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摘要
本次設計是YZY全液壓靜壓樁機的電氣控制系統(tǒng)總體設計。其主要分為以下幾大部分：液壓泵1、2和吊機的電器控制。電器系統(tǒng)要為液壓系統(tǒng)提供動力，對電機進行控制。因為壓樁機是工程機械，不論白天晚上，都要能保證其工作，所以電器系統(tǒng)要為駕駛室及工作區(qū)提供照明。為了使駕駛室環(huán)境的舒適，電器系統(tǒng)設計時還要考慮到吹風以及為整個系統(tǒng)提供報警等。設計時通過參觀實習，并閱讀大量資料，理論結合實際設計出了壓樁機的電器控制系統(tǒng)，基本上符合設備的要求。
關鍵詞：YZY全液壓靜壓樁機 電器控制
Summary
Key Words : pile pressing - in machine electrical control systerm
This time my project is design of electrical control systerm of entirely hydraulic pressure static force pile pressing - in machine. It is divided into primarily several big parts: electrical control systerm of hydraulic pump one and two and derrick .The electrical control systerm must offering motivity for hydraulic system. Because pile pressing - in machine is construction machinery and equipment , No mater day and night ,it must can guarantee its work, electrical control systerm should offering illuminate for bridge house and work area. For making environmental comfort in bridge house, Still want when electric appliances system design in consideration of blow the breeze and the warning of total control of your System. While designing. I visited some place and looked some machine , and read a large quantity of data ,combine the theories and actual ,I have designed the electrical control systerm .It is basic to ascend the request of the equipments.
目錄
1. 概述 ………………………………………………………………. ………（4）
1.1 樁工機械產(chǎn)生的必要條件 ………………………………………...（4）
1.2 樁工機械的發(fā)展簡述 ……………………………………………. （4）
1.3 部分YZY系列靜力壓樁機主要組成 ……………………………..（5）
1.4 靜力壓樁機的主要特點 …………………………………………….（5）
1.5 靜力壓樁機的使用，操作要點 ……………………………………（5）
1．5．1 靜力壓樁機的安裝 ……………………………………………….( 5 )
1．5．2．靜力壓樁機的作業(yè)要點 …………………………………………（6）
1.6 壓樁機的控制系統(tǒng) ………………………………………………….（7）
2. YZY400靜壓樁機電器及控制系統(tǒng)總體設計 ……………………………..（8）
2.1 電器控制系統(tǒng)設計任務與總成 ……………………………………（8）
2．2．1 電動機的選擇……………………………………………………..（8）
2．2．2 吊機的選擇 …………………………………………………….（8）
2.2 電動機及吊機選擇 ………………………………………………….（8）
2.3 控制元件的選擇 ……..……………………………………………….（9）
2.4 電機控制回路 ……………………………………………………….（16）
3. 照明及駕駛室線路系統(tǒng) …………………………………………………...（17）
3.1 照明及吹風 ………………………………………………………..（17）
3.2 其它元件的選擇 ……………………………………………………（18）
3.2.1 旋轉開關 …………………………………………………………..（18）
3.2.2 變壓器 ………………………………………………………………（18）
3.3 報警裝置 ……………………………………………………………..（19）
3.3.1 斷電報警 ……………………………………………………………（19）
3.3.2 油泵濾油器堵塞報警 ………………………………………………（19）
3.3.3 報警裝置常見故障 …………………………………………………...（21）
3.4 駕駛室布局 ………………………………………………………….（21）
4. ZY16型壓樁吊 ……………………………………………………………( 23 )
4.1 概述 ………………………………………………………………( 23 )
