，悬吊轴处的尼龙导杆套与悬吊轴间隙大于3 毫米时应立即更换新的。 2.3.2 振动器 DZ系列振动器主要由振动箱、偏心块、轴、齿轮、皮带轮等所组成，耐振电机通过 三角胶带把动力传递给振动箱一对相齿合的圆柱齿轮上，齿轮与偏心块分别装在两根轴 上，偏心块的高速旋转，产生了垂直振动（即激振力）。三角胶带松后，可用张紧轮来 调整，防止三角胶带与轮打滑，打滑过久，胶带会热，胶带易断裂。 2.3.3 液压夹头 主要由油缸、杠杆、滑块、压块等组成，在拔金属桩作业时，它能将桩夹紧，把振 动器所产生的激振力可靠的传递给桩，由液压系统中的高压轴，通过高压软管进入油缸， 油缸中的活塞推动杠杆，杠杆推动滑块把桩夹紧。 2.3.4 液压操纵箱与液压系统 主要由油缸、高压软管、手动换向阀、溢流阀、电动机、齿轮泵、单向阀等组成， 它主要输送高压轴至工作油缸，达到遥控夹桩作用，操纵手动换向阀的手柄可以改变油 缸两腔内的压力油方向，达到夹桩与松桩的目的。系统中的工作压力为（8-10Mpa）最大 不能超过12Mpa，有溢流阀来调整。 2.3.5 导向装置 是装在振动箱外侧，沉桩作业时使振动锤沿桩架轨道移动，是沉桩垂直下沉，拔桩 作业时可卸去。 2.3.6 电器控制箱 该电气箱是控制YNZ型耐振电机的装置，采用自藕减压启动法，在电气箱正面设有电 流表一支能显示作业时电机的负荷，另外设有启动、停止、紧停带有指示灯的按钮三只 来控制电机的运行，还考虑了手动转化及自动转换。电器箱左侧设有电源总以开关及液 压油泵站压力开关按钮。 2.3.7 变频电气控制箱 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 6 该变频电器是控制YNZ120型-240型耐振电机的装置，采用变频转换电流装置，实现 零启动开停机。转换过程中，能够自由控制振动桩锤实际激振力的大小，并起到保护电 机的作用。另在电气箱正面设有电流表、电压表及泵站压力表。这样在作业过程中可检 查和显示电流电压，以判断负载的轻重，电压的高低。 2.42.4 DZJ45ADZJ45A 振动桩锤的操作流程振动桩锤的操作流程 拔桩作业时需配合吊车，沉桩作业时配合桩架。将导向轮装置装进立柱导轨内，并 用吊锤吊钩将振动锤吊起。合上电源开关及控制箱开关。将压力箱手动操纵杆放在中立 位置，然后开动油泵电机。将手动换向阀操纵杆搬到松开位置，此时液压夹头打开，当 压力指针达到0Mpa时，再将操纵杆搬回中立位置。将振动锤落到桩上。搬动手动操纵阀 的操纵杆使液压夹头处于夹紧位置，压力达到10Mpa。拔桩作业时使吊机有一预紧力再启 动主电机，先振一段时间后缓慢的拔起，切勿使起吊弹簧拼死。沉桩作业时应将吊锤钢 丝绳放松，然后启动主电机，如遇松软土壤时则须缓慢地放松钢丝绳。 耐振电机的启动 普通型：合上电气箱上的电源开关，电源指示灯亮，标志电源接通。再按降压启动 按钮，指示灯亮，主电机开始降压启动。经过继电器的动作，主电机自动运转，工作指 示灯亮，表明主电机以在正常电压和转速下运转了。 变频型：合上电气箱上的电源开关，电源指示灯亮。然后调整变频器的频率，调到 自己需要的频率为止。再按启动按钮，主电机经过变频启动，工作指示灯亮。 耐振电机的停止，按一下停止按钮即可，如果遇紧急情况只需按一下紧停按钮，立 即切断电源开关。当控制箱中的时间继电器不配合电机运转时，可以改换手动操作。按 启动按钮使主电机启动，当电机启动时，主电机即正常运转。 2.52.5 DZJ45ADZJ45A 振动桩锤的使用注意事项振动桩锤的使用注意事项 工作时一定要将手动换向阀操纵杆推向夹紧位置，并待其压力稳定在工作压力下后 才能启动主电机。否则将会损坏液压夹头压板，压力表开关开得不易太大，否则容易损 坏压力表。工作停止或出任何故障时应先将主电机停止，待其完全停止后才能松桩。主 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 7 电机工作时严禁停止油泵电机或搬动手动换向阀。