3746 液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造
3746 液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造,液壓,靜力,壓樁機(jī),系統(tǒng),改造
液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 1 頁(yè) 共 56 頁(yè)1 1 11緒論 緒論 緒論緒論1 . 1 靜力 壓樁機(jī) 的發(fā)展樁工機(jī)械是各種樁基礎(chǔ)工程的主要施工機(jī)械,按其工作原理可分為沖擊式、振動(dòng)式、 靜壓式和成孔灌注式幾類。 常用的有柴油錘、 蒸汽錘及液壓錘、 振動(dòng)錘 、靜力壓樁機(jī)、各種鉆孔機(jī)以及與樁錘配套的各種打樁架等。錘擊打樁是人類最早采用的樁基礎(chǔ)施工方法之一。 墜 錘是沖擊錘的原始形式 ,此后是蒸汽錘,目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的是柴油錘,液壓錘也在國(guó)內(nèi)外有所應(yīng)用。振動(dòng)沉樁是利用高頻振動(dòng),以高加速度振動(dòng)樁身,使樁身周?chē)耐馏w產(chǎn)生液化,減小樁側(cè)與土體間的摩擦力,然后靠振動(dòng)錘與樁體的自重將樁沉入土層中。自 20 世紀(jì) 70 年 代 中 期 ,美國(guó) MK T 公司首次在世界上研制成功第一臺(tái)液壓式振 動(dòng)樁錘以來(lái),便受到建筑界的重視并得以迅速發(fā)展,發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍推廣使用液壓式振動(dòng)樁錘。液壓靜力壓樁是 20世紀(jì) 80年代興起的一種樁基礎(chǔ)施工新工藝。 縱觀液壓靜力壓樁機(jī)的發(fā)展過(guò)程,大致可將其分為兩個(gè)階段:第一階段,從 20世紀(jì) 70年代后期到 90年代中期,國(guó)內(nèi)先后研制了幾種壓樁機(jī),并逐步形成系列產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。其中具有代表性的兩個(gè)系列產(chǎn)品是武漢市建筑工程機(jī)械廠生產(chǎn)的 Y ZY 系列液壓靜力壓樁機(jī)和利用中南大學(xué)智能機(jī)械研究所的專利技術(shù)生產(chǎn)的 ZY J 系列液壓靜力壓樁機(jī)。 在 這個(gè)階段主要解決了這種樁機(jī)的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)、 動(dòng) 力配置和系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題 ,滿足了靜壓樁的基本功能。但就整體來(lái)說(shuō),其主要特征是樁機(jī)壓樁力不大,實(shí)際使用的最大壓樁力不足 4000kN,絕大部分的壓樁力為 1 600~2 400kN; 功 能 單 一 ,主要應(yīng)用于施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制的截面尺寸為 ( 300 mm× 300 mm) ~ ( 400mm× 400mm ) 的鋼筋混凝土方樁 ( 實(shí)心件 ) 的正常中位壓樁,單樁設(shè)計(jì)承載力標(biāo)準(zhǔn)值在 1400kN以 下 。而預(yù)應(yīng)力管樁和高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁主要是通過(guò)錘擊設(shè)備如柴油錘等進(jìn)行打入 。進(jìn) 入 20世紀(jì) 90年代中期 以后,液壓靜力機(jī)進(jìn)入第二發(fā)展壓樁階段。由于 1994液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 2 頁(yè) 共 56 頁(yè)年底在珠海利用液壓靜力壓樁機(jī)將直徑 500 mm的預(yù)應(yīng)力管樁壓入強(qiáng)風(fēng)化巖獲得成功,實(shí)現(xiàn)了靜壓樁施工技術(shù)的歷史性突破,從此拓寬了靜壓樁的應(yīng)用范圍,一方面,實(shí)現(xiàn)了靜壓樁的單樁承載力向大噸位方向的快速發(fā)展,與此同時(shí),市場(chǎng)對(duì)大噸位樁機(jī)的需求不斷增大,而且要求越來(lái)越強(qiáng)烈;另一方面,由于施工范圍的不斷擴(kuò)大,對(duì)樁機(jī)功能的要求也日益增多,出現(xiàn)了工程施工中許多必須解決的實(shí)際問(wèn)題。 這個(gè)階段的樁機(jī)品種顯著增加, 系 列化不斷完善, 生產(chǎn)廠家也急劇增多 ,至今在全國(guó)約有 30個(gè)制造廠。其中湖南山河智能機(jī)械股份有限公司的生產(chǎn)能力最大, 2003年共生產(chǎn) 125臺(tái), 占 全國(guó)年總產(chǎn)量的 30%~ 40%。 目 前的生產(chǎn)能力達(dá)到每 月15臺(tái), 年 生產(chǎn)能力在 180臺(tái)左右, 已 形成壓樁力為 800~10000kN的完整的產(chǎn)品系 列 。1 . 2 靜力 壓樁機(jī) 的結(jié)構(gòu) 組成和 工作原 理1.2.11.2.1靜力壓樁機(jī)的結(jié)構(gòu)組成壓樁機(jī)主要由升降機(jī)構(gòu)、縱移機(jī)構(gòu)、橫移回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、壓樁臺(tái)、電控系統(tǒng)等部分組成 , 其外形及結(jié)構(gòu)如圖 1-1所示。1.2.2 靜力壓樁機(jī)的工作原理由電控箱按鈕進(jìn)行起動(dòng)和關(guān)閉 , 起動(dòng)后高壓泵產(chǎn)生的高壓油 , 通過(guò)管路和控制閥件流入全機(jī)各個(gè)油缸內(nèi) , 使油缸按要求進(jìn)行工作。 管 路內(nèi)總壓力可由溢流閥進(jìn) 行調(diào)整和控制 , 油缸的動(dòng)作可由操縱室內(nèi)手操多路閥控制。1.主駕駛室 2.壓樁臺(tái) 3.預(yù)制樁4.吊機(jī) 5.機(jī)身 6.橫移回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7.縱移機(jī)構(gòu) 8.配重 9.升降機(jī)構(gòu)圖 1-1 靜力壓樁機(jī)的結(jié)構(gòu)組成液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 3 頁(yè) 共 56 頁(yè)1. 升降機(jī)構(gòu)升降機(jī)構(gòu)主要由四個(gè)升降液壓缸與四條懸臂組成。四個(gè)升降液壓缸缸筒分別通過(guò)四條懸臂與車(chē)身連接,其活塞桿分別與長(zhǎng)船上的四組行走小車(chē)鉸接。液壓缸活塞桿伸長(zhǎng)則機(jī)身和短船升高,反之降低。短船落地后,升降液壓缸活塞桿繼續(xù)縮回,則長(zhǎng)船升起離開(kāi)地面。2. 縱移機(jī)構(gòu)縱移機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)長(zhǎng)船及長(zhǎng)船上的兩條縱移液壓缸和四個(gè)行走小車(chē)組成。當(dāng)兩個(gè)縱移液壓缸同時(shí)伸長(zhǎng)或縮短時(shí),機(jī)身與長(zhǎng)船之間便產(chǎn)生縱向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。3. 橫移及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)橫移及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)短船、兩條橫移液壓缸、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、回轉(zhuǎn)中心軸及彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)兩條橫移液壓缸同時(shí)伸出或回縮時(shí),就使機(jī)身與短船產(chǎn)生相對(duì)橫向移動(dòng)。若兩條液壓缸一條伸,另一條縮,就會(huì)使二者產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)后,當(dāng)短船離地時(shí),安裝在回轉(zhuǎn)臺(tái)上的復(fù)位彈簧即可使回轉(zhuǎn)臺(tái)連同短船復(fù)位。4. 壓樁臺(tái)壓樁臺(tái)是樁機(jī)的主體結(jié)構(gòu) , 由它實(shí)現(xiàn)夾樁、壓樁作業(yè)。它主要由主副壓樁缸、夾樁箱等組成。夾樁箱由夾樁箱體、夾樁液壓缸、鉗口等組成。