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新型电动钎探机设计【17张CAD图纸+毕业论文】【答辩优秀】

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新型 电动 钎探机 设计 全套 cad 图纸 毕业论文 答辩 优秀 优良
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目录

第一章  前言1

1.1钎探机的常识和技术现状1

1.2人工钎探与钎探机的优缺点1

1.3钎探机的市场前景2

1.4钎探机工作过程和机械构造3

1.5钎探的工艺标准4

第二章  总体设计8

2.1概述8

2.2设计任务8

2.3设计目的9

2.4设计方案选择9

2.5设计题目分析及设计思想10

2.6设计主参数及机构类型确定11

第三章  主要部件设计12

3.1电磁锤设计12

3.2锁钎器设计20

第四章  辅助部件设计28

4.1底架设计28

4.2控制系统设计37

第五章  钎探机的使用38

5.1钎探机使用前的准备38

5.2钎探机的使用38

5.3钎探机的调整38


参考文献39

设计小结40

附:英文翻译

   英文原文

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


ABSTRACT

In accordance with China's building codes, the vast majority of construction projects based on the Turkish side to the bottom after excavation carried out geological exploration, the general said solder detectors, to determine the basis of certain geological, uniformity depth, to see whether there is a local soft or too tough Geological conditions, in order to deal with in the foundation. Ever exploration of the solder used artificial way, but the presence of the high cost of exploration brazing, slow, not standards, unequal power, and many other shortcomings, and the majority of workers often meet up, will not achieve due results.

The design of new electrical solder exploration of the biggest advantages is the design of new, small size, light weight, compact, heavy hammer will, hammerhead natural whereabouts, no other human factors, transportation convenient, shift-fast, safe, reliable, easy maintenance , simple operation, one will see. A single-phase power, efficiency is of a more than five times the solder, saving a lot of resources and cost effectively shorten the construction period.

Exploration of new electrical solder machine has three main components: the electromagnetic hammer, and with self-locking of the foot. The course of their work are as follows: The chassis-placed to secure exploration and vertical with the ground, and then solder used hammers hammering exploration devices at the head of the hammer to a certain depth, and record the number of hammering, the final use of the equipment from the solder Exploration - Uprooted from the ground, completed a solder exploration work, then move to the next-filler for exploration solder points followed by brazing exploration.

KEY WORDS:electromotion    new type     solder Exploration

第1章  前言

1.1钎探机的常识和技术现状

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。现在一般施行人工钎探,实际操作时,由至少两个人一组,一人扶钢钎,另一人双手托起10公斤的钎锤抬高约50公分后,使之自由落下锤击钢钎,然后再重复上述动作,一般每隔30公分计录一次捶击次数。每个点钎完后须人力用撬扛等将钢钎撬起退出,最后通过比较每个钎探点的捶击次数来判断地质的软硬程度和均匀程度。人力钎探存在劳动强度高、工效低、人为误差大的缺点,经常出现人力偷懒、作弊,使得钎探数据不可靠。尤其是大型、较大型工程,一个工程下来人工钎探点就得有数千甚至上万个,每个点捶击次数在数百次以上,非人海战术不行。虽然以前有人发明过钎探机专利,如申请号96241810(自动钎探机),93208202(气动钎探机),93230875(地基钎探机),但其多采用电磁锤、气动锤、弹簧储能锤等工作原理,结构较为复杂,实用性差,一直没有产业化。目前市场上还没有发现理想的能够代替人力钎探的机械。随着人力成本的逐渐增高,从经济角度和节省人力考虑,开发和使用机械化的钎探方式势在必行,本设计正是适应了这种市场需求。


1.2人工钎探的缺点与自动钎探机优点

钎探验槽是建筑施工必不可少的一项地基检测工作,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。


自动地基钎探机是建筑施工验槽专用,是替代人工打钎的思想专用设备,结束了人工钎探的历史,并且符合国家“轻便触探规范”要求,可精确测定地基载力,质的均匀性、地下洞的功能等。

自动钎探机最大的优点是智能测定数据精确度高,锤重一定,锤头自然下落,无其他人为因素。它设计构思新颖,体积小,重量轻,结构紧凑,运输方便,移机快捷,安全可靠,便于维修,操作简单,一看便会。省人省力(一人 可操作多台),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。