拔桩作业时，切勿将桩全部拔出后停 止振动锤，应留一部分靠吊机静拔来完成。 停机时减振弹簧与振动箱产生共振，因此在面临停机前慢慢放松钢丝绳以使吊机可 不受共振影响。沉桩作业时，随着桩的下沉速度，缓慢的放松钢丝绳，在沉桩入3米之前 可利用吊机来修正其倾斜。超过深度进行修正。易损坏立柱和桩。桩在下沉时，如果遇 硬土层电流会增大，则暂停钢绳下降或降低其下降速度，也可在振动箱下面增加适当配 重。液压锁的阀座M22X1.5左牙螺纹，拆时注意。 变色测温贴片是用来测试电机工作温度，防止振动桩锤长时间超负荷运转或发生电 路故障，电机超高温而损毁。贴在电机正下方左右两侧，温度显示为60度，70度，80度， 60度变黑，70度变绿，80度变红。当外部温度。达到80度，电机内部温度最低至100度以 上，绝缘性能已严重损坏7。 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 8 第三章 DZJ45A 系类振动桩锤的主要部件的设 计和计算 3.13.1 DZJ45ADZJ45A 振动桩锤的偏心块的设计振动桩锤的偏心块的设计 偏心力矩是激振器的关键参数。偏心力矩必须产生足够的振幅以克服土壤的弹性变 形。偏心力矩越大，振幅越大；桩越重，振幅越小。根据偏心力矩公试：偏心力矩： 其中 G 为偏心块质量，e 为偏心距。 T=Ge 振幅是每振动一次桩移动的垂直距离。振幅越大越好，但要考虑对周围建筑物的影 响。振幅，G 为振动器总质量所以总质量，角速度 A=2T/G G=2T/A=2 206/6.2=66 KN ，=n/60 2 =40 rad/s 离心力（激振力）推出，。 2 dn F =me 22 dn me=F /=338KN/1600=21.4 Kg m 可以取偏心块为 3/4 个圆形，偏心块的半径 r 为 200mm，根据扇形的几何中心公式得： 偏心距。e=240r/sin( /2)=40 mm 所以偏心块总质量m=21.4/40=535 Kg m=560Kg取 则每一跟轴上偏心块的质量为 280Kg 设从动轴上有四个偏心块，则每个偏心块的质 量为 70Kg。又因为轴的直径 D=120mm，而偏心块的直径为 d=400 mm。并且偏心块上轴套 的直径 D1=140 mm，设偏心块的宽度为 h。 根据 则 /vm 2 1 3 422 Ddm h 2 1 3 / 422 Dd hm 取偏心块的宽度为 75mm 则。可查密度表 可选用846h 3 846/11.28 /hg cm 铅锑合金为偏心块材料,主动轴上有三个偏心块，同理可求出每个偏心块的宽度为 100mm。 为了便于调节偏心块的偏心距，是系统达到动平衡。把每个偏心块有设计成了有固 定偏心块和可调偏心块组成。 主轴上的每个偏心块，固定偏心块的宽度为 80mm，可调偏心块的宽度为 20mm。从轴 上的每个偏心块，固定偏心块的宽度为 60mm，可调偏心块的宽度为 15mm。 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 9 可调偏心块和固定偏心块连接在一起，可调偏心块用两个螺钉固定在固定偏心块上， 为了便于调剂，在可调偏心块上开了一个弧槽。具体可以详见图纸。 每个偏心块的转动都由 A 刑键带动，具体型号尺寸在后面给出。为了使偏心块趋于 更加稳定，因为每个偏心块采用两个螺栓固定，具体设计位置在图纸中给出8。 3.23.2 DZJ45ADZJ45A 振动桩锤的齿轮的设计振动桩锤的齿轮的设计 已知齿轮的参数 P1=45 Kw，n=1200 r/min，分度圆为 d 为 135mm 齿数选择为 Z=30，名义转矩，并且 =20 度，所以切向力 6 1 T=9.55 10P/n=3.58 105 N mm 。 t F =2T/d=5.3 103 N 齿面接触疲劳强度计算： 取齿宽系数为为 0.4，则齿宽为。 