機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(論文)ZYJ900液壓靜力壓樁機(jī)夾持機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計建筑機(jī)械(含全套圖紙)

《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(論文)ZYJ900液壓靜力壓樁機(jī)夾持機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計建筑機(jī)械(含全套圖紙)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(論文)ZYJ900液壓靜力壓樁機(jī)夾持機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計建筑機(jī)械(含全套圖紙)（38頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、完整說明書CAD圖紙由QQ:153893706提供 ZYJ900液壓靜力壓樁機(jī)夾持機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師： (學(xué)院，長沙 410128) 摘 要：本文概述了高性能液壓靜力壓樁機(jī)技術(shù)特點(diǎn)；對液壓靜力壓樁機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析；對液壓靜力壓樁機(jī)的傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計；設(shè)計多點(diǎn)均壓夾樁機(jī)構(gòu)，并對其設(shè)計原理、功能特點(diǎn)進(jìn)行了具體的分析，同時對兩種夾樁機(jī)構(gòu)夾樁時樁內(nèi)部的夾持力進(jìn)行分析，采用多點(diǎn)均壓夾樁機(jī)構(gòu)，樁身應(yīng)力分布均勻，且在夾樁油壓相同時，夾樁力同比更大，而樁身應(yīng)力峰值為采用傳統(tǒng)夾樁機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的樁身應(yīng)力峰值的30%。 關(guān)鍵詞：液壓；壓樁機(jī)；靜力；夾樁機(jī)構(gòu) Hydrau

2、lic System Design of The ZYJ900 Hydraulic Static Pile Driver Student:Gan Han-yu Tutor:Mo Ya-wu (Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract: This essay generalizes the technical characteristics of the high-performance hydraulic static pilin

3、g machine, analyzes the structure of the hydraulic static piling machine, designs the transmission system of the hydraulic static piling machine and the mechanism of the piling machine of multiple points’ average pressure, and specifically analyzes its design principles, functional characteristics.

4、And at the same time, This essay analyzes the internal chucking power of the two piling machines. Utilizing the piling mechanism of multiple points’ average pressure, the pressure of the piling body itself is distributed in average. When the oil pressures of the pilings are the same, the power of th

5、e piling is relatively larger. However, the peak value of the piling itself is 30% of that of the piling whose peak value is generated by the traditional piling mechanism. Key words: hydraulic; pile driver；static pile；pile holder mechanism 1 前言 液壓靜力壓樁機(jī)是一種新穎的環(huán)保型建筑基礎(chǔ)施工,具有無污染、無躁聲、無震動、壓樁速度快、成樁質(zhì)量高的顯

6、著特點(diǎn)，是一種高效節(jié)能無公害的先進(jìn)樁基礎(chǔ)施工工藝，代表未來樁工機(jī)械的發(fā)展方向。 本文講述了高性能液壓靜力壓樁機(jī)技術(shù)特點(diǎn)；對液壓靜力壓樁機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析；對液壓靜力壓樁機(jī)的傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計；設(shè)計多點(diǎn)均壓夾樁機(jī)構(gòu)，同時對夾樁液壓缸進(jìn)行了設(shè)計計算。 在分析液壓靜力壓樁機(jī)的發(fā)展概況及普通對頂式夾樁機(jī)構(gòu)功能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種多點(diǎn)均壓式夾樁機(jī)構(gòu)的設(shè)計方案，并對其設(shè)計原理、功能特點(diǎn)進(jìn)行了具體的分析，同時對兩種夾樁機(jī)構(gòu)夾樁時樁內(nèi)部的夾持力進(jìn)行分析，采用多點(diǎn)均壓夾樁機(jī)構(gòu)，樁身應(yīng)力分布均勻，且在夾樁油壓相同時，夾樁力同比更大，而樁身應(yīng)力峰值為采用傳統(tǒng)夾樁機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的樁身應(yīng)力峰值的30%。該創(chuàng)新技術(shù)成功解決

7、了已有傳統(tǒng)夾樁機(jī)構(gòu)的不足，能在薄壁管樁施工及大噸位樁機(jī)施壓高承載能力樁基礎(chǔ)時，確保夾持可靠且樁身無破損。 新型方圓樁夾樁箱，利用鍥塊增力原理，將夾樁缸軸向安裝在箱體外部，進(jìn)一部提高了對樁夾持的可靠性，解決了對頂式夾樁箱夾樁缸徑向安裝在箱體內(nèi)部維修換件非常困難的問題。 2 液壓靜力壓樁機(jī)簡述 樁基礎(chǔ)是建筑施工特別是高層建筑施工中最為常見的基礎(chǔ)形式。其中，將預(yù)制樁完全依靠靜載平穩(wěn)、安靜地壓入軟弱地基，是一種新型的樁基礎(chǔ)施工方法--靜壓樁工法。這種環(huán)保的獨(dú)特方法逐漸取代了錘擊式打樁。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，液壓靜力壓樁機(jī)開始廣泛的應(yīng)用。它適用于崩陷性土，淤泥土，砂層，沉積地質(zhì)

8、等地質(zhì)條件。特別是用于市中心時，它是非常合適的一種理想的環(huán)保的基礎(chǔ)設(shè)備。它最顯著的性質(zhì)是高穩(wěn)定性的運(yùn)轉(zhuǎn)和高可靠度的成效。 液壓靜力壓樁機(jī)分為“抱壓式液壓靜力壓樁機(jī)”和“頂壓式液壓靜力壓樁機(jī)”(對樁頂部施壓進(jìn)行壓樁)兩種。抱壓式液壓靜力壓樁機(jī)壓樁過程是通過夾持機(jī)構(gòu)“抱”住樁身側(cè)面，由此產(chǎn)生摩擦傳力來實(shí)現(xiàn)的；而頂壓式液壓靜力壓樁機(jī)則是從預(yù)制樁的頂端施壓，將其壓入地基的。由于施壓傳力方式不同，這兩種樁機(jī)結(jié)構(gòu)形式、性能特點(diǎn)、適用范圍也有顯著不同，其核心是液壓系統(tǒng)的設(shè)計方法及其配置，它直接影響整機(jī)的技術(shù)性能及節(jié)能效果。而壓樁機(jī)構(gòu)是樁機(jī)的主要工作裝置，是這種壓樁機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，直接影響樁機(jī)的壓樁能力和成樁