4.2 技術參數(shù)……………………………………………………………...(24)
4.3 起重機起重作業(yè)部分的主要結構原理及操縱……………….. …….(26)
4.3.1 起升機構…………………………………………………………...(26)
4.3.2 起升機構的操縱方法……………………………………………...(27)
4.3.3 吊臂變幅機構 ………………………………………………….....(27)
4.3.4 吊臂變幅機構操縱方法 ………………………………………….(27)
4.3.5 回轉機構的操縱方法 ………………………………………….....(28)
4.3.6 回轉機構的操縱方法 …………………………………………….(28)
4.3.7 電氣系統(tǒng) ……………………………………………………….....(29)
4.3.8 中心回轉接頭 ……………………………………………………… (29)
4.4 安全裝置系統(tǒng) ..........................................(30)
4.5 起重機的操作事項 ……………………………………………..…..(30)
4.5.1 起重機的操縱裝置及儀表 ……………………………………....(30)
4.5.2 作業(yè)時注意事項 ………………………………………………....(30)
4.6 起重機的維護和保養(yǎng) …………………………………………….…...(31)
4.7 起重機的一般故障及排除方法……………………………………......(31)
結束語 … ……………………………………………………………………….（34）
致謝 ……………………………………………………………………………（35）
參考書目 ………………………………………………………………………..（36）
1. 概述
1.1 樁工機械產(chǎn)生的必要條件
建筑物的全部載荷都要通過基礎傳給地基。具有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐久性的基礎，才能保證建筑物的安全和正常使用。根據(jù)地基的地質(zhì)、地形、水文等特點，建筑物的基礎大體上可分為直接基礎、樁基礎和沉箱基礎等，其中樁基礎是基礎工程中應用員廣泛，發(fā)展最迅速的一種基礎形式。這是因為樁基礎比其他形式的基礎具有承載力高，適應性強，沉降量小，抗震性能好，以及施工方便等優(yōu)點。加之土地使用日趨緊張的情況廠，一些工廠、房屋或其他設施，不得不建造在海邊、河灘等軟弱的地基上。此外，修建海上井臺、大型港口和深水碼頭、高速公路和鐵路，橋梁也都對樁基校的發(fā)展提出了新的課題。另一方面，由于樁工機械性能不斷改善，品種、型號增多，又為樁基礎的發(fā)展提供了有利條件。當前，樁基礎正在向大型化方向發(fā)展，教大型的樁直徑達2—3m，極限承載能力達20 x l0* 3 kN左右。樁工機械是用來完成預制樁的打人、沉入、壓入、拔出或灌柱樁的成孔等作業(yè)的機械。
1．2 樁工機械的發(fā)展簡述
解放前，我國沒有自制樁工機械，建國初期基本建設的基礎施工全部使用舊中國從國外進口遺留下的蒸氣打樁機和笨重的自由落錘，樁工機械和施工方法都非常落后?！耙弧の濉逼陂g，由于一些重點工程需要，開始測繪仿制國外3~10t單作用和雙作用蒸氣打樁機。至20世紀60年代初期，開始組建樁工機械制造行業(yè)和專業(yè)研究室。從此開始我國自行研制樁工機械的發(fā)展時期。從20世紀60年代中到70年代末15年間，樁工機械制造行業(yè)逐步發(fā)展壯大。近十多年來，由于石油工程及橋梁工程的需要，大型振動樁錘有了新的發(fā)展，如DZJ系列振動樁錘，最大激振力達1800KN，電機功率為240KN，起動力矩為0，對電網(wǎng)的沖擊很小。國外振動樁錘主要向液壓振動樁錘的方向發(fā)展，如美國的ICE系列，德國的MGF系列。液壓振動樁錘可以改變振動頻率，可使振錘適應樁-土壤體系的振動頻率，使樁與土壤產(chǎn)生共振，加大力幅，使沉樁速度加快。用柴油錘和振動樁錘沉樁會產(chǎn)生相當大的噪聲，在城市居民密集區(qū)施工時對環(huán)境影響極大。近年來，液壓錘和靜壓樁機悄然興起，靜壓樁機使用液壓油頂，將樁壓入土中，工作過程基本無噪聲。最近常用于大城市中心地區(qū)沉樁作業(yè)。國內(nèi)目前最大的靜壓樁機為上海生產(chǎn)的6000KN靜壓樁機。隨著新技術，新設備的發(fā)展，就地灌注樁最近幾十年得到了飛速發(fā)展，灌注樁的成孔有擠土和取土兩種方法。目前應用較廣的反循環(huán)鉆機，套管鉆機，回轉斗鉆機，旋轉鉆機，潛水鉆機，潛水沖擊錘等。另一類就地灌注樁是穩(wěn)定液施工法的就地灌注樁，這類樁的成孔機械為回轉斗與端螺旋鉆。靜力壓樁機是以壓樁機的自重克服沉樁過程中的阻力，當靜壓力超過樁周上的摩阻力時，樁就沿著壓梁的軸線方向下沉，靜力壓樁具有無振動、無噪聲的特點，適用于高壓縮性的粘土或砂性較輕的亞粘上：層中，在人口密集的居民點、城市地區(qū)尤為適宜。
1．3 部分YZY系列靜力壓樁機主要組成
YZY系列靜力壓樁機主要由夾持機構、底盤平臺、橫向行走及回轉機構、縱向行走機構、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等部分組成。
1．4 靜力壓樁機的主要特點
1)壓樁機采用步屆式行走機構，整機重心低，行動靈活，操縱方便。有輔樁工作機吊樁就位，不用另配起重機吊樁，它和主機裝在一個底盤上，可隨整機一起行走。
2)壓樁機施工時無噪聲適用于市區(qū)內(nèi)，尤其是醫(yī)院、學校、辦公樓等壓樁施工。無振動、無空氣污染。
3)消除一般打樁機連續(xù)沖擊荷載所引起的樁頭和樁身的破壞。
4)機上有起重機構．操作方便，減少高空作業(yè)的不安全因素。
