DZ60振动打桩锤的设计
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DZ60振动打桩锤的设计论文.doc
DZ60振动打桩锤装配图A0.dwg
主传动轴A2.dwg
任务书.doc
传动齿轮A2.dwg
外文翻译--对振动侦查和测量的一种实用方法-物理原则和侦查技术.doc
振动打桩锤A0.dwg
激振器箱体A0.dwg
摘要
振动桩锤是惯性振动机械的一种，属于振动利用机械中的平面双轴式激振器。振动桩锤是利用机械振动减少桩与土壤间的摩擦力，并依靠其自重或外加压力作用下达到沉桩的目的。振动桩锤分机械式和液压式两类，液压振动锤应用较少。振动桩锤采用机械式定向激振器。它由两根装有相同的偏心块并相向转动的轴组成，两根轴上的偏心块所产生的离心力在水平方向上的分力相互抵消，而垂直方向上的分力叠加。振动桩锤主要由电动机、导杆、压缩弹簧、减振粱、振动箱、皮带轮等组成。具有贯入力强、沉桩质量好、坚固耐用 、故障少、结构紧凑、低噪音、高效率、无污染等优点。
关键词：振动机械、振动桩锤、惯性振动、减振弹簧
Abstract
The vibration hammer is one kind of the inertial oscillation machinery, belongs to in the vibration use machinery the plane double shaft type driver. The vibration hammer uses friction to reduce the force between the mechanical vibrations pile and the soil, and depends upon it to be self-possessed or the sur- pressure function issues the goal of stake sinking. The vibration hammer divides the mechanical type and the hydraulic pressure type two kinds, the hydraulic pressure vibration hammer application are less. The vibration hammeruses the mechanical type direction detection driver. It is loaded with same lack of impartiality the piece and the opposite direction rotation axis by two is composed, on two axes lack of impartiality the piece produces the centrifugal force offsets or counteract one another in the horizontal side upward force component, but in vertical direction force component superimposition. The vibration hammer mainly by the electric motor, the guide rod, the compression spring, horizontal beam reducing inspires, a vibration box of body, the belt pulley and so on is composed. Has the penetrating power strongly, the quality of stake sinking is good, firm durable, the breakdown few, the structure is compact, the low noise, the high efficiency, does not have merit and so on pollution.
Key words: Vibrates the machinery Vibratory pile hammer
the inertial oscillation the spring reducing inspires
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章绪论 1
第2章 振动机械的用途、分类、工作原理及构造 2
2.1振动机械的用途和分类 2
2.1.1 振动机械的组成 2
2.1.2振动机械的用途 3
2.1.3 振动机械的分类 4
2.2惯性振动机械的工作原理与构造 5
2.2.1 惯性激振器的形式 5
2.2.3线性或近似线性的近共振类惯性机械 12
2.2.4非线性惯性振动机械 13