1.3钎探机的市场前景

1)、一般建筑工程队自备1-3台机器,可满足承揽工程的需要;

2)、通过购买机器组成专业的钎探施工队,专门承揽钎探工程,这种模式将很有发展前途。

广大建筑单位可以购买自己使用,也可购买后自行办理出租业务。

小型建筑施工电动钎探机,包括底架、钎杆、电磁锤、锁钎器、起钎器、行走装置及相关电路。起钎器安装在行走装置上,用连杆与行走装置连为一体,起钎器的中心穿入探杆,锁钎器可自由地锁住在钢钎的任何位置。锁钎器的上部托住电磁锤

基底钎探就是基础开挖达到设计承载力土层后,对基底下面检查是否存在墓穴、坑洞等现象,一般钎探采用25钢筋做成1.5米左右高的钎子,从基坑内部按照一定的距离(1米左右或者根据实际情况确定)依次钎探,具体方法:用锤子自由落下捶击钎子顶部,每个点自由落锤30次,然后记录捶击每次钎子沉入土中的深度,如果每次沉入度都比较正常数值悬殊不大,就说明基底比较正常。一般情况下,在基槽验收时,勘探单位会根据土质情况要求做不做钎探。

钎探机是一种建筑钎探用的电动机械设备,它主要由电磁锤、控制器、锁钎器、拔钎器、小车及钢钎等组成。打击功恒定,能自动记录打锤次数,从设备上保证了钎探作业的准确性,可为设计施工提供可靠依据,也可用于评价地质承载力。它还具有灵活方便、操作简单、可减轻工人劳动强度、提高工作效率等优点,改变了钎探作业的落后状态。