5)靜力壓樁施工對樁身產(chǎn)生的應力小，可以減少混凝土頂制樁的鋼筋需用量，降低工程造價。
由于靜力壓校機具有以上特點，已被廣泛應用于軟土地區(qū)的工業(yè)和民用建筑t港灣碼頭、水工圍堰、地鐵等工程的樁基礎施工。但是靜力壓樁機缺點是：和沖擊式打樁機相比，其效率較低。同時．對土體的適應性有一定的局限。如YZY型全液壓靜力壓樁機只適用于PS值在40范圍內(nèi)軟弱地基上施工；而DY80型繩索式靜力壓樁機只適用于流塑、軟塑狀態(tài)的粘土和亞粘土地基上施工。
1．5 靜力壓樁機的使用，操作要點
1．5．1 靜力壓樁機的安裝
1)靜力壓樁機的安裝地點，必須按施工要求進行先期處理，使場地整平，井具有堅實的承載力。
2)安裝時，應特別注意兩個行走機構之間的安裝間距，防止底盤平臺不能正確對位而導致返工。
3)電源在導通前，應檢查電源電壓，使其保持在額定電壓范圍內(nèi)。
4)各液壓管路連接時，不得將管路強行彎曲。安裝過程中，應防止液壓油過多流損。
5)在安裝配重前，必須對各緊固件進行檢查，防止因緊固件未擰緊而造成構件變形。
6)安裝完畢后，應對整機進行試運轉，特別是吊校用的起重機，應按起重機規(guī)定進行技術試驗。
1．5．2．靜力壓樁機的作業(yè)要點
1)壓校作業(yè)中，首先要插中校位，如遇地下障礙物使樁在壓人過程中傾斜時，不能用壓樁機行走的方法強行糾編，應將傾斜的樁拔起，待地下障礙物清除后，重新插樁。
2)樁在壓入過程中，如通夾持機構和校側打滑時，不能任意提高液壓油壓力，強行操作，而應找出打滑原因，采取有效措施后方可繼續(xù)進行。
3)由于樁的貫人阻力過大，使樁不能壓至標高時，不能任意增加配重，否則會引起液壓元件和構件的損壞。
4)壓樁中如樁頂不能最后壓到設計標高時，必須將樁頂部分鑿去，嚴禁用壓樁機行走的方式，將樁強行推斷。
5)壓樁過程中，如遇周圍土體隆起，影響樁機行走時，應將樁機前方隆起的土鏟除，不應強行通過，以免損壞校機行走機構。
6)樁機在頂升過程中，應盡可能避免任一般形軌道壓在己入土的單一的樁頂上，否則將使船形軌道因受力不均而變形。
7)壓樁機的電氣系統(tǒng)必須有效的接地。作業(yè)中，電纜應有專人看護。
8)壓樁過程中，當樁尖碰到夾砂層時，壓樁阻力可能突然增大，甚至超過壓樁能力，使壓樁機上拾。此時，可用最大的壓樁力作用在樁頂后，采用停車的法使樁有可能緩慢穿過砂層。若有少量樁確實不能下沉到設計標高，如相差不多可截除樁頭，繼續(xù)慧礎承臺的施工。
9)壓樁接近設計標高時，應注意嚴格掌握停壓時間。停壓過早，補壓阻力加大；停壓過遲，則沉樁超過要求深度。
10)壓樁時，特別是壓樁初期要注意樁的下沉情況，有無走位或偏斜，是否符合樁位中心位置，以便及時進行校正。如無法校正時，應拔出后重新下沉。如迢有障礙時，應予清除后重行插樁施壓。
11)多甘樁施上時，接樁面應距地面1m以上，以便于操作。
12)盡量避免壓樁中途停歇，停歇時間較長，重新起動阻力增大。
13)壓樁中，樁身傾斜或下沉速度突然加快時，多為樁接頭失效或樁身破裂。一般可在原樁位附近補壓新樁。
14)當壓樁阻力超過壓核能力，或者由于配重調(diào)整不當，而使壓樁機發(fā)生較大傾斜時，應立即采取停壓措施，以免造成斷樁或壓樁架傾倒事故。
15)壓樁機行走時，長、短船形軌道和水平坡度不可超過5’。縱向行走時，不可單向操作一個手柄，應兩個手柄一起動作。
16)作業(yè)完畢．應將短船運行至中間位置，停放在乎整地面上，其余液壓缸應全部回程縮進，起重機吊鉤應升至最上部，并應使各部制動生效，最后應將外露活塞桿擦干凈。
17)作業(yè)后，應將各控制器故在“零位”，并依次切斷各部電源，鎖閉門宙，冬季應放盡各部積水。
18)轉移工地時，應按規(guī)定程序拆卸后，用汽車裝運。所有油管接頭處應加悶頭螺栓，防止塵土進入。液壓軟管不得強行彎曲。
1．6 壓樁機的控制系統(tǒng)
兩個電動機通過自動電控延時起動后，分別帶動兩個液壓泵同時工作。此時，各執(zhí)行機構并不動作，集成油路系統(tǒng)為常開式和各路相通，使液壓泵輸出的壓力油經(jīng)集成油路系統(tǒng)無負荷流回油箱，實現(xiàn)電動機空載起動。當需要任何一個執(zhí)行機構的液壓缸工作時，只要操縱相應的電開關，使集成油路系統(tǒng)小電液閥通電后動作，此時變常開式回路為閉合回路狀態(tài)。油壓升到大于額定工作壓力時，由集成油路系統(tǒng)中的送流閥卸裁，壓力油液回油箱。因此，整個液壓系統(tǒng)的工作是通過電控換向閥去執(zhí)行的，而壓樁機的縱向和橫向行走以及底盤平臺的頂升是依靠手動多路閥控制的。
2. YZY400靜壓樁機電器及控制系統(tǒng)總體設計
2．1 電器控制系統(tǒng)設計任務與組成
2.1.1 設計任務
本次設計任務是YZY400靜壓樁機電器及控制系統(tǒng)總體設計。
本壓樁機采用液壓靜力將預制樁分段壓入土層中，完成吊樁、壓樁的施工作業(yè)，如遇到加沙層等靜壓壓不下去時，就利用振沖振沖一下，待穿過特種層后繼續(xù)用靜壓壓樁。
整個機構由機身、導向壓樁架及壓樁機構、起重及升降機構、縱向移動機構、橫向移動回轉機構、液壓及電器控制機構組成。
由于是工程機械，承受的工作載荷大，所以工作機構多采用液壓系統(tǒng)。電器系統(tǒng)主要為液壓系統(tǒng)提供動力，對電機進行控制，為駕駛室及工作區(qū)提供照明、吹風以及為整個系統(tǒng)提供報警等。另外，由于壓樁機的工作特點，壓樁時要求樁與水平線保持垂直，即機身要保持水平，進行調(diào)平。但是目前國內(nèi)各種型號的壓樁機都是采用手動控制，其中調(diào)平更為不方便，降低了效率。傳統(tǒng)方法調(diào)平時，首先用經(jīng)緯儀測量縱橫方向的傾斜；然后再通過手動液壓閥調(diào)平，效率低、精度不高，增加施工周期。因此本設計擬采用電液比例閥自動調(diào)平系統(tǒng)來實現(xiàn)自動調(diào)平，以解決傳統(tǒng)調(diào)平中所遇到的問題。
