0037-新型電動釬探機(jī)設(shè)計【全套17張CAD圖+文獻(xiàn)翻譯+說明書】

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總體設(shè)計概述總的設(shè)計原則設(shè)計任務(wù)設(shè)計目的設(shè)計方案選擇方案一方案二選擇結(jié)果設(shè)計題目分析及設(shè)計思想設(shè)計主參數(shù)及機(jī)構(gòu)類型確定探桿長度的確定探桿直徑與材料的確定電磁錘頭的質(zhì)量與提升高度主要部件設(shè)計電磁錘設(shè)計原理電磁錘外殼與線圈設(shè)計直線電機(jī)的分類扁平型直線電機(jī)圓筒型直線電機(jī)圓盤型直線電機(jī)圓弧型電機(jī)圓筒型直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)直線電機(jī)特性計算推力的計算推力計算公式式中各項意思式中各項數(shù)據(jù)的計算鎖釬器設(shè)計鎖釬器工作原理自鎖的原理平面自鎖的條件斜面的自鎖條件對自鎖裝置的要求鎖釬器結(jié)構(gòu)設(shè)計鎖釬器設(shè)計需要滿足的要求鎖釬器的工作過程鎖釬器主要零件設(shè)計彈簧設(shè)計選擇材料計算彈簧鋼絲直徑彈簧圈數(shù)n驗算彈簧初壓力極限工作應(yīng)力極限工作載荷進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計節(jié)距P自由高度總?cè)?shù)輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計底架設(shè)計底架結(jié)構(gòu)設(shè)計起釬機(jī)構(gòu)設(shè)計土壓力計算合力地基土重度底架結(jié)構(gòu)校核銷軸計算銷軸抗彎強(qiáng)度驗算銷軸抗剪強(qiáng)度計算銷孔拉板的計算銷孔壁承壓應(yīng)力驗算銷孔拉板的強(qiáng)度計算軸心受壓構(gòu)件的計算控制系統(tǒng)設(shè)計釬探機(jī)的使用釬探機(jī)使用前的準(zhǔn)備釬探的使用釬探機(jī)調(diào)整不同探桿直徑的調(diào)整地面不平時釬探機(jī)的調(diào)整第1章 前言1.1釬探機(jī)的常識和技術(shù)現(xiàn)狀按照我國建筑規(guī)范，絕大部分建筑工程基礎(chǔ)土方開挖后都要對槽底地質(zhì)進(jìn)行勘探，一般稱釬探，以確定基礎(chǔ)下一定深度內(nèi)地質(zhì)的均勻度，看是否有局部過硬或過軟的地質(zhì)情況，以便于地基處理?，F(xiàn)在一般施行人工釬探，實際操作時，由至少兩個人一組，一人扶鋼釬，另一人雙手托起10公斤的釬錘抬高約50公分后，使之自由落下錘擊鋼釬，然后再重復(fù)上述動作，一般每隔30公分計錄一次捶擊次數(shù)。每個點釬完后須人力用撬扛等將鋼釬撬起退出，最后通過比較每個釬探點的捶擊次數(shù)來判斷地質(zhì)的軟硬程度和均勻程度。人力釬探存在勞動強(qiáng)度高、工效低、人為誤差大的缺點，經(jīng)常出現(xiàn)人力偷懶、作弊，使得釬探數(shù)據(jù)不可靠。尤其是大型、較大型工程，一個工程下來人工釬探點就得有數(shù)千甚至上萬個，每個點捶擊次數(shù)在數(shù)百次以上，非人海戰(zhàn)術(shù)不行。雖然以前有人發(fā)明過釬探機(jī)專利，如申請?zhí)?6241810（自動釬探機(jī)），93208202（氣動釬探機(jī)），93230875（地基釬探機(jī)），但其多采用電磁錘、氣動錘、彈簧儲能錘等工作原理，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，實用性差，一直沒有產(chǎn)業(yè)化。目前市場上還沒有發(fā)現(xiàn)理想的能夠代替人力釬探的機(jī)械。