壓樁時(shí),主壓樁缸活塞桿縮回將夾樁箱提到最高位置。預(yù)制樁吊入夾樁箱中間孔后,夾樁缸伸長(zhǎng),將樁夾緊。再操縱壓樁閥手柄,主壓樁活塞伸長(zhǎng),產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力將樁壓入地基,直到缸的行程走完,夾樁缸縮回松樁。接著主壓樁缸活塞桿縮回提起壓樁箱, 就 這樣依次循環(huán)完成 “ 夾樁 → 壓樁 → 松樁 → 返回 → 夾樁 … ”的動(dòng)作,將預(yù)制樁逐次壓入基礎(chǔ)之中。如果需要的壓樁力不是很大,則只需要主壓樁缸工作即可。如果需要的壓樁力過(guò)大,則需要副壓樁缸同時(shí)工作。5. 液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)分主機(jī)液壓系統(tǒng)和吊機(jī)液壓系統(tǒng)。 主 機(jī)液壓系統(tǒng)由齒輪泵, 單 向閥 ,液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 4 頁(yè) 共 56 頁(yè)溢流閥,多路換向閥,手動(dòng)換向閥,液控單向閥等控制元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。壓樁系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件壓樁油缸可是是單缸也可以是由一個(gè)主液壓缸和一個(gè)柱塞缸輔助缸組成的雙缸。6. 靜力壓樁機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)在國(guó)內(nèi) , 湖南山河智能機(jī)械股份有限公司 的 ZY J 系列靜力壓樁機(jī) 有多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新,很有特點(diǎn)。其產(chǎn)品采用 高效節(jié)能的液壓控制系統(tǒng) , 均壓管樁夾樁機(jī)構(gòu)、邊 角樁裝置 , 既 可壓 “ 中樁 ” ,又可壓 “ 邊樁 ” 、 “ 角樁 ” 的 “ 邊樁、角樁 ” 裝置 和 新型液壓 步履式行走 ,既 實(shí)現(xiàn) 了 高效節(jié)能,又解決 了 實(shí)際問(wèn)題、提高 了 施工質(zhì)量。1 . 3 選題 的意義 和作業(yè) 內(nèi)容全液壓靜力壓樁 機(jī)是以 液壓為動(dòng)力進(jìn) 行靜壓 樁施工 的一種 樁基礎(chǔ) 施工設(shè) 備 ,具有效率高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、低噪音、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),在持力層較深的沿海地區(qū)和內(nèi)陸沖擊平原地區(qū)具有明顯的施工優(yōu)勢(shì),其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理將直接影響著設(shè)備的性能。設(shè)計(jì)出更符合壓樁實(shí)際工況的液壓系統(tǒng)對(duì)提高液壓靜力壓樁機(jī)的經(jīng)濟(jì)性,可靠性和實(shí)用性具有重大意義。本論文的工作內(nèi)容如下:1 . 擬訂出液壓系統(tǒng)的方案,繪制出液壓原理圖。2 . 液壓缸、液壓馬達(dá)主要參數(shù)的計(jì)算,主要液壓元件的選型。3. 液壓缸、油箱泵組等的設(shè)計(jì)及校核。液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 5 頁(yè) 共 56 頁(yè)2 液壓系統(tǒng)工作原 理圖的 擬定2 . 1 液壓 系統(tǒng)方 案的選 擇2.1.1ZY J 800液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)的基本參數(shù)及性能要求1. ZY J 800 液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)的基本參數(shù)表 2- 1 ZYJ 800液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)的基本參數(shù)2. ZY J 800液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)的性能要求整個(gè)液壓系統(tǒng)的要求是簡(jiǎn)單緊湊,高效節(jié)能,能在惡劣的環(huán)境下工作。起升機(jī)構(gòu)應(yīng)該升降平穩(wěn),速度適當(dāng),能在某位置停止,因此要設(shè)計(jì)有限速回路和相應(yīng)的鎖緊裝置??v移、橫移機(jī)構(gòu)只要求管路暢通就行,沒(méi)有特別的性能要求。產(chǎn)品型號(hào) Z Y J 800額定壓樁力 ( KN ) 8000壓樁速度 ( m / m i n) 高速 4. 0低速 0. 7壓樁行程 ( m ) 1. 8轉(zhuǎn)角 ( o) 8升降 ( m ) 1. 1方樁 ( m m ) 最小 400最大 300最大圓樁 ( m m ) 600邊樁距離 ( m m ) 0. 68角樁距離 ( m m ) 1. 2額定起吊 ( Kg) 16變幅力矩 ( t f m ) 80功率 ( kW) 壓樁 135起重 30尺寸 ( m m ) 工作長(zhǎng) 14000工作寬 8560運(yùn)輸高 3190總質(zhì)量(含配重) ( 103 Kg) ≥ 802液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 6 頁(yè) 共 56 頁(yè)壓樁、夾樁機(jī)構(gòu)也是升降動(dòng)作,要求升降平穩(wěn),速度適當(dāng),因此兩機(jī)構(gòu)都要有限速回路和瑣緊裝置。壓樁機(jī)構(gòu)還要求能滿足一個(gè)調(diào)速范圍,形成一個(gè)高速和一個(gè)常速兩個(gè)個(gè)檔位,所以要設(shè)計(jì)一個(gè)二級(jí)調(diào)速回路。壓樁機(jī)構(gòu)難免會(huì)遇到突然停機(jī),系統(tǒng)壓力急劇增大的情況,此時(shí)應(yīng)有專門(mén)的卸荷回路。各個(gè)機(jī)構(gòu)的液壓回路, 都 應(yīng)該設(shè)計(jì)有各自過(guò)載閥 ( 有各自的調(diào)定壓力), 保 證過(guò)載狀態(tài)下卸荷。整個(gè)液壓系統(tǒng)還應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)專供泄露油流回油箱的回路,保持整個(gè)系統(tǒng)的清潔。2.1.2 液壓系統(tǒng)型式的確定及多路閥的連接( 1) 液壓系統(tǒng)型式的確定按油液循環(huán)方式的不同,液壓系統(tǒng)可分為開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。由于靜力壓樁機(jī)執(zhí)行液壓缸的兩腔面積不等, 且 兩腔交替頻繁, 所 以液壓系統(tǒng)選用開(kāi)式系統(tǒng) ,即各元件回油直接回油箱。 按 系統(tǒng)壓力的高低, 液 壓系統(tǒng)可分為低壓系統(tǒng) ( 使用 壓力< 16Mpa) ,中高 壓系 統(tǒng) ( 16Mpa<使用 壓力 < 25Mpa) ,高壓 系統(tǒng) ( 使用壓 力>25Mpa) 。 由 于本課題要求的工作壓力為 25Mpa 左右, 所 以系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)。 按 所使用的液壓泵形式的不同,液壓系統(tǒng)可分為定量系統(tǒng)和變量系統(tǒng)。按系統(tǒng)中液壓泵的數(shù)量,液壓系統(tǒng)可分為單泵系統(tǒng)、雙泵系統(tǒng)和多泵系統(tǒng)。通過(guò)前述分 析,本液壓系統(tǒng)選用的是壓力補(bǔ)償變量泵 , 工作壓力又屬于中高壓, 課 題要求的執(zhí)行元 件的工作速度可達(dá) 5m/ mi n , 只 使用一個(gè)泵難以提供足夠的動(dòng)力, 所 以選擇雙泵或 多泵;因此整個(gè)系統(tǒng)的型式確定為多泵變量開(kāi)式系統(tǒng)。多路閥的連接( 2) 多路閥的油路連通方式有并聯(lián)式,串連式,串并聯(lián)式。本液壓系統(tǒng)采用 3 個(gè)多路閥塊,橫移、縱移機(jī)構(gòu)共用一個(gè)并聯(lián)多路閥塊,以實(shí)現(xiàn)橫移或縱移兩個(gè)伸縮液壓缸的同時(shí)移動(dòng)。升降機(jī)構(gòu)的四個(gè)液壓缸用一個(gè)并聯(lián)多路閥塊,以實(shí)現(xiàn)四個(gè)升降液壓缸同時(shí)移動(dòng),保證機(jī)身的平衡。