9、質(zhì)量。其中，抱壓式樁機(jī)主要由壓樁系統(tǒng)和夾樁機(jī)構(gòu)組成，而頂壓式樁機(jī)主要由壓樁系統(tǒng)和樁帽組成。頂壓式樁機(jī)除壓樁機(jī)構(gòu)中沒有夾樁機(jī)構(gòu)外，一般不帶起重機(jī)，但增加了一套卷揚(yáng)吊樁系統(tǒng)。 常規(guī)的頂壓式壓樁機(jī)由于其結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)，使其工作重心較高、安全性較差，并且存在壓樁力較小、壓入樁的垂直度保障能力差等問題，因而其應(yīng)用受到限制；而抱壓式壓樁機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便、工作重心低、移動平穩(wěn)、轉(zhuǎn)場方便、施工效率高，因此，抱壓式壓樁機(jī)已經(jīng)占絕對主導(dǎo)地位。本文所述液壓靜力壓樁機(jī)主要是指抱壓式液壓靜力壓樁機(jī)。 2.1 靜力壓樁施工的概念及其分類 完全依靠靜載把預(yù)制樁壓入地基，是一種特殊樁基礎(chǔ)施工方法—靜力壓樁法[1

10、]，其施工方法主要有以下幾種： （1）壓樁機(jī)施工法； （2）錨桿反壓施工法； （3）利用結(jié)構(gòu)物反壓施工法； （4）堆載壓入法。 2.1.1 靜力壓樁機(jī)的分類 從其發(fā)展歷程來看，至今為止，靜力壓樁機(jī)有繩索式壓樁機(jī)和液壓式壓樁機(jī)兩種，其中液壓式壓樁機(jī)按其壓樁的方式分為“抱壓式（從側(cè)面夾持樁身壓樁）”和“頂壓式（從樁頂部壓樁）”兩種；按其功能的不同可分為普通型液壓靜力壓樁機(jī)和多功能液壓靜力壓樁機(jī)（特別是可壓邊樁、角樁以及薄壁管樁的功能）；按壓樁機(jī)構(gòu)的布置位置不同可分為中置式液壓壓樁機(jī)和前置式液壓壓樁機(jī)。由于抱壓式壓樁機(jī)比頂壓式壓樁機(jī)機(jī)構(gòu)緊湊、操作簡便、移動平穩(wěn)、轉(zhuǎn)場方便，施工效率高，所

11、以盡管壓樁機(jī)最早從“頂壓式”開始發(fā)展，“抱壓式”壓樁機(jī)仍然占主導(dǎo)地位。 2.1.2 樁機(jī)行業(yè)狀況 國內(nèi)在20世紀(jì)80年代開始，相繼開發(fā)出可用于生產(chǎn)實(shí)際的液壓靜力壓樁機(jī)，其發(fā)展大致可以分為兩個階段： 第一階段，從20世紀(jì)80年代后期到90年代中期以前，國內(nèi)先后研制了幾種壓樁機(jī)，并逐步形成系列產(chǎn)品進(jìn)入市場，其中具有代表性的性能較好的有武漢生產(chǎn)的YZY系列液壓靜力壓樁機(jī)和利用中南大學(xué)機(jī)電技術(shù)與裝備研究所的專利技術(shù)生產(chǎn)的ZYJ系列液壓靜力壓樁機(jī)。上述兩個處于主導(dǎo)地位的系列產(chǎn)品具有各自不同的特點(diǎn)，其中YZY系列樁機(jī)是我國早期性能較為先進(jìn)的樁機(jī)產(chǎn)品，其主要特點(diǎn)如下： （1）液壓系統(tǒng)采用恒流量設(shè)計

12、原理設(shè)計、并且多采用電磁閥控制方式； （2）壓樁系統(tǒng)采用多對壓樁液壓缸同時參與壓樁； （3）橫移回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用《建筑機(jī)械使用手冊》中介紹的三層式結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)后需人工復(fù)位。 這種樁機(jī)在使用過程中發(fā)現(xiàn)以下不足： （1）能量利用率和工作效率較低； （2）電磁閥故障率較高，嚴(yán)重影響設(shè)備的可靠性； （3）橫移回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且不能自動復(fù)位，工人勞動強(qiáng)度較大； （4）樁機(jī)回轉(zhuǎn)屬剛性回轉(zhuǎn)，無回轉(zhuǎn)補(bǔ)償功能； （5）樁機(jī)頂升行走時局部偏載嚴(yán)重。 ZYJ系列樁機(jī)的研

13、究設(shè)計及其產(chǎn)品應(yīng)用起始于20世紀(jì)90年代初，它是在研究了軟弱地基上壓樁實(shí)際工況和已有樁機(jī)產(chǎn)品所存在的問題基礎(chǔ)上開發(fā)成功的。 主要具有以下特點(diǎn)： （1）液壓系統(tǒng)采用變流量準(zhǔn)恒功率設(shè)計方法設(shè)計，使樁機(jī)功率得到合理匹配，同時，控制系統(tǒng)采用普通液壓閥控制，機(jī)構(gòu)簡單可靠； （2）壓樁系統(tǒng)采用兩對壓樁液壓缸先后參與壓樁，具有雙速壓樁特性； （3）橫移回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用兩層式新結(jié)構(gòu)，具有自動復(fù)位、回轉(zhuǎn)補(bǔ)償功能； （4）縱移機(jī)構(gòu)具有均載聯(lián)動功能，使頂升行走系統(tǒng)盡可能負(fù)載均衡； （5）夾樁器鉗口分上下兩層布置，提高了夾樁的可靠性及樁的導(dǎo)向性。 第二階段， 從20世紀(jì)90年代中期以后開始，由于199

14、4年底在珠海利用液壓靜力壓樁機(jī)將直徑500 mm的預(yù)應(yīng)力管樁壓入強(qiáng)風(fēng)化巖獲得成功，實(shí)現(xiàn)了靜壓樁施工技術(shù)的歷史性突破，從此拓寬了靜壓樁的應(yīng)用范圍，也使預(yù)應(yīng)力管樁在城市和居民住宅區(qū)內(nèi)的應(yīng)用找到了一條新路子。一方面，實(shí)現(xiàn)了靜壓樁的單樁承載力向大噸位方向的快速發(fā)展，與此同時，市場對大噸位樁機(jī)的需求不斷增大，而且要求越來越強(qiáng)烈；另一方面，由于施工范圍的不斷擴(kuò)大，對樁機(jī)功能的要求也日益增多，出現(xiàn)了工程施工中許多必須解決的實(shí)際問題。 2.2 傳統(tǒng)液壓靜力壓樁機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)狀及液壓靜力壓樁機(jī)的發(fā)展趨勢 2.2.1 液壓系統(tǒng)功率匹配不符合壓樁實(shí)際工況，底盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜 一方面，由于其液壓系統(tǒng)采用恒流量設(shè)計，系

