便携式防汛抢险打桩机的设计

济 南 大 学 泉 城 学 院毕 业 设 计题 目 便携式防汛抢险打桩机的设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级学 生学 号指导教师年 四 月 十五 日济南大学泉城学院毕业设计- I -摘 要本文主要介绍了一种便携式防汛抢险打桩机的设计和分析计算。近年来，我国气候异常，导致洪涝灾害发生频繁，防洪任务十分艰巨，打桩机在防汛抢险中发挥着重要的作用，对保护人民生命财产安全和保障经济建设的成果都具有非常重要的意义。目前的打桩机主要是大型的液压打桩机和振动打桩机，我国有超过十家企业正在生产各种形式的打桩机。近年来，打桩机的设计开始朝着灵活轻便的方向发展。很多国外的企业开始积极地研发这样的机器，比如，美国、日本、德国、荷兰等，他们都在向着灵活轻便，快速沉桩和适应环境能力强的要求发展。通过分析研究近年来黄河水的近况，并且结合黄河附近的实际情况，我们设计和开发了一种便携式的防汛抢险打桩机。通过对其的分析计算和优化主要参数，使机器具有灵活、高效、安全、结构简单、方便实用等优点。关键词：打桩机 防汛 沉桩济南大学泉城学院毕业设计- II -ABSTRACTThis article mainly introduced some designs and calculations of portable pile driver for preventing flood and rushing to deal with an emergency.In recent years,the unusual climate in our country lead to the fact that the flood frequently takes place, the more arduous task is to prevent flood, the beat machinery played a very important role and have a very important meaning to protecting peoples safety of life and property, ensure economic construction achievement.Beat machinery Existed is mainly large-scale hydraulic pressure, vibration beat machinery, China has more than ten companies are producing various forms of hammers. In recent years, the design began to pile direction toward the light and flexible. Many foreign companies are actively developing such a machine, such as the United States, Japan, Germany, the Netherlands, they are toward the light and flexible, fast pile driving and ability to adapt to the requirements of the development environment. Through the analysis of the current situation in recent years,and near the Yellow River with the actual situation, we designed and developed a portable flood control pile.Calculate and analyze