本人此次設計的電器及控制系統(tǒng)主要由電機、電機控制、駕駛室電氣控制、照明及報警系統(tǒng)等組成。
2.1.2 總體設計
液壓靜壓樁機采用了液壓系統(tǒng)作為動力來進行壓樁工作，因此電控系統(tǒng)的主要任務是對液壓及其控制系統(tǒng)進行控制。電控系統(tǒng)設計又可分為強電部和弱電兩個部分：強電部分主要控制液壓站的主電機運轉；弱電部分由可編程控制器PLC進行控制，控制內(nèi)容包括主電機運轉指令的給出，調(diào)平系統(tǒng)的運行控制等。
根據(jù)液壓系統(tǒng)的設計計算可知，系統(tǒng)的供油回路由兩個泵組成，其驅動電機的功率分別為75KW（泵1）、220KW（泵2）。一般地，壓樁機工作環(huán)境可以提供三相380V電源，所以液壓系統(tǒng)的電機采用三相380V普通交流異步電機。三相籠式電機直接起動的控制線路簡單，維修工作量小，但在起動時的電流約為額定電流的4——7倍。對于本系統(tǒng)采用的兩臺大容量電機，如果采用直接起動會引起電網(wǎng)電壓降低，電機轉矩減小，甚至起動困難，而且還影響同一供電網(wǎng)中的其它設備，因此采用降壓起動，以保證起動時供電母線上的電壓降不超過額定電壓的10%——15%。
工程實際中常用的降壓起動方法通常有星—三角降壓起動、定子串電阻降壓起動和自耦變壓器降壓起動等。由于4KW以上的三相籠式異步電動機定子繞組在正常工作時都接成三角形，因此可以采用星—三角降壓起動。
考慮到星形直接起動的電流仍然很大，在星形起動過程中進一步采用自耦變壓器進行降壓起動。起動時，電源電壓加在自耦變壓器的一次繞組上，電動機的定子繞組與自耦變壓器的二次繞組相連，當電動機的轉速接近額定值時，將自耦變壓器切除，電動機直接與電源相連，在正常的三角形方式下運行。
在電機星—三角起動過程中需要進行延時切斷，傳統(tǒng)電路一般采用時間繼電器進行控制，而本系統(tǒng)的弱電控制系統(tǒng)采用了可編程控制器，因此可以直接利用PLC的軟件延時繼電器來進行控制，從而省去了傳統(tǒng)的控制元件，節(jié)省了安裝空間，也提高了控制的可靠性。另一方面，在星—三角轉換起動中，為了防止交流接觸器同時通電的意外情況發(fā)生，系統(tǒng)不僅在PLC中采用了星—三角轉換互鎖，而且在硬件上（交流接觸器的輔助觸頭）也采用了互鎖控制，以保證電器系統(tǒng)工作的可靠性。
系統(tǒng)的控制電路采用西門子PLC（S7——200），控制信號電壓為24V，因此系統(tǒng)中增加一個開關電源，以滿足各數(shù)字量I/O、模擬量I/O以及伺服放大板的需要。
根據(jù)上述設計方案可繪制出系統(tǒng)的控制原理圖，見畢業(yè)設計附圖。
2．2 電動機及吊機選擇
2．2．1 電動機的選擇
根據(jù)液壓系統(tǒng)的要求可計算出油泵電機1、2的相關參數(shù)，參數(shù)主要包括電機功率、轉速和供電電源等，同時考慮到電動機的安裝大小尺寸，查《機械設計手冊》第五冊得：泵1用電機選用Y250S-4型電動機，泵2選用Y315M3-4型電動機，其具體參數(shù)見下表：
表2.1 電動機型號
型號
額定功率
滿載時
堵轉電流
額定電流
堵轉轉矩
額定轉矩
噪聲
重量
轉速
額定電流
效率
功率因 數(shù)
KW
r/min
A
%
db(A)
kg
Y250S-4
75
1480
141
92
0．88
6．8
2．0
93
330
Y315M3-4
220
1483
413
94
0．88
6．5
1．4
103
820
2．2．2 吊機的選擇
吊機作用是用來完成把壓入土層中的樁吊起的動作。本次設計的YZY400靜壓樁機的吊機是外購廣東力士通機械股份有限公司生產(chǎn)的ZY16型壓樁吊。粵工牌型起重機，是全回轉、伸縮動臂式液壓起重機。最大起重量為16t,最大起重力矩為470KNM。吊臂采用一級伸縮臂，可任意伸縮，作業(yè)效率高。使用最長臂工作時的起重量為5t,最大起升高度為14m。詳細信息見附錄。
2．3 控制元件的選擇
根據(jù)實際選用低壓斷路器。低壓斷路器主要用于600V以下，頻率50HZ，功率50KW以下的電動機或線路過載及短路保護用。
1）電源
因兩電動機都采用Y系列三相交流異步電動機，所以都連接在380 V交流電源上。
對電動機及總電源開關，首先考慮用手動開關。主令開關在電器線路中，作為不頻繁的接觸器或斷開電路的手動開關。
電動機選用交流接觸器作為電源開關。交流接觸器是電力和自動控制系統(tǒng)中應用最為普遍的一種電器。接觸器生產(chǎn)方便、生產(chǎn)量大、成本低廉，可以頻繁遠距離接觸和斷開交直流主電路和大容量控制電路，是電力拖動、控制電路的重要元件。和刀開關相比較，接觸器具有遠距離操作功能和失壓保護功能。和自動開關相比較，接觸器不能切斷短路電流，無過載保護功能。
應該注意的是，交流接觸器啟動電流大，線圈容易發(fā)熱，若鐵心氣隙大，電抗小，啟動電流更增大，可高達工作電流的幾十倍。若機械卡死，線圈電流也會很大。另外，交流接觸器的實際工作電壓應在85％~105％額定電流電壓時使用。若電壓過高，磁路飽和，或電壓過低，使電磁吸力不夠。銜鐵吸不上，或錯接在直流電源上，都將導致線圈電流增大，輕則使溫度升高，重則燒毀線圈。
根據(jù)控制功率大小及輔助觸點的要求可以選取以下的交流接觸器：泵1選用CJ10-150型交流接觸器，泵2選用 CJ20-400型交流接觸器，總電源選CJ40-400型交流接觸器.用具體技術參數(shù)見下表：
表2.2 接觸器型號
型號
額定電壓
額定電流
380A-C可控制電動機最大功率
機械
壽命
外形
尺寸
主觸頭
輔觸頭
V
KW
(10*4)次
CJ10-150