15、統(tǒng)功率按滿足最大流量和額定壓力的要求進(jìn)行配置，與實(shí)際工況不相適應(yīng)，在壓樁的大部分低阻力階段，處于“大馬拉小車”的工作狀況，而進(jìn)入高阻力階段時，由于阻力大，必然導(dǎo)致壓樁速度下降，多余的高壓油的壓力能只能以熱能的形式從溢流閥上泄走，導(dǎo)致整個壓樁過程能耗高、工作效率較低；另一方面，其底盤的橫移回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用3層式結(jié)構(gòu)，無回轉(zhuǎn)偏差補(bǔ)償功能，設(shè)備回轉(zhuǎn)時，底盤與地面間存在強(qiáng)制性的相對運(yùn)動，回轉(zhuǎn)后需人工復(fù)位，縱向移動時，頂升液壓缸相互獨(dú)立，活塞桿所受徑向載荷嚴(yán)重不均，底盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性較差，工人勞動強(qiáng)度大。 2.2.2 產(chǎn)品功能單一，適應(yīng)能力差 20世紀(jì)90年代末期以來，舊城改造以及基坑開挖后所出現(xiàn)的

16、大量的離障礙物很近的“邊樁”和靠角的“角樁”，對產(chǎn)品提出了一機(jī)多能的要求；同時，靜壓樁的樁型不斷多樣化，單樁承載力大幅度提高，特別是高承載力管樁、薄壁管樁的廣泛應(yīng)用和H型鋼樁的出現(xiàn)，要求大噸位抱壓樁機(jī)既要夾持可靠，又不破損樁，這對夾樁技術(shù)及相應(yīng)裝置提出了很大挑戰(zhàn)。 這些工程中的實(shí)際問題已成為抱壓式靜力壓樁機(jī)進(jìn)一步推廣應(yīng)用的桎梏。傳統(tǒng)壓樁機(jī)普遍只具有壓“中樁”能力，或者雖能壓“邊樁”，但其“邊樁”距離較大且不兼有壓“角樁”功能，導(dǎo)致同一工地需多機(jī)種作業(yè)，給工程管理帶來極大不便；同時，夾樁可靠性問題始終沒有從根本上得到解決，工程適應(yīng)能力差，嚴(yán)重制約了靜壓樁技術(shù)的推廣。 2.2.3 液壓靜力壓

17、樁機(jī)的發(fā)展趨勢 隨著靜壓樁施工技術(shù)的發(fā)展以及人們環(huán)保意識的進(jìn)一步加強(qiáng)，液壓靜力壓樁機(jī)的應(yīng)用將獲得更廣泛的推廣。同時，液壓靜力壓樁機(jī)技術(shù)及產(chǎn)品將由粗放型向功能精細(xì)化、操作智能化方向發(fā)展。 其發(fā)展趨勢可歸納如下[2]： (1)進(jìn)一步多功能化，產(chǎn)品適應(yīng)能力進(jìn)一步加強(qiáng)。在較厚硬隔層地質(zhì)條件下施工時，設(shè)計并配置專用的螺旋鉆，提高壓樁機(jī)的穿透能力和對地質(zhì)的適應(yīng)能力；對大噸位樁機(jī)開發(fā)相應(yīng)的夯實(shí)裝置，實(shí)現(xiàn)以靜壓替代強(qiáng)夯壓樁管徑可從目前的最大600mm增大到800mm以上； (2)智能化操作與施工的壓樁機(jī)開發(fā)。開發(fā)機(jī)身液壓自動調(diào)平系統(tǒng)，壓樁過程計算機(jī)自動記錄及承載力在線測試，夾持力自動均衡控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品

18、的智能化操作； (3)異型樁夾持裝置的刀發(fā)。特別是與鋼板樁、工字鋼樁、錐形樁等相適應(yīng)的夾樁機(jī)構(gòu)的開發(fā)； (4)壓樁力大、質(zhì)量輕機(jī)型產(chǎn)品的開發(fā)，特別是對于鋼板樁連續(xù)墻施工產(chǎn)品的開發(fā)將是今后靜力壓樁機(jī)發(fā)展的新領(lǐng)域； (5)適應(yīng)于北方寒冷地區(qū)氣溫低 、凍土層較厚的樁機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)； (6)產(chǎn)品向高檔次、高可靠性方向發(fā)展。 3 高性能液壓靜力壓樁機(jī)技術(shù)特點(diǎn) 通過本人在網(wǎng)絡(luò)上對湖南山河智能機(jī)械股份有限公司的了解，也對公司的專利產(chǎn)品---液壓靜力壓樁機(jī)有了一個初步的認(rèn)識，它具有準(zhǔn)恒功率技術(shù)，新型步履行走底盤，邊樁，角樁處理技術(shù)，多點(diǎn)均壓式夾樁技術(shù)等特點(diǎn)。 3.1 準(zhǔn)恒功率技術(shù) 原

19、有產(chǎn)品的主要不足：不適應(yīng)實(shí)際工況，液壓系統(tǒng)采用恒流量設(shè)計，其多對壓樁液壓缸同時參與壓樁，導(dǎo)致系統(tǒng)能耗高，壓樁速度相對低下。 解決的難題：在較低功率匹配的條件下，既要實(shí)現(xiàn)高速壓樁，又要保證足夠的壓樁力。 高效節(jié)能的液壓控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際壓樁過程低阻力階段時間較長且要求有較高的壓樁速度、高阻力階段速度較低且要求有較高的壓樁力(對應(yīng)為高壓樁油壓)的特點(diǎn)和要求，利用變量泵或恒功率泵低壓大流量、高壓小流量的變量特性，使壓樁過程兩個階段的功率消耗基本一致，從而達(dá)到壓樁過程的準(zhǔn)恒功率匹配。 壓樁系統(tǒng)利用兩對壓樁液壓缸先后參與壓樁，即低阻力階段由一對壓樁液壓缸進(jìn)行壓樁，適應(yīng)低阻力高速度的要求；到了高阻力

20、階段另一對壓樁液壓缸同時參與壓樁，以適應(yīng)低速度高壓樁力的要求。由此保證了壓樁機(jī)在整個壓樁過程中有很高的功率利用率。若不計其他損失，功率利用率接近1，系統(tǒng)分階段接近于恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)，解決了傳統(tǒng)液壓靜力壓樁機(jī)功率利用率低、液壓系統(tǒng)可靠性及使用壽命差的問題。 3.2 新型步履式行走底盤 原有產(chǎn)品的主要不足：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)無偏差補(bǔ)償能力，該偏差依靠結(jié)構(gòu)變形或底盤強(qiáng)制性挪位解決；無自動復(fù)位功能；升降機(jī)構(gòu)之間負(fù)載嚴(yán)重不均衡，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)可靠性差。 解決的難題：對于工作條件惡劣的重達(dá)幾百噸的大型工程施工機(jī)械，如何從結(jié)構(gòu)上自動實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)偏差補(bǔ)償、回轉(zhuǎn)復(fù)位和行走時升降機(jī)構(gòu)負(fù)載均衡。 新型步履式行走底盤采用