to go on to this beat machinery, optimize the main parameter of the pile driver, make machine have high-efficient, safe, flexible, of simple structure, convenient getting practical advantage.Key words：Vibration beat machinery, Flood prevention, Sink stake济南大学泉城学院毕业设计- III -摘 要 .IABSTRACT.II1 前言 .11.1 设计任务与目的 .11.2 设计题目 .11.3 设计背景 .12 国内外研究概况 .22.1 国外研究概况 .22.2 国内研究概况 .23 沉桩原理 .43.1 沉桩原理 .43.2 沉桩系统的简化 .54 总体方案设计 .74.1 打桩机的主要参数 .74.2 打桩机的结构 .85 主参数的计算 .115.1 打桩机的主参数 .115.2 振动体系运动方程 .125.3 主参数的确定 .135.3.1 振动加速度 .135.3.2 振动打桩机的功率 .145.3.3 打桩机的沉桩能力计算 .155.4 设计计算 .175.4.1 主参数的确定和计算 .175.4.2 主参数的确定和计算 .195.4.3 主参数的确定和计算 .205.4.4 主参数的确定和计算 .216 结 论 .24参 考 文 献 .25致 谢 .26济南大学泉城学院毕业设计- 1 -1 前言1.1 设计任务与目的本次毕业设计旨在培养学生综合运用所学理论知识，独立分析和解决问题的能力。熟练掌握各种绘图软件，电脑完成零件图的绘制与装配。1.2 设计题目便携式防汛抢险打桩机的设计1.3 设计背景我国是一个洪水多发的国家，近年来，由于全球的气候变化异常，旱涝灾害频发，防汛任务越来越重。防洪新技术和新设备的开发，对于提高防洪能力，确保人民生命财产安全具有十分重要的意义。打桩，在河道防洪的堤防建设中至关重要。它可以加固河道，防止水土流失，保护生命财产安全。常用的有木桩和钢桩。钢桩比木桩牢固，但成本高，并且需要专门的设备打桩。相反廉价的木桩则得到了广泛的应用。一直以来，一直采用人工手夯的方式沉桩，不仅劳动强度大，而且安全性差，效率低。而已有的打桩机械以柴油打桩机为主，它噪音大、环境污染严重、效率较低、能耗大和功能不足，不能很好地满足抢险打桩作业的要求。针对这些特点，我们在吸收国内外同类产品优点的基础上，采用了不同于传统打桩机的全新思维方式，创造性地设计出一种高效安全、灵活、结构简单、方便实用的新型防汛振动打桩机。该打桩机主要用于打木桩，该机的研制使整个打桩过程更加快速、稳定、安全、方便。该设备能够在复杂恶劣的条件下工作，以更好地满足防洪，防汛，抢险作业的要求。济南大学泉城学院毕业设计- 2 -2 国内外研究概况2.1 国外研究概况打桩机作为桩工机械的主要设备广泛的用于各类沉桩施工中。打桩机根据驱动方式的不同，桩锤分为振动桩锤、液压桩锤和柴油桩锤。作为本次设计的振动桩锤，俄罗斯、日本、德国、美国和荷兰处于世界领先地位。俄罗斯从 30 年代开始的研究和开发振动桩锤，开始用于木桩和钢筋混凝土桩，后来为钢桩， ，近来开始研究从事电磁锤，这种桩锤结构简单，噪音低，效率高，不受使用环境限制。60 年代初，日本开始从事振动桩锤的研究。其小型液压震动桩锤以液压挖掘机作为动力源，而大中型振动桩锤则利用的是液压动力装置。日本某公司研制的夹持式打桩机可以不受空间限制，用于桥梁和架空线下面的施工。此外，日本的高频振动桩锤也处于世界领先地位。德国侧重于研究频率为 20Hz 以上的中、高频振动打桩锤，它采用由基本件组成的积木式原理，用少数的基本件作为振动体，下沉各类形状的桩；利用电磁机构来实现强迫同步振动。美国研究和生产振动沉桩机的公司主要有 MKT 和 ICE 公司。