d d b=d=54 mm 查表得 2-8-49得 ZE=189.8，查图 2-8-13 得 ZH=2.4， 计算，其中 =1.58，则。ZZ = 4-3=0.9 查表得：Z=1，计算载荷系数 K，已知使用系数 KA=1.0；根据速度 。 n V= d /(60 1000)=8.48 m/s 振动器为一般机械，速度一般，故选用七级精度，由图 2-8-7 查得 KV=1.18，根据 所以 K=1.1，根据齿轮为对称布置查表 2-8-3 得： At K F/b100 N/m ，所以。 2 d K =1.12+0.18+0.23 10-3b=1.16 AV K=K K K K =1.151 所以齿面接触疲劳强度为：，显然齿 3 HEHd = Z Z Z Z2KT/( +1)/ =135.85 Mpa 面接触疲劳强度满足要求。 齿根弯曲疲劳强度计算： YFa是应力修正系数，用以综合考虑齿根过度曲线处的应力集中和除弯曲应力外其余 应力对齿根应力影响的系数，查表 2-8-5 得齿轮齿形系数 YFa=2.802，应力修正系数 YSa=1.15，重合度系数。Y =0.25+0.75/=0.37 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 10 前面已求出 K=1.151，T=3.58X105 N.mm， =0.4，m=d/z=6.75，取 m=6，因此 d 。 32 FdFaSa =2KT/ m zY Y Y =20 Mpa 应该选取正火处理的结构钢为材料。 由图 2-8-17 查得 Hlim=530 Mpa，由表 2-8-7 查得 Smin=1.1。 由图 2-8-15 查得 KHN=0.95。 因此齿轮的齿面接触许用应力为：。 HHNHlimmin = K/S=458 MPa 由图 2-8-18 查得 Flim=240 Mpa，由表 2-8-7 查得 Smin=1.4，因此齿轮的弯曲疲劳强 度为：。 FNFlimmin F= K/S=161MPa 经校核该材料符合齿面接触强度和齿根弯曲疲劳强度要求。 3.33.3 DZJ45ADZJ45A 振动桩锤的轴的设计振动桩锤的轴的设计 振动桩锤轴的受力分析如图 3.1 所示。 FH 1 Ft 4716318018014684 G =56 K N G =56 K N G =56 K N F H 2 F t1 图 3.1 轴的受力分析图 按弯扭合成强度设计轴的强度： 根据前面的计算已知 轴的转矩为。 5 T=3.38 10 N mm 齿轮所受的切向力为 3 t F =2.65 10 N, 同理求出带轮所受的切向力为： ， 3 t1 F =2T/d=2 3.38 105 /125=5.4 10 N 计算轴承的支反力： 。 H1H1 F =56 146+56 236+56 326+5.4 84+2.65 669 F =57 KN 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 11 ，画出弯矩图和 H2H2 F =56 210+56 390+56 570+5.4 800+2.65 47 F =85.6 KN B M 。轴的中间弯矩为10： C M ， BH1 M =F210+2.65 163=12.4 KN m 轴左边的弯矩为： ， CH1 M =F84=4.8 KN m=0.6 则合成弯矩为： 22 1 ()12.6 BB MMTKN m 合成弯矩如图 3.2 所示。 图 3.2 轴的力矩合成图 B 处截面强度为11： 63 1 12.6 100.1 12073 B B M MPa Wc 22 1 ()4.8 CC MMTKN m C 处的截面强度为： 63 1 4.8 100.1 10048 C C M MPa Wc 则接触疲劳强度为： 63 /3.38 10 / 0.2 607.8T WMPa 所以按弯扭合成强度校核和疲劳强度校核得轴的强度足够安全。 