21、兩層式結(jié)構(gòu)，簡單可靠；短船自動復(fù)位機(jī)構(gòu)，具有回轉(zhuǎn)自動復(fù)位功能，解決了傳統(tǒng)樁機(jī)在回轉(zhuǎn)過程中短船需人工進(jìn)行復(fù)位的問題，有效地降低了工人的勞動強(qiáng)度；在回轉(zhuǎn)平臺上巧妙地設(shè)計了回轉(zhuǎn)補(bǔ)償裝置，有效地提高了設(shè)備的工作可靠性；縱移機(jī)構(gòu)具有均載聯(lián)動功能，通過聯(lián)動液壓缸將前后兩頂升液壓缸活塞桿徑向浮動連接，使樁機(jī)在縱向移動時，前后頂升缸活塞桿聯(lián)合動作并實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，其優(yōu)越性在大噸位樁機(jī)上尤顯突出。 3.3 邊樁、角樁處理技術(shù) 原有產(chǎn)品的主要不足：功能單一，不能近距離處理離“墻”很近的“邊樁”以及兩“墻”相交處的“角樁”，這是靜壓樁技術(shù)在基坑開挖后或舊城改造等工程實(shí)際應(yīng)用中遇到的重大障礙。 解決的難題

22、：大型工程設(shè)備實(shí)施近障礙物施工，并要求達(dá)到足夠高的壓樁力，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。 獨(dú)創(chuàng)的“邊、角樁裝置”：沿壓樁機(jī)縱向移動方向(即壓樁機(jī)細(xì)長方向)一端布置處理“邊樁”、“角樁”的機(jī)構(gòu)，有效實(shí)現(xiàn)了同一套裝置同時近距離處理邊樁和角樁的目的。對于小型壓樁機(jī)，將正常壓樁、夾樁的一套機(jī)構(gòu)全部移到此處安裝；對于大中型壓樁機(jī)，則另外提供一套較簡單的壓樁夾樁機(jī)構(gòu)，在需要處理“邊樁”、“角樁”時安裝。在樁機(jī)配重保持正常的情況下，就能做到處理“邊樁”和“角樁”時充分利用樁機(jī)的自重。 3.4 多點(diǎn)均壓式夾樁技術(shù) (1)在圓周方向均布的若干個夾樁液壓缸分上下兩層軸向布置，分別通過與之相連的錐形塊驅(qū)動對應(yīng)的鉗口同時向中

23、心收縮對樁進(jìn)行夾持。由于錐面的增力作用，多瓣鉗口從多個方向可靠地夾緊預(yù)制樁。鉗口的分布數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要任意確定，以適應(yīng)管樁的不規(guī)則性。 (2)這種夾樁機(jī)構(gòu)利用"手握雞蛋"的夾持效果，有效地運(yùn)用了鍥形塊的增力原理，將夾樁液壓缸軸向布置，鉗口在樁周實(shí)施多層多瓣多點(diǎn)夾持，并具有一定的浮動功能，能自動適應(yīng)樁身的表面狀況自動定心，從而達(dá)到樁身均壓，使其應(yīng)力分布均勻的目的。在夾樁油壓相同(10MPa)時所產(chǎn)生的夾樁力更大，而樁身應(yīng)力峰值僅為采用傳統(tǒng)夾樁機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的樁身應(yīng)力峰值的30%。 (3)由于鍥形塊的自鎖作用，避免了普通型夾樁機(jī)構(gòu)因夾持液壓缸及系統(tǒng)元件的泄漏可能引起的夾樁打滑甚至座機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生

24、，提高了夾樁機(jī)構(gòu)的安全可靠性。盡管其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但具有定心效果好、樁周夾持均勻、安全可靠的特點(diǎn)，有效地解決了夾樁時樁身破損以及大噸位壓樁打滑的難題，即使用于壁厚僅為55mm的薄壁管樁或壓樁力超過7000kN時，也不會發(fā)生樁破損的情況。 4 壓樁機(jī)液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計 4.1 液壓靜力壓樁機(jī)的結(jié)構(gòu)分析 4.1.1 主要部件機(jī)構(gòu)及其工作原理 液壓靜力壓樁機(jī)的主要組成部分如圖1所示[3]。 （1）長船行走機(jī)構(gòu)（縱移機(jī)構(gòu)） 長船行走機(jī)構(gòu)[4]主要由船體、行走臺車、油缸等組成。在機(jī)身橫梁上固定有四個支腿油缸，活塞桿與縱移機(jī)構(gòu)中的行走小車連接，伸縮支腿油缸可使機(jī)身相對地面升降，從而能提放長

25、短船，這是實(shí)現(xiàn)步履行走的前提。 橫移回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)平臺通過兩根中心軸懸掛在機(jī)身上，機(jī)身落下后又可支撐在回轉(zhuǎn)平臺上，成雙層結(jié)構(gòu)。這樣，兩者便有繞中心軸相對轉(zhuǎn)動的自由度。整個樁機(jī)通過長短船與地面接觸，根據(jù)淺層地基所能承受的抗壓強(qiáng)度，設(shè)計合適的長短船接地面積，便可避免樁機(jī)沉陷。 樁機(jī)的行走是通過提攜長短船實(shí)現(xiàn)的，如果伸長支腿油缸使短船離地，只有長船接地時，伸長或縮回與行走小車絞接的行走油缸可使行走小車在船體中的預(yù)鋪軌道上移動，而機(jī)身又通過支腿支撐在行走小車上，行走小車的移動便通過支腿帶動機(jī)身作相對地面的移動。當(dāng)縮回支腿油缸使短船接地時，再縮回或伸長行走油缸使小車回到初始位置，便完成一個縱向位移動

26、作。橫向移動工作原理相同。如此重復(fù)便能使樁機(jī)在施工場地內(nèi)做任意距離的移動。 1.邊樁機(jī)構(gòu) 2.油箱、動力室 3.司機(jī)室及電氣系統(tǒng) 4.操件臺 5.配重 6.壓樁臺 7.機(jī)身 8.起重機(jī) 9.橫移回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 10.縱移機(jī)構(gòu) 11.升降機(jī)構(gòu) 12.液壓系統(tǒng) 圖1 液壓靜力壓樁機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖 Fig.1 the Structure diagram of the Hydraulic static pile driver （2）短船行走機(jī)構(gòu)及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（橫移機(jī)構(gòu)）

27、 短船行走機(jī)構(gòu)及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由船體、行走梁、回轉(zhuǎn)梁、掛輪機(jī)構(gòu)、油缸、回轉(zhuǎn)軸、滑塊等組成。樁機(jī)回轉(zhuǎn)動作是：通過機(jī)身作相對回轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)。長船提起后，短船接地，整個機(jī)身支撐在回轉(zhuǎn)平臺上，當(dāng)前后橫移行走油缸分別伸長和縮短時，由于短船道軌的制約，行走小車帶動兩個回轉(zhuǎn)平臺分別沿短船作方向相反的直線運(yùn)動，而機(jī)身由回轉(zhuǎn)平臺的中心軸帶動只能作相對地面的轉(zhuǎn)動。 （3）升降機(jī)構(gòu) 升降機(jī)構(gòu)主要由前后共四個升降油缸、平衡閥、機(jī)身自動調(diào)平系統(tǒng)、浮機(jī)報警系統(tǒng)等組成。油缸底端與長船上行走小車相連，油缸縮回時長船離地，縱移油缸向前移動；油缸伸出時長船著地靠四個油缸的力將機(jī)身頂起同時短船離地，機(jī)身上裝有水平監(jiān)控系統(tǒng)用以