MKT 公司于 1976 年成功研制了世界上第一台液压驱动的振动打桩机，后来发展成为 V5V36 四个型号，动力从 58116kW。其中的 V14 振动桩锤，具有两个液压驱动的振动锤，总功率为100kW，偏心力矩 17.5kN，频率可从 24.230.8Hz 无级调节，激振力 440650kN，带桩帽的桩锤重量 5t。2.2 国内研究概况国内研究和开发桩工机械的工作，虽然起步较晚，但近几年通过学习和引进国外先进技术，国内已有数十家厂家研究桩机。生产的型号如湖南省桩机制造厂的NZ37KB，DZ45KB，DZ55KB，DZ37KA，DZ45KA 型调频调幅振动锤;浦沅工程机械集团有限公司的 D25，D36、D46、D80 及 D100；哈尔滨工程机械制造公司的全液压三点打桩机；江苏金猴机械集团公司生产的 YPD350。近年来，应防洪需求，开始研究小型打桩机，如山东济阳开发的电机驱动式打桩机，三门峡开发的汽油发动机驱动的振动打桩机等。它们是不同的，但都朝着轻便，灵活，快速打桩牢固，济南大学泉城学院毕业设计- 3 -能适应恶劣环境的方向发展。本设计研制的就是一个沉桩牢固，速度快，操作移动方便的小型振动打桩机。该机械打桩整个过程更加快速，稳定，方便，安全，能在复杂恶劣的工作条件下更好地满足防洪，防汛，抢险作业的要求。济南大学泉城学院毕业设计- 4 -3 沉桩原理3.1 沉桩原理振动打桩机利用机械振动以减少桩与土壤间的摩擦力，并依靠它的自重和外界压力产生冲击来达到沉桩的目的。振动打桩机采用机械式的定向激振器。它由两根装有相同的偏心块并且相向转动的轴组成，两根轴上的偏心块旋转所产生的偏心力在水平方向上的分力互相抵消，而垂直方向上的分力叠加，其合力为： sin2mrwF式中 偏心块的质量（kg） ；角频率（ ） ；1s偏心块质心至回转中心的距离（m） ；r离心力与垂线的夹角（ ） 。0称该合力为激振力，其方向沿两轴连线的垂直方向，大小随 变化，桩在其作用下沿轴线产生强迫振动，克服土壤阻力而沉入土中。振动体静止时，以其自然平衡位置为零点，将振动锤、桩和土壤的系统简化为单自由度的振动系统。列出振动体运动微分方程，令 ， ，得振动nM2 nZ体的振幅为：(2)mrZA22)1(4在式中 激振器的角频率（ ） ；s激振器的自振圆频率（ ） ；n 1阻力系数；M振动体的质量（kg） ；m偏心块的质量（kg） ；r偏心块质心至回转中心的距离（m） 。济南大学泉城学院毕业设计- 5 -由此可以得出：（1）当 Z 较大时（Z3） ，振幅趋近于一个定值，这是设计振动锤所要求的。（2）当 Z 1 时（ ） ，振幅为最大，即是共振工况，这时偏心力矩不变也n可使振幅增大，但不稳定。3.2 沉桩系统的简化沉桩时，把桩看作一个均质的刚体，土壤为其弹性支撑。桩与土壤为一个单自由度的振动体系。当桩机的强迫振动频率接近体系的自振频率时桩产生纵向振动。这时桩周边的土壤因振动使摩擦阻力减小，桩在激振力和打桩机及桩自重之下，克服土壤阻力，贯入土中。其简化力学计算模型如图 1 所示。图 1 振动打桩机沉桩的力学模型图可出如下结论：（1）土壤为一弹塑性体。（2）木桩为一绝对刚体。（3）弹性恢复力是土壤运动位移的线性函数，粘滞阻尼力是土壤运动速度的线性函数。（4）将体系看做单自由度振动体系，其微分方程为：(3)tpxrcmsin0在式中,m 为振动体总质量( , 为振动打桩机质量及桩质量之和)；cgQ/0济南大学泉城学院毕业设计- 6 -为土壤变形系数；r 为土壤粘滞阻尼系数； 为打桩机激振力( )； 为0P20emp激振频率。令 ， ，mcn/2rn/mp/0则式(1)为：(4)txxsin2式(2) 是一个二阶常系数线性非齐次微分方程，通过计算，解得其通解：(5)sin()2si(2* tAteAm济南大学泉城学院毕业设计- 7 -4 总体方案设计4.1 打桩机的主要参数(1) 打桩规格木桩直径： 120 mm；木桩长度：10002000 mm；(2) 打桩深度：2000 mm；(3)打桩速度：500mm/min；(4) 脱桩方式：半自动；(5) 配用动力：小型电机；(6)使用场合：平地或小于 1：2.5 的堤坡；(7)传动方式：软轴传动；(8)动力装置净重：10kg（可背负作业） ； (9)）主机净重：40kg (两人抬举便能作业)；(10) 主机几何参数： （如图 2） ；mm49726341(11) 需要外接电源；(12) 操作人数：3 人。