壓樁和夾樁機(jī)構(gòu)共用一個(gè)多路閥塊,因?yàn)閴簶稒C(jī)構(gòu)是主要執(zhí)行機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到它的泄露油液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 7 頁(yè) 共 56 頁(yè)回路和卸荷回路,且主副壓樁缸并不是總是同時(shí)作用,所以該多路閥塊不是簡(jiǎn)單的并聯(lián),比較復(fù)雜。2.1.3 各組成機(jī)構(gòu)基本回路的選擇( 1) 升降機(jī)構(gòu)的回路選擇機(jī)身在做下降運(yùn)動(dòng)時(shí)受重力 作用的影響 , 如果無(wú)控制 , 必然在重力的作用下加快運(yùn)動(dòng)速度,產(chǎn)生超速下降,造成事故。因此必須設(shè)置限速回路。目前主要有兩種方法,一種是用平衡閥限速,一種是用液控單向閥和單向節(jié)流閥限速。升 降 液 壓 缸D 6 . 4 D 6 . 3 D 6 . 2 D 6 . 1D 9 . 4D 1 5 . 1進(jìn) 油 口回 油 口D 9 . 3D 1 5 . 2D 9 . 2D 1 5 . 3D 9 . 1D 1 5 . 4卸 荷 回 路圖 2-1升降機(jī)構(gòu)液壓原理圖(用液控單向閥和單向節(jié)流閥限速)若選擇液控單向閥和單向節(jié)流閥進(jìn)行限速,其液壓原理圖如 圖 2- 1 所示。當(dāng)手動(dòng)換向閥置為上位時(shí),液壓泵來(lái)油經(jīng)過(guò)換向閥上位,進(jìn)入液壓缸有桿腔,并通過(guò)控制油路將液控單向閥打開(kāi),從液壓缸無(wú)桿腔出來(lái)的液壓油,經(jīng)過(guò)打開(kāi)的液控單向閥, 再 經(jīng)過(guò)單向節(jié)流閥和換向閥下位, 回 到油箱。 如 果產(chǎn)生機(jī)身超速下降的現(xiàn)象 ,則液壓缸有桿腔進(jìn)油路液壓不足, 壓 力降低, 甚 至產(chǎn)生負(fù)壓, 液 控單向閥將關(guān)閉 ,直到該油路壓力升高,再打開(kāi)液控單向閥,才能繼續(xù)下降。單向節(jié)流閥起限速作用。如果升降機(jī)構(gòu)要在某位置停留,可將換向閥置為中位,切斷液壓油。這種限速方法所用元件簡(jiǎn)單,體積小,安全可靠,打開(kāi)液控單向閥的控制壓液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 8 頁(yè) 共 56 頁(yè)力較低,能量損失少。但液控單向閥對(duì)壓力十分敏感,開(kāi)關(guān)動(dòng)作迅速,工作平穩(wěn)性較差。若用平衡閥限速 , 則液壓原理圖如圖 2- 2 所示。當(dāng)手動(dòng)換向閥置為上位時(shí),機(jī)身下降,壓力油直接端進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔,順序閥的外控口 K 接進(jìn)油路, 閥 芯的開(kāi)啟或關(guān)閉由此進(jìn)油路的壓力控制。 機(jī) 身下 降正常時(shí)此進(jìn)油路有一定壓力,打開(kāi)順序閥使液壓缸無(wú)桿腔的油通過(guò)流回油箱。如果機(jī)身下降過(guò)快,超過(guò)了相應(yīng)的速度時(shí),進(jìn)油路壓力降低而使外控順序閥的閥口關(guān)小,液壓缸的回油阻力增大,從而阻止機(jī)身下降速度的進(jìn)一步提高。平衡閥控制油路中的節(jié)流閥能減緩平衡閥的啟閉速度,使其工作穩(wěn)定可靠。比較以上兩個(gè)方案,使用平衡閥調(diào)速既能達(dá)到液控單向閥和單向節(jié)流閥限速的效果,而且能使整個(gè)起升機(jī)構(gòu)工作時(shí)更加平穩(wěn)可靠,這對(duì)體積、質(zhì)量大的工程機(jī)械是相當(dāng)重要的,因此選擇平衡閥調(diào)速。( 2)縱移機(jī)構(gòu)和橫移及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回路選擇升 降 液 壓 缸D 6 . 4 D 6 . 3 D 6 . 2 D 6 . 1D 9 . 4D 1 5 . 1 D 9 . 3D 1 5 . 2 D 9 . 2D 1 5 . 3 D 9 . 1D 1 5 . 4進(jìn) 油 口回 油 口卸 荷 回 路圖 2-2 升降機(jī)構(gòu)液壓原理圖(用平衡閥限速)液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 9 頁(yè) 共 56 頁(yè)橫移液壓缸 縱移液壓缸D 6 . 8 D 6 . 7 D 6 . 6 D 6 . 5D 1 1 . 2D 1 0 . 1 D 1 0 . 2 D 1 1 . 1回油口進(jìn)油口卸荷回路圖 2- 3 縱移機(jī)構(gòu)和橫移及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓原理圖縱移機(jī)構(gòu)和橫移機(jī)構(gòu)是通過(guò)全液壓實(shí)現(xiàn)動(dòng)作,它不同于挖掘機(jī),起重機(jī)的行走機(jī)構(gòu),它液壓回路的設(shè)計(jì)和升降機(jī)構(gòu)的液壓回路的設(shè)計(jì)很相似,不同之處就在于縱移機(jī)構(gòu)和橫移機(jī)構(gòu)的液壓缸動(dòng)作時(shí)不需要考慮重力的影響。因此,縱移機(jī)構(gòu)和橫移機(jī)構(gòu)的液壓回路中不需要用到液控單向閥?;剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)動(dòng)作是通過(guò)兩個(gè)縱移液壓缸相反伸縮來(lái)完成,回轉(zhuǎn)的回復(fù)動(dòng)作是靠專門(mén)的彈簧機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn),不需要液壓控制。故縱移機(jī)構(gòu)和橫移及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓回路原理圖如圖 2- 3 所示。當(dāng)手動(dòng)換向閥置為下位時(shí),是液壓缸活塞桿收縮的情況,液壓泵來(lái)油經(jīng)過(guò)換向閥下位, 進(jìn) 入液壓缸有桿腔, 從 液壓缸無(wú)桿腔出來(lái)的液壓油, 經(jīng) 過(guò)換向閥上位 ,回到油箱。當(dāng)手動(dòng)換向閥置為上位時(shí),是液壓缸活塞桿伸長(zhǎng)的情況,液壓泵來(lái)油經(jīng)過(guò)換向閥上位,進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔,從液壓缸有桿腔出來(lái)的液壓油,經(jīng)過(guò)換向閥下位,再回到油箱。每個(gè)液壓缸都設(shè)有一個(gè)換向閥,橫、縱移液壓缸的兩個(gè)缸既可單獨(dú)運(yùn)動(dòng),又可同時(shí)運(yùn)動(dòng)。( 3) 壓樁臺(tái)液壓回路的選擇液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 10 頁(yè) 共 56 頁(yè)主壓樁缸 副壓樁缸 夾樁液壓缸D 5 . 1D 5 . 4D 6 . 4 D 7 . 1D 7 . 3 D 8 . 6D 8 . 5D 8 . 4D 8 . 3D 8 . 2D 9D 1 2 . 1 D 1 2 . 2 D 1 3 . 1 D 1 3 . 2 D 1 4 . 1 D 1 4 . 2 D 1 4 . 3 D 1 4 . 4D 7 . 2進(jìn)油口回油口卸荷回路圖 2-4壓樁臺(tái)的液壓原理圖壓樁、夾樁機(jī)構(gòu)因?yàn)橐彩巧祫?dòng)作,也要設(shè)計(jì)與起升機(jī)構(gòu)的一樣的限速回路和瑣緊裝置。因?yàn)橹挥兄本€往復(fù) 運(yùn)動(dòng),所以 壓樁機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件選 用雙作用液 壓缸,液壓缸一邊是有桿腔,一邊是無(wú)桿腔,兩腔的作用面積有差別,這樣就可以通過(guò)差動(dòng)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的轉(zhuǎn)換,完成二級(jí)調(diào)速回路的設(shè)計(jì)。壓樁機(jī)構(gòu)的卸荷回路用換向閥的中位機(jī)能實(shí)現(xiàn)。選用主、副壓樁缸組來(lái)完成壓樁動(dòng)作,在主壓樁缸的壓樁力不能滿足要求時(shí),主、副壓樁缸同時(shí)作用。壓樁臺(tái)的液壓原理圖如 圖 2- 4 所示。夾樁手動(dòng)換向閥 D 7.1 置為下位, 其 余換向閥置為中位。 