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 12 3.43.4 DZJ45ADZJ45A 振动桩锤的其他零件的设计振动桩锤的其他零件的设计 根据轴承所受到的载荷和极限转速选择深沟球轴承 6316。 偏心块处螺栓的选择：12 横向工作载荷 63 2 /2 3.38 10 /1202.65 10 R FT dN 已知 m=1,z=1, =1.2, =0.12； f Kf 预紧力 13。 34 0 /1.2 2.65 10 /0.122.65 10 fR FK Ffmz 求螺栓直径 d，对 6.8 级螺栓的=480 MPa，=600 MPa。螺栓材料为 45 钢，查 s b 表 2-4-414：取S=3.2，故。 /480/3.2150 s SMPa 得。 4 10 4 1.3/4 1.3 2.63 10 /15018dFmm 由于=18mm，查表 2-4-1 得公称直径 d=18mm。 1 d 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 13 第四章 毕业设计中遇到的问题和体会 4.14.1 毕业设计中遇到的问题毕业设计中遇到的问题 在长达三个月的毕业设计中遇到不少问题，主要遇到了以下一些问题： 在最开始计算偏心块所需质量的时候，遇到比较大的难题，算出来的质量太大，不满 足设计要求。为了解决这个问题，到图书馆研究了许多资料。找到了别的计算公式，经 过研究，发现质量算错了，最后经过改正，问题得到了解决。 在接下来的设计中又遇到了一些问题，当所有数据都计算好后，开始了画图工作了， 在刚开始画图时就遇到了问题，由于公司使用的画图软件和我在学校学的软件不一样， 为了提前适应公司的软件，所以打算用公司使用的软件来完成这次计算机绘图，由于是 从头学起，在最开的时候遇到了比较大的困难。但在一段时间以后困难都克服了。软件 都比较熟悉了，到最后画起来就比较顺畅了。 经过一个多月的画图，终于完成了差不多了，该给老师检查了。在给老师检查的过程 中被老师检查出来了一些问题，在电机设计和箱体设计时有一些不是很合理。在经过了 老师的指点后都得到了解决。给老师检查也满意的通过了。 在这次毕业设计中还遇到了一些别的问题，但在自己的努力和老师的帮助下都顺利完 成了，也学习到了很多。 4.24.2 毕业设计中的体会毕业设计中的体会 时光匆匆，经过三个月来的努力我的毕业设计终于完成了.但是,现在回想起来做毕 业设计的整个过程，我颇有心得，其中有苦也有甜，艰辛同时又充满乐趣,不过乐趣尽在 其中！没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，我并没有 很在意,但是通过这次做毕业设计,我发现发现毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检 验，而且也是对自己能力的一种提高。 这次毕业设计，我设计的内容是振动桩锤，我通过网络查找了它的作用.通过这次设 计对我将来踏上工作岗位是非常有帮助的。设计过程我完全按照设计说明书的步骤来进 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 14 行，从零件数据分析开始，再进行设计路线的确定、主要零部件的计算，再进行计算机 画图。每一步都让我将理论学习的知识应用到设计中去。也使我掌握了一整套详细规范 的设计。 DZJ45A 振动桩锤主要应用的是在建筑上打桩用的，提高打桩的效率。在拿到设计的 当天，我就去图书馆借了相关的资料。还把以前学的有关的教科书都找了出来。说实话， 我设计方面并不是很精通，但查阅资料书给我很大帮助。而且还把以前学的机械设计， 公差，工程图学等又复习了一遍。在设计期间，我也经常向学得好的同学请教，老师也 给了我很大的帮助。就这样,我一步一步艰难的做完了设计。 刚开始做设计时，我心里是非常焦急的，觉得压力很大。好长时间都没有什么进展， 在计算方面就遇到了很大的问题了。