28、保證整個機(jī)身的水平度，在壓樁時保證樁與地面垂直不會偏。 油缸液壓油路上設(shè)有平衡閥，也稱限速鎖，是一種外控內(nèi)泄式單向順序閥，由一個單向閥和一個順序閥并在一起使用，在工作時通稱在工作回路中建立一定的背壓，使液壓缸或馬達(dá)不會因負(fù)載自重下滑，此時起閉鎖作用，不至于因自重超速下滑而使液壓缸或馬達(dá)的主工作產(chǎn)生負(fù)壓，因此不會發(fā)生像雙向液壓鎖那樣的沖擊和振動。 1 液壓缸 2 液控單向閥 3 電磁換向閥 圖2 升降機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖 Fig.2 the Structure diagram of The Hydraulic system abo

29、ut lifter framework （4）壓樁平臺 壓樁平臺是本機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)。由它實(shí)現(xiàn)夾樁、壓樁作業(yè)。主要由主副壓樁缸、夾樁箱等組成。夾樁箱由夾樁箱體、夾樁油缸、鉗口等組成。 壓樁時，主壓樁缸活塞桿縮回將夾樁箱提到最高位置。預(yù)制樁吊入夾樁箱中間孔后，夾樁缸伸長，將樁夾緊；再操縱壓樁閥控制手柄，主壓樁缸活塞伸長，產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力將樁壓入地基，直到缸的行程走完，夾樁缸縮回并松樁；接著主壓樁缸活塞桿縮回提起夾樁箱，就這樣依次循環(huán)完成“夾樁—返回—松樁—夾樁～”的動作，將預(yù)制樁逐次壓入基礎(chǔ)之中。如果需要的壓樁力不超過在額定工作壓力下主壓樁油缸所產(chǎn)生的壓樁力,則只需主壓樁缸工作即可。如果需

30、要的壓樁力超過在額定工作壓力下主壓樁油缸所產(chǎn)生的壓樁力， 則需主副壓樁缸同時工作。 （5） 夾持機(jī)構(gòu)與導(dǎo)向壓樁架 該部分由夾持橫梁、夾持油缸、導(dǎo)向壓樁架和壓樁油缸等組成。夾持油缸裝在夾持橫梁里面。壓樁油缸與導(dǎo)向壓樁架相聯(lián)。壓樁工藝過程是將樁段吊入夾持橫梁內(nèi)，夾持油缸伸程通過夾持板將樁段夾緊、然后壓樁油缸作伸程動作，使夾持機(jī)構(gòu)在導(dǎo)向壓樁架內(nèi)向下運(yùn)動，帶動樁段擠入土中，壓樁油缸行程走滿，夾持油缸回程，然后壓樁油缸也作回程動作。上述運(yùn)動往復(fù)交替，即可實(shí)現(xiàn)樁機(jī)的壓樁工作.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

31、　　　　　　4.1.2 液壓系統(tǒng)分析 液壓系統(tǒng)分主機(jī)液壓系統(tǒng)和吊機(jī)液壓系統(tǒng)。 圖3 液壓系統(tǒng)原理圖（主機(jī)部分） Fig.3 the Structure diagram of the Hydraulic system about the main machine （1）主機(jī)液壓系統(tǒng) 樁系統(tǒng)是本樁機(jī)的核心技術(shù)之一，在高效節(jié)能方面取得突破性進(jìn)展。同時，根據(jù)地基壓液壓系統(tǒng)原理如圖3所示。主機(jī)液壓系統(tǒng)[5]~[6]主要由1～3臺壓力補(bǔ)償變量泵、單向閥、溢流閥、多路換向閥、手動換向閥、液控單向閥等控制元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。多路換向閥S控制升降油

32、缸的伸縮，從而可調(diào)整機(jī)身的高度和水平，長、短船的離地和落地；多路換向閥Y控制夾樁箱的升降、壓樁、夾樁和松樁；多路換向閥Z控制樁機(jī)的行走和回轉(zhuǎn)。每組多路閥有4個操作手柄。 液壓系統(tǒng)采用準(zhǔn)恒功率系統(tǒng)設(shè)計，兩對先后參與壓樁的液壓缸和與之匹配的液壓系統(tǒng)形成的準(zhǔn)恒功率壓樁阻力變化，實(shí)施多擋壓樁速度，有效地克服了樁機(jī)能耗高的弊端。 （2）起重機(jī)液壓系統(tǒng) 本起重機(jī)[7]與一般液壓汽車起重機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，主要由吊臂系統(tǒng)、卷揚(yáng)系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)組成，其原理如下圖4所示。 ?吊臂系統(tǒng)與吊臂伸縮 吊臂系統(tǒng)主要包括大臂、伸縮吊臂和兩個并聯(lián)變幅油缸及伸縮吊臂的驅(qū)動系統(tǒng)等組成。吊臂伸縮時，首先將吊

33、臂基本放平，撥出固定活動臂的兩個銷軸后，扳動多路換向閥操縱手柄即可控制吊臂伸縮馬達(dá)的轉(zhuǎn)動，從而使活動臂相對固定臂運(yùn)動。 圖4 起重機(jī)液壓原理圖 Fig.4the Structure diagram of The Hydraulic system of crane ?卷揚(yáng)系統(tǒng) 卷揚(yáng)系統(tǒng)主要由液壓馬達(dá)、減速器和制動器的卷揚(yáng)滾筒機(jī)構(gòu)、卷揚(yáng)用鋼絲繩和滑輪組成。 ?回轉(zhuǎn)系統(tǒng) 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要包括一臺液壓馬達(dá)、減速機(jī)、小齒輪和回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)支承固定在機(jī)座上。液壓馬達(dá)通過擺線針齒輪減速機(jī)驅(qū)動小齒輪，小齒輪圍繞回轉(zhuǎn)支承上的大齒輪轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 4.2 液壓系統(tǒng)噪聲的排除 液壓