液 壓油從進(jìn)油口進(jìn)入, 過(guò)手動(dòng)換向閥 D 7.1 下位,經(jīng)過(guò)液控單向閥 D 5.1 到夾樁液壓缸無(wú)桿腔,夾樁液壓缸夾緊預(yù)制樁; 從 夾樁液壓缸有桿腔出來(lái)的油, 再 經(jīng)過(guò)手動(dòng)換向閥 D 7.1 下位, 回 到液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 11 頁(yè) 共 56 頁(yè)油箱。 溢 流閥 D 8.3 作為夾樁回路的安全閥, 在 夾樁過(guò)程中一旦夾樁回路中油壓 超過(guò)溢流閥 D 8.3 的調(diào)定壓力,溢流閥 D 8.3 立即溢流卸荷。松樁手動(dòng)換向閥 D 7.1 置為上位, 其 余換向閥置為中位。 液 壓油從進(jìn)油口進(jìn)入, 過(guò)手動(dòng)換向閥 D 7.1 上位, 到 夾樁液壓缸有桿腔, 夾 樁液壓缸松開(kāi)預(yù)制樁, 同 時(shí)液 控單向閥打開(kāi); 從 夾樁液壓缸無(wú)桿腔出來(lái)的油經(jīng)過(guò)手動(dòng)換向閥 D 7.1 上位, 過(guò) 液控 單向閥回到油箱。 溢 流閥 D 8.1 作為松樁回路的安全閥, 在 松樁過(guò)程中一旦松樁回 路中油壓超過(guò)溢流閥 D 8.1 的調(diào)定壓力,溢流閥 D 8.1 立即溢流卸荷。壓樁又可以有以下幾種工況:快壓手動(dòng)換向閥 D 7.1 置為下位, D 7.2 置為上位, D 7.3 置為下位,其余換向閥置為中位。 液 壓油從進(jìn)油口進(jìn)入, 過(guò) 手動(dòng)換向閥 D 7.2 上位, 過(guò) 平衡閥 D 9 的單向 閥 ,到主壓樁缸的無(wú)桿腔,主壓樁缸壓樁;從主壓樁缸有桿腔出來(lái)的油經(jīng)過(guò)手動(dòng)換向閥 D 7.3 下位與進(jìn)油連通, 形 成差動(dòng)聯(lián)接, 加 速壓樁。 選 取壓力補(bǔ)償變量泵進(jìn)行 供油,則壓力補(bǔ)償變量泵與快壓回路形成容積式調(diào)速回路,可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。溢流閥 D 8.5 作為快壓回路的安全閥,在快壓過(guò)程中一 旦快壓回路中油壓 超過(guò)溢流 閥D 8.5 的調(diào)定壓力,溢流閥 D 8.5 立即溢流卸荷。常壓主壓樁缸單獨(dú)壓樁手動(dòng)換向 閥 D 7.2、 D 7.3 置為上位, D 7.1 置為下位,其 余換 向閥置 為中 位。液壓油從進(jìn)油口進(jìn)入, 過(guò)手動(dòng)換向閥 D 7.2 上位, 過(guò)平衡閥 D 9 的單向閥, 到主 壓樁缸的無(wú)桿腔, 主 壓樁缸壓樁; 從 主壓樁缸有桿腔出來(lái)的油經(jīng)過(guò)手動(dòng)換向閥 D 7. 3上位回到油箱。主、副壓樁缸同時(shí)壓樁手動(dòng)換向閥 D 7.2 、 D 7.3、 D 6.1 置為上位, D 7.1 置為下位,其余換向閥置 為液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 12 頁(yè) 共 56 頁(yè)中位。液壓油從進(jìn)油口進(jìn)入,分為兩個(gè)支流。一個(gè)支流過(guò)手動(dòng)換向閥 D 7.2 上 位 ,過(guò)平衡閥 D 9 的單向閥,到主壓樁缸的無(wú)桿腔,主壓樁 缸壓樁;從主壓樁 缸有桿腔出來(lái)的油經(jīng)過(guò)手動(dòng)換向閥 D 7.3 上位回到油箱。另一個(gè)支流過(guò)手動(dòng)換向 閥 D 6.1上位,到副壓樁缸的無(wú)桿腔,副壓樁缸壓樁;從副壓樁缸有桿腔出來(lái)的油經(jīng)過(guò)手動(dòng)換向閥 D 6.1 上位回到油箱。溢流閥 D 8.2 作為副壓樁回路的安全閥,在壓樁過(guò)程中一旦副壓樁回路中油壓超過(guò)溢流閥 D 8.2 的調(diào)定壓力,溢流閥 D 8.2 立即溢流卸荷。由于液壓泵提供的油液分為兩路,壓樁速度必然降低,但是仍能實(shí)現(xiàn)無(wú) 級(jí)調(diào)速。提樁手動(dòng)換向閥 D 7.2 置為下位, 其 余換向閥置為中位。 液 壓油從進(jìn)油口進(jìn)入, 過(guò)手動(dòng)換向閥 D 7.2 下位,到主壓樁缸的無(wú)桿腔,主壓樁缸提 樁,同時(shí)液控單向 閥D 5.2 打開(kāi);從主壓樁缸有桿腔出來(lái)的油經(jīng)過(guò)時(shí) 液控單向 閥 D 5.2 回到油箱。溢流閥 D 8.4 作為提樁回路的安全閥,在提樁過(guò)程中一 旦提樁回路中油壓 超過(guò)溢流 閥D 8.4 的調(diào)定壓力,溢流閥 D 8.4 立即溢流卸荷。手動(dòng)換向閥 D 7.2 中位與油箱連通,這樣可以為主壓樁缸補(bǔ)油。2 . 22 . 2液壓系統(tǒng)原理 圖的擬定綜上所述,液壓系統(tǒng)工作原理圖如圖 2- 5 所示。液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 13 頁(yè) 共 56 頁(yè)液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 14 頁(yè) 共 56 頁(yè)3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及液壓元件的選型3 . 1 液壓 系統(tǒng)設(shè) 計(jì)方法 的選擇 及實(shí)施 途徑一般來(lái)說(shuō), 液 壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的選擇對(duì)于其設(shè)計(jì)合理性是至關(guān)重要的。 根 據(jù)負(fù)載變化情況和 對(duì)執(zhí)行 元件的 工作要 求不同 , 液壓控制系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)方 法可分為恒功率設(shè)計(jì)、恒流量設(shè)計(jì)和恒壓力設(shè)計(jì)法。由于液壓靜力壓樁機(jī)的工作特殊性 ,目前,實(shí)際應(yīng)用于這種靜力壓樁機(jī)壓樁液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法主要有兩種,一種是最近幾年提出并采用的準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)法, 其表機(jī)型有國(guó)產(chǎn) ZY J 系列液壓靜力壓樁機(jī);另一種是恒流量設(shè)計(jì)法,其代表機(jī)型主要有國(guó) 產(chǎn) Y ZY 系列液壓靜力壓樁機(jī)和日本樁機(jī)。兩種設(shè)計(jì)方法比較分析:設(shè)兩種 設(shè) 計(jì) 方 法設(shè) 計(jì) 的 液 壓系 統(tǒng) 的 額 定油 壓 ( 主要由 高 阻 力 區(qū)負(fù) 載 即 最大壓樁力決定 ) 、 額 定流量 ( 由最高壓樁速度決定 ) 為 = 25MP a 、 = 122L/ mi n 。hp hQ另外, 假 設(shè)兩種設(shè)計(jì)方法在低阻力階段的壓力為 p l = 5MP a ; 在 高阻力階段壓 樁速度降低后所需的流量都為 = 25 L / mi n (下標(biāo) l 和 g 分別為恒流量和準(zhǔn)恒2Q功率壓樁系統(tǒng)的相應(yīng)參數(shù))。 下面分別按不同的設(shè)計(jì)方案從最大壓樁力、最大壓樁速度、能量利用率等方面對(duì)兩種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行理論計(jì)算。1) 等壓樁力方案假設(shè) A = A1 + A2 = 0.4m2 。 ( A 表示恒流量設(shè)計(jì)方法的壓樁缸面積; A1 、 A2 表示準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)方法的主、副壓樁缸面積,且 A1 = A2 = 0.2m2 )則有:恒流量設(shè)計(jì)的最大壓樁力為 :Fl m a x = p h A = 25MP a × 0.4 m2 = 10000KN恒流量設(shè)計(jì)的最大壓樁速度為Vl ma x = Qh / A = 122L/ mi n / 0.4 m2 = 0.305m/ mi n液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 15 頁(yè) 共 56 頁(yè)準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)的最大壓樁力為 :Fgma x = p h ( A 1+A 2)= 25MP a × ( 0.2 m2 + 0.2 m2 ) = 10000KN準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)的最大壓樁速度為 :Vgma x = Qh / A1 = 122L/ mi n / 0.2 m2 = 0.61m/ mi n兩種設(shè)計(jì)方法的最大壓樁速度比為 :Vgma x / Vl m a x = A / A1 = 0.4 m2 / 0.2m2 = 22) 等壓樁速度方案假設(shè) A = A1 = A2 = 0.2 m2 ( 各 符號(hào)意義同前 ) 。