隨著人力成本的逐漸增高，從經(jīng)濟(jì)角度和節(jié)省人力考慮，開發(fā)和使用機(jī)械化的釬探方式勢在必行，本設(shè)計正是適應(yīng)了這種市場需求。1.2人工釬探的缺點與自動釬探機(jī)優(yōu)點釬探驗槽是建筑施工必不可少的一項地基檢測工作，以往一般采用人工釬探的方式進(jìn)行，但是人工釬探存在費用高、速度慢、不標(biāo)準(zhǔn)、力量不均等諸多弊端，且多數(shù)工人往往應(yīng)付了事，起不到應(yīng)有的效果。自動地基釬探機(jī)是建筑施工驗槽專用，是替代人工打釬的思想專用設(shè)備，結(jié)束了人工釬探的歷史，并且符合國家“輕便觸探規(guī)范”要求，可精確測定地基載力，質(zhì)的均勻性、地下洞的功能等。自動釬探機(jī)最大的優(yōu)點是智能測定數(shù)據(jù)精確度高，錘重一定，錘頭自然下落，無其他人為因素。它設(shè)計構(gòu)思新穎，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，運輸方便，移機(jī)快捷，安全可靠，便于維修，操作簡單，一看便會。省人省力（一人 可操作多臺），采用單相電源，工作效率是人工打釬的五倍以上，可節(jié)省大量的人力物力及所需費用，有效縮短工期。1.3釬探機(jī)的市場前景1）、一般建筑工程隊自備1-3臺機(jī)器，可滿足承攬工程的需要；2）、通過購買機(jī)器組成專業(yè)的釬探施工隊，專門承攬釬探工程，這種模式將很有發(fā)展前途。廣大建筑單位可以購買自己使用，也可購買后自行辦理出租業(yè)務(wù)。小型建筑施工電動釬探機(jī)，包括底架、釬桿、電磁錘、鎖釬器、起釬器、行走裝置及相關(guān)電路。起釬器安裝在行走裝置上，用連桿與行走裝置連為一體，起釬器的中心穿入探桿，鎖釬器可自由地鎖住在鋼釬的任何位置。鎖釬器的上部托住電磁錘基底釬探就是基礎(chǔ)開挖達(dá)到設(shè)計承載力土層后，對基底下面檢查是否存在墓穴、坑洞等現(xiàn)象，一般釬探采用25鋼筋做成1.5米左右高的釬子，從基坑內(nèi)部按照一定的距離（1米左右或者根據(jù)實際情況確定）依次釬探，具體方法：用錘子自由落下捶擊釬子頂部，每個點自由落錘30次，然后記錄捶擊每次釬子沉入土中的深度，如果每次沉入度都比較正常數(shù)值懸殊不大，就說明基底比較正常。一般情況下，在基槽驗收時，勘探單位會根據(jù)土質(zhì)情況要求做不做釬探。釬探機(jī)是一種建筑釬探用的電動機(jī)械設(shè)備，它主要由電磁錘、控制器、鎖釬器、拔釬器、小車及鋼釬等組成。打擊功恒定，能自動記錄打錘次數(shù)，從設(shè)備上保證了釬探作業(yè)的準(zhǔn)確性，可為設(shè)計施工提供可靠依據(jù)，也可用于評價地質(zhì)承載力。它還具有靈活方便、操作簡單、可減輕工人勞動強(qiáng)度、提高工作效率等優(yōu)點，改變了釬探作業(yè)的落后狀態(tài)。1.4釬探機(jī)工作過程和機(jī)械構(gòu)造1.4.1工作過程一般的人工釬探有放釬、錘釬、起釬三個過程，相應(yīng)的釬探機(jī)的主要構(gòu)造有放釬裝置、錘釬裝置與起釬裝置。此外，還有許多輔助的裝置來保證上述三項工作的完成，主要包括控制器、限位開關(guān)等輔助裝置。釬探機(jī)具體的工作過程如下：用放釬器把探桿放置穩(wěn)當(dāng)，并與地面垂直，然后利用錘釬裝置錘擊探桿頭部，錘入一定的深度，并記錄錘擊次數(shù)，最后利用起釬設(shè)備把探桿從地下拔起，完成一次釬探工作，然后移動放釬器到下一釬探點接著進(jìn)行釬探。1.4.2機(jī)械構(gòu)造釬探機(jī)的基本構(gòu)造有放釬裝置、錘釬裝置與起釬裝置。1.底架所謂的底架，就是把探桿固定在與地面垂直的角度，便于錘釬裝置錘擊探桿，一般釬探機(jī)的放釬裝置與行走機(jī)構(gòu)合為一體，便于移動。