我心里非常的着急，然而，在指导老师和同学的帮 助与鼓励下，我重新有了自信和动力。很快完成了计算问题.我意识到今后不论遇到什么 情况都要分析原因，找出问题所在，沉着应对，必然能“化险为夷” 。 总之，这次毕业设计让我学习到很多东西。虽然设计结束了，但这也是我步入工作 岗位的一个开始。仅大学生涯所学实在有限。我们只有对自己有了更高的要求，才能作 为动力不断取得新的成绩! 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 15 总 结 随着基本建设的深入发展，各种大型施工都对基础的发展提出了新的课题。采用桩 基础比用其它型式的基础具有更大的承载能力、施工更方便、更容易实现建筑施工的机 械化，是目前基础工程中应用较广泛，发展最迅速的一种基础形式。随着工业技术特别 是振动技术等的发展，有力的推动了振动桩锤的应用与发展，使其成为桩工机械的主力 机种。 本文在回顾了桩及打桩机的研究历史和发展现状后，根据现有研究设计中存在的问 题和近年来国内外该领域理论研究的发展水平，对此进行有益的尝试和探讨，从而确定 了今后实际工作的方向。本论文对振动锤的振动及性能参数进行了分析，详细的设计了 所有零部件和图纸。并且验证了系统参数估计的可行性。然后就结合营口具体的工程实 例，对振动锤的推广使用提供论证。15 在第三章对各零部件设计与校核得基础上，借助了计算机的强大功能对DZJ45A振动沉 桩机系统进行立体设计，分析了在各种动态参数改变的情况下对桩被振入过程的影响， 设计出可行的振动桩锤。通过设计了解到了激振频率是影响沉桩效果的主要因素。 通过设计的过程，可以总结出以下五点结论： 1.激振频率是影响沉桩效果的最主要因素，找到合适的共振频率和调频方法对于振 动锤的开发具有深远意义。 2.减振横梁的质量及弹簧的刚度对横梁幅值影响很大，而对桩管振幅影响不 大。设计出大的横梁质量及小的弹簧刚度会有较好的减振效果 3.一定的激振力是沉桩必须的参数，但只要激振力大于沉桩阻力后，就不必再增加。 因此，在设计时只要选择合适的激振力即可。选用合适的偏心块质量，可节省动力能源 和材料。 4.在设计偏心块时，采用了可调偏心块，增强了整个机械的准确性，是在调节击振力 时更加方便。 5.DZJ45A振动桩锤的是一个小型的振动桩锤，在机械工业上应用的比较多，在设计时 要注意比例的协调，电动振动桩锤对以后有这重要的意义和运用前景。 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 16 致 谢 时光的流逝也许是客观的，然而流逝的快慢却纯是一种主观的感受。当自己终于可 以从考研、找工作、毕业论文的压力下解脱出来，长长地吁出一口气时，我忽然间才意 识到，原来四年已经过去，到了该告别的时候了。一念至此，竟有些恍惚，所谓白驹过 隙、百代过客云云，想来便是这般惆怅了。 可是怅然之后，总要说些什么。大学四年，生活其实很简单，只是一些读书、写字 和考试的周而复始。如果把这种单调的生活看作一场场循环的演出，提供那么我只是一 个安静的演员。这篇毕业设计也称不上什么精彩的台词，只不过是这种循环演出即将告 一段落时的谢幕词。但是无论多么蹩脚的演员，无论台下有多少观众，即使是只说给自 己听，在他谢幕时也总要感激一些人，是这些人帮助他走上舞台，成功或者不那么成功 地“演出” 。 我在这里首先要感谢的是我的学位论文指导老师凌智勇教授。这篇毕业论文从 开题、资料查找、修改到最后完成，如果没有他的心血，尚不知以何等糟糕的面目出现。 我很自豪有这样一位老师，他值得我感激和尊敬。 感谢和我共度四年美好大学生活的 2007 级机械学院机械电子工程的全体同学。特别 是同住四年的舍友，一起经历了许多欢声笑语。感谢机械学院的所有授课老师，你们使 我终身受益。感谢所有关心、鼓励、支持我的家人、亲戚和朋友。 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 17 参考文献： 1 刘古岷，王渝，胡国庆等.