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1、摘要动力刀座体系是打桩机工具最巨大的构成要素，它的产品功效好坏直接作用钻头工具整机的运转功用。然而在打桩机工具动力刀座设计工艺上，国内主机厂起步较晚，经验缺乏，缺少测试探索，致使动力刀座使用历程中障碍率高，可靠性缺乏。所以，深入探索动力刀座设计理论，改善解析它的构造中欠缺环节，提升动力刀座的可靠性，对提高打桩机工具整机运转功用有着巨大意义。论文首先阐述了动力刀座构造的构成、功用和理论，对比解析了国内外打桩机工具动力刀座的典型构造，找出不同构造之间的差异，为动力刀座设计提供参考。然后，以 XR220D打桩机工具为样机，设计了动力刀座，运用三维语言程序 Creo 创建动力刀座传动零件基座、传动齿轮
2、和设备驱动程序的样式。在此前提之上，借助有限单元解析语言程序 ANSYS 对动力刀座的关键零部件进行了理论力学解析，以了解它的不同工况下的内力、形变织构分布状况，进而找出构造中的欠缺环节，为动力刀座的改善提供根据。有限单元解析成效显示：动力刀座传动零件基座和设备驱动程序的上限内力值超过了原料的许用内力值，极限工况下容易遭到破坏，是构造的欠缺所在地。对动力刀座内旋转的关键基本单元进行模态解析，得到了前六阶固有单位时间内完成重复出现变化的次数，说明动力刀座旋转件不会发生共振。最后，本文针对动力刀座构造的欠缺环节进行改进改善，改善后验证性的进行有限单元解析，对比改善前后欠缺环节的内力，成效显示动力刀
3、座传动零件基座和设备驱动程序的上限内力值显著下降，改善后的上限内力值都在许用内力值之下，验证了改善参数的合理性。关键词：打桩机工具，动力刀座， 构造设计， 有限单元解析，改善abstractThe power tool base system is the most important component of the pile driver tool, and its product efficiency directly affects the working function of the whole drill tool. However, in the design process
4、of power tool holder of pile driver, the domestic main engine factories started late, lacked experience and test exploration, resulting in high failure rate and lack of reliability in the use process of power tool holder. Therefore, it is of great significance to deeply explore the design theory of
5、dynamic tool holder, to improve the analysis of the lack of links in its construction and to enhance the reliability of dynamic tool holder for improving the working function of pile driver tools. Firstly, the paper expounds the structure, function and theory of dynamic tool seat, compares and analy
6、ses the typical structure of dynamic tool seat of pile driver at home and abroad, finds out the difference between different structures, and provides reference for the design of dynamic tool seat. Then, taking the XR220D pile driver tool as a prototype, the power tool holder is designed, and the thr
7、ee-dimensional language program Creo is used to create the model of the power tool holder box, transmission gear and drive sleeve. On this premise, the key parts of the power tool seat are analyzed theoretically and mechanically with the aid of ANSYS program, so as to understand the distribution of
8、internal force and deformation texture under different working conditions, and then find out the deficiencies in the structure, so as to provide a basis for the improvement of the power tool seat. The results of finite element analysis show that the maximum internal force of the power tool seat box