380
150
5
75
300
222x230x155
CJ20-400
380
315
200
≥300
190x235x230
CJ40-400
380
400
220
≥300
2） 自動開關
自動開關又稱自動空氣斷路器，當電路發(fā)生嚴重過載、短路及失壓等故障時，即自動切斷故障電路，有效地保護串接在它后面的電氣設備。在正常情況下，可用于不頻繁地接通和斷開電路及控制電動機。因此，自動開關是低壓電路常用的具有保護環(huán)節(jié)的開關電器。
自動開關按其用途及結構特點可分為框架式自動開關，塑料外殼式自動開關?？蚣苁阶詣娱_關主要用作配電網(wǎng)絡的保護開關，而塑料外殼式自動開關除可用作配電網(wǎng)絡的保護開關外，還可用作電動機，照明電路及電熱電路的控制開關。
工程應用較多的是塑料外殼式自動開關(又稱裝置式自動開關)。其主要產(chǎn)品有DZ5、DZ9、DZ10等系列。在一般情況下，保護電動機選用DZ系列，可根據(jù)電流負載大小進行選取，如QTZ63塔式起重機選用的DZ10保護變壓器及配電線路選用DW系列。本控制系統(tǒng)所選用的空氣開關型號見附圖明細表。
3)按鈕的選擇
按鈕是一種專門發(fā)號施令的電器，用以接通或斷開控制回路中的電流。下圖所示是按鈕開關的結構示意圖與圖形符號。按下按鈕l，使觸頭4閉合而使觸頭3斷開，從而同時控制了兩條電路；松開按鈕，則在彈簧2的作用下使觸頭恢復原位。按鈕開關的文字符號用SB表示。
按鈕可用于電動機的“啟動”和“停止”以及“正、反、?！钡目刂?。為了便于識別各個按鈕的作用，避免誤操作，將按鈕1做成不同的顏色．以示區(qū)別，一般常以紅色表示“停止”按鈕，綠色或黑色表示“啟動”按鈕。
常用的按鈕有LA18、LAl9、LA20等型號。
本次設計TA0，TA1，TA2，QA1，QA2，QA3選用LAY1-11型按鈕。
4) 熔斷器
熔斷器是一種結構簡單，使用方便，價格低廉的保護電器。它常同所保護的電路串聯(lián)，當電路發(fā)生過載或短路故障時，通過熔體的電流達到或超過一定值，熔體發(fā)熱，致使熔體熔斷，切斷電路，起到保護電器設備的作用。
電器設備的電流保護有過載延時保護和短路瞬時保護兩種形式。過載保護需要反時限制性，短路保護則需要瞬時保護特性。過載保護要求熔化系數(shù)小，發(fā)熱時間常數(shù)大，但也不同于熱繼電器的過載保護；短路保護要求較大的電流系數(shù)，較小的發(fā)熱時間常數(shù)，較高的分斷能力和較低的工作電壓。過載動作過程主要是熱熔化過程，而短路主要是電弧的熄滅過程。
在熔斷器的選用上：
a) 當只有一臺電動機負載時，考慮到電動機啟動時也不應熔斷，所以計算式為：
Ier>=(1.5~2.5)Ied (1)
I er---熔體的額定電流（A）
I ed---電動機的額定電流（A）
b) 當用于照明或電熱設備，以及一般的控制電路時，因此類負載電流比較平穩(wěn)，所以，熔體的額定電流應等于或稍大于負載的額定電流，即
I.er>=Ied (2)
本系統(tǒng)兩臺電動機的額定電流分別為140A ，361A，電動機控制電路中驅動線圈、繼電器的額定電流多為5 A。電動機電路選用RL1B-550型熔斷器, 照明及駕駛室電路選用RL1B-15型熔斷器, 主電路選用RL1B-600型熔斷器。
另外應注意的是，采用熔斷器保護雖具有結構簡單，價格低廉，維護方便等特點，但也有局限性。主要是更換比較麻煩。故適用于負載波動不大，事故不多的場合。在負載波動大且事故多的場合，宜采用快速自動開關代替熔斷器。
5） 熱繼電器
熱繼電器作為電動機過載保護，常用于三相異步電動機的控制與保護，由熱元件和輔助接點組成。熱元件整定電流需按照電動機的額定電流來選擇。
一般用于電氣設備（主要是電動機）過載保護用的熱繼電器種類很多，但使用最多的是雙金屬片式熱繼電器。它結構簡單，體積較小，成本比較低，具有較好的反時限特性。
雙金屬片式熱繼電器由電加熱元件、雙金屬片、觸頭和機械機構幾部分組成加熱元件也為量測機構，能反映電動機 I2t 的變化。電動機正常啟動時，熱繼電器不應動作，但長期過載，即I2t達到一定值時，熱繼電器應該動作，切斷控制電路，使電動機停止供電，以保護電動機。雙金屬片是由兩片膨脹系數(shù)不同，溫升時向膨脹系數(shù)小的方向彎曲，當彎曲到一定程度時，彈簧就使觸頭脫開。電流越大，熱量越大，雙金屬片動作越快，觸頭打開越快，所以，熱繼器的電流和時間反時限特性，如圖示。
兩電動機的額定電流分別為140A，361A，都選用JR20-16型熱繼電器。
在熱繼電器的使用中應注意下列幾個問題：
a）熱繼電器電流等級很少，但熱元件編號很多，使用時應首先使熱元件的電流與電動機的電流相適應。
b）熱繼電器可調(diào)成手動復位，對重要的設備，在熱繼電器動作之后，必須檢查情況和原因后才能再扣時，宜采用手動復位；若可以認定是過載的可能性較大，或熱繼電器安裝在遠離操作地點時，宜采用自動復位方式。
c）熱繼電器周圍介質(zhì)的溫度在原則上應和電動機周圍介質(zhì)的溫度相同，否則會破壞已調(diào)好的配合情況。
d）熱繼電器安裝在其它電器的下方，以免其動作特性受到其它電器發(fā)熱的影響。
e）在使用中應每年對熱繼電器通電檢驗一次，并應注意在設備短路故障中，檢驗熱元件和雙金屬片是否發(fā)生永久變形，應進行通電校驗，以保證熱繼電器動作的準確性，起到可靠的過載保護作用。
6）中間繼電器選用
中間繼電器在控制電路中起信號放大作用或將信號同時傳輸給數(shù)個有關控制元件，起增加控制回路數(shù)的作用。本次設計的選用JZ14型中間繼電器，其具體參數(shù)見下表：
表2.5 中間繼電器型號
型號
吸引線圈額定電壓
觸電額定電流
觸電數(shù)量
機械壽命
電壽命
Un/v
In/A
常開
常閉
/萬次
/萬次
JZ14
380
10
4
4
300
