建筑打樁機(jī)總體設(shè)計(jì)

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大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)：學(xué) 院 、 系 ： 專(zhuān) 業(yè) ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化設(shè) 計(jì) 題 目 ： 建筑打樁機(jī)總體設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師 : 年 月 20 日畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě) 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述一）打樁機(jī)的發(fā)展背景近年來(lái),隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的逐步增強(qiáng),國(guó)內(nèi)各大城市的高層建筑、立交橋、海港碼頭、鐵路公路橋梁等基本建設(shè)項(xiàng)目急劇猛增, 建筑業(yè)迅速發(fā)展，大口徑基礎(chǔ)樁工程得到廣泛應(yīng)用。工業(yè)與民用建筑大量采用樁基礎(chǔ)，打樁施工越來(lái)越普遍，樁機(jī)的發(fā)展越來(lái)越快，廣泛使用與城市建筑的各種樁基礎(chǔ)工程、深基坑支護(hù)工程以及防洪工程中的防滲壩工程等各類(lèi)工業(yè)與民用建筑施工。由于現(xiàn)代化的高層建筑、大型橋梁和港口碼頭等結(jié)構(gòu)復(fù)雜,負(fù)荷十分巨大,對(duì)基礎(chǔ)的承載能力和防止沉陷方面的要求較高。根據(jù)建設(shè)部門(mén)的資料,對(duì)高層建筑基礎(chǔ)的處理,通常是采用箱式、地下連續(xù)墻、樁等形式作為基礎(chǔ) [1]。二）打樁機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷程及發(fā)展方向由于打樁機(jī)的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)方面已經(jīng)比較成熟，國(guó)內(nèi)外打樁機(jī)的發(fā)展主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面，微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，為改進(jìn)打樁機(jī)的性能、提高穩(wěn)定性、加工效率方面提供了可能 [2]。想比來(lái)講，國(guó)內(nèi)機(jī)型雖種類(lèi)齊全，但技術(shù)含量相對(duì)較低，缺乏高技術(shù)含量的機(jī)型。在國(guó)內(nèi)外打樁機(jī)中，按控制系統(tǒng)分類(lèi)可分為三種：第一種是以繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型打樁機(jī)，第二種是采用可編程控制器（PLC）控制的打樁機(jī)，第三種是應(yīng)用高級(jí)微處理器的高性能打樁機(jī) [3]。在英國(guó)、美國(guó)、瑞典、荷蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家，各類(lèi)打樁機(jī)設(shè)備發(fā)展迅速，我國(guó)的打樁機(jī)主要采用可編程控制器（PLC）控制的液壓機(jī)，但是與它們還存在較大差距。所以我們要盡快研制出滿足國(guó)家需要的高效、低噪聲、無(wú)污染的打樁機(jī)。國(guó)內(nèi)外打樁機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)明顯，具體體現(xiàn)在：1、高速化、智能化、低能耗，提高打樁機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本。2、機(jī)電液一體化。充分合理利用機(jī)械、液壓、電子方面的先進(jìn)技術(shù)，促進(jìn)這個(gè)系統(tǒng)的完善。3、 自動(dòng)化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為打樁機(jī)的自動(dòng)化、智能化提供了條件，能夠?qū)ο到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能 [4]。液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效的防止泄漏和污染，標(biāo)準(zhǔn)化的元件為維修帶來(lái)方便 [6]。三）打樁機(jī)的定義及工作原理打樁機(jī)是利用沖擊力將樁貫入地層的樁工機(jī)械。由樁錘、樁架及附屬設(shè)備等組成。具有貫入力強(qiáng)，噪聲小，沉樁質(zhì)量好，使用方便，適用于各種不同的工作環(huán)境，操作容易，機(jī)動(dòng)性高，可水下作業(yè)，同時(shí)設(shè)備還具有廣闊的推廣應(yīng)用前景、節(jié)約投資、施工速度快、防護(hù)效果好等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益 [5]。