2.2.5冲击式惯性振动机械 14
2.3桩工机械的分类和工程应用 14
2.3.1桩工机械的分类 15
2.3.2桩工机械在工程技术中的应用 15
2.4振动桩锤的工作原理和构成 15
2.4.1振动桩锤的工作原理 15
2.4.2振动桩锤的构成 17
2.4.3沉桩原理 18
第3章电机的选择和计算 20
3.1选择电动机应综合考虑的问题 20
3.2选择电动机 20
第4章振动桩锤的主参数计算 22
4.1激振力的计算 22
4.2计算实际振幅 23
4.2.1根据提供的频率选择工作土壤的类型 23
4.2.2振幅A的确定 23
4.3计算实际偏心力矩 24
4.4功率的计算 25
第5章减振弹簧的设计与计算 27
5.1减振弹簧的结构选择 27
5.1.1选取螺旋弹簧的类型代号 27
5.1.2选取弹簧的材料并确定其主要性能参数 27
5.2圆柱螺旋弹簧的设计计算 27
5.2.1确定单根弹簧的最大工作载荷 27
5.2.2选择旋绕比 28
5.2.3计算钢丝直径 28
5.2.4计算弹簧中径 28
5.2.5计算弹簧圈数 29
5.2.6计算试验载荷 30
5.2.7自由高度 30
5.2.8弹簧的节距 31
5.2.9弹簧的螺旋角 31
5.2.10弹簧的稳定性验算 32
5.2.11弹簧的强度验算 32
5.2.12共振验算 33
第6章V带传动的设计计算 35
6.1V带的计算 35
6.2V带轮材料和尺寸的确定 35
第7章经济分析与资源分析 39
结论 40
参考文献 41
专题论文 42
致谢 49
第1章绪论
在一般情况下，振动是一种不需要的、有害的现象，应该加以消除或隔离；但在某些场合，振动式需要的和有益的，应该加以利用。
振动有益的场合很多，例如，各种乐器的振动，可形成美妙的乐音，感动人们；人类及高等动物的耳膜振动、声带振动。心脏搏动及呼吸运动，则是与生命现象紧密联系的振动；在工程技术中，各种振动机械利用振动完成许多特殊的工艺过程；在日常生活中，许多振动机具帮助人们扩展自己的工作能力。
随着现代建筑业的飞速发展，桩基础已从木桩逐渐发展为钢筋混凝土桩或钢桩。校基础的施工方法和施工机械也有了巨大的发展。桩的类型大体上可分为两大类：预制桩和就地灌注桩。预制桩主要采用锤击的方法将其打入土壤中。其施工机械也从刚开始坠锤、蒸汽锤和柴油锤，发展到振动锤。振动锤是结合我国具体特点计算的新型产品，是公路、桥梁、机场、建筑等基础施工的理想设备。具有贯入力强、沉桩质量好、坚固耐用 、故障少、结构紧凑、低噪音、高效率、无污染等优点。
DZ振动锤主要用于有动力电源的各建筑工地和港口、地下铁道、桥梁、高层建筑等桩基施工工程。它是广泛适用于丘陵、平原、干填土和湖泊地区、池塘淤泥层以及各种松土基础用袋装沙井、塑料纸板等工法加固软基的设备。
第2章 振动机械的用途、分类、工作原理及构造
2.1振动机械的用途和分类
振动机械在工程技术中的用途很广泛，如振动加工，振动拉丝，振动压印，物料的筛分、破碎、输送等。最近30多年来，应用振动原理而工作的机械（简称振动机械）得到了迅速的发展，它们在矿山和冶金工厂、选煤厂、化工厂、发电厂、铸造厂、建筑工地、水泥厂，以及粮食和食品加工厂中得到了广泛的应用。据不完全统计，目前已用于手工业生产中的振动机械有几十种之多，例如，振动给料机、振动输送机、振动筛、概率筛、振动离心脱水机、振动冷却机、振动球磨机、振动光饰机、振动落砂机、振动成型机、振动夯土机、振捣器、振动压路机、振动沉拔桩机、振动试验台、动平衡试验机和各种形式的激振器等。这些振动机在工业的各个部门中已发挥了重要的作用。
2.1.1 振动机械的组成
振动机械通常是由激振器、工作机体及弹性元件三个部分组成（2-1a）。
1.激振器
用以产生周期变化的激振力，使工作机体产生持续的振动。常用的激振器有惯性激振器、弹性连杆式激振器、电磁式激振器、液压式或气动式激振器，以及凸轮式激振器等。
2.工作机体或平衡机体
如输送槽、筛箱、台面和平衡架体等。但在 一些振动机中无平衡架体。为了完成各种工艺过程，它们通常作周期性的运动。
3.弹性元件（弹簧）
包括隔振弹簧（其作用是支承振动机体，使机体实现所要求的 振动，并减小传给基础或结构架的动载荷）、主振弹簧（即共振弹簧或称蓄能弹簧）和连杆弹簧（传递激振力等）。在一些振动机械中无弹性元件。
振动机械与其它类型的机械相比，优点是结构简单、制造容易、重量较轻、金属消耗量少、成本低、能耗小、安装方便、维修容易等。某些振动机械也存在着振幅不够稳定、调整复杂、传给地基的振动较大、零部件工作寿命较短及噪声较大等缺点。
2.1.2振动机械的用途
1.物料的输送
利用振动的槽体（或管体），可使物料沿指定方向作滑行运动或抛掷运动，从而达到输送物料的目的。用管体封闭的振动输送机，能输送含有矽尘的矿物及其它有害或有毒的物料，有利于环境保护和人体健康。这两个优点是其它输送设备所不能比拟的。
2.物料的筛分、选别、脱水、冷却和干燥