桩工机械M.北京：机械工业出版社，2001 2 游善兰.国外液压振动桩锤和钻孔技术发展现状.工程机械与维修J,2002.2（46- 47）. 3 何清华等. 液压振动桩锤系统动力学分析和主要参数的设计J,凿岩机械气动工具, 2004.1（31-35）. 4 李湖胜 液压振动桩锤振动系统建模仿真D； 长沙理工大学硕士学位论文，2008.5 5 Holeyman.Soil modeling for Pile vibratory pile driving.Int.Cont.On Design and Construction of Deep Foundations,1994,176-178 6 MGF Hydraulic Hammer 357 Technical Specifications.MGF,1997 7 兰毓番.我国桩工机械的现状与发展J.建筑机械化，2002（10）：13-16 8 陈鸣.ICE 液压振动沉拔桩机结构特点及应用J.建筑机械.1999（2）：24-56 9 马履中.机械原理与设计（下册）M.北京：机械工业出版社，2009.2 10 西北工业大学工程制图教研室主编.画法几何即机械制图M. 西安：陕西科学技术 出版社，1998.8 11 甘永立.几何量公差与检测M. 上海：上海科学技术出版社，2008.1 12 Leonard, G A. Drive ability load and bearing capacity of piles installed with vibratory hammers. Final Report Submitted to the Deep Foundations Institute. 1995 13 罗春雷. 液压振动桩锤沉桩动力学及调频调矩控制研究D；中南大学 博士学位论 文 2005.7 14 张忠海. 液压式振动桩锤发展现状及选型J；建设机械技术与管理 2001.1（37- 38）. 15 高山.国内外桩工机械生产发展状况J.工程机械与维修，1997（4）：45-48 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 18 附录 1： 液压式振动桩锤发展现状及原理 江苏大学 机械工程学院 机械电子工程专业 刘杰 摘要：本文对国内外振动桩锤的发展进行了综合叙述和分析。介绍了振动锤的理论 研究现状、国内外的发展现状、桩锤结构原理以及典型的振动系统。 关键词：液压振动锤； 偏心块；动力站；振动器； Abstract：this thesis has a comprehensive description and analysis about the development of vibration pile hammer at home and abroad. In this paper, we have introduced the theoretical Study Status of vibratory hammer, domestic and international development of the status, structure principle and typical hydraulic system of pile hammer. Key words: Hydraulic vibration piling hammer; eccentric block；power station；vibrator； 1. 液压式振动桩锤的发展现状 液压式振动桩锤是一种广泛用于城市建设、桥梁、港口等各种基础施工工程的沉拔 桩施工机械。它一般与起重机、桩架配套使用，适用于各类钢板桩和钢管桩的沉拔作业， 亦可用于混凝土灌注桩、石灰桩、砂桩等多种类型的地基处理作业。按其工作原理分， 液压式振动桩锤有偏心块式和滑阀式两种；按频率分，有中频、高频和超高频三种系列； 按振幅可调性分，有无级可调、有级可调和不可调。