a济南大学泉城学院毕业设计- 8 -b图 2 振动打桩机主机全貌4.2 打桩机的结构该机主要由主机和动力装置两大部分构成（如图 3 所示） 。其中主机包括激振器、减震器、夹桩器。 动力装置主机 激振器减震器夹桩器木桩济南大学泉城学院毕业设计- 9 -图 3 便携式打桩机结构图激振器 采用机械式的定向激振器，它由两根装有相同的偏心块并相向转动的轴组成，其中一轴为主动轴，另一轴为从动轴，两轴上的偏心块旋转时产生离心力，在水平方向的分力互相抵消，垂直方向上相互叠加 (见图 4) 。图 4 主机激振器减振器 是为了避免把激振器产生的振动传至桩架而设置的装置，减振器由压缩弹簧组成。原动机向激振器用传动软轴传送动力，这样就减小了设备工作部分的重量和体积，使其能够适应复杂的工况环境。夹桩器 用于快速的夹持及松开木桩，手动夹持，方便快速（见图 5） 。济南大学泉城学院毕业设计- 10 -图 5 夹桩器动力装置 通常选用异步电动机或柴油机。异步电动机通常用于对激振力要求比较大的工况条件下，如大直径、大深度桩，但是其效率较低；柴油机则适用于对激振力要求较小工况环境，其转速较高，故可达到较高的效率。该机沉桩在1.01.5m，桩径为 80120mm，故而选用柴油机作为原动机，这样可以达到较高的效率。主机激振器和动力装置是通过软轴联接的，主机可由两人操作。由于主机和动力装置是分离的，且采用软轴联接传动，所以在工作时，动力装置可放于地面；在洪水中作业时，作业人员可背负动力装置工作。济南大学泉城学院毕业设计- 11 -5 主参数的计算5.1 打桩机的主参数振动频率 工作时，振动桩锤必须根据土壤性质和桩的种类选择其最佳频率。通常沙质土壤的频率较高，粘土频率较低。振动桩锤的频率范围没有严格的界限划分，通常认为 511.7Hz 为低频，11.825Hz 为中频，3841.7Hz 为高频，频率达到 100Hz 的称超高频。一般振动桩锤的频率范围为 1025Hz。振幅 振幅值由于土壤和桩的不同而变化，一般最小振幅 （m ） ，一21inA般砂质土壤振幅较小。偏心力矩 偏心力矩的大小影响振幅的大小，振动桩锤的沉桩能力随着偏心力矩的增大而提高。激振力 激振力应能够使桩体破坏土壤的阻力而下沉。振动加速度 振动加速度是影响沉桩的主要因素，振动加速度越大，则土壤阻力减少得越显著，但一般取不大于 10g，g 为重力加速度。功率 振动桩锤的总功率包括维持振动所需的功率 P1和机械损耗的功率 P2：21P在非共振工况时振动所耗的功率(kW) (6)432110sin5Mrm(7)arci(FA在式中， m偏心块的总质量（kg） ；相位角（） ，即振幅滞后激振力的角度；济南大学泉城学院毕业设计- 12 -M参与振动部分的总质量（kg） ；机械损耗功率消耗在轴承的摩擦发热上占大部分，其消耗的功率为：(kW) (8)432105dkmrP在式中 考虑其他机械损耗的系数， ；5.1k滚动轴承的当量摩擦系数， ；0滚动轴承内径（m） 。d5.2 振动体系运动方程由式(8)得知，在粘滞阻尼力，周期激振力及弹性恢复力的作用下，振动沉桩系统的运动规律可分为两个部分：受迫振动自由衰减振动。对稳态的受迫振动体系，可求其振幅：令 ， ， n/nZ/meA/0(9)222)1()(ZZ在式中， 为在激振力最大值 作用下的静态振幅， 为偏心体质心至回转中0Ape心距离， 为偏心体质量；而相位角为：m(10)21Ztg以 v 为参变量，以 为纵坐标，Z 为横坐标作 曲线，为幅频特性0/AZA0/曲线(如图 6) 。