樁錘依附在樁架前部?jī)筛叫械呢Q直導(dǎo)桿（俗稱(chēng)龍門(mén)）之間，用提升吊鉤吊升。樁架為一鋼結(jié)構(gòu)塔架,在其后部設(shè)有卷?yè)P(yáng)機(jī),用以起吊樁和樁錘 [9]。樁架前面有兩根導(dǎo)桿組成的導(dǎo)向架，用以控制打樁方向，使樁按照設(shè)計(jì)方位準(zhǔn)確地貫入地層。塔架和導(dǎo)向架可以一起偏斜，用以打斜樁。導(dǎo)向架還能沿塔架向下引伸，用以沿堤岸或碼頭打水下樁。樁架能轉(zhuǎn)動(dòng)，也能移行。打樁機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)是沖擊部分重量、沖擊動(dòng)能和沖擊頻率。樁錘按運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源可分為落錘、汽錘、柴油錘、液壓錘等 [13]。樁是豎向(或微斜)埋入地層中而向底層巖土深處傳遞載荷的一種受力桿件,鉆孔灌注樁則是按成樁方法分類(lèi)而定義的一種樁型 [12]。它是一種現(xiàn)場(chǎng)澆注型的鋼筋混凝土樁,系指在工程現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔,并在其內(nèi)放置鋼筋籠,灌注混凝土而制成的樁 [15]。目前，中小型建筑施工進(jìn)行基礎(chǔ)打樁時(shí)，常用的方法有:1、開(kāi)挖基礎(chǔ)槽灌注樁法；2 卷?yè)P(yáng)機(jī)打樁機(jī)打孔灌注樁法；3、靜壓法打樁機(jī)打孔灌注樁法；4、振動(dòng)錘擊法打預(yù)制樁法；5、螺旋鉆打樁機(jī)鉆孔灌注樁法 [16]。以上各種打樁方法中，開(kāi)挖基礎(chǔ)槽灌注樁法費(fèi)工費(fèi)時(shí)；卷?yè)P(yáng)機(jī)打樁機(jī)打孔灌注樁法施工速度慢、效率低；靜壓法打樁機(jī)打孔灌注樁法樁機(jī)由于機(jī)身自重大，對(duì)施工場(chǎng)地要求較高，不適宜在較狹窄或建筑物較多的地區(qū)施工，因此這種打樁機(jī)不適用于中小型建筑打樁，適用范圍窄；振動(dòng)錘擊法打預(yù)制樁法對(duì)土層結(jié)構(gòu)和預(yù)制樁都有一定要求，適宜在較軟土層中施工，而對(duì)于致密的砂層與結(jié)構(gòu)較松散的細(xì)砂層或較硬的土層來(lái)說(shuō)，施工難度大，而且容易損傷預(yù)制樁，因此適用范圍窄；螺旋鉆打樁機(jī)鉆孔灌注樁法和其他幾種打樁方法僅能打某一種類(lèi)型的樁，功能單一 [17]。四）打樁機(jī)的種類(lèi)（1）蒸汽錘打樁機(jī)。利用高壓蒸汽將錘頭上舉，然后靠錘頭自重向下沖擊樁頭，使樁沉入地下。 （2）柴油錘打樁機(jī)。利用燃油爆炸，推動(dòng)活塞，靠爆炸力沖擊樁頭，使樁沉入地下，適宜打各類(lèi)預(yù)制樁。 （3）振動(dòng)錘打樁機(jī)。利用樁錘的機(jī)械振動(dòng)力，使樁沉入地下，適用于承載較小的預(yù)制混凝土樁、鋼板樁等。 （4）靜力壓樁機(jī)。 利用機(jī)械卷?yè)P(yáng)機(jī)或液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力，使樁在持續(xù)靜壓力的作用下壓入土中，使用于一般承載力的各類(lèi)預(yù)制樁。 （5）低空間落錘式液壓自動(dòng)打樁機(jī)。在打樁的現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)樁位的布局預(yù)先用枕木和槽鋼鋪設(shè)一段簡(jiǎn)易導(dǎo)軌，并將打樁機(jī)組裝在導(dǎo)軌上，使自動(dòng)夾緊裝置處松開(kāi)狀，然后用人力將整機(jī)移至需要打樁的位置由于整機(jī)的重量較輕，采用人力就能較輕松地移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中松開(kāi)的夾緊裝置仍能起保護(hù)作用，防止整機(jī)移動(dòng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的傾翻現(xiàn)象，當(dāng)將打樁機(jī)準(zhǔn)確地移動(dòng)到需要打樁的新樁位時(shí)，通過(guò)液壓控制系統(tǒng)，使夾緊裝置將打樁機(jī)緊緊地固定在導(dǎo)軌上以保證打樁機(jī)能正常工作 [18]。五）設(shè)計(jì)產(chǎn)品特點(diǎn)本課題所設(shè)計(jì)的打樁機(jī)是滑軌式柴油打樁機(jī)，滑軌式柴油打樁機(jī)的設(shè)計(jì)相對(duì)較簡(jiǎn)單，制造精度要求較低，因而該打樁機(jī)的設(shè)計(jì)制造周期短、成本低、易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化批量生產(chǎn)，故可在建筑部門(mén)廣泛推廣。該機(jī)使打樁的過(guò)程變得安全、可靠、快捷并自動(dòng)進(jìn)行，因而，極大地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，提高了工作效率。 滑軌式柴油打樁機(jī)采用人工進(jìn)行控制，其突出的特點(diǎn)是：體積小、重量輕、搬運(yùn)方便，能在惡劣的建筑施工環(huán)境中可靠工作，性能價(jià)格比高。