34、靜力壓樁機(jī)是公認(rèn)的高效、低污染的環(huán)保型樁基礎(chǔ)施工設(shè)備，投放市場十年來，以其特有的優(yōu)勢，很快占據(jù)了沿海城市建筑基礎(chǔ)施工的市場。但是，20世紀(jì)90年代中期的老機(jī)型的液壓系統(tǒng)流量偏小，相應(yīng)的壓樁效率較低。有的用戶曾參照新機(jī)型加大了供油量，加快了壓樁速度，雖提高了施工效率，但其液壓系統(tǒng)卻因此而產(chǎn)生了強(qiáng)烈的噪聲。經(jīng)檢查，主要噪聲源有兩處，一是從液壓泵組出口至匯流器(3個液壓泵供油匯流)之間的輸油鋼管振動發(fā)出的噪聲；二是行走時，縱移液壓缸時壓力油入口處的液流受沖擊產(chǎn)生的高頻噪聲。排除噪聲的方法[8]~[10]： (1)由于系統(tǒng)壓力油從液壓泵流至匯流器的管路上要經(jīng)過二道90。彎的鋼管， 當(dāng)工作壓力達(dá)到10

35、-16 MPa時，液流的液動力激發(fā)了彎頭處鋼管的固有頻率，致使該段管路發(fā)生劇烈振動，從而輻射出強(qiáng)烈噪聲。經(jīng)研究決定，將其中的一個90。鋼管的彎曲處切除，換上通經(jīng)為32 mm、4層鋼絲纏繞、長700 rain的液壓膠管。這樣，在工作壓力范圍內(nèi)，液流就不能引發(fā)管路的共振，從根本上排除了這個噪聲源。 (2)縱移液壓缸時，壓力油入口處的這個噪聲源是由節(jié)流塞而引起的。因?yàn)橄到y(tǒng)流量加大后，整機(jī)行走速度過快，起步、停步時對機(jī)身的沖擊很大，為了適當(dāng)降速而加了一個節(jié)流塞(見圖5)。 圖5 液壓缸節(jié)流口示意圖 Fig.5 the Schematic diagram of the Hydraulic cyli

36、nders restriction 當(dāng)壓力油穿過節(jié)流孔道a— a經(jīng)b口進(jìn)入液壓缸時，由于孔道面積突然加大而形成噴流，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊噪聲。我們將接頭改成如圖5右圖所示的形狀，接頭孔道中部b處的斷面積最小(但能滿足節(jié)流要求)，液流的入口a和出口c均做成喇叭口狀，裝機(jī)試驗(yàn)，取得了令人滿意的效果，消除了這個噪聲源。 為避免噪聲的發(fā)生，在液流管路上應(yīng)盡量避免通流截面的突變；采用鋼管的管路時，特別是有多處彎道的情況下，應(yīng)考慮液動力的影響，避免管道產(chǎn)生共振現(xiàn)象，必要時可加一段軟管以消除振動，防止噪聲的發(fā)生。 4.3 樁機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 下面以ZYJ900型樁機(jī)為例說明其主要技術(shù)參數(shù) （1）壓

37、樁力、壓樁速度 主壓樁缸單獨(dú)工作： 最大壓樁力 450 tf 慢速壓樁速度 2.0 m/min 快速壓樁力 144.0 tf 快速壓樁速度（最大） 5.0 m/min 主副缸同時工作： 壓樁力 900tf 壓樁速度（最?。?/p>

38、 0.7 m/min 一次壓樁行程 1.8 m 邊樁最大壓樁力 260 tf （2）行走能力 每次行程：縱向 3.6 m 橫向 0.7 m 每次轉(zhuǎn)角： 8 行走速度：前進(jìn)

39、 5.0 m/min 后退 9.4 m/min 左移 5.0 m/min 右移 7.0 m/min （3）升降行程 1.10 m （4）用樁尺寸 圓樁：

40、 最大600mm 長度： 小于14m （5）液壓系統(tǒng) 額定壓力： 12.9 MPa 額定流量： 270 L/min （6）電氣系統(tǒng) 功率： 303+30=120 kW 電壓： 380 V

41、 電流： 56.82+56.8=227.2A 頻率： 50 Hz 輸入電纜： YCW-350+216 （7）重量 主機(jī)重量： 約158 t 最大部件（不含夾樁箱）： 56.0 t （8）外形尺寸 工作長工

42、作寬運(yùn)輸高=1400091603000 mm （9）邊樁距離 注：選配壓邊樁機(jī)構(gòu)后邊樁距離為： 1000 mm 角樁距離： 1530 mm （10）接地比壓（600t時） 長船： 13.9 短船： 16.0 表1 ZYJ900型樁機(jī)動性系統(tǒng)油壓與泵的流量調(diào)整 Tap.1 The oi

43、l pressure of ZYJ900 type hydraulic pile mobility system and the adjustment of pump flow 最大壓 樁力（tf） 主缸壓 樁力（tf） 系統(tǒng)油壓（MPa） 高壓下泵排量（%） 最低壓樁速度（m/min） 376 188 15.0 100 1.0 439 219.5 17.5 100 1.0 502 251 20.0 90 0.90 564 282 22.5 80 0.80 600 300 23.9 75 0.75 900 450 25.5

44、 70 0.70 （11）起重機(jī) 最大變幅力矩： 800 最大起重量： 16 tf 最大起升速度： 10 m/min 最大回轉(zhuǎn)速度： 3 r/min 4.4 壓樁機(jī)液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計 4.4.1 液壓系統(tǒng)回路設(shè)計 （1）主干回路設(shè)計 液壓系統(tǒng)原理[11]~[12]見圖3，主要

45、由三臺壓力補(bǔ)償變量泵，三組手動多路換向閥Z、Y、S，溢流閥以及實(shí)現(xiàn)上述功能的液壓缸、液壓附件組成。 多路換向閥S控制升降油缸的伸縮，從而可調(diào)整機(jī)身的高度和水平，長、短船的離地和落地；多路換向閥Y控制夾樁箱的升降、壓樁、夾樁和松樁；多路換向閥Z控制樁機(jī)的行走和回轉(zhuǎn)。每組多路閥有4個操作手柄。 對于任何液壓傳動系統(tǒng)來說，調(diào)速回路都是它的核心部分。這種回路可以通過事先的調(diào)整或在工作過程中通過自動調(diào)整來改變元件的運(yùn)行速度，但它的主要功能卻是在傳遞動力（功率）。 根據(jù)伯努力方程[13]： （1） 式中 ——主滑閥流量

46、 ——閥流量系數(shù) ——閥芯流通面積 ——閥進(jìn)出口壓差 ——流體密度 其中和為常數(shù)，只有和為變量。 液壓缸活塞桿的速度： （2） 式中為活塞桿無桿腔或有桿腔的有效面積 一般情況下，兩調(diào)平液壓缸是完全一樣的，即可確定和所以要保證兩缸同步，只需使，由式（2）可知，只要主滑閥流量一定，則活塞桿的速度就能穩(wěn)定。又由式（1）分析可知，如果為一定值，則主滑閥流量與閥芯流通面積成正比即：,所以要保證兩缸同步，則只需滿足以下條件： ，且 此處主滑閥選擇

