建筑打桩机总体设计

大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名： 学 号：学 院 、 系 ： 专 业 ： 机械设计制造及自动化设 计 题 目 ： 建筑打桩机总体设计指 导 教 师 : 年 月 20 日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述一）打桩机的发展背景近年来,随着我国国民经济的逐步增强,国内各大城市的高层建筑、立交桥、海港码头、铁路公路桥梁等基本建设项目急剧猛增, 建筑业迅速发展，大口径基础桩工程得到广泛应用。工业与民用建筑大量采用桩基础，打桩施工越来越普遍，桩机的发展越来越快，广泛使用与城市建筑的各种桩基础工程、深基坑支护工程以及防洪工程中的防渗坝工程等各类工业与民用建筑施工。由于现代化的高层建筑、大型桥梁和港口码头等结构复杂,负荷十分巨大,对基础的承载能力和防止沉陷方面的要求较高。根据建设部门的资料,对高层建筑基础的处理,通常是采用箱式、地下连续墙、桩等形式作为基础 1。二）打桩机的国内外发展历程及发展方向由于打桩机的液压控制系统及电气控制系统方面已经比较成熟，国内外打桩机的发展主要体现在控制系统方面，微电子技术的飞速发展，为改进打桩机的性能、提高稳定性、加工效率方面提供了可能 2。想比来讲，国内机型虽种类齐全，但技术含量相对较低，缺乏高技术含量的机型。在国内外打桩机中，按控制系统分类可分为三种：第一种是以继电器为主控元件的传统型打桩机，第二种是采用可编程控制器（PLC）控制的打桩机，第三种是应用高级微处理器的高性能打桩机 3。在英国、美国、瑞典、荷兰等发达国家，各类打桩机设备发展迅速，我国的打桩机主要采用可编程控制器（PLC）控制的液压机，但是与它们还存在较大差距。所以我们要尽快研制出满足国家需要的高效、低噪声、无污染的打桩机。国内外打桩机的发展趋势明显，具体体现在：1、高速化、智能化、低能耗，提高打桩机的工作效率，降低生产成本。2、机电液一体化。充分合理利用机械、液压、电子方面的先进技术，促进这个系统的完善。3、 自动化、智能化。微电子技术的高速发展为打桩机的自动化、智能化提供了条件，能够对系统实现自动诊断和调整，具有故障预处理功能 4。液压元件集成化、标准化。集成的液压系统减少了管路连接，有效的防止泄漏和污染，标准化的元件为维修带来方便 6。三）打桩机的定义及工作原理打桩机是利用冲击力将桩贯入地层的桩工机械。由桩锤、桩架及附属设备等组成。具有贯入力强，噪声小，沉桩质量好，使用方便，适用于各种不同的工作环境，操作容易，机动性高，可水下作业，同时设备还具有广阔的推广应用前景、节约投资、施工速度快、防护效果好等优点，具有较好的社会效益和经济效益 5。桩锤依附在桩架前部两根平行的竖直导杆（俗称龙门）之间，用提升吊钩吊升。桩架为一钢结构塔架,在其后部设有卷扬机,用以起吊桩和桩锤 9。桩架前面有两根导杆组成的导向架，用以控制打桩方向，使桩按照设计方位准确地贯入地层。塔架和导向架可以一起偏斜，用以打斜桩。导向架还能沿塔架向下引伸，用以沿堤岸或码头打水下桩。桩架能转动，也能移行。打桩机的基本技术参数是冲击部分重量、冲击动能和冲击频率。桩锤按运动的动力来源可分为落锤、汽锤、柴油锤、液压锤等 13。桩是竖向(或微斜)埋入地层中而向底层岩土深处传递载荷的一种受力杆件,钻孔灌注桩则是按成桩方法分类而定义的一种桩型 12。它是一种现场浇注型的钢筋混凝土桩,系指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔,并在其内放置钢筋笼,灌注混凝土而制成的桩 15。目前，中小型建筑施工进行基础打桩时，常用的方法有:1、开挖基础槽灌注桩法；2 卷扬机打桩机打孔灌注桩法；3、静压法打桩机打孔灌注桩法；4、振动锤击法打预制桩法；5、螺旋钻打桩机钻孔灌注桩法 16。以上各种打桩方法中，开挖基础槽灌注桩法费工费时；卷扬机打桩机打孔灌注桩法施工速度慢、效率低；静压法打桩机打孔灌注桩法桩机由于机身自重大，对施工场地要求较高，不适宜在较狭窄或建筑物较多的地区施工，因此这种打桩机不适用于中小型建筑打桩，适用范围窄；振动锤击法打预制桩法对土层结构和预制桩都有一定要求，适宜在较软土层中施工，而对于致密的砂层与结构较松散的细砂层或较硬的土层来说，施工难度大，而且容易损伤预制桩，因此适用范围窄；螺旋钻打桩机钻孔灌注桩法和其他几种打桩方法仅能打某一种类型的桩，功能单一 17。四）打桩机的种类（1）蒸汽锤打桩机。利用高压蒸汽将锤头上举，然后靠锤头自重向下冲击桩头，使桩沉入地下。 （2）柴油锤打桩机。利用燃油爆炸，推动活塞，靠爆炸力冲击桩头，使桩沉入地下，适宜打各类预制桩。 （3）振动锤打桩机。利用桩锤的机械振动力，使桩沉入地下，适用于承载较小的预制混凝土桩、钢板桩等。 （4）静力压桩机。 利用机械卷扬机或液压系统产生的压力，使桩在持续静压力的作用下压入土中，使用于一般承载力的各类预制桩。 （5）低空间落锤式液压自动打桩机。在打桩的现场根据桩位的布局预先用枕木和槽钢铺设一段简易导轨，并将打桩机组装在导轨上，使自动夹紧装置处松开状，然后用人力将整机移至需要打桩的位置由于整机的重量较轻，采用人力就能较轻松地移动，在移动过程中松开的夹紧装置仍能起保护作用，防止整机移动过程中可能出现的倾翻现象，当将打桩机准确地移动到需要打桩的新桩位时，通过液压控制系统，使夹紧装置将打桩机紧紧地固定在导轨上以保证打桩机能正常工作 18。