30
7) 其它元件的選擇
在控制回路中電源的接通，電機的起停都由按鈕來實現(xiàn)，選擇合適的按鈕可使操作更方便。這里選用LA19-1A/D 、LA19-11A/J型按鈕，額定電壓交流380V，額定電流5A，按鈕帶有指示燈。其中四個電源接通按鈕指示燈都為藍色，停止按鈕無指示燈，為紅色。泵1、泵2的啟動、停止同樣。吊機的升降按鈕為藍色和綠色的指示燈，停止按鈕同樣無指示燈，為紅色。
3. 照明及駕駛室線路系統(tǒng)
3.1 照明及吹風
為了使靜壓樁機能在晚上或者照明條件不好時工作，機器設置了照明系統(tǒng)。
首先，駕駛室的照明應保證能看清控制面板與工作資料，但又不能過亮，過亮使駕駛員感覺不適，且不能看清外面的工作現(xiàn)場，所以選擇40W的熒光燈，型號為YZ40 。
駕駛室外工作環(huán)境為露天，對照明要求較高，不僅需照度達標，而且要對環(huán)境適應能力要強，選用高壓汞燈，因為高壓汞燈表面亮度較大，耐震性能好，受環(huán)境溫度的影響較小。對機身工作平臺的照明選用GGY400型熒光高壓汞燈；對機身下面，樁與地面接觸區(qū)也需照明，選用 GGY250型熒光高壓汞燈。
此外，還需在壓樁架頂懸掛一照明燈，以照亮整個壓樁架，選用NG700型高壓鈉燈，采用投射方式。高壓鈉燈比高壓汞燈亮度更高，可給工作場提供充足的照明。所選燈的具體技術參數(shù)見下表：
表3.1 燈的型號
型號
功率
額定電壓
額定電流
平均壽命
W
V
A
h
YZ40
40
220
0.41
3000
GGY400
400
220
4.6
3000
GGY250
250
220
1.2
3000
NG700
700
220
5.45
3000
因壓樁機的工作場所為室外，工作條件受溫度影響大，為給工作人員提供較好的工作條件，并考慮經(jīng)濟性因素，將駕駛室設計為簡單、安靜型。天氣熱時，采用打開門窗自然通風或裝置小型風扇強制通風，風扇為外購JA型直徑300mm的吊扇。而天氣寒冷需采暖時，則可使熱油液經(jīng)過駕駛室來散發(fā)熱量。
另外，在駕駛室內(nèi)還設置了220V交流插座，以方便一些需臨時使用。
3.2 其它元件的選擇
3.2.1 旋轉開關
對風扇、電燈、調(diào)平系統(tǒng)的啟動、震沖系統(tǒng)的啟動，都只需開關兩種位置，且控制的容量較小，無需按鈕與交流接觸器，且操作簡單明了。
這里選用HZ5-10型旋轉開關。
HZ5-10系列的接觸系統(tǒng)采用雙斷點對接式動靜觸點，它應裝嵌在觸頭上，依靠手柄旋轉六方軸上的凸輪控制動靜觸點的通斷。定位系統(tǒng)采用輻射式滾輪卡棘輪結構，裝配不同的限位件，可獲得三位式的定位狀態(tài)。具體技術參數(shù)見下表：
表3.2 旋轉開關型號
型號
額定電壓
額定電流
控制功率
電壽命（萬次）
機械壽命（萬次）
V
A
KW
電源用
控制電機用
HZ5-10
220
10
1.7
4
20
20
3.2.2 變壓器
因為此次設計電動機負載采用了三相三線制，所以，當需要220V交流電時，需要安裝變壓器將380V~220V。
選用系列單相變壓器，主要用于交流50HZ、500V以下的電路中。起結構為單相繞組開啟式或帶防護外殼式。根據(jù)工作環(huán)境，選用帶防護外殼式。由于線路工作負載較多，所以選用BK-1500型，具體技術數(shù)據(jù)見下表：
表3.3 變壓器型號
型號
容量
鐵芯尺寸
規(guī)格
總匝數(shù)
導線直徑
伏安
mm
mm
BK-1500
1500
64x106
380/220
232/137
1.68/1.95
3.3 報警裝置
壓樁機在工作過程中會遇到一些突發(fā)情況要處理，如果這些情況又不易被工作人員直接觀察到，就容易發(fā)生危險，故需要一些裝置來提醒工作人員處理。
報警裝置是為了保證工程建設機械行車與作業(yè)安全和提高機械的工作可靠性。報警裝置般由傳感器和紅色警告燈組成。
3.3.1 斷電報警
當總電源因某種原因被切斷時，斷電報警燈將亮起，表示電源被切斷，其電路示意圖如右：
平時當有電時，中間繼電器KA 使動斷觸點斷開，則報警燈不亮。而當電源斷開時，電容C放電，中間繼電器KA失電，動斷觸點閉合，報警燈亮，表示電源斷電。
3.3.2 油泵濾油器堵塞報警
油泵在吸油路上設置了濾油器，是為了過濾掉油中的雜質(zhì)。以利于工作機構工作，但當雜質(zhì)累計到一定程度，或突然過多時，油泵濾油器就會堵塞，導致油泵無法送油，油泵工作腔壓力增大，工作機構停止運動，危險性很大。這時，不僅要報警告知工作人員，還要立即切斷對油泵提供動力的電動機電源。
濾油器堵塞報警通過壓阻式壓力傳感器發(fā)訊，其結構示意圖如下所示：
圖4 傳感器示意圖
其工作原理是利用硅片上懂得選擇性擴散制成的應變計區(qū)，其電阻值隨晶體內(nèi)的應力而變的現(xiàn)象。從半導體物性角度看，則是由于應力的作用，使半導體晶體內(nèi)的能帶結構發(fā)生變化，從而改變了載流子的密度和遷移率。
之所以采用這種類型的傳感器，是因為此設計中的液壓換向閥均采用O型中位機能。當換向閥處于中位時，泵不卸荷，且進油路保壓。而執(zhí)行機構動作時，進油路上的壓力也不會很低。除非濾油器堵塞，泵機供油無法上升，進油管中壓力會不正常下降，當達到一定值時，會使壓阻式傳感器反應。發(fā)出警報并切斷驅動電機的電源。具體選用KYX型壓阻式壓力傳感器。具體技術數(shù)據(jù)如下
表3.4 傳感器型號
型號
量程
精度
滿量程輸出
工作溫度范圍
MPA
%Fs
℃
KYX
35
0.1~0.5
>40mv
―30~80
其工作過程為：當泵1的交流接觸器得電閉合時，為報警作好準備，這時，如果傳感器發(fā)出信號則其在報警線路上的常開觸點閉合，報警亮起，同時中間繼電器得電，其在泵1控制回路上的常閉觸點斷開，交流接觸器的線圈失電，電動機斷電，泵停止運動，。需再按下啟動按鈕電動機才能啟動。對泵2也是一樣。