1 美国和其它西欧国家使用振动沉桩机的时间较晚，它们在基础施工中广泛采用蒸汽 打桩锤、气动打桩锤以及钻孔机械，因此振动沉桩机在打桩工程中并不占有重要地位。 随着“公害”问题的突出，才开始重视振动沉桩机。法国的 PTC 公司生产 5 种型号的振 动沉桩机，美国福斯特公司和克宁公司生产 11 种型号的振动沉桩机。70 年代中期，美国 MKT 公司研制成功第一台装有偏心块激振器的液压振动沉桩机，使桩机发展进入了一个新 阶段。该机种因具有贯入力强，噪音低，沉桩质量好，振动污染小，使用方便，亦可水 下作业等优点，受到建筑界的重视并得以迅速发展，西方发达国家已普遍推广使用液压 振动沉桩机。2 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 19 在我国，自 20 世纪 50 年代建造武汉长江大桥时首次使用苏制振动桩锤以来，振动 沉桩机因构造简单、操作方便，已成为我国桩基础施工的主要设备之一。 2. 液压式振动桩锤的结构原理和性能参数 2.1 液压式振动桩锤的工作原理 采用振动沉桩的最佳效果是让桩周边土壤的自振频率能与振动机的频率接近引起共 振。因而若能使振动桩锤的振频在一定范围内变化，以求得引起桩土共振的频率就成为 近年来振动桩锤的研制方向 。通过更换齿轮啮合位置来改变振动频率，这种机械式更改 频率的方式在实际使用中很难发挥作用，操作也很不方便。近年来，随着液压技术的发 展与成熟，国外各公司相继研制了多种大型液压振动桩锤。 大型液压振动桩锤由于消耗功率大，动力源一般采用柴油机。柴油机的输出轴通过 耦合器直接驱动液压泵。柴油机与液压泵合在一起组成了动力柜，可用汽车拖动或整体 运输。液压泵输出的高压油通过电液控制系统、输油管送至振动桩锤上的液压马达。液 压马达输出轴通过齿轮带动偏心块轴使振动机振动。同时，另有一路液压油送至夹卡液 压缸。大型液压振动桩锤的减振器与前面介绍的弹簧式减振器有所不同。如 FUNDEX M- 450 型液压振锤采用的是空气悬挂减振系统。振动部分被 4 个空气减振器悬挂在静止的 机架上，在拔桩时可将振动锤传到吊钩与桩架上的激振力大大削弱。ICE 型液压振锤的 减振器是合成橡胶块，根据上拔力的大小，可选 16 块、24 块或更多的橡胶块组合成减 振器。这种减振器弹性大，韧性高，隔振效果很好。3 2.2 液压式振动桩锤的结构特点 液压式振动桩锤主要型式是偏心块式，它是由动力站，振动锤组成，两者之间通过 高压软管相连。 动力站是由发动机、主副油泵、机罩、控制系统等组成，主泵主要为振动锤上马达 提供动力，副泵一般用于夹桩器夹紧，动力站出油口配有快速接头，以便液压软管的拆 装，控制系统配有直接控制和有线远程控制。一般可控制动力站主油泵的排量以实现变 频的目的4。 振动锤主要包括振动器、悬挂、夹桩器等。振动器是振动锤的关键部件，它是由液压 马达驱动，通过齿轮传动，带动成对偏心块旋转，从而产生激振力。偏心块安装在齿轮 轴上，齿轮和轴承一般采用油浴润滑方式，频率较高时则采用循环油压力润滑。振动器 的上部连接体为弹性悬挂，多为橡胶弹簧减振，可有效地减少振动器传递给起重机或桩 江苏大学机械工程学院机械电子专业（毕业设计） 20 架的振动，且噪音较小。振动器的下部连接体为夹桩器，根据桩的不同类型，可配置单 夹头、双夹头、多夹头夹桩器等。如图 2.1 所示。 图 2.1 液压振动桩锤的主要组成 2.3 液压振动桩锤的主要技术参数 发动机功率，偏心力矩，振幅，频率，离心力。 发动机功率是振动锤的两个重要性能参数之一。功率太低，激振器将不能有效克服 桩与土壤之间的摩擦力，故发动机功率越大越好。 偏心力矩是激振器的第二个关键参数。偏心力矩必须产生足够的振幅以克服土壤的 弹性变形。偏心力矩越大，振幅越大；桩越重，振幅越小。5
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号