9、and the drive sleeve exceeds the allowable internal force of the raw material, and is easily damaged under the limit condition, which is the lack of the structure. By modal analysis of the key basic elements of the rotation in the power tool holder, the number of times that the first six order inher
10、ent unit time completes the periodic change is obtained, which shows that the power tool holder rotating parts will not have resonance. Finally, this paper improves the deficiency link of the power tool seat structure, carries on the finite element analysis after the improvement, compares the intern
11、al force of the deficiency link before and after the improvement, and shows that the maximum internal force of the power tool seat box and the driving sleeve decreases significantly. The maximum internal force after the improvement is under the allowable internal force value, which verifies the rati
12、onality of the improvement parameters.Key words: Piling machine tools, power knife holder, structural design, finite unit analysis, improvement目录第一章绪论4第二章52.1动力刀座传动零件基座构成及功用52.2动力刀座传动零件基座设计62.2.1 动力刀座齿轮设计与建模72.2.1.1动力刀座设备驱动程序的设计与建模82.3传动零件基座载荷解析及它的作用92.3.1传动零件基座的有限单元样式10第三章113.1动力刀座传动零件基座有限单元解析113.1
13、.1 有限单元样式的假设113.1.1.1原料属性参数123.2网格划分133.3约束和载荷的施加143.3.1 两种工况的理论力学解析153.3.1.1 动力刀座传动零件基座构造改善17结论23致谢24参考文献25第一章绪论动力刀座传动零件基座作为全液压钻头工具上的关键部件具 有以下特点： (1)构造繁琐传动零件基座联接了液压电动机、减速齿轮 对、轴、配油套等关键零部件，它的形状特殊，设计难度 较大： (2)工艺流程长传动零件基座的主要制造历程包括铸 造、热处理、粗镗、精镗、铣削、钻削等，加工重复出现长； (3)工艺要求高 传动零件基座上分布有大小精密度与准确度和表 面精密度与准确度要求较高
14、的轴承支承孔系及安装基准面孔 系及平面之间还有严格的形位公差要求。制造难点多。 以上特点致使了全液压钻头工具动力刀座传动零件基座的制造 质量难控制，如毛坯锻造历程中容易出现锻造缺陷。 机加工历程中容易出现大小精密度与准确度或形位精密度与准确度超差的 不合格品。毛坯锻造缺陷对传动零件基座质量作用尤为突出。 在研发实践中传动零件基座铸件常出现砂眼、缩孔、缩松、气 孔、裂纹等共性锻造缺陷。如果缺陷程度较轻，且缺 陷数量较少。可以通过补焊后再加工的办法解决；如 果缺陷严重，或缺陷数量较多。只能进行报废处理。 较高的废品率和返修率致使了基本单元加工费用高、制 造重复出现长等一系列问题。动力刀座是打桩机工
15、具巨大的运转设备，它主要由托架总成和动力箱总的两大要素构成。如图 1.2 所示，托架总成包括左右连接支撑物和滑移架，功用是支撑动力刀座传动零件基座在钻桅上变动，并且传导加压油缸的加压力和提升力；动力箱总成是动力刀座的重点部件，包括变量电动机、降速器、小齿轮、大齿轮、键连接、设备驱动程序和动力刀座传动零件基座等。动力刀座传导驱动扭矩和油缸功用力给钻杆钻具。驱动扭矩的传导理论如下：变量电动机输出扭矩和转速，经过降速器和齿轮箱两次减速增扭，将动力传导到大齿轮，大齿轮和设备驱动程序固定连接，带动设备驱动程序旋转，设备驱动程序的内侧牙板和钻杆的外键条相互啮合，从而驱动钻杆旋转。油缸功用力的传导理论如下：
16、加压油缸通过销轴将力传导到滑移架，然后分二要素传导到动力刀座传动零件基座，一要素是滑移架下侧和动力刀座传动零件基座通过销轴连接，直接将力传导到传动零件基座；另一要素是滑移架上侧连接左右支撑物的上侧，左右支撑物的下侧是通过销轴连接动力刀座传动零件基座，经过左右支撑物将力传导到动力刀座传动零件基座。正如前文所述，虽然我国的打桩机工具发展迅速，然而动力刀座的设计在国内仍然处于起步阶段。我国大要素打桩机工具的动力刀座都是参考仿制国外知名产品，工艺上始终落后国际先进水平，创新缺乏，缺少自己的特点。简单的模仿制造，虽然能给企业带来眼前利益，然而缺少工艺的支撑也让国产动力刀座在实际施工中频频出现障碍。动力刀座一旦发生障碍，整机必须停机维修，拆下动力刀座，检修障碍后，重新装上动力刀座方可继续运转，严重作用了施工功用。并且由于动力刀座重量大，拆装十分难度大，并且障碍类型多，障碍源并不容易发现，有时候