内容简介:
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16.5m/h,在粘性土中是 l5.4m/h,而恢复率分别为 68和 83.3。关键 词: 液动潜孔锤采样器 ;有限元分析;核心刀 -土壤相互作用;优化设计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 Target169和 Contact171模拟土壤的接触 面 , Target169和 Contact171可在 Ansys9.0元件库中找到, 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nts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 129mm, corecutter在土壤中那部分的长度为 0.2m, 核心 刀的总长度是 0.5m。 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 0.5mX1m。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 -Plane42。 Fig.1给出 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 Roller边界条件。 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。 如 图Fig.1b所示。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 35kg下 降30cm的动能。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29ms)。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 -时间的关系图是一个阻尼半正弦波形或正态分布曲线。nts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 3.1尖端 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 -承载力。也就是说, 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 Fig.3所 示 。有限元方法的计算结果如图 Fig.4所示。 Fig.4a显示了 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 12mm,后 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 3.8mm,而 核心刀 3为 4.7mm,例如,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。nts3.2核心 刀 壁厚 的影 响保持 刀具 1外径为 129mm,分析内径分别为: 51, 61, 71, 81, 91, 101的影响 , 采 用 有 限 元 方 法 。 结 果 如 图 Fig.5。渗 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 15mm到 20mm, 我 的设计使用 19毫米。3.3尖端 角度 的影 响保持 刀具 1外径 129mm, 内径 91mm, 改 变 刀具 边缘角的值, 研 究不同边缘 角的影响。图 Fig.6显示仿真结果。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。3.4应力 分布 轮廓 图Fig.7显示了采样器深度 0.2米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nts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 2.2米 ,8分钟内 核心修复 是 1.5米。 渗透率 率约为 16.5m/h,总的 核心修复 率约为 68 。粉砂粘土是主要岩性,底部包括 0.2-0.3米砂土层,图 Fig.8a。另一个例子 Fig.8是粉砂粘土中。 在第一个往返过程中, 采 样器的 渗透率 是90cm,3.5分钟内 核心修复 是 75cm。 总 的 渗透率 率约为 15.4m/h, 核心修复 率 为83.3。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 16.5m/h,15.4m/h,恢复率分别为 68和 83.3。nts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.Tom LunneandMichaelLong;ReviewoflongseabedsamplersandcriteriafornewsamplerdesignM;arineGeology;2006年5.SomerfieldPJ,ClarkeKR;AcomparisonofsomemethodscommonlyusedforthecollectionofsublittoralsedimentsandtheirassociatedfaunaM;arineEnvironmentalResarch;1997年6.Skinner,L.C,andMcCave,I.N;Analysisandmodelingofgravity-andpistoncoringbasedonsoilmechan-icsM;arineGeology,;2003年7.PanJL,SelbyAR;SimulationofdynamiccompactionofloosegranularsoilsM;EngineeringSoftware;2002年8.WuXJ,RongY,inK;ResearchonHydro-percussionseabedsamplerM;JournalofTongjiUniversity(NaturalScience);2005年9.NealJL,WalkerD;SamplingsedimentunderwarmdeepwaterM;Quatem aryScienceReviw;1996年10.LiuT,YangFP;MajorinAnsysM;2002年11.KristoffersY,LienE,FestrvollK,etal;ThehydrostaticcorerSelcore atoolforsedimentsamplingandgeophysicalsitecharacterizationM;arineGeology;2006年nts 河北建筑工程学院 毕业设计(论文)任务书 课题 名称 新型电动钎探机设计 系别: 机 械 工 程 专业: 机械设计制造及其自动化 班级: 机 054 班 姓名: 王 志 远 学号: 25 号 起迄日期: 09 年 2月 23 日 09年 6月 26 日 设计(论文)地点 : A8 指导教师: 孙 有 亮 颜 景 润 辅导教师: 发任务书日期: 2009 年 2 月 23 日 nts1、本毕业设计(论文)课题应达到的目的: 1培养学生综合应用所学理论知识和技能,分析和解决机械工程实际问题的能力,熟悉生产技术工作的一般程序和方法。 