五）设计产品特点本课题所设计的打桩机是滑轨式柴油打桩机，滑轨式柴油打桩机的设计相对较简单，制造精度要求较低，因而该打桩机的设计制造周期短、成本低、易于实现标准化、系列化批量生产，故可在建筑部门广泛推广。该机使打桩的过程变得安全、可靠、快捷并自动进行，因而，极大地减轻了工人的劳动强度，改善了工作环境，提高了工作效率。 滑轨式柴油打桩机采用人工进行控制，其突出的特点是：体积小、重量轻、搬运方便，能在恶劣的建筑施工环境中可靠工作，性能价格比高。打桩机的桩架部分采用了工字钢、槽钢、角钢等型材利用螺栓进行连接，其行走机构采用导轨式，桩架利用人力就可以轻松的在导轨上移动，便于打桩施工的进行。采用这种行走机构虽然不需要驱动装置，但是铺设导轨需要较长的准备时间，导轨限制了打桩机的活动范围，这是本设计的一个缺点。参考文献：1 张忠海.液压式振动桩锤发展现状及选型应用.建筑机械,2001(3)2 焦集群,王介宁.车载式柴油锤打桩机.石油机械,1997(7)3 邓长峰.多功能打桩机.中国专利：200610070513.5，2007-05-094 周林森，唐振科，韩林山等.DZF-120 型便携式防汛抢险打桩机.工程机械,2002(4)5 赵志超，原政军，张超等.DLZ2.0 车载液压打桩机及导向模板的设计与建模.现代制造工程,2006(12) 6 霍晓强，周传立，柯瑾 振动沉拔桩机振动桩锤主要参数的选择及计算.筑路机械与施工机械化,2001(1)7 李羊林.高金华.吴春笃.农用手持式液压打桩机的设计.农机化研究,2004(04)8 吕有界.防汛抢险螺旋桩设计与焊接过程分析.机电工程技术,2007(04)9 建筑机械使用手册编写组 建筑机械使用手册(上册),198910 徐锦康 刘极峰.机械优化设计.北京：机械工业出版社，2000，17511 孙靖民.机械设计优化.北京：机械工业出版社，1999，14412 汪琪.机械零件设计问题解析.中国致公出版社，1998，10313 臧海燕.轻型液压打桩机动力学特性分析及优化设计.硕士学位论文,200514 王胜.新型液压打桩锤机电液一体化设计与 PLC 控制.硕士学位论文,200515 程健.电磁打桩机.中国机械工程,1997(5)16 Ivanov A P Stabilization of an impact oscillator near grazing incidence owing to resonance 1993(3)17 Chatterjee S.Mallik A K Bifurcations and chaos in autonomous self-excited oscillators with impact damping 1996(4)18 Mejaard J P.Pater A D Railway vechicle systems dynamics and chaotic vibrations 1989(1)毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一）本课题中存在的问题本课题的目的是提供一种省工省时、效率高、适用范围广的滑轨式柴油打桩机。本设计由滑轨、桩架、柴油桩锤、控制系统组成。其中出现如下一些问题需要考虑和解决：1、了解打桩机的工作原理；2、合理设计打桩机上的各个工作系统（滑轨、桩架、柴油桩锤、控制系统） ；3、如何确定打桩机上的各个部位的具体尺寸（像龙门架的高度） ，整个打桩机的整体稳定性，及各个关键零件的大小让其符合国标，在强度和刚度上满足打桩机工作时的各项要求。二）本课题拟采用的研究手段1、查阅相关资料，对各种打桩机的工作原理进行深入的理解，为本课题的进一步研究打下良好的基础；2、运用所学的知识对打桩机的各部分进行设计，用力学的相关知识对各个关键部位进行强度和刚度的计算和校核，使其满足工程上的需要；3、对每个部位进行深入的研究后，设计出几种可行的方案，通过对比各种方案的优缺点后对各个部位进行优化设计；4、在结构设计过程中，主要采用 CAD 软件绘图和运用 Solidworks、pro/E、UG等三维绘图软件完成零部件的三维造型，并进行虚拟装配，最后导入有限元分析软件Ansys 进行分析计算；5、本课题初步拟采用的技术方案为：该打桩机主要由枕木、导轨、自动夹紧装置、机架、提锤液压缸、桩锤、自动挂钩机构、滑轮、电动葫芦接近开关、自动打桩滑架、滑架升降液压缸、桩帽、分段式预制水泥桩、液压控制系统等部分组成。毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：该同学通过查阅大量资料对于适合于建筑使用的打桩机总体结构有了较清晰的认识，对于该题目的研究意义、目的、打桩机国内外发展现状、打桩机种类、原理及特点，进行了归纳总结与阐述。该生针对低空落锤式打桩机查阅了大量资料，对其结构和特点有了较明确的认识，提出了设计方案和研究方法，目的明确，方案切实可行。同意开题。指导教师： 年 月 日所在系审查意见：系主任： 年 月 日