济南大学泉城学院毕业设计- 13 -图 6 幅频特性曲线分析幅频特性曲线得知：(1) 当 (即 ) 时振幅 趋近于一定值 。 ，这1ZnA0Ame/0说明振动体的振幅此时不因外界条件的变化而增减；也就是当振动体的阻力系数 r或自振频率 改变时， 保持稳定，基本不变，这是设计振动打桩机所要求的，因n0A此，在设计振动打桩机时，我们应选择较高的振动频率 。(2) Z=1(即 )时， ，说明振动体振幅受到粘滞阻尼限制。当n 2/1/0阻尼很小的时候， ，即产生共振。在共振时，振动器的偏心力矩 保持不0A em0变，但振幅 A 增大是振动所希望的。但这时由于振幅不稳定，当外界条件变化时，振幅就将锐减。所以选择共振工况时沉桩振动打桩机的参数确定较为困难。5.3 主参数的确定5.3.1 振动加速度桩静止于土壤中，与土之间存在静摩擦力，如果桩强迫振动， 则桩在强迫振动力作用下就会引起固定不变的稳态振动，这种协调振动传播给土壤粒子，使土壤抗剪强度降低，并且产生剪切和相对位移等复杂的变形；振动使土壤的静摩擦力急剧下降。用 表示振动之后，降低了的桩土摩擦力， 表示 T 变为 时的降低率，而振VT V动打桩机的激振力 和摩擦力之间的关系为：0P(11)VT又因为 故 (12)V0由式(12)能够看出系数 主要由振动加速度的大小相关联，通过试验表明：随着振动加速度的增加，桩周和桩端的土壤发生假液化现象，这时桩的前端阻力和侧面摩擦阻力将会明显减少。为了便于讨论，我们用 来表示振动加速度与重力加速度之比 =a/g。因为 故2/dtxa)sin(2tAa济南大学泉城学院毕业设计- 14 -，当 时，gA/21)sin(t 2maxA，0emP/0e故 (13)p/振动加速度受强迫振动激振力影响。这时振动体系的质量为一定值： 桩打 桩 机 所以 (14)mT/式(14)反映出振动加速度与沉桩阻力间的关系，当桩静止时( = 0)，桩阻力达到一个极大值 ，随着振动加速度 a 的逐渐变大，阻力 T 减至最小值 ，但是ax minT阻力并不随着加速度的增加趋于零，而是趋近某极限值 。所以可用下式表示极限静摩擦力 和极限动摩擦力 之间的关系： ，(maxTminVT )(/minVnVd)。其中 为振动影响系数。一般钢桩的 取 0.52。eVV(inin由上式看出，要减小阻力就需要增大 ，但由于 ，故当 x = = 5 时， 已经xexe只有 7/1000。所以，无限度地增大 并不能带来很多好处。一般 取 10 左右，即振动加速度 x取在 10g 左右，就能完全满足沉桩需要。而在振动打桩机的设计中，加速度并不是基本参数，振动打桩机的基本参数是频率 和振幅 A，从式中，我们可以看出，加大频率 比加大振幅 A 更容易获得较大的振2maxA动加速度。故振动打桩机的实际振幅都不大于 10mm。5.3.2 振动打桩机的功率振动体的一个振动周期所耗功为：(15) sin)cos()sin( 02020 ApdtAtpdtxpW1)在非共振工况： ， QKA/20k(kW) (16)sin1273N济南大学泉城学院毕业设计- 15 -式中，k 为振动打桩机偏心力矩( )； 为振动打桩机振动质量。emkQ2) 在共振工况： QKA2/(kW) (17)kN732104以上计算功率公式都未计入机械损耗,而只计算了维持振动所需的功率，激振器工作时大部分的损耗都发生在轴承的摩擦发热上。激振器每转一周消耗的功为： dpWm0因为可以得出机械损耗的功率：(kW) (18)73102kRNm在式中，R 为系数。取 R =1.15所以得振动打桩机的总功率为：N 总=N+ Nm (kW)又知振动打桩机的偏心力矩 k ，转速 n (r/ min)，那么功率为：N=kn由于土壤及轴承也要消耗能量，上式可写为：(kW) (19)9740nkRN由于土壤和沉桩深度的不同，电机输出功率也相差很大。通常评价打桩机的性能，我们用功率利用系数来表示：(kW) (20)sec/(kWm在式中，k 为振动打桩机偏心力矩， 为偏心轴速度， 为电机载荷系数；在外界条件相同的情况下，电机的输出功率是 值的函数，因而 的值将直接影响kk电机的工作能力。