2培养学生懂得工程技术工作所必须的全局观念、生产观念和经济观念,树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。 3培养学生 调查研究,查阅技术言文献、资料、手册,进行工程计算、图样绘制及编写技术文件的能力。 2、本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等): 本毕业设计课题任务的内容: 本设计是原有钎探设备的替代产品 。主要由 探杆 、电磁锤头、计数装置、控制装置、 探杆起拔 装置等组成。 本设计要求 结构设计合理,成本较低、满足工作性能。而且操作方便的目的。 设计成果要求设计图纸和设计计算书各一套,并进行计算机仿真样机和优化设计。 nts nts 参考文献 1.李柱 徐振高 蒋向前 互换性与测量技术基础 高等教育出版社 2004 2.濮良贵 纪明刚 机械设计(第七版) 高等教育出版社 2002 3.机械工程标准手册编委会 机械工程标准手册 中国标准出版社 2002 4.成大先 机械设计手册 ( 2) 化学工业出版社 2001 5. 机械设计手册 (新版) 机械工业出版 社 1988 6.哈尔滨工业大学理论 力学教研室 理论力学( 1) 高等教育出版社 2002 7.增正明 机械工程材料手册 金属材料 机械工业出版社 2003 8.孙桓 陈作模 机械原理 ( 第六版 ) 高等教育出版社 2000 9.蔡春源 机电液设计手册(中) 机械工业出版社 1996 11.董刚 李建功 潘凤章 机械设计(机械类)第三版 机械工业出版社 12.成大先 机械 设计图册(上) 化学工业出版社 1997 13.成大先 机械设计图册(下) 化学工业出版社 1997 14.王文斌 机械设计手册 5 机械工业出版社 2001 15.王文斌 机械设计手册 4 机械工业出版社 2001 16.王文斌 机械设计手册 6 机械工业出版社 2001 17.陈义成 电动力学 科学出版社 2007 18.王文斌 土力学 黄河水利出版社 2001 nts河 北 建 筑 工 程 学 院 本科毕业设计(论文) 题 目 新型电动钎探机设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机 054 班 姓 名 王志远 学 号 25 号 指 导 教 师 孙有亮 颜景润 辅 导 教 师 nts 河北建筑工程学院 毕业设计(论文)开题报告 课题 名称 新型电动钎探机设计 系 别: 机械工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 机 054 学生姓名: 王志远 学 号: 25 指导教师: 孙有亮 nts课题来源 导师课题 课题类别 工程设计 一 、 论文资料的准备 1、使用钎探机的目的、意义 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。现在一般施行人工钎探, 实际操作时,由至少两个人一组,一人扶钢钎,另一人双手托起 10 公斤的钎锤抬高约 50 公分后,使之自由落下锤击钢钎,然后再重复上述动作,一般每隔 30 公分计录一次捶击次数。每个点钎完后须人力用撬扛等将钢钎撬起退出,最后通过比较每个钎探点的捶击次数来判断地质的软硬程度和均匀程度。人力钎探存在劳动强度高、工效低、人为误差大的缺点,经常出现人力偷懒、作弊,使得钎探数据不可靠。尤其是大型、较大型工程,一个工程下来人工钎探点就得有数千甚至上万个,每个点捶击次数在数百次以上,非人海战术不行。虽然以前有人发明过钎探机专利,如申请号 96241810(自动钎探机), 93208202(气动钎探机), 93230875(地基钎探机),但其多采用电磁锤、气动锤、弹簧储能锤等工作原理,结构较为复杂,实用性差,一直没有产业化。目前市场上还没有发现理想的能够代替人力钎探的机械。随着人力成本的逐渐增高,从经济角度和节省人力考虑,开发和使用机械化的钎探方式势在必行,本设计正是适应了这种市场需求。 2、人工钎探的缺点: 钎探验槽是建筑施工必不可少的一项地基检测工作,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。 3、全自动钎探机优点: 全自动地基钎探机是建筑施工验槽专用,是替代人工打钎的思想专用设备,结束了人工钎探的历史,并且符合国家“轻便触探规范”要求,可精确测定地基载力,质的均匀性、地下洞的功能等。 全自动钎探机最大的优点是智能测定数据精确度高,锤重一定,锤头自然下落,无其他人为因素。它设计构思新颖,体积小,重量轻,结构紧凑,运输方便,移机快捷,安全可靠,便于维修,操作简单,一看便会。省人省力(一人 可操作多台),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。 nts4、全自动钎探机遥市场前景: 1)、一般建筑工程队自备 1-3 台机器,可满足承揽工程的需要; 2)、通过购买机器组成专业的钎探施工队,专门承揽钎探工程,这种模式将很有发展前途。 广大建筑单位可以购买自己使用,也可购买后自行办理出租业务。 小型建筑施工电动钎探机,包括底架、钎杆、立柱、钎锤、传动装置、提升装置、行走装置及相关电路,其特征在于底架上固联有两立柱,两立柱内设置有移动框架、钎锤,移动框架上安装有传动装置、顶架,顶架上设置有提升装置,底架活动联接有行走装置。 基底钎探就是基础开挖达到设计承载力土层后,对基底下面检查是否存在墓穴、坑洞等现象,一般钎探采用 25 钢筋做成 1.5 米左右高的钎子,从基坑内部按照一定的距离( 1米左右或者根据实际情况确定)依次钎探,具体方法:用锤子自由落下捶击钎子顶部,每个点自由落锤 30 次,然后记录捶击每次钎子沉入土中的深度,如果每次沉入度都比较正常数值悬殊不大,就说明基底比较正常。一般情况下,在基槽验收时,勘探单位会根据土质情况要求做不做钎探。 地基钎探机是一种建筑钎探用的电动机械设备,它主要由电磁锤、控制器、锁钎器、拔钎器、小车及钢钎等组成 。打击功恒定,能自动记录打锤次数,从设备上保证了钎探作业的准确性,可为设计施工提供可靠依据,也可用于评价地质承载力。它还具有灵活方便、操作简单、可减轻工人劳动强度、提高工作效率等优点,改变了钎探作业的落后状态。 nts二、本课题的目的(重点及创新点) 毕业设计是工科大学生完成学业中最重要的实践环节,是将在大学学到的理论知识系统化、条理化、实用化最关键的一环。通过本毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能,提高分析与解决实际问题的能力、较复杂工程计算的工作能力、计算机绘图与手工绘画相结合的工程图 绘制能力。