47、三位四通手動換向閥 ，如圖6所示。 圖6 三位四通手動換向閥 Fig.6 Three four-way manual valve （2）其它回路選擇 下面所列均為樁機(jī)上所用到的液壓回路，由于樁機(jī)本身質(zhì)量比較大，屬于大型工程機(jī)械，移動過程相對緩慢，工作要求精度不是很高，所以用到的液壓元件以及液壓回路都比較簡單，其中包括平衡回路、壓力調(diào)定回路、鎖緊回路、進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。以下了出各種回路基本原理圖。 ①平衡回路 圖7 用直控平衡閥的平

48、衡回路 Fig.7 Direct control of the balance valve with loop 平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落。在樁機(jī)上用于調(diào)定機(jī)身的水平，壓樁時要求樁身平衡，否則會發(fā)生偏樁、斷樁的現(xiàn)象，因此連接升降油缸兩端的回油路上都要設(shè)有起平衡作用的平衡閥。如圖7所示。 ②壓力調(diào)定回路 壓力調(diào)定回路是最基本的調(diào)壓回路。在夾樁、松樁以及壓樁、提樁的過程中需根據(jù)不同的地質(zhì)情況設(shè)置系統(tǒng)的壓力、壓樁速度以保證能夠正常壓樁，同時可以方便有效的控制個回路的壓力減少泵的功率損耗，提高效率。溢流閥的調(diào)定壓力應(yīng)該大于液壓缸的最大工作壓

49、力，其中包含液壓管路上各種壓力損失。如圖8所示。 圖8 用先導(dǎo)型溢流閥控制的壓力調(diào)定回路 Fig.8 Using the pressure of the pilot-type relief valve to control the loop ③鎖緊回路 圖9 用液控平衡閥的平衡鎖緊回路 Fig.9 Using the Equilibrium of the fluid balancing valve to lock the loop 鎖緊回路的功用是在液壓執(zhí)行元件不工作時切斷其進(jìn)、出油通道，確切地是使它保持在既定的位置上。 考慮吊機(jī)的功能要求：由于吊機(jī)自身重力的作用，以及

50、在起吊重物過程中舉身過程要比較平穩(wěn)，而且在任意位置要能被鎖定，所以背壓閥的壓力值要設(shè)得比較小；工作時也要很好的被鎖住；前傾時也要平穩(wěn)和能被鎖住，所以被壓閥值要設(shè)得比較大。再考慮到平衡和鎖緊的功能，可以使用液控平衡閥來同時實(shí)現(xiàn)這兩個作用[14]。其原理如圖9所示。 起吊過程中，開始時吊臂自重對液壓缸的壓力比較大，進(jìn)油路壓力很大，所以回油路上的被壓值很小，隨著起吊過程的進(jìn)行吊臂自重對缸的壓力減小，回油路上的被壓值也隨著增加。前傾過程中，進(jìn)油路上壓力值很小，所以回油路上的背壓值特別大，收回過程和此分析相反。要鎖緊時可以用換向閥切斷進(jìn)油路，從而靠平衡閥直接鎖住。 ④進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路 進(jìn)油節(jié)流

51、調(diào)速回路使用普遍，但由于執(zhí)行元件的回油不受限制，所以不宜用在超越負(fù)載(負(fù)載力方向與運(yùn)動方向相同)的場合。閥應(yīng)安裝在液壓執(zhí)行元件的進(jìn)油路上，多用于輕載、低速場合。對速度穩(wěn)定性要求不高時，可采用節(jié)流閥；對速度穩(wěn)定性要求較高時，應(yīng)采用調(diào)速閥。在樁機(jī)上用在兩個主副壓樁油缸上，保證壓樁時主副壓樁油缸的同步一致性。其原理如圖10所示。 圖10 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路 Fig.10 the throttling function of the oil and the speed regulation function of the loop 4.4.2 液壓系統(tǒng)原理

52、的設(shè)計 系統(tǒng)有節(jié)能要求，因此選用定壓式容積節(jié)流調(diào)速回路，此回路由限壓式變量葉片泵和調(diào)速閥組成（如下圖11）。馬達(dá)運(yùn)動速度由調(diào)速閥中的節(jié)流閥開口來控制，變量泵輸出流量則和進(jìn)入馬達(dá)的流量自相適應(yīng)——當(dāng)時，泵的供油壓力上升，使限壓式變量葉片泵的流量自動減小到；反之，當(dāng)時，泵的供油壓力下降，該泵又自動使。因此，此調(diào)速回路使泵的供油量基本恒定。由于泵可按負(fù)載壓力自動調(diào)節(jié)流量，有利于節(jié)能，減小油液發(fā)熱。 由于上車在某一回轉(zhuǎn)角度指令下回轉(zhuǎn)時，比較元件把采集到的實(shí)際回轉(zhuǎn)角度信號與指令信號進(jìn)行比較，判斷出沒有回轉(zhuǎn)到位時，會給電液比例方向閥一個相應(yīng)的電信號。這個電信號控制比例閥節(jié)流口開度的大小，從而輸出相

53、應(yīng)的流量，但與開口前后的壓差無關(guān)。 因此，此調(diào)速閥已由比例閥給出?？紤]到運(yùn)動到位后，比例方向閥回到中位，泵的壓力油可供其他回路，因此，另設(shè)一15Mpa順序閥的管路。 圖11 調(diào)速回路 Fig.11 the speed regulation function of the loop 4.4.3 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)為壓力和流量。它們是設(shè)計液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。負(fù)載決定壓力；液壓執(zhí)行元件（即馬達(dá)）的運(yùn)動速度和結(jié)構(gòu)尺寸決定了流量。 (1)回轉(zhuǎn)馬達(dá)載荷力矩計算： 已知驅(qū)動力矩：Q=2500N.m，即馬達(dá)慣性力矩=2500N.m，取機(jī)械效

54、率=0.95，則載荷力矩 T==2500/0.95=2632N.m （3） (2)初選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇[16]要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低會加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料角度來看也是不經(jīng)濟(jì)的；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封制造精度也要求很高，必然 要提高成本。 由于吊機(jī)回轉(zhuǎn)部分比較大以及在起吊過程中承受的載荷比較大，所以系統(tǒng)壓力應(yīng)適當(dāng)高點(diǎn)，根據(jù)馬達(dá)的受力情況，初選壓力為14

55、MPa。 4.4.4 液壓元件的選擇 液壓系統(tǒng)是由液壓元件和基本的控制回路組成的，而基本控制回路也是由液壓元件通過管道和閥體組合而成的，因此液壓元件是組成液壓系統(tǒng)最基本單元。按照功能和執(zhí)行任務(wù)不同，液壓元件大致可以分為液壓動力元件，液壓執(zhí)行元件，液壓控制元件和輔助元件四大類。 液壓動力元件的功能是為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液體，如液壓泵。液壓執(zhí)行元件的功能是將液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，以驅(qū)動工作裝置，如液壓缸和液壓馬達(dá)。液壓控制元件是用來控制，調(diào)節(jié)液流方向、速度、流量、壓力等參數(shù)，使整個系統(tǒng)按要求協(xié)調(diào)的工作，如各種控制閥。輔助元件包括蓄能器、油箱、濾清器等。 (1)液壓馬達(dá)的