也就是说如果 较高，则电机负荷较大，因此在较硬土壤中打桩，电机容易超载；反之，电机负荷较小，在松软土壤中打桩功率则十分富裕。一般 的值取 57。5.3.3 打桩机的沉桩能力计算我们已经知道振动打桩机沉桩时必须克服桩与土壤之间的摩擦力以及桩前端的阻力，又知济南大学泉城学院毕业设计- 16 -，则Tp01) 对于粘质土和淤泥土(21)DNHniiii122) 对于砂质土(22)Tniiii15在式中， 为第 i 层土壤的极限摩擦阻力； 为第 i 层土壤的标准贯入度试i iN验值； 为第 i 层土壤的厚度；D 为桩的外径。iH根据振动加速度和土的摩擦力低减率关系图(如图 7)，桩在受到振动后，摩擦力显著降低，桩在其自重作用下克服阻力沉入土中图 7 振动加速度和土的摩擦力低减率图(23)VRQ0(24)F在砂质土中： (25)IeVN0652.4在粘土或淤泥土中： (26)Ie.8济南大学泉城学院毕业设计- 17 -振动打桩机的动量 I = (kW/g)，F 为其桩断面面积，N 为标准贯入度 N 值(6315锤击值)。由式(23)可得知，当 时，沉桩较为困难，说明此时振动体质量不足，需VRQ0要增加配重或采取加压措施，但这时振幅和振动加速度会减小，从而使阻力 有所VT增大。故而选择振动打桩机时要根据 和 来综合考虑。VT综上分析可知，对于振动打桩机质量 ：0Q桩断面积越大，则要求 越大；0标准贯入度 N 值越大，则要求 越大；0振动打桩机的动量越大，则要求 则越小。Q5.4 设计计算我们根据振动打桩机结构原理，建立如下图所示的数学模型。图 8 振动打桩机数学模型综合考虑打桩的实际情况，我们对下列四种情况依次举例计算。5.4.1 主参数的确定和计算已知条件：1、振动频率：f=20Hz(砂土)；2、柴油机转速：n=60f=1200r/min ；3、参与振动部分的质量：M=40kg；济南大学泉城学院毕业设计- 18 -4、偏心块的质量：m=5kg；5、偏心块质心至回转中心距离 r=0.06m；由此得角频率为： sradn/1260/1260/2根据公式 ，得垂直方向激振力幅值：mrF KN5.9.522又，振动体振幅： mA.3162/1min所以，取 A4mm，又(27)(1(4/ 2/122ZMrZ， n/ n/其中， 激振器角频率；振动体自振圆频率；n阻力系数；设 Z4mm =126rad/s= /Z=126/4=31.5rad/sn代入公式(27)后得： 2/122 )564(0/6.540. 3又 nM281905.32.40维持振动所需功率为（kW） （28）MrmP/sin154321 其中m偏心块的总质量；相位角（ ）(振幅滞后于激振力的角度)；济南大学泉城学院毕业设计- 19 -8.25)90/126804.arcsin()/arcsin( FA代入公式（28） ，得：kWMrmP 9.340/18.25sin160.15/i32243 5.4.2 主参数的确定和计算已知条件：1、振动频率：f=20Hz（砂土） ；2、柴油机转速：n=60f=1200r/min ；3、参与振动部分质量：M=35kg；4、偏心块质量：m=4kg ；5、偏心块质心至回转中心距离 r=0.05m；由此得角频率为： sradn /1260/1260/2根据公式 ，得垂直方向激振力幅值：mrFKN3.61205.42又，振动体振幅： mA9.36/1/min所以，取 A4.5mm，又(29)()1(4/2/122ZMrZ， n n/其中， 激振器的角频率；振动体的自振圆频率；n阻力系数；设 Z4mm =126rad/s = /Z=126/4=31.5rad/sn代入公式(29) ，得： 2/122 )564(35/0.405. 济南大学泉城学院毕业设计- 20 -71.