則有:恒流量設(shè)計(jì)的最大壓樁速度為 :Vl m a x = Qh / A = = 122L/ mi n / 0.2 m2 = 0.61m/ mi n恒流量設(shè)計(jì)的最大壓樁力為 :Fl m a x = p h A = 25MP a × 0.2 m2 = 5000KN準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)的最大壓樁速度為 :Vgma x = Qh / A1 = 122L/ mi n / 0.2 m2 = 0.61m/ mi n準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)的最大壓樁力為 :Fgma x = p h ( A 1+A 2)= 25MP a × ( 0.2m2 + 0.2 m2 ) = 10000KN兩種設(shè)計(jì)方法的最大壓樁力比為 :Fgma x / Fl m a x = ( A 1+A 2)/ A = ( 0.2m2 + 0.2 m2 ) / 0.2 m2 = 23) 任何工況有如下關(guān)系:恒流量設(shè)計(jì)的裝機(jī)功率為 :Nl = p h Qh = 25MP a × 122L/ mi n=50.8KW恒流量設(shè)計(jì)低阻力階段的有用功率為 :Nl 1 = p l Qh = 5MP a × 122L/ mi n=10.1KW液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 16 頁(yè) 共 56 頁(yè)恒流量設(shè)計(jì)低阻力階段的功率利用率為 :η l 1 = Nl 1 / Nl = p l / p h = 5MP a / 25 MP a = 20%恒流量設(shè)計(jì)高阻力階段的有用功率為 :N l 2 = p h Q2 = 25MP a × 25L/ mi n=8.3KW恒流量設(shè)計(jì)低阻力階段的功率利用率為 :η l 2 = Nl 2 / Nl = Q2 / Qh = 25L/ mi n / 122L/ mi n = 20.5%準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)的裝機(jī)功率為:Ng = p l Qh = p h Q2 = 25MP a × 25L/ mi n=10.4KW準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)低阻力階段的有用功率為:Ng 1 = p l Qh = 5MP a × 122L/ mi n=10.1KW準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)阻力階段的功率利用率為:η g 1 = Ng 1 / Ng = 10.1KW / 10.4KW= 97.1%準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)高阻力階段的有用功率為:Ng2 = p h Q2 = 25 MP a × 25L/ mi n=10.4KW準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)高阻力階段的功率利用率為:η g 2 = Ng 2 / N g = 10.4KW / 10.4KW= 1通過(guò)上述計(jì)算分析可以得出以下結(jié)果 :( 1) 由等壓樁力方案可以看出,對(duì)于同一動(dòng)力 源相同噸位的壓樁 機(jī),采用準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)法可獲得更高的壓樁速度,從而提高了設(shè)備的壓樁效率。( 2) 由等壓樁速度方案可以看出, 對(duì) 于同一動(dòng)力源及相同最大壓樁速度條下 ,準(zhǔn)恒功率壓樁系 統(tǒng)可獲 得更大 的壓樁 力 ( 恒流量設(shè)計(jì)方法 達(dá)不到 需要的 壓樁力 ) 。同時(shí)也表明 , 在一定裝機(jī)功率條件下, 準(zhǔn) 恒功率設(shè)計(jì)法更易于實(shí)現(xiàn)大噸位樁機(jī) 的設(shè)計(jì)。反過(guò)來(lái)也就是說(shuō),相同噸位的壓樁機(jī)采用準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)方法,可以匹配更小裝機(jī)功率的動(dòng)力源,從而大大地節(jié)約能源。( 3)恒流量設(shè)計(jì)方法在高、 低阻力階段的能量利用率都很低; 準(zhǔn) 恒功率設(shè)計(jì) 方液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 17 頁(yè) 共 56 頁(yè)法則保證壓樁機(jī)在整個(gè)壓樁過(guò)程中都有很高的能量利用率,若不計(jì)其它損失,能量利用率接近 1 ,即系統(tǒng)分階段接近于恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)。顯然,采用準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)方法可獲得較高的能量利用率。比較總結(jié)如下:由以上分析可看出采用準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)法研制的液壓靜力壓樁機(jī)在能量利用率和壓樁效率方面與采用恒流量設(shè)計(jì)法開(kāi)發(fā)的同級(jí)別的壓樁機(jī)相比有著較大的優(yōu)勢(shì)。準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)方法更適宜于液壓靜力壓樁機(jī)壓樁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 , 其能量利用率高, 且易于實(shí)現(xiàn)大噸位樁機(jī)的設(shè)計(jì)。本課題決定選用準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)法。3 . 2 液壓 泵及電 機(jī)的選 擇在選擇液壓泵的之前,首先要確定液壓系統(tǒng)的工作壓力。液壓系統(tǒng)的工作壓力是指液壓系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)所能克服外載荷的最高限定壓力。在實(shí)際工作過(guò)程中,系統(tǒng)壓力是隨載荷大小的不同而變化的。液壓系統(tǒng)工作壓力是根據(jù)工程機(jī)械技術(shù)要求,經(jīng)濟(jì)效果和目前液壓技術(shù)所能達(dá)到的水平來(lái)確定的。外負(fù)載 F 和系統(tǒng)壓力的關(guān)系如下:P = F / S ( S 為液壓執(zhí)行元件有效工作面積) ( 3- 1)由 ( 3-1 ) 式可知, 在外負(fù)載已定的情況下, 系統(tǒng)壓力選的越高, 各液壓元件的 幾何尺寸就越小,使結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕。對(duì)于大型工程機(jī)械來(lái)說(shuō),需要選擇較高的工作壓力。然而壓力的選擇還要考慮制造,密封等因素,壓力太高,密封要求也高,制造維修困難。同時(shí), 隨著壓力的 升高,尺寸 和重量的減 少率將愈來(lái) 愈小,甚至使液壓元件的尺寸和重量增大。根據(jù)前人設(shè)計(jì)壓樁機(jī)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn),初步選擇液壓系統(tǒng)的額定工作壓力為 25MP a 。液壓系統(tǒng)的壓力損失包括沿程壓力損失和局部阻力壓力損失,該系統(tǒng)為高壓大流量系統(tǒng), 所 以取壓力損失為 4MP a , 液壓泵還要有一個(gè)壓力系數(shù)為 1.3, 所 以要求 液壓泵的工作壓力為:液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 18 頁(yè) 共 56 頁(yè)( 3- 2))Δ( ω0 ppp n —— 液壓系統(tǒng)的額定工作壓力,前面已經(jīng)初選為 = 25MP a ;0p 0pζ —— 壓力系數(shù), ζ = 1.3;Δ p ω —— 壓力損失; Δ p ω = 4MP a由 ( 3- 2)式可得:= 37.7(MP a )np在確定液壓泵的流量之前,首先要確定液壓系統(tǒng)的流量。流量的確定比較復(fù)雜,要根據(jù)工況來(lái)確定,由于液壓系統(tǒng)只對(duì)壓樁速度作了嚴(yán)格的要求,所以系統(tǒng)的流量要根據(jù)壓樁機(jī)構(gòu)所需最大流量來(lái)確定。