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1、振动打桩机的设计摘要随着建筑、桥梁以与街道基础设施等对桩要求不断提咼，桩工设备进一一步的发展有着非常重要的意义。振动打桩机凭借其独特的性能和应用优势，成为了各国的研发重点。振动打桩器是利用机械振动使桩与土壤之间松动，相互的摩擦力减少，达到沉拔桩的作用。本文设计的振动打桩机由液压油通过液压 马达驱动，在机械定向式激振器中，两个根轴上相同的两个偏心块，在水平方向力相抵，垂直方向力叠加，产生振动。振动打桩机的结构由减振器、激振器 以与夹桩器组成，其具有结构简单、贯入力强、沉桩效率、无污染、低噪音等 特点。关键字振动桩锤，偏心块，减振弹簧，液压夹桩器ABSTRACT Along with the co
2、n structi on, the bridge and the street foun dati on facilities and so on the pile request un ceas in gly enhan ces, the pile equipment further development has the very vital significanee. Vibratory pile driver has become the focus of the world by virtue of its unique characteristics and application
3、 advantages. Vibration pile driver is the use of mecha ni cal vibratio n betwee n the pile and soil loose ning, mutual fricti on reducti on, to achieve the role of the pile. In this paper, the design of vibration pile driver and is driven by the hydraulic oil through a hydraulic motor, in the direct
4、ional and mechanical vibrator, two axis on the same two ecce ntric blocks, in the horiz on tal directi on force bala nee, vertical superpositi on of force vibrati on. Vibratory pili ng mach ine structure by shock absorber, vibratio n exciter and clip pile compositi on, which has characteristics of s
5、imple structure, str ong pen etratio n force, pile sinking efficie ncy, no polluti on, low no ise.KEY WORD Vibratory pile hammer;Ecce ntric block; Damp ing spri ng;Hydraulic pile clampi ng device目录第一章 前言41.1桩工机械的定义41.2桩工机械的分类4落锤式打桩机4静力沉桩机5振动打桩机61.3我国桩工机械发展历程 61.4我国桩工技术进步的表现方面 71.5国外桩工机械的发展状况8国内外振动打桩
6、机的发展历程 9第二章振动打桩机的结构和原理122.1振动打桩机的结构 122.2振动打桩机的工作原理142.3振动打桩机的振幅15第三章激振器的设计 173.1偏心块的设计 173.2电机的选择 203.3激振器齿轮设计 21齿轮的参数设计21齿轮的受力分析21齿轮的校核22齿轮结构设计 243.4V带的设计 243.5激振器轴的设计26轴的结构设计 27主动轴的受力分析与校核 293.5.3 从动轴的受力分析与其校核 3236 轴承的选择 343.6.1 计算其额定寿命 353.7 键连接的校核计算 353.7.1 键的选择 353.7.2 键的强度校核 363.8 箱体的设计 37第四章
7、 减振器的设计 374.1 减振弹簧的结构选择 384.2 减振弹簧的选型 384.3 减振弹簧的材料与许用应力 384.4 减振弹簧的刚度计算 384.5 减振弹簧的设计参数 394.6 减振弹簧的设计计算 394-7 悬挂横梁的设计 42第五章 夹桩器的设计 435.1 夹桩器的设计原理 435.2 液压缸的设计 435.3 夹头钳设计 44错误!未定义书签结论 45致谢 参考文献 45第一章 前 言1.1 桩工机械的定义桩工机械是运用在建筑、桥梁、街道等各种工程施工中，桩基、地基改良 加固； 地下连续墙挡土； 地下连续墙防渗等施工的重要机械设备， 它的作用是 把各类桩打入土中，来提高基础
8、的承载能力。桩工机械一般由打桩锤与桩架两部分组成。除了专用桩架外，还可以在 挖掘机中悬挂设置上布置桩架。1.2 桩工机械的分类根据施工设备的不同，把桩机分为落锤式桩机、静压桩机和振动桩机。落锤式打桩机 落锤式打桩机由打桩锤、桩架以与附属设备构成，工作时，桩架旁边的 卷扬机，起吊桩架上的桩锤，提升一定的高度，利用重力或者冲击力，沿着两 根导杆组成的导向架落下， 打击在桩上， 实现打桩任务。 按照桩锤的运动动力 来源，又可分为重力锤、汽锤、柴油锤、液压锤等。1）重力锤打桩机 桩锤是钢铁质重块，通过卷扬机用吊钩提起，脱落后，利用自身重力， 在导向架上，做自由落体运动，打击在桩上。其优点是结构简单，造