又 nM2 6.3705.17.35维持振动所需功率为（kW） （30）MrmP/sin1054321 其中m偏心块的总质量；相位角（ ） ，(振幅滞后于激振力的角度)； 8.19)630/12.37045.0arcsin()/arcsin FA代入公式（30） ，得： kWMrmP 5.13/108.9sin12605.85/i 432431 5.4.3 主参数的确定和计算已知条件：1、振动频率：f=12Hz（粘土） ；2、柴油机转速：n=60f=720r/min ；3、参与振动部分质量：M=34kg；4、偏心块质心至回转中心距离 r=0.07m；5、偏心块质量：m=5kg ；由此得角频率为： sradn /4.7560/7260/2根据公式 ，得垂直方向激振力幅值：mrF kN4.750.522又，振动体振幅： mA6.4.752/1/min所以，取 A7mm，济南大学泉城学院毕业设计- 21 -又(31)()1(4/ 2/122 mZMmrZAn/ n/其中， 激振器的角频率；振动体的自振圆频率；n阻力系数；设 Z4mm =75.4rad/s= /Z=75.4/4=18.85rad/sn代入公式(31)后得： 2/122 )564(3/07.5407. 8又 nM261538.43维持振动所需的功率为（kW） （32）rmP/sin1054321其中m偏心块的总质量；相位角（ ）(振幅滞后于激振力的角度)； 8.27)4.39/.756104.arcsin()/arcsin FA代入公式（32） ，得： kW4.13/108.27sin4.750.15/MsirmP 43223 5.4.4 主参数的确定和计算已知条件：1、振动频率：f=16Hz；济南大学泉城学院毕业设计- 22 -2、柴油机转速：n=60f=960r/min ；3、参与振动部分质量：M=35kg；4、偏心块质心至回转中心距离 r=0.08m；5、偏心块质量：m=4kg ；由此得角频率为： sradn /5.106/9260/2根据公式 ，得垂直方向激振力幅值：mrF kNr 5.6.108.422又，振动体振幅 mA9.45./1min所以，取 A5mm，又(33)()1(4/2/122 ZMrZn n/其中， 激振器的角频率；振动体的自振圆频率；n阻力系数；设 Z4mm =100.5rad/s= /Z=100.5/4=25.1rad/sn代入公式(33)，得： 2/122 )564(35/08.405. 17又 nM27321.5.435维持振动所需功率为（ kW） （34）MrmP/sin04321 其中m偏心块的总质量；济南大学泉城学院毕业设计- 23 -相位角（ ）(振幅滞后于激振力的角度)； 27)648/5.1073204.arcsin()/arcsin FA代入公式（34） ，得： kWMrmP 7.235/1027sin5.108.5/si 4322431 济南大学泉城学院毕业设计- 24 -6 结 论本次主要是为适应抗洪抢险灵活机动转移的需要，而设计的以小型电动机为动力（如果受到电源限制，可用小型汽油机、柴油机为动力代替）的防汛振动打桩机。本次设计采用主机和动力装置分离的结构，同时借助软轴的传动，从而达到减轻主机重量，避免因振动而影响发动机工作性能的目的。质量轻盈为本机器的又一特点，其中，主机质量仅 40kg，两人抬举便能轻松实施打桩作业；而动力装置质量仅10kg，更附设背带，使在水中背负作业更方便。本次设计的防汛振动打桩机具有灵活、结构简单、高效安全、方便实用等特点，具有良好的应用前景和经济社会效益，其特点有如下几点：（1）该打桩机能够在复杂恶劣及水下的条件下工作，更方便地满足了抗洪、防汛、抢险的工作需要；（2）该打桩机具有体积小、重量轻和机动灵活的特点。其批量生产成本仅是传统的小型打桩机的 1/5，具有非常广阔的市场前景，仅我国大河防务部门（长江、黄河、松花江、太湖等）以及民用建筑部门市场潜力就非常客观；（3）该打桩机不仅省力，而且高效，尤其适用于抗洪抢险中的打桩固堤、打桩堵决口等工作