當(dāng)壓樁液壓樁缸工作時(shí),壓樁機(jī)處于壓樁狀態(tài)。其他機(jī)構(gòu)都不工作,處于鎖緊狀態(tài),夾樁機(jī)構(gòu)處于夾緊狀態(tài),沒(méi)有液壓油流入。此時(shí),液壓系統(tǒng)的流量為:在快壓模式下:( 3- 3)4/2 21m a x dVQ π 式中 :Q—— 快壓模式下液壓系統(tǒng)的最大流量;—— 最大壓樁速度,當(dāng)壓樁液壓缸差動(dòng)連接時(shí)為快壓模式,速度最大 為m a xV4m/ mi n ;—— 壓樁液壓樁缸活塞桿直徑,初選 d 1 = 210mm;1d由 ( 3- 3)式可得:Q = 277(L / mi n)在常壓模式下:由功率相等的關(guān)系式:N = F Vm i n = P Q ( 3- 4)液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 19 頁(yè) 共 56 頁(yè)式中 :N —— 液壓系統(tǒng)輸出功率;Q—— 常壓模式下液壓系統(tǒng)的最大流量;—— 最小壓樁速度, V mi n=0.7m/ mi n ;m i nVP —— 快壓模式到常壓模式的轉(zhuǎn)換壓力,取 P = 12MP a ;—— 最大負(fù)載, F = 8000KN;Fη—— 液壓缸效率 , η = 0.95;由 ( 3- 4)式可得:Q = = 231(L / mi n)PF Vmi n在加壓模式下:( 3- 5)4/2 2221mi n )π( DDVQ 式中:Q—— 加壓模式下液壓系統(tǒng)的最大流量;—— 最小壓樁速度, = 0.7m/ mi n ;m i nV m i nV—— 主壓樁液壓缸內(nèi)徑, D 1 初選為 210mm;1DD 2 —— 副壓樁液壓缸內(nèi)徑 , D 2 初選為 210mm;由 ( 3- 5)式可得:Q = 97(L / mi n)所以液壓系統(tǒng)的最大流量為 231L/ mi n 。液壓系統(tǒng)選擇的是分功率變量雙泵系統(tǒng),兩泵輸出流量基本相等。由于液壓泵有一定的漏油損失,所以液壓泵的額定流量大于液壓系統(tǒng)的額定流量,取 1.2 倍,即等于 277L/ mi n 。在前面確定用準(zhǔn)恒功率設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的時(shí)候就擬訂用準(zhǔn)恒功率壓力補(bǔ)嘗變量泵,根據(jù)液壓泵要求的輸出流量、輸出壓力及輸出功率,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 20 頁(yè) 共 56 頁(yè)選出液壓泵的型號(hào)為 250SC Y 14-1B。表 3-1 液壓泵的性能參數(shù)與該液壓泵配套的電動(dòng)機(jī)的輸出功率和轉(zhuǎn)速應(yīng)該與該液壓泵相近, 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可選出配 套電動(dòng)機(jī) 的型號(hào)為 Y ZR 355M- 10。表 3-2 電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)液壓泵的輸出流量有如下關(guān)系式:( 3- 6)B VBB nqQ η 式中:Q—— 液壓泵輸出流量;—— 液壓泵的排量, = 250ml / r ;Bq Bqn B —— 額定轉(zhuǎn)速, n B = 1000r/ mi n ;η B V —— 容積效率, η B V = 0.95;由 ( 3- 6)式可得:Q = 237.5( L / mi n)將液壓泵的額定壓力 38Mpa 代入 ( 3- 2)式可得:p 0 = p n / ζ - Δ p ω = 38/1.3-4=25.2Mpa則液壓系統(tǒng)的額定工作壓力是 p 0 = 25.2Mpa3 . 3 液壓 閥的選 擇液壓閥的選擇是根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖提供的情況,審查圖上各閥在各種工況下達(dá)到的最高工作壓力和最大流量,以此選擇閥的額定壓力和額定流量。一般情況下,閥的實(shí)際壓力和流量應(yīng)與額定值相近,但必要時(shí)允許實(shí)際流量超過(guò)額定流型號(hào) 排量 額定壓力 額定轉(zhuǎn)速 驅(qū)動(dòng)功率 容積效率 重量250YC Y14-1B 250m L / r 31.5 Mpa 1000r / m i n 148kw 95% 240kg型號(hào) 額定功率 額定轉(zhuǎn)速Y Z R 355M- 10 1 10 KW 590r / m i n液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 21 頁(yè) 共 56 頁(yè)量的 20%。有 的電液換向閥有時(shí)會(huì)出現(xiàn)高壓下?lián)Q向停留時(shí)間稍長(zhǎng)不能復(fù)位的現(xiàn) 象 ,因此,用于有可靠要求的系統(tǒng)時(shí),其壓力以降額使用為宜,或選用液壓強(qiáng)制對(duì)中的電液換向閥。單出桿活塞缸的兩個(gè)腔有效作用面積不相等,當(dāng)泵供油使活塞內(nèi)縮時(shí),活塞腔的排油流量比泵的供油流量大得多,通過(guò)閥的最大流量往往是在這種情況下出現(xiàn),復(fù)合增速缸和其他等效組合方案也有相同情況,所以在檢查各閥的最大通過(guò)流量時(shí),這一點(diǎn)特別注意。此外在選擇流量控制閥時(shí),其最小穩(wěn)定流量應(yīng)能滿足執(zhí)行元件最低工作速度的要求。3.3.1 溢流閥的選擇在主機(jī)的整個(gè)液壓系統(tǒng)當(dāng)中,主機(jī)液壓泵、升降液壓缸和橫移、縱移液壓缸共用一個(gè)溢流閥作為安全閥,設(shè)定為安全閥 1 ;夾樁液壓缸在夾樁狀態(tài)和松樁狀態(tài)各用一個(gè)溢流閥作為安全閥,設(shè)定夾樁溢流閥為安全 閥 2 ,松樁溢流閥為安全閥 3 ; 副 壓樁液壓缸單獨(dú)用一個(gè)溢流閥作為安全閥, 設(shè) 定為安全閥 4 ; 主 壓樁液 壓缸的常壓模式和快壓模式各有一個(gè)溢流閥作為安全閥,設(shè)定常壓溢流閥為安全閥5 ,快壓溢流閥為安全閥 6 。當(dāng)主壓樁液壓缸在常壓模式 下低阻力階 段工作時(shí), 液壓泵的輸 出流量最大,此時(shí)為通過(guò)安全閥 1 的最大流量,為 237.5L/ mi n ,主壓樁液壓缸壓樁壓力最大可達(dá) 25MP a ,所以 安全閥 1 的調(diào)定壓力略 大于 主壓樁 液壓 缸壓樁 最大 壓力, 定為27MP a 。安全閥 1 的型號(hào)選為 S - B G - 06-V - L - 40。當(dāng)夾樁液壓缸以最大速度夾樁時(shí),通 過(guò)安全閥 2 的最大流量可達(dá) 237.5L/ mi n ,最大壓力可達(dá) 14MP a ,夾樁油壓安全閥 2 的調(diào)定應(yīng)該小于安全閥 1 的 調(diào) 定 壓 力 ,定為 16MP a 。安全閥 2 的型號(hào)選為 S - B G - 06-V - L - 40。當(dāng)夾樁液壓缸以 最大速度松樁 時(shí),通 過(guò)安全 閥 3 的最大流量在 237.5L/ mi n ,最大壓力可達(dá) 16MP a , 但 是松樁壓力要求一般不高,在 5 ~ 10 MP a 之間。 安全 閥3 的型號(hào)選為 S - B G - 06-V- L - 40。液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 22 頁(yè) 共 56 頁(yè)當(dāng)副壓樁液壓缸以最大速度壓樁時(shí), 通 過(guò)安全閥 2 的最大流量可達(dá) 95L/ mi n ,最大壓力可達(dá) 20MP a ,所以安全閥 4 的調(diào)定壓力為 20MP a 左右。安全閥 4 的型號(hào)選為 S - B G - 06-V- L - 40。當(dāng)主 壓 樁 液 壓 缸 在 常 壓 模 式 下 工 作 時(shí) , 通 過(guò) 安 全 閥 5 的最 大 流 量 可 達(dá)228L/ mi n , 最大壓力可達(dá) 20MP a , 但是安全閥 5 的調(diào)定壓力應(yīng)該小于安全閥 1 的調(diào)定壓力,定為 20MP a 。安全閥 5 的型號(hào)選為 S - B G - 06-V - L - 40。當(dāng)主壓樁液壓缸在快壓模式下工作時(shí),通過(guò)安全閥 6 的最大流量有如下關(guān)系式:( 3- 7)4/2 21m a x1 dVQ π 式中:—— 最大壓樁速度, = 4m/ mi n ;m a xV m a xV—— 通過(guò)溢流閥 6 的最大流量;1Qd 1 —— 主壓樁液壓缸活塞桿直徑;初選為 210mm;—— 主壓樁液壓缸個(gè)數(shù), = 2 ;n n由 ( 3- 7)式可得:Q1 = 277(L / mi n)通過(guò)安全閥 6 的最大壓力為轉(zhuǎn)換壓 力, 即 12MP a ,所以安全閥 6 的調(diào)定壓力為12MP a 。