3.3.3報警裝置常見故障
報警裝置常見故障有報警裝置不工作和工作不正常等。
1）報警裝置不工作
報警裝置不工作，是指報警裝置在各種情況下始終不工作。
a)原因。報警裝置不工作的主要原因有：保險裝置及線路斷路；報警裝置和報警開關有故障等。
b)診斷與排除。所有報警裝置都不工作和個別報警裝置不工作故障的診斷與排除方法如下：
所有報警裝置都不工作，通常是由于保險裝置、穩(wěn)壓電源有故障，或電源線路斷路等引起的。此時可以先檢查保險裝置是否正常，再檢查線頭有無脫落、松動及電源線路是否正常，最后檢修穩(wěn)壓電源的順序進行檢修；個別報警裝置不工作，一般是由于報警裝置、報警開關故障，或對應線路斷路等引起的。此時可以按先檢查線頭有天脫落、松動，再檢查報警開關，最后對報警裝置的順序進行檢修。
2） 報警裝置工作不正常
報警裝置工作不正常，是指報警裝置不能及時或適時地工作。
a)原因。報警裝置工作不正常故障的主要原因有報警裝置控制電路或報警開關有故障等。
b)診斷與排除?？捎脵z測設備檢查報警裝置和報警開關在規(guī)定條件下能否正常工作。
3.4 駕駛室布局
YZY400型靜壓樁機雖具有一定的自動功能，但主要的操作還是要由人來完成。工作人員是整臺機器的中樞機構，為了便于工作人員操作使用，要將主要操作功能集成于駕駛室的控制面板上。
考慮到經(jīng)濟因素，本駕駛室為簡易型。采用人體工程學原理設計控制平臺的高度、寬度、坐椅位置與整個駕駛室的長、寬、高。為使工作人員在工作中具有廣闊的視野，駕駛室正面及側面都設置了大玻璃窗。另外，為使工作環(huán)境適宜工作，還安裝了吹風與取暖設備，以下簡述控制面板的構成。
對于手動式液壓換向閥，將其全部集中于駕駛室，并排放置。同時操作桿也并排排列，如右圖示：
從左至右依次為：
1、2 長船水平移動的浮動缸，用于調(diào)整升降液壓缸的受力。1為左手邊的，2為右手邊的。
3 機架調(diào)節(jié)缸，用于機架的起豎與放下，向前推為豎起，向后推為放下。 圖5 閥示意圖
4、5 機身縱移液壓缸，左右布置與液壓缸放置統(tǒng)一，向前推為前移，先后為后移。
6 壓樁缸控制，向前為下壓，向后為提升。
7、8 機身橫移，向前為向左，向后為向右。
9、10 機身進行旋轉后短船復位缸。
11 機架上橫梁中檔塊的伸縮缸，向前為伸出，向后為縮回。
在液壓平臺的右側，為方便工作人員操縱電器設備，設置一高于液壓控制平臺的控制面板。并依使用頻率安排距工作人員的遠近。如圖：
圖6 表及燈示意圖
在液壓面板的水平部分為調(diào)定液壓系統(tǒng)溢流閥壓力的四個壓力表。在液壓面板的傾斜部分，最左邊一列為報警燈。從上至下依次為斷電報警、泵1濾油器堵塞報警、泵2濾油器堵塞報警。
在右邊，從上至下依次為：
前兩排 旋轉開關，具通斷兩種位置。從左至右，從上至下：駕駛室照明、機身平臺照明、壓樁區(qū)照明、機架頂燈照明、吹風設施開關、振沖啟動開關、調(diào)平系統(tǒng)啟動開關。
3、4排 電源內(nèi)接通，斷開按鈕。從左至右，從上至下：總電源起閉、泵1電源起閉、泵2電源起閉、吊機電源起閉。要接通電源，按上排按鈕，要斷開電源，按下排按鈕。
5 排 從左至右：泵1起停、泵2起停。左邊帶指示燈為啟動。右邊無指示燈為停止。
6 排 從左至右：吊機正轉上升，吊機停轉，吊機反轉下降。
7 排 從左至右：壓樁機上升，升降停止，壓樁機下降。
4 ZY16型壓樁吊
4.1概述
粵工牌ZY16 型起重機，是全回轉，伸縮，動臂式液壓起重機。其最大起重量為16t,最大起重力矩470KNm 。吊臂采用一級伸縮臂，可任意伸縮。作業(yè)效率高。使用最長臂工作時的起重量為5t，最大起升高度為14m。
起重機的吊臂變幅、伸縮、回轉和起升，全部采用液壓驅動和操縱。具有結構緊湊，操作靈活，工作平穩(wěn)，無級調(diào)速，微動性好等特點。在液壓系統(tǒng)中，設有安全閥、平衡閥、液壓鎖、溢流閥和雙向緩沖閥等安全裝置，防止系統(tǒng)壓力過載，或油管破裂而產(chǎn)生的意外事故的發(fā)生。本起重機安裝有起升高度限位器，重量和幅度指示等安全裝置及安全照明，以保護操作安全和便于夜間作業(yè)。
4.2 技術參數(shù)
表4.1 起重機的主要技術參數(shù)
項目
參數(shù)
外形尺寸
總長
m
11.67
寬度
m
2.50
總高
m
2.03
起重機用鋼絲繩
型號
6T(29)-7X7-1680N-176右
直徑
mm
14
長度
m
189
表4.2 油泵油馬達參數(shù)
型號
理論排量
工作壓力
工作轉速
用途
最高許用值
額定使用值
最高許用值
額定使用值
CBZ2050/032
50/32
30
25
2500
2000
主油泵
A6V80Ha2Fz1132
80
40
32
3000
2000
起升馬達
XB-F40
40
28
20
2500
2000
回轉馬達
表4.3 起重機工作轉速
吊鈞起升速度
（倍率）（第四層）（空載）
15
轉臺回轉速度
r/min
≤3
伸、縮臂時間（空載）
（s）
全伸
50
全縮
19
起、落臂時間（空載）
（s）
全和起臂
40
全和落臂
18
表4.4 起重機用液壓油和潤滑油
項目
油泵名稱規(guī)格
單位
數(shù)量
液壓系統(tǒng)液壓油缸
YC-N46磨液壓油
L
550
起升機構卷揚減速機
90號極壓型工業(yè)齒輪油
L
1.5
回轉機構減速機
90號極壓型工業(yè)齒輪油
L
3
運動件及鋼絲繩潤滑油
ZG3鈣基潤滑油
kg
2
表4.5 起重機的油缸參數(shù)
液壓油缸名稱
油缸內(nèi)徑
（mm）
活塞桿外徑
（mm）
活塞行程
（mm）
每臺數(shù)量
（個）
密封形式
變幅油缸
140
100
2150
2
“UPiA””O(jiān)”
伸縮油缸
125