掌握一般机械机构的设计思路、方法和步骤,掌握常用工程材料的性能和选配能力,尽快完成学生到工程技术人员的过渡。 通过对新型电动钎探机的总体设计以及机械系统、电力系统的设计,对新型电动钎探机的工作原理、传动机构等进行掌握、理解。使其满足工作职能要求来完成新型电动钎探机各部分的设计。在满足操作简便、安全、外观、经济上的要求的情况下,做到和生产实际相结合,不要做没用又耗费大的产品。 重点: 本课题分两个部分:新型电动钎探机的总体设计和电力系统设计。 该机构主要由探杆、电磁锤头、计数装置、控制装置、探杆起拔装 置等组成。 对总体设计需对新型电动钎探机的工作原理、各机构之间关系、各零、部件组成及关系进行掌握。 创新点 :新型电动钎探机主要由机械系统、电力系统两大部分组成。本钎探机以电力为动力装置,相对传统的钎探机更符合节约人力、人性化作业的观点,而且其自动化程度要有所提高,而且能耗小,效率高,并且操作方便。 三、主要内容、研究方法、研究思路 钎探机的设计主要包括总体设计、机械系统的设计和电力系统的设计。 本设计是原有钎探设备的替代产品,主要由探杆、电磁锤头、计数装置、控制装置、探杆起拔装置等组成。 ( 1) 、根据工作要求及设计要求确定其工作原理,选择机构和传动方式。 1. 由工作原理确定 新型电动钎探机 的基本构成和总体布局,主要零、部件的基本结构形式; 2. 新型电动钎探机 的机械系统和电力系统各采用何种传动方式; ( 2) 、初步确定主机、主要元件或构件的基本参数和技术性能,如功率、承载、速度、行程或调节幅度、外形尺寸等。在运动分析的基础上进行动力分析,确定各机构各部分传递的功率、转矩和力的大小,根据这些数据和使用要求进行强度、刚度、发热效率等 方面的计算或校核。 ( 3) 、通常提出几种不同方案,从技术和设计两个 方面比较论证,选择最理想的,即在考虑满足职能要求的同时,要注意取得较好的经济效果,使设计出的装备成本低,功率消耗 nts及维修费用少,能满足给定的生产效率。 ( 4)、 系列标准及选用,焊接操作机的零件有良好的加工工艺性能,合理选用原材料,尽量采用标准化的零部件。 四、总体安排和进度(包括阶段性工作内容及完成日期) 五、主要参考文献 【 1】 董刚 李建功 潘凤章主编 .机械设计(第三版)北京:机械工业出版社 1998 【 2】 成大先主编 .机械设计图册 北京:化学工业出版社 1997 【 3】 蔡春源主编 . 机电液设计手册 北京:机械工业出版社 1997 【 4】 徐灏主编 .新编机械设计师手册 北京:机械工业出版社 1995 【 5】 朱喜林 张代治主编 .机电一体化设计基础 北京:科学出版社 2004 【 6】 求是科技编著 .PLC 应用开发技术与工程实践 北京:人民邮电出版社 2005 【 7】 雷天觉主编 .液压工程手册 北京:机械工程出版社 1990 nts【 8】 孙桓 陈作模主编 .机械原理(第六版)北京:高等教育出版社 2001 【 9】 王爱玲主编 .现代数控机床 北京:国防工业出版社 2003 【 10】 赵如福主 编 .金属机械加工人员手册(第三版) 上海科学技术出版社 1990 【 11】 齐麟 张亚雄 黎上威 董学朱 胡松春编著 蜗杆传动设计(上、下册)北京:机械工业出版社 1987 【 12】 齿轮手册编委会编著 齿轮手册(上、下册) 北京:机械工业出版社 1990 【 13】 现代机械传动手册编委会编著 现代机械传动手册 北京:机械工业出版社 1995 【 14】 郭爱莲主编 .新编机械工程技术手册 经济日报出版社 1991 【 15】 杨公源主编 .机电控制技术及应用 北京:电子工业出版社 2005 【 16】 袁任光编著 .可编程序 控制器选用手册 北京:机械工业出版社 2002 【 17】 饶振纲 王勇卫编著 .滚珠丝杠副及自锁装置 北京:国防工业出版社 1990 【 18】 陆玉 何在洲 佟延伟主编 .机械设计课程设计(第三版) 北京:机械工业出版社 1999 【 19】 数字化手册系列(软件版)编写委员会编著 .机械设计手册(软件版) R2.0 北京:机械工业出版社 1999 指导教师意见: 指导教师签名: 日期: 教研室意见: 教研室主任签名: 日期: 系意见: 系领导签名: 日期: 系盖章 nts 毕业设计(论文)完成进度计划表 序号 起止日期 计 划 完 成 内 容 实际完成情况 检查人签名检查日期 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 nts指导教师批准,并签名: 年 月 日 nts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 ntsABSTRACT In accordance with Chinas building codes, the vast majority of construction projects based on the Turkish side to the bottom after excavation carried out geological exploration, the general said solder detectors, to determine the basis of certain geological, uniformity depth, to see whether there is a local soft or too tough Geological conditions, in order to deal with in the foundation. Ever exploration of the solder used artificial way, but the presence of the high cost of exploration brazing, slow, not standards, unequal power, and many other shortcomings, and the majority of workers often meet up, will not achieve due results. The design of new electrical solder exploration of the biggest advantages is the design of new, small size, light weight, compact, heavy hammer will, hammerhead natural whereabouts, no other human factors, transportation convenient, shift-fast, safe, reliable, easy maintenance , simple operation, one will see. A single-phase power, efficiency