安全閥 6 的型號(hào)選為 S - B G - 06-V - L - 40。表 3-3 各安全閥的性能參數(shù)序號(hào) 型號(hào) 調(diào)壓范圍 調(diào)定壓力 最大流量 連接型式 重量安全閥 1 S - BG - 06-V- L - 40 0. 4 ~ 25MP a 2 7 MP a 200L/ m i n 板式 5kg安全閥 2 S - BG - 06-V- L - 40 0. 4 ~ 25MP a 16MP a 200L/ m i n 板式 5kg安全閥 3 S - BG - 06-V- L - 40 0. 4 ~ 25MP a 10MP a 200L/ m i n 板式 5kg安全閥 4 S - BG - 06-V- L - 40 0. 4 ~ 25MP a 2 0 MP a 200L/ m i n 板式 5kg安全閥 5 S - BG - 06-V- L - 40 0. 4 ~ 25MP a 2 0 MP a 200L/ m i n 板式 5kg安全閥 6 S - BG - 06-V- L - 40 0. 4 ~ 25MP a 16MP a 200L/ m i n 板式 5kg液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 23 頁(yè) 共 56 頁(yè)3.3.2 平衡閥的選擇升降液壓缸的四個(gè)液壓缸各用一個(gè)平衡閥,起限速和鎖緊的作用。這四個(gè)平衡閥的先 導(dǎo) 壓 力 為 8MP a 左右 , 單 向 閥 口的 工 作 壓 力 可 達(dá) 25MP a ,最 大 流 量 可 達(dá)237.5L/ mi n 。所以四個(gè)平衡閥的選型為 F D 16PA 12/B 30。表 3-4 平衡閥的性能參數(shù)3.3.3 單向閥的選擇液壓系統(tǒng)由兩個(gè)液壓泵提供油液,每個(gè)泵的出口處都安裝一個(gè)單向閥,作為背壓閥使用,并防止油液回流。設(shè)為單向閥 1 和單向閥 2 。通過(guò)每個(gè)單向閥的最大流量為系統(tǒng)最大輸出流量的二分之一, 即 1 18.75L/ mi n ; 每 個(gè)單向閥的最大壓 力可達(dá) 25MP a 左右,根 據(jù)最大流量和最大壓力查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可確定這兩個(gè)單向 閥的型號(hào)為 S 20P320。夾樁液壓缸有四個(gè),這四個(gè)液壓缸共用一個(gè)液控單向閥,起正向通油,反向鎖緊的作用。 設(shè)為單向閥 3 。 通過(guò)該單向閥的流量最大可達(dá) 228 L / mi n , 壓力最 大可到 14MP a , 根 據(jù)最大流量和最大壓力查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可確定該單向閥的型號(hào) 為S V 30PB 130。主壓樁液壓缸上的液控單向閥起正向通油, 反 向鎖緊的作用。 設(shè) 為單向閥 4 。通過(guò)該單向閥的流量最大可達(dá) 228L/ mi n , 壓 力最大可到 12MP a , 根 據(jù)最大流量 和最大壓力查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可確定該單向閥的型號(hào)為 S V 30PB 130。表 表 表表3-53-5各單向閥性能參數(shù) 各單向閥性能參數(shù) 各單向閥性能參數(shù)各單向閥性能參數(shù)型號(hào) 工作壓力 流量 先導(dǎo)壓力 開(kāi)啟壓力 連接型式F D 16PA12/B30 31.5MP a / 42MP a 200L/ m i n 2 ~ 31.5MP a 0. 2MP a 板式序號(hào) 型號(hào) 最大工作壓力 最大流量 開(kāi)啟壓力 連接型式單向閥 1 S 20P320 31.5MP a 1 20L / m i n 0. 3MP a 板式單向閥 2 S 20P320 31.5MP a 1 20L / m i n 0. 3MP a 板式單向閥 3 S V 30PB130 31.5MP a 2 40L / m i n 0. 3MP a 板式單向閥 4 S V 30PB130 31.5MP a 2 40L / m i n 0. 3MP a 板式液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 24 頁(yè) 共 56 頁(yè)3.3.4 換向閥的選擇橫移、縱移機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu) 的換向閥組 ,共八個(gè)換 向閥,都是 三位六通閥,滑閥機(jī)能都是 E ,通過(guò)的流量最大可達(dá) 237.5L/ mi n ,壓力最大可達(dá) 25MP a ,所以該八個(gè)換向閥的型號(hào)確定為 Z F S - L 32H- Y T - O。夾樁機(jī)構(gòu)有一個(gè)換向閥,是三位六通閥,滑閥機(jī)能是 E,通過(guò)的流量最大可達(dá) 237.5L / mi n ,壓 力最大可達(dá) 14MP a ,所 以該換向閥的型號(hào)確定為 Z F S - L 32C- Y T -O。壓樁機(jī)構(gòu)有三個(gè)換向閥,都是三位六通閥 ,通過(guò)的流量最大 可 達(dá) 228L/ mi n ,快壓換向閥的壓力最大可達(dá) 12MP a ,另 外兩個(gè)換向閥的壓力最大可達(dá) 25MP a , 控制壓樁速度模式的換向閥的型號(hào)確定為 Z F S - L 32C- Y T - O, 另 外兩個(gè)換向閥的型 號(hào)確定為 Z F S - L 32H- Y T - O。表 3-6 各換向閥性能參數(shù)3 . 4 液壓 缸主要 參數(shù)的 計(jì)算3.4.1 壓樁液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算壓樁液壓缸由一對(duì)主液壓缸和一對(duì)副液壓缸組成。根據(jù)液壓設(shè)計(jì)手冊(cè):液壓缸內(nèi)徑:( 3-8 )PFD 21 1057.3 D1 - - - 缸筒內(nèi)徑( m)F - - - - - 載荷力( K N)P - - - - - - 選定的工作壓力 ( Mpa)則: = 286mm1D查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓缸、 氣 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑系列 ( G B / T 2348—— 1993) 可 確定:型號(hào) 工作壓力 最大流量 中位機(jī)能 連接型式ZF S - L 32H- Y T - O 31.5MP a 200L/ m i n 中間封閉 螺紋連接ZF S - L 32C- Y T - O 16MP a 200L/ m i n 中間封閉 螺紋連接液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 25 頁(yè) 共 56 頁(yè)= 280mm1D根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般選取副壓樁缸內(nèi)徑為 D2 = 1.183D1= 1.183 = 331mm2D 1D查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓缸、 氣 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑系列 ( G B / T 2348—— 1993) 可 確定:表 3- 73- 7液壓缸的缸筒內(nèi)徑尺 寸系列 ( m m )( m m )= 320mm2D由上式可得: ≥ 185 mm1d查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓缸、 氣 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑系列 ( G B / T 2348—— 1993) 可 確定: = 220 mm1d表 3- 83- 8液壓缸的活塞桿外徑 尺寸系列 ( m m )( m m )副壓樁液壓缸和主壓樁液壓缸既然缸內(nèi)徑選擇的比例為 1.183: 1 ,二者又沒(méi)有其他特別的要求,為了方便采購(gòu)和安裝,選擇副壓樁液壓缸的活塞桿直徑8 40 123 ( 280)10 50 ( 140) 32012 63 160 ( 360)16 80 ( 180) 40020 ( 90) 200 ( 450)25 100 ( 220) 50032 ( 1 10) 2504 18 45 1 10 2805 20 50 125 3206 22 56 140 3608 25 63 16010 28 70 18012 32 80 20014 36 90 22016 40 100 250液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 26 頁(yè) 共 56 頁(yè)d 2 = 1.183d1 = 236.6mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 液壓缸、氣缸內(nèi)徑及活塞桿外徑系列( G B / T 2348—— 1993)可確定:d 2 = 220mm副壓樁液壓缸和主壓樁液壓缸的工作行程兩者應(yīng)該相同,行程的具體確定應(yīng)該由整個(gè)液壓靜力壓樁機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)輸要求決定。