56、選擇 ①計算液壓馬達(dá)排量 液壓馬達(dá)是雙向回轉(zhuǎn)的，其回油直接回油箱，視其出口壓力為零，機(jī)械效率為0.95，因此， V===1180 （4） 其中，= ——液壓馬達(dá)進(jìn)出口油壓差。 ②液壓馬達(dá)的選擇[17] 已經(jīng)計算得出馬達(dá)排量為1180mL/r，正常工作時，輸出轉(zhuǎn)矩2500N.m，系統(tǒng)壓力為14Mpa。 選擇寧波意寧定貨型號為IYH 3—2500的液壓馬達(dá)。 其=3250L/min,V=1407 mL/r, =70r/min,在P=31.5Mpa時，輸出扭矩T=2500N.m，m=61kg, 灌注油量30L，驅(qū)動軸J=3kg.。 ③馬達(dá)實(shí)

57、際所需流量計算 選擇減速機(jī)為寧波意寧的Z23，其傳動比為i=7，質(zhì)量m=40kg。為了減小尺寸，小齒輪齒數(shù)取為37。因此，馬達(dá)轉(zhuǎn)速為： n=i2.5 r/min=710 r/min=70 r/min （5） 因此，馬達(dá)實(shí)際所需流量為： Q=Vn=118070 r/min=82.6L/min （6） (2)液壓泵的選擇 pp≥p1+Σ△p （7） 式中 p1——液壓缸或液壓馬達(dá)最大工作壓力； Σ△p——從液壓泵出

58、口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失。 是液壓系統(tǒng)工作壓力，即=25Mpa，為泵出口到液壓馬達(dá)入口的管道損失，由于系統(tǒng)中有換向閥，單向閥，取=0.5Mpa。泵工作壓力為： =25+0.5=25.5Mpa （8） ①液壓泵流量的確定 （9） 其中 ——馬達(dá)，缸最大流量之和，對于在工作中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還需加上溢流閥的最小溢流量，一般取 K——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K

59、＝1.1～1.3，此處取1.1。 則液壓泵流量： =82.61.1=90.86L/min （10） ②液壓泵的選擇 為了有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大 25％－60％。 確定液壓泵的驅(qū)動功率 （11） 48.27 Kw （12） 其中 ——液壓泵的總效率 表2 液壓泵的總效率 Tap.2 The overall effic

60、iency of hydraulic pumps 液壓泵類型 齒輪泵 螺桿泵 葉片泵 柱塞泵 總效率 0.60～0.70 0.65～0.80 0.65～0.75 0.80～0.85 綜合考慮到整機(jī)其它工況動作，選擇江蘇啟東申力的63YCY14—B液壓泵，=25Mpa,=31.5Mpa,V=63 mL/r。速度1500r/min時，Q=67.8L/min，Pmax=31.5MPa時，功率為55.6kw，質(zhì)量63kg。 (3)液壓閥的選擇[18] 選擇閥主要根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥。 溢流閥按液壓泵的最大流量選取，選擇節(jié)

61、流閥和調(diào)速閥時要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的需要；控制閥的流量一般要選得比實(shí)際通過的流量大一些，必要時也允許有20％以內(nèi)的短時間過流量本系統(tǒng)工作壓力11Mpa左右。 選擇的換向閥是多路換向閥，ZS1-L32H-60H，其額定流量30L/min，泄漏量0.1 L/min（31.5Mpa），，電磁換向閥 2ZEO-B6H-T，額定壓力31.5MPa，流量12L/min，電壓36V，額定電流0.9A， ①液控放油閥DFY-B25H，工作壓力0-31.5MPa，流量200L/min，溢流閥 MZL5-H32B，工作壓力0-31.5MPa，流量200L/min， FD型平衡閥。

62、②單向閥S25PK-1-0.05，額定壓力31.5MPa，流量175L/min。 (4) 油管內(nèi)徑計算[19] 由于制動閥裝在馬達(dá)上，因此管道只需計算泵進(jìn)油管，出油管的內(nèi)徑。由式： （13） 式中 Q——通過管道內(nèi)的流量， 流量取最大流量；Q=82.6L/min ——管內(nèi)允許的流速m/s， 對于吸油管路取 對于壓油管路??； 則有： 泵進(jìn)油管： （14）

63、 泵出油管： （15） 按標(biāo)準(zhǔn)值選?。? 表3允許流速推薦值 Tap.3 the recommended values of the allowed flow rate 管道 推薦流速/（m/s） 液壓泵吸油管道 0.5～1.5，一般常取1以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3～6，壓力高，管道短，粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1.5～2.6 (5) 確定油箱有效容積 在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油箱不能溢出，以

64、及系統(tǒng)中最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。 經(jīng)驗(yàn)公式： （16） 其中－液壓泵每分鐘排出壓力油的容積. α——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見表4 。 表4 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)α Tap.4 Empirical coefficient α 系統(tǒng)類型 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機(jī)械 冶金機(jī)械 α 1～2 2～4 5～7 6～12 10 已知所選泵流量為82.6L/min,此時液壓泵每分鐘排出壓力油0.0826，此系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，取，得有效容積為： （17

65、） 4.5 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算 (1) 計算發(fā)熱功率[20] 液壓系統(tǒng)設(shè)計時，除了執(zhí)行元件驅(qū)動外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。按下式計算其發(fā)熱功率： （18） 其中，泵的平均輸入功率為 （19） 式中——工作循環(huán)時間 s； ——液壓泵的輸出壓力 Pa； ——液壓泵的輸出流量 /s； ——各臺液壓泵的總效率；

66、 ——第臺泵工作時間 s； 對本回轉(zhuǎn)循環(huán)來說，=，因此，泵的平均輸入功率為 （20） 系統(tǒng)的輸出功率為： （21） 式中——工作循環(huán)時間 s； ——液壓馬達(dá)的載荷扭矩Nm； ——液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速 rad/s； ——第臺泵工作時間 s； 由于=， （22） 總的發(fā)熱功率為： Phr=Pr-Pc=47.32-2.91=44.41kw （23） (2) 計算散熱功率[21] 前面已初步算得油箱有效容積0.4135，按V=0.8abh求得油箱各邊之積： abh=0.4956/0.8=0.61 （24） 取h=1m，a、b分別為0.78m。 因此，油箱散熱面積為： A＝1.8h(a+b)+1.5ab=1.81（0.78+0.78）+1.50.782 =3.72m2 （25） 油箱的散熱功率為：