is of a more than five times the solder, saving a lot of resources and cost effectively shorten the construction period. Exploration of new electrical solder machine has three main components: the electromagnetic hammer, and with self-locking of the foot. The course of their work are as follows: The chassis-placed to secure exploration and vertical with the ground, and then solder used hammers hammering exploration devices at the head of the hammer to a certain depth, and record the number of hammering, the final use of the equipment from the solder Exploration - Uprooted from the ground, completed a solder exploration work, then move to the next-filler for exploration solder points followed by brazing exploration. KEY WORDS: electromotion new type solder Exploration nts目录 第一章 前言 1 1.1 钎探机 的常识和技术现状 1 1.2 人工钎探与钎探机的优缺点 1 1.3 钎探机的市场前景 2 1.4 钎探机工作过程和机械构造 3 1.5 钎探的工艺标准 4 第二章 总体设计 8 2.1 概述 8 2.2 设计任务 8 2.3 设计目的 9 2.4 设计方案选择 9 2.5 设计题目分析 及设计思想 10 2.6 设计 主参数及机构类型确定 11 第三章 主要部件设计 12 3.1 电磁锤设计 12 3.2 锁钎器设计 20 第 四 章 辅助部件设计 28 4.1 底架 设计 28 4.2 控制系统设计 37 第 五 章 钎探机的使用 38 5.1 钎探机使用前的准备 38 nts5.2 钎探机 的 使用 38 5.3 钎探机的 调整 38 参考文献 39 设计小结 40 附:英文翻译 英文原文 nts 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 l5.4 m/h,而恢复率分别为 68 和 83.3 。 关键词: 液动潜孔锤采样器 ;有限元分析;核心刀 -土壤相互作用;优化设计 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。 nts 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 Target169 和 Contact171 模拟土壤的接触 面 , Target169 和 Contact171 可在 Ansys9.0 元件库中找到,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 129mm, core cutter 在土壤中那部分的长度为 0.2m, 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 0.5mX1m。 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 -Plane 42 。 Fig.1 给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 Roller 边界条件。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。如图Fig.1b 所示。 nts 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 35kg 下降30cm 的动能。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29ms)。 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 -时间的关系图是一个阻尼半正弦波形或正态分布曲线。 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 nts 3.1 尖端 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 -承载力。也就是说, 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 Fig.3 所示。有限元方法的计算结果如图 Fig.4 所示。 Fig.4a 显示了 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 12mm,后 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 3.8mm,而 核心刀 3 为 4.7mm,例如,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。 3.2 核心刀 壁厚的影响 保持 刀具 1 外径为 129mm,分析内径分别为: 51, 61, 71, 81, 91, 101 的nts影响,采用有限元方法。结果如图 Fig.5。渗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 15mm 到 20mm,我的设计使用 19 毫米。 3.3 尖端 角度的影响 保 持 刀具 1 外径 129mm,内径 91mm,改变 刀具 边缘角的值,研究不同边缘角的影响。图 Fig.6 显示仿真结果。 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。 3.4 应力分布轮廓图 Fig.7 显示了采样器深度 0.2 米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。 nts 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 2.2 米 , 8 分钟内 核心修复 是 1.5 米。 渗透率 率约为 16.5m
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