9、价便宜； 缺点是由重力产生的打击力度小。2）汽锤打桩机桩锤由一个锤头和一个锤底座构成，用蒸汽或压缩空气作为驱动力， 分为单动汽锤和双动汽锤两种。 单动汽锤的锤头内部由柱塞或者气缸组成，燃烧蒸汽，驱动柱塞或气缸，使锤头上升，接着停止驱动桩锤，令它沿着桩架上的导 杆，自由下落进行打桩。区别于单动汽锤的不同， 双动汽锤则以增重的柱塞作为锤头，同时还以汽缸作为锤座，工作时，蒸汽驱动有柱塞的锤头提升，一定高度后，接着驱动气 缸锤座快速向下打击桩。 由于双动汽锤，利用了蒸汽动力以与自身重力， 所以 它上下升降的速度快，频率高，同时在桩贯入地层时，发生振动，减少与土壤的 摩擦阻力，打桩效果好。汽锤的缺点是使
10、用不便，基本遭遇淘汰。3）柴油锤打桩机桩锤由汽缸和柱塞组成，其工作原理，在气缸内，燃烧雾化柴油，达到一 定的高温高压后，气缸内发生燃爆产生强大的压力，以与自身的重力作用下， 产生强大的冲击力进行打桩， 由柴油转化为机械能，在剧烈的冲击下，使土壤 对桩的摩擦力减弱，两者之间的静态平衡破坏，完成沉桩入土的作业。柴油锤在打桩中具有高效的优点， 但由于其工作过程中，冲击力产生的噪 声过大、以与柴油燃爆给环境带来的污染， 诸多因素，使柴油锤在现代桩工机 械中的使用程度大大降低，逐渐被其他类型的桩机所取代。4）液压锤打桩机液压锤打桩机通过柴油真作为启动，以油液压为动力，打桩时，液压锤可 以通过液压流量的大
11、小， 产生合适的冲击力，对不同土质层进行打桩，是一种 热门新型的打桩机。液压锤打桩机传递能量的效率一般可以达到75%95%，是柴油锤打桩机传递传递效率的3、4倍，同时液压锤打桩机在打桩时能够比较准确控制冲 击力，适合不同环境的打桩作业；另外使用液压油作为驱动，在打桩机运作时， 液压锤打桩机产生的污染、振动、噪声降低，很适合城市的施工需求。122静力沉桩机其工作原理是利用压桩机自身重力以与其他配重，即静压力，把桩逐段沉压进土壤。这种沉桩的方法，可以很大程度减少钢筋和混凝土的使用，降低造价，一般来说使用的混泥土的强度，可以降低12等级，采用的刚筋与锤击桩锤相比，可以节省 40%左右；同时在施工时，
12、没有噪音、振动以与污染， 对环境没有干扰，适用于软土地区、城市等桩基础工程。但是它的沉桩效率很 低，并且对土质要求有很大的限制。123振动打桩机一般由偏心块或偏心轮组成的激振体，通过回旋转动，纵向上下振动，产生强大的激振力，使突然与桩锤达到共振频率，从而降低两者之间的阻力， 将桩沉入地下。振动打桩机的它的优点是产生的噪声小， 对环境污染小，同时, 振动频率高，工作效率也体高，另外它的机构简单、重量轻，工程造价低。该 方法主要应用于各类钢板桩和钢管桩的沉拔作业，也可以用于混凝土桩施工。 振动打桩机按动力可分为电动振动打桩机和液压振动打桩机。1.3我国桩工机械发展历程1949年前，我国几乎没有桩工
13、机械产业。1950年1953年期间，我国的基础施工都是使用建国前从国外进口的旧式蒸气打桩机和大笨重的落锤。1953年1957年，由于国家重点项目工程的需要，我国幵始仿制国外310t单作用和双作用蒸气式打桩机以与原苏联的U系列振动桩锤，进入以仿制为主的桩工制造业时代。厂家都是施工部门的修配厂，当时还没有建立专业的桩工机械工厂，都靠施工部门的修配厂提供机械生产，所以说50年代是我国桩工机械行业的萌牙阶段。60年代初，我国成立了工程机械局，将上海电机厂改为上海工程机械厂， 专业生产桩工机械，这是我国第一家专业生产的桩工的机械厂。还把一机部建筑机械研究所第二研究室定为桩工机械研究室，幵启了我国自行研制
14、桩工机械的成长时期。70年代是我国打桩机械行业的发展时期，期间建立了打桩机械行业集团，打桩机械行业有10多个生产企业，可生产四大类，30多个品种，年产量超 过 500 台。1984 年，我国成立了建筑桩工机械分会，有桩工机械行业制造工厂达到 20 家，全国各地知名的工业大学， 也陆续从事对桩工机械的各种研究， 此时国内 生产的产品的大类、品种、规格、型号比上个年代，增加了一倍有余。这昭示 着我国桩工机械进入了逐步强大的时期。90 年代，我国行业制造企业已经壮大了到 30 余家，并成立各种研究所， 科研设计的新技术。当时能生产 400 多种规格、型号的桩工机械产品，销售 超过 6 亿元。此时是我
15、国桩工机械快速发展时期。到了 21 世纪，随着我国各项基础设施建设和建筑建设的迅猛发展，桩基 工程机械制造行业市场得到了空前的快速发展， 已经形成了数十家专业生产企 业和数百个产品型号的规模。1.4 我国桩工技术进步的表现方面我国的桩工机械制造水平经历了由低到高的发展历程， 几十年来， 桩工机 械的技术进步主要表现在以下几个方面：1. 研发新产品，逐步实现了产品系列化目前，柴油锤与气缸，风冷和水冷缸导杆型三系列共 31 规格；振动桩锤 系列，引进生产系列，液压可调偏心距系列，有 47 种规格；液压锤有一种系 列的共 3 个型号规格； 压桩机有一种系列的 11 个规格； 长螺旋钻孔机有 7 种 型号的系列 ;潜式钻井机 4 种规格的系列。2. 采用先进技术，桩工产品上升了一个新的层次 采用了先进的技术，如液压传动，以与先进的设计工具，如计算机辅助设 计，产品已达到国外在 80 年代末和 90 年代初的技术水平。在桩工机械产品中，履带底盘三支点桩架，液压打桩锤，步履式桩架，旋 挖钻机，等夹紧机构，都采用了液压驱动。为了适应施工在不同的地质环境， 建设