100
6700
1
“UPiA””O(jiān)”
表4.6 起重機起重量和起升高度表
幅度
m
基本臂 8.00
中長臂
全伸臂
起重量t
起升高度m
起重量t
起升高度
m
起重量 t
起升高度
m
3.0
16.00
6.85
12.00
10.50
9.00
14.00
3.5
15.00
6.58
11.80
10.30
8.60
13.85
4.0
14.25
6.25
11.30
10.00
8.20
13.70
4.5
13.10
5.87
10.80
9.70
7.80
13.50
5.0
11.00
5.45
10.10
9.40
7.40
13.30
5.5
9.00
4.95
9.40
9.20
7.00
13.10
6.0
7.47
4.34
8.10
9.00
6.60
12.85
6.5
6.32
3.60
6.95
8.60
6.10
12.60
7.0
5.42
2.64
6.05
8.15
5.60
12.32
7.5
5.35
7.60
5.20
12.02
8.0
4..76
7.15
4.84
11.68
8.5
4.25
6.70
4.37
11.32
9.0
3.80
5.90
3.95
10.92
9.5
3.45
5.10
3.59
10.50
10
3.15
4.13
3.27
10.30
11
2.76
8.90
12
2.36
7.65
13
2.00
5.62
13.5
1.70
4.43
4.3 起重機起重作業(yè)部分的主要結構原理及操縱
4.3.1起升機構
起升機構由液壓馬達帶動常閉式制動器的卷揚減速機、卷筒、鋼絲繩和釣鉤組成。當壓力油經(jīng)過換向閥，供給液壓馬達的同時，通過一個雙向梭閥進入常閉式制動器的油缸腔，推動活塞，使制動器打開，液壓馬達開始驅動減速機帶動卷筒，而鋼絲繩一端系于卷筒，因此通過換向閥操縱，使卷筒正反轉，把鋼絲繩卷上或放出，
實現(xiàn)重物的起升和下降。 圖7 起升機構
4.3.2 起升機構的操縱方法
起升機構的操作手柄設置在操縱室內(nèi)。當起吊重物時，應按下列順序進行。
1）起升 操縱手柄向后拉，吊鉤升起。
2）下降 操縱手柄向前推，吊鉤下降。
3）停止 操縱手柄處于中位，吊機提高站不動。
4）當由“起升”轉為“下降”位，或由“下降”轉為“起升”說，嚴禁止急劇轉換，轉換時，應該一度將手柄處于中位，確定卷筒停止轉動后，方可換向操縱，以勉機件損壞。
5）起升或下降速度由腳踏油門調(diào)節(jié)。
6）吊鉤起升超過高度，操縱室內(nèi)報警，同時停止起升，此時只能向下降方向操縱。
4.3.3 吊臂變幅機構
吊臂變幅機構是以轉臺設置的變幅座作支點，安裝兩個變幅油缸聯(lián)結于吊臂的缸座孔上。通過變幅操縱，使兩個變幅油腔滑缸伸出或縮回，從而使吊臂仰角增大或減小，隨著吊臂仰角增大，則工作幅度減小，而吊臂仰角減小，則工作幅度增大。由于液壓系統(tǒng)中設置有平衡閥，保證吊臂下降平穩(wěn)，并能可靠地停留在任意位置。
4.3.4 吊臂變幅機構操縱方法
1）變幅起臂，把操縱手柄向后拉，吊臂上仰，仰角增大，幅度減小。
2）變幅落臂，把操縱手柄向前推，吊臂下降，幅度增大。
3）停止，把操縱手柄位于中位，吊臂停止。
4）變幅操縱應當穩(wěn)定，急劇操縱會給整機造成很大沖擊。
5）吊起重物之后，應盡量避免操縱變幅落臂，而增大工作幅度，引起過載而傾翻。
4.3.5 回轉機構的操縱方法
回轉機構由液壓馬達、回轉減速機、制動器、小齒輪和回轉支撐等組成。液壓馬達制動器和小齒輪裝于減速機上，并將減速機裝于轉臺的特定位置，保證小齒輪和內(nèi)齒滾圈嚙合，通過操縱回轉換向閥，使液壓油進入液壓馬達并打開制動器，從而驅動上車作正反全回轉。
圖8 變幅操縱
4.3.6 回轉機構的操縱方法
1）左轉，操縱手柄向后拉，轉臺向左回轉。
2）右轉，操縱手柄向前推，轉臺向右回轉。
3）停止，操縱手柄位于中位，轉臺停止回轉。
4）回轉操縱時，應緩慢平穩(wěn)進行，特別吊重、大物體時，更應緩慢運轉。
5）當?shù)踺d改變回轉方向時，必須將操縱手柄一度置于中位，待停穩(wěn)以后，方可作換向操作。以防止被吊物體擺動過大，造成整機受沖擊而發(fā)生事故。
4.3.7 電氣系統(tǒng)
電氣系統(tǒng)為單線制，負極搭鐵，電源為24 伏。由下車向上車輸送電源是通過中心回轉接頭的導電環(huán)連接而輸送的。
圖9 上車電氣原理
1按鈕開關 2卸荷閥 3工作燈 4單擋開關 5儀表燈 6雙向開關 8喇叭開關 9單向開關 10直流風扇 11保險器 12上車點火 13回轉接頭 14訊響器 15頂燈 16卷線盒 17限位開關 18微動開關
4.3.8 中心回轉接頭
中心回轉接頭，是由鋼套筒、導電環(huán)、蓋板和電刷座等組成。
回轉中心上設有若干油路通經(jīng)及環(huán)形槽，以導通上下車之間高壓油。環(huán)行槽之間是由‘O’形密封圈及擋圈隔開密封，以保證各通道的高壓力油互不干擾/導電環(huán)設置在回轉中心的上部，通過電刷座將電源導于上車，和在上車操縱室向發(fā)動機點火發(fā)動。
回轉中心與汽車底架相連，鋼套筒則由焊裝在導臺上的擋塊驅動，隨轉臺一起回轉。將下車高壓油、電流等傳遞到上車，以保證上車時的各種動力。
4.4 安全裝置系統(tǒng)
本起重機有較為完善的安全保護裝置，以保證在起重作業(yè)中安全可靠。在意外情況下，以保證機件不被損壞，或告知操作者注意。
1）液壓系統(tǒng)中各溢流閥
控制系統(tǒng)中發(fā)生異常高壓，保護系統(tǒng)不至于處于過載狀態(tài)，防止液壓油泵和油馬達等元件的損壞。
2） 吊臂伸縮安全裝置
吊臂伸縮油缸的液壓回路中，裝置了平衡閥，當油缸回路的油管一旦發(fā)生意外斷裂時，控制液壓回路中平衡閥就會鎖閉來自油缸下腔的壓力油，保證吊臂不會自行縮回。
3）吊臂變幅安全裝