因为振动可使物料松散地和均匀地分布于工作面上，同时在振动面上物料受重力（在离心力场中则为离心力）、冲击力、摩擦力和惯性力的频繁作用，所以在输送物料的过程中，可有效地完成诸如筛分、脱水、冷却和干燥等各种工艺过程；在溜槽、滑道中安置适当的挡铁或缺口，还可完成工件的排序或选别。
3.物料的破碎、粉磨，物件的清理和工件的光饰
利用振动可使物料（或物件）内部的裂纹易于形成，并迅速展开；利用振动可加剧物料（或物件）与研磨介质之间的相互摩擦和撞击，从而可有效地实现破碎或粉磨物料，完成物件清理、铸件落砂和工件（或刀具）光饰等各种工艺过程。
4.松散物料的成型与紧实
利用振动可以显著减小物料的内摩擦系数，增加其“流动性”，因而是物料易于成型与紧实。
5.土壤或砂石对夯实、振捣及沉拔桩等
利用振动可减小土壤、砂石和其它混合物的内摩擦力，可降低土壤对贯入物体（桩或管）的阻力，因而可有效地完成夯土、压路、振捣和沉拔桩等工作，并可大大减轻工人对体力劳动。
6.仪器、机器及其零件的测试
利用激振器对机体进行振动试验；利用振动试验台或振动测量仪测定仪器、机器及其零部件的参数；利用振动原理对回转零部件进行动平衡试验等。
7.其它用途
利用振动可以加快铸件或焊接结构内部形成晶粒重新排列的过程，缩短消除内应力对时间等。
可以预料，振动机械的用途将会不断扩大，其规格和品种将会日益增多。它们在我国实现四个现代化的过程中将会发挥更大对作用。
第7章经济分析与资源分析
经济性是机械产品的重要指标之一，从产品设计到产品制造，应始终贯彻经济性原则，设计中在满足零件使用需求的前提下，从以下几个方面来主要体现了本设计的经济性：
a）振动桩锤是建筑施工中用来完成基础的夯实和沉、拔桩等工程任务的主要装置，它需要提供较大的激振力和比较高的振动频率。因此桩锤的主要组成零、部件都需要抗振能力比较强。
b）从材料选择方面来看，本设计经济性主要体现在激振器箱体、减振弹簧、传动轴和齿轮的材料的选择上。由于需要抗振能力号的零件，所以这些零件的材料的选择在满足使用条件的前提下，都要考虑材料的抗振性能，从这方面来看，产品的造价会有所提高。但是，从使用方面考虑，材料的抗振性能优异可以降低零件的损耗率，降低零件的更换频率，因此该振动桩锤在生产时应选择抗振性能好的零件材料。
结论
DZ系统振动锤是吸取国内外的先进经验后设计的，具有灌入力强、沉桩质量好、坚固耐用、故障少、使用维修方便、电源适应强、噪声低等特点；主要用于有动力电源的各建筑工地和港口、地下铁道、桥梁、高层建筑等桩基施工工程。它是广泛适用于丘陵、平原、干填土和湖泊地区、池塘淤泥层以及各种松土基础用袋装沙井、塑料纸板等工法加固软基的设备，它具有结构紧凑、低噪音、高效率、无污染等优点。与桩架配套后，可沉混凝土灌注桩、混凝土扩底桩（大蒜头桩）、石灰桩、砂桩、碎石桩；配上夹桩器后，可沉拔混凝土预制桩和各类钢桩。它是公路、桥梁、机场、建筑等基础施工的理想设备。
本次设计的是DZ60振动打桩锤，它是DZ系列振动桩锤中比较典型的一种，激振力不是很大，电动机功率也比较合适，通过对DZ60振动打桩锤的设计可以比较全面地了解桩工机械的设计方法和参数选择方法，对桩工机械的性能及其在工程中的应用又了更新的认识。
参考文献
1 机械手册编委会编著.机械设计手册.第5卷.第3版.机械工业出版社，2004
2 机械手册编委会编著.机械设计手册.第1卷.第3版.机械工业出版社，2004
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4 成大先主编.机械设计手册.第3卷.第四版.化学工业出版社，2002
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12 周广林主编.机械工程基础.上册.黑龙江人民出版社，2000
13 周广林主编.机械工程基础.中册.黑龙江人民出版社，2000
致谢
在紧张忙碌的三个多月中，完成了毕业设计。这将是我们最后一次在校园里的学习任务，学习的过程是艰辛的，它像带着刺的玫瑰，而我们的芳香是那些无怨无悔的辛勤园丁们传授给我们的，在这即将离校的日子，在我们把收获果实装上行囊要带走的离别时刻，我们最应该做的就是向教育过我们的恩师们说一声“谢谢，谢谢您们的教导”。
此次毕业设计主要感谢指导老师和帮助指导的牛曙光老师，以及各位机制教研室老师的大力支持与帮助。在此，我向您们表示衷心的感谢。经过了三个多月紧张而有序的认真设计，我顺利完成了“DZ60振动打桩锤”这个题目的毕业设计，圆满地完成了预定目标。在这过程中我苦恼过设计任务的沉重，兴奋于收获的点点滴滴，我将沿着此样的道路前进，不畏艰辛，用我最大的力量去换取成功，为我的母校争光！
目前国内关于振动桩锤设计和制造方面的书籍不是很多，在期刊等学术交流刊物上面刊登的学术性论文有一些，但是比较完善地介绍振动打桩锤计算方面的比较少，本次文章的书写和计算项目的设计都是参照其他机械产品的内容来进行的，由于编者水平有限，疏漏之处很难避免，诚恳希望广大读者批评指正和共同探讨。
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