打樁機(jī)的樁架部分采用了工字鋼、槽鋼、角鋼等型材利用螺栓進(jìn)行連接，其行走機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)軌式，樁架利用人力就可以輕松的在導(dǎo)軌上移動(dòng)，便于打樁施工的進(jìn)行。采用這種行走機(jī)構(gòu)雖然不需要驅(qū)動(dòng)裝置，但是鋪設(shè)導(dǎo)軌需要較長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間，導(dǎo)軌限制了打樁機(jī)的活動(dòng)范圍，這是本設(shè)計(jì)的一個(gè)缺點(diǎn)。參考文獻(xiàn)：[1] 張忠海.液壓式振動(dòng)樁錘發(fā)展現(xiàn)狀及選型應(yīng)用.建筑機(jī)械,2001(3)[2] 焦集群,王介寧.車(chē)載式柴油錘打樁機(jī).石油機(jī)械,1997(7)[3] 鄧長(zhǎng)峰.多功能打樁機(jī).中國(guó)專(zhuān)利：200610070513.5，2007-05-09[4] 周林森，唐振科，韓林山等.DZF-120 型便攜式防汛搶險(xiǎn)打樁機(jī).工程機(jī)械,2002(4)[5] 趙志超，原政軍，張超等.DLZ2.0 車(chē)載液壓打樁機(jī)及導(dǎo)向模板的設(shè)計(jì)與建模.現(xiàn)代制造工程,2006(12) [6] 霍曉強(qiáng)，周傳立，柯瑾 振動(dòng)沉拔樁機(jī)振動(dòng)樁錘主要參數(shù)的選擇及計(jì)算.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2001(1)[7] 李羊林.高金華.吳春篤.農(nóng)用手持式液壓打樁機(jī)的設(shè)計(jì).農(nóng)機(jī)化研究,2004(04)[8] 呂有界.防汛搶險(xiǎn)螺旋樁設(shè)計(jì)與焊接過(guò)程分析.機(jī)電工程技術(shù),2007(04)[9] 《建筑機(jī)械使用手冊(cè)》編寫(xiě)組 建筑機(jī)械使用手冊(cè)(上冊(cè)),1989[10] 徐錦康 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，整個(gè)打樁機(jī)的整體穩(wěn)定性，及各個(gè)關(guān)鍵零件的大小讓其符合國(guó)標(biāo)，在強(qiáng)度和剛度上滿足打樁機(jī)工作時(shí)的各項(xiàng)要求。二）本課題擬采用的研究手段1、查閱相關(guān)資料，對(duì)各種打樁機(jī)的工作原理進(jìn)行深入的理解，為本課題的進(jìn)一步研究打下良好的基礎(chǔ)；2、運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)對(duì)打樁機(jī)的各部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，用力學(xué)的相關(guān)知識(shí)對(duì)各個(gè)關(guān)鍵部位進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算和校核，使其滿足工程上的需要；3、對(duì)每個(gè)部位進(jìn)行深入的研究后，設(shè)計(jì)出幾種可行的方案，通過(guò)對(duì)比各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)后對(duì)各個(gè)部位進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；4、在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要采用 CAD 軟件繪圖和運(yùn)用 Solidworks、pro/E、UG等三維繪圖軟件完成零部件的三維造型，并進(jìn)行虛擬裝配，最后導(dǎo)入有限元分析軟件Ansys 進(jìn)行分析計(jì)算；5、本課題初步擬采用的技術(shù)方案為：該打樁機(jī)主要由枕木、導(dǎo)軌、自動(dòng)夾緊裝置、機(jī)架、提錘液壓缸、樁錘、自動(dòng)掛鉤機(jī)構(gòu)、滑輪、電動(dòng)葫蘆接近開(kāi)關(guān)、自動(dòng)打樁滑架、滑架升降液壓缸、樁帽、分段式預(yù)制水泥樁、液壓控制系統(tǒng)等部分組成。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見(jiàn)：該同學(xué)通過(guò)查閱大量資料對(duì)于適合于建筑使用的打樁機(jī)總體結(jié)構(gòu)有了較清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)于該題目的研究意義、目的、打樁機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、打樁機(jī)種類(lèi)、原理及特點(diǎn)，進(jìn)行了歸納總結(jié)與闡述。該生針對(duì)低空落錘式打樁機(jī)查閱了大量資料，對(duì)其結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)有了較明確的認(rèn)識(shí)，提出了設(shè)計(jì)方案和研究方法，目的明確，方案切實(shí)可行。同意開(kāi)題。指導(dǎo)教師： 年 月 日所在系審查意見(jiàn)：系主任： 年 月 日