在保證液壓缸活塞桿強(qiáng)度和剛度的條件下,壓樁液壓缸的行程越長(zhǎng),則壓樁和松樁的次數(shù)就越少,工作效率就越高,但是壓樁液壓缸的行程過(guò)長(zhǎng),必然導(dǎo)致整個(gè)液壓靜力壓樁機(jī)的運(yùn)輸高度過(guò)高, 不 便于運(yùn)輸。 根據(jù) 《 中國(guó)交通道路安全法》 的相關(guān)規(guī)定, 運(yùn) 輸集裝箱的貨車(chē) ,從地面算起高度不可超過(guò) 4.2 米, 一 般的大型貨運(yùn)汽車(chē)的高度更是不可超過(guò) 4 米 ,考慮到貨運(yùn)汽車(chē)本身機(jī)身高度有 1 米左右,所以運(yùn)輸時(shí)(長(zhǎng)船、短船已拆下)液壓靜力壓樁機(jī)的 機(jī)身到壓樁缸頂?shù)母叨葢?yīng)該在 3 米左右,所以壓樁液壓缸的行程(缸筒的長(zhǎng)度)也就只能在 1.5 米左右,選擇壓樁液壓缸的行程為 1.5 米。3.4.2 縱移、橫移液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算1 橫移液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算橫移液壓缸是裝在短船上,起升液壓缸伸縮,長(zhǎng)船離地,短船落地,然后橫移液壓缸伸縮,橫移液壓缸推動(dòng)行走小車(chē)移動(dòng),行走小車(chē)帶動(dòng)整個(gè)機(jī)身和長(zhǎng)船作相對(duì)與短船的橫向移動(dòng),此時(shí)橫移液壓缸的負(fù)載壓力最大,有如下關(guān)系式:F = Q .f .g ( 3- 9)式中:g —— 重力加速度;Q—— 整機(jī)除短船以外的總質(zhì)量,參考 ZY J 680B壓樁機(jī)說(shuō)明書(shū),可知 ZY J 6 80B壓樁機(jī)的橫移機(jī)構(gòu)的重量為 32 噸,則 有相似原理可知 ZY J 800壓樁機(jī)的橫 ZY J 8 00為 1 1.3 噸 ; 查表 1 又知整機(jī)的總質(zhì)量為 850噸左右 , 則可確定 Q = 802噸;f —— 行走小車(chē)車(chē)輪與短船之間的摩擦系數(shù), 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知, 兩 金屬 之間的摩擦系數(shù)一般為 0.03~ 0.06之間,取 f = 0.04;液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 27 頁(yè) 共 56 頁(yè)F —— 縱移液壓缸的負(fù)載壓力;( 3- 10)4/η2 24DPF π 式中:η —— 液壓缸效率 , η = 0.95;P —— 橫移液壓缸最大工作壓力, P = 27MP a ;—— 橫移液壓缸的內(nèi)徑, 短 船前后各有一個(gè), 對(duì) 應(yīng)的橫移液壓缸左右也 各4D有一個(gè),共兩個(gè);由上式可得:F = 320.8K N; = 277mm4D查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓缸、 氣 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑系列 ( G B / T 2348—— 1993) 可 確定:= 320mm4D一般的 , 在中高壓強(qiáng)下,液壓缸有桿腔和無(wú)桿腔的面積比為 1:2 ,即有 :( 3- 1 1)4/)(24/ 242424 dDD ππ式中 :—— 橫移液壓缸的內(nèi)徑;4D—— 橫移液壓缸活塞桿直徑;4d由上式可得:= 0.707 = 224.4mm4d 4D查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓缸、 氣 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑系列 ( G B / T 2348—— 1993) 可 確定:= 220mm4d液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 28 頁(yè) 共 56 頁(yè)2 縱移液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算縱移液壓缸是裝在長(zhǎng)船上,起升液壓缸伸長(zhǎng),短船離地,長(zhǎng)船落地,然后縱移液壓缸伸縮,縱移液壓缸推動(dòng)行走小車(chē)移動(dòng),行走小車(chē)帶動(dòng)整個(gè)機(jī)身和短船作相對(duì)與長(zhǎng)船的縱向移動(dòng),此時(shí)縱移液壓缸的負(fù)載壓力最大,有如下關(guān)系式:F . η = Q .f .g ( 3- 12)式中:g —— 重力加速度;Q—— 整機(jī)除長(zhǎng)船以外的總質(zhì)量,參考 ZY J 680B壓樁機(jī)說(shuō)明書(shū),可知 ZY J 6 80B壓樁 機(jī) 的 縱 移 機(jī) 構(gòu) 的 重 量 為 40.6噸, 則 有 相 似 原 理 可 知 ZY J 800 壓樁 機(jī) 的 縱ZY J 800 為 14.3噸 ; 查表 1 又知整機(jī)的總質(zhì)量為 850噸左右 , 則可確定 Q = 802噸;f —— 行走小車(chē)車(chē)輪與長(zhǎng)船之間的摩擦系數(shù), 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知, 兩 金屬 之間的摩擦系數(shù)一般為 0.03~ 0.06之間,取 f = 0.04;F 為縱移液壓缸的負(fù)載壓力;( 3- 13)4/2 25DPF π 式中:η —— 液壓缸效率 , η = 0.95;P —— 系統(tǒng)最大工作壓力;D5 —— 縱移液壓缸的內(nèi)徑, 長(zhǎng) 船一邊有一個(gè),對(duì) 應(yīng)的縱移液壓缸一邊也一 個(gè) ,共兩個(gè);由上式可得:F = 337.7KN; = 284.4mm5D查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓缸、 氣 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑系列 ( G B / T 2348—— 1993) 可 確定:= 320mm5D液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造-總體部分設(shè)計(jì)第 29 頁(yè) 共 56 頁(yè)一般的,在中高壓強(qiáng)下,液壓缸有桿腔和無(wú)桿腔的面積比為 1:2 ,即有 :- ( 3- 14)2525 (24/ DD ππ 4/)25d式中 :D5 —— 縱移液壓缸的內(nèi)徑;d 5 —— 縱移液壓缸活塞桿直徑;由上式可得:= 0.707 = 224.4mm5d 5D查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓缸、 氣 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑系列 ( G B / T 2348—— 1993) 可 確定:= 220mm5d通過(guò)以上計(jì)算可以看到,縱移液壓缸的活塞桿直徑很小,但是縱移液壓缸要求的行程又很長(zhǎng),所以要對(duì)縱移液壓缸的
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- 關(guān) 鍵 詞:
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液壓
靜力
壓樁機(jī)
系統(tǒng)
改造
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3746 液壓靜力壓樁機(jī)液壓系統(tǒng)改造,液壓,靜力,壓樁機(jī),系統(tǒng),改造
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