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1、液壓打樁錘以其低污染、高能量利用率、工作過(guò)程可控等優(yōu)點(diǎn),已在樁基礎(chǔ)施工中獲得越來(lái)越多的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)液壓打樁錘的設(shè)計(jì)方法落后,沒(méi)有自己的成熟產(chǎn)品;國(guó)外液壓打樁錘的產(chǎn)品相對(duì)成熟,但打擊能和打擊頻率的調(diào)節(jié)范圍有限,嚴(yán)重制約著液壓打樁錘的應(yīng)用和推廣。
針對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有液壓打樁錘設(shè)計(jì)和應(yīng)用中存在的理論和技術(shù)上的缺陷,本文結(jié)合湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目“可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)打擊能和頻率的液壓打樁氣液控制方案研究”(項(xiàng)目編號(hào):2008JT1014),以無(wú)級(jí)調(diào)
2、頻調(diào)能氣液驅(qū)動(dòng)液壓打樁錘設(shè)計(jì)及其性能研究為目的,立足現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)了能無(wú)級(jí)調(diào)頻調(diào)能的氣液驅(qū)動(dòng)液壓打樁錘系統(tǒng);分析了氣液驅(qū)動(dòng)打樁錘的運(yùn)動(dòng)特性,提出了氣液驅(qū)動(dòng)打樁錘四段運(yùn)動(dòng)分析的新設(shè)計(jì)方法;對(duì)實(shí)現(xiàn)氣液驅(qū)動(dòng)打樁錘柔性配流技術(shù)的核心部件主控閥,以及采用降低和吸收打擊能脫樁保護(hù)技術(shù)的全液壓脫樁保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容如下:
首先在分析國(guó)內(nèi)外液壓打樁錘及其設(shè)計(jì)方法和關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上,突破打擊能和頻率調(diào)節(jié)范圍的限制,確定了氣
3、液驅(qū)動(dòng)打樁錘的設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)方案,設(shè)計(jì)了采用壓力反饋原理實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)頻調(diào)能、利用主控閥控制打樁錘工作狀態(tài)柔性轉(zhuǎn)換、具有脫樁保護(hù)功能的氣液驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng);
然后,對(duì)無(wú)級(jí)調(diào)頻調(diào)能氣液驅(qū)動(dòng)液壓打樁錘的四段運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。分析了氣液驅(qū)動(dòng)打樁錘的運(yùn)動(dòng)特性,將氣液驅(qū)動(dòng)打樁錘的運(yùn)動(dòng)分為上升加速,上升勻速,上升減速和下降加速四個(gè)過(guò)程,引入運(yùn)動(dòng)周期與下落加速時(shí)間比γt和最大上升下落速度比αv兩個(gè)無(wú)量綱變量,構(gòu)建了一套完整的氣液驅(qū)動(dòng)打樁錘
4、四段運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方法;
接著,對(duì)實(shí)現(xiàn)氣液驅(qū)動(dòng)打樁錘柔性配流技術(shù)的核心部件主控閥,以及全液壓脫樁保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究。首先設(shè)計(jì)了具有記憶功能的液壓柔性沖擊主控閥,建立了主控閥換向的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和仿真模型,仿真研究了主控閥相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其換向性能的影響規(guī)律,并對(duì)主控閥進(jìn)行了穩(wěn)健優(yōu)化;接著設(shè)計(jì)了全液壓脫樁保護(hù)控制系統(tǒng),建立了緩沖機(jī)構(gòu)的靜態(tài)設(shè)計(jì)方法,并結(jié)合熱力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)建立了脫樁保護(hù)緩沖機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和仿真模型,分析研究了
5、相關(guān)參數(shù)對(duì)其性能的影響規(guī)律;
再接著,對(duì)設(shè)計(jì)的氣液驅(qū)動(dòng)打樁錘性能進(jìn)行了仿真研究。采用機(jī)理建模法建立了沖擊油缸、主控閥、插裝閥和打樁錘錘擊系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,結(jié)合Simulink和AMEsim建立了打樁錘液壓控制系統(tǒng)和錘擊系統(tǒng)的仿真模型。仿真研究了氮?dú)馐页跏級(jí)毫?、打樁錘下落控制壓力和系統(tǒng)供油量對(duì)打樁錘調(diào)頻調(diào)能性能的影響規(guī)律,以及填充金屬顆粒等效參數(shù)和墊層參數(shù)對(duì)錘擊系統(tǒng)性能的影響規(guī)律。
最后,在實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上對(duì)打樁靜阻力
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