2.錘釬裝置錘釬裝置能夠在一定錘擊力與一定的高度下完成錘釬工作，工作精確，效率高，能夠很好的完成釬探工作。常見的錘釬裝置有液壓式、機(jī)械式與電磁式。3.起釬裝置在錘釬工作完成后，需用起釬裝置把錘進(jìn)地面的探桿拔起，常見的起釬裝置按動力的不同，可分為液壓起釬、機(jī)械起釬與人工起釬。液壓起釬工作穩(wěn)定，效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。機(jī)械起釬與人工起釬一般利用杠桿原理，使用簡單的機(jī)械將探桿從地面拔起。4.輔助裝置釬探機(jī)的輔助裝置主要有控制器與移動機(jī)構(gòu)，控制器主要控制電路的開關(guān)與保護(hù)，并準(zhǔn)確的記錄錘擊次數(shù)。移動機(jī)構(gòu)主要便于釬探機(jī)在釬探完畢時便于向下一釬探點移動。1.5釬探的工藝標(biāo)準(zhǔn)1 范圍 本工藝標(biāo)準(zhǔn)適用于建筑物或構(gòu)筑物的基礎(chǔ)、坑（槽）底基上質(zhì)量釬探檢查。 2 施工準(zhǔn)備 2.1 材料及主要機(jī)具 2.1.1 砂：一般中砂。 2.1.2 主要機(jī)具： 2.1.2.1 人工打釬：一般鋼釬，用直徑2225mm 的鋼筋制成，釬頭呈 60 度尖錐形狀，釬長1.82.0m；810磅大錘。 2.1.2.2 機(jī)械打釬：輕便觸探器（北京地區(qū)規(guī)定必用）。 2.1.2.3 其他：麻繩或鉛絲、梯子（凳子）、手推車、撬棍（拔鋼釬用）和鋼卷尺等。 2.2 作業(yè)條件： 2.2.1 基土已挖至基坑（糟）底設(shè)計標(biāo)高，表面應(yīng)平整，軸線及坑（槽）寬、長均符合設(shè)計圖紙要求。 2.2.2 根據(jù)設(shè)計圖紙繪制釬探孔位平面布置圖。如設(shè)計無特殊規(guī)定時，可按表1執(zhí)行。2.2.3 夜間施工時，應(yīng)有足夠的照明設(shè)施，并要合理地安排釬探順序，防止錯打或漏打。3 操作工藝 3.1 工藝流程3.2 按釬探孔位置平面布置圖放線；孔位釘上小木樁或灑上白灰點。 3.3 就位打釬 3.3.1 人工打釬：將釬尖對準(zhǔn)孔位，一人扶正鋼釬，一人站在操作凳子上，用大錘打鋼釬的頂端；錘舉高度一般為5070cm，將釬垂直打入土層中。 3.3.2 機(jī)械打釬：將觸探桿尖對準(zhǔn)孔位，再把穿心錘套在釬桿上，扶正釬桿，拉起穿心錘，使其自由下落，錘距為50cm，把觸探桿垂直打入土層中。3.4 記錄錘擊數(shù)。釬桿每打人士層30cm時，記錄一次錘擊數(shù)。釬探深度如設(shè)計無規(guī)定時，一般按表1-6執(zhí)行。 3.5 拔釬：用麻繩或鉛絲將釬桿綁好，留出活套，套內(nèi)插入橇棍或鐵管，利用杠桿原理，將釬撥出。每拔出一段將繩套往下移一段，依此類推，直至完全拔出為止。 3.6 移位：將釬桿或觸探器搬到下一孔位，以便繼續(xù)打釬。 3.7 灌砂：打完的釬孔，經(jīng)過質(zhì)量檢查人員和有關(guān)工長檢查孔深與記錄無誤后，即可進(jìn)行灌砂。灌砂時，每填人 30cm 左右可用木棍或鋼筋棒搗實一次。灌砂有兩種形式，一種是每孔打完或幾孔打完后及時灌砂；另一種是每天打完后，統(tǒng)一灌砂一次。3.8 整理記錄：按釬孔順序編號，將錘擊數(shù)填人統(tǒng)一表格內(nèi)。字跡要清楚，再經(jīng)過打釬人員和技術(shù)員簽字后歸檔。 3.9 冬、雨期施工： 3.9.1 基土受雨后，不得進(jìn)行釬探。 3.9.2 基土在冬季釬探時，每打幾孔后及時掀蓋保溫材料一次，不得大面積掀蓋，以免基土受凍。 4 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 4.1 保證項目：釬探深度必須符合要求，錘擊數(shù)記錄準(zhǔn)確，不得作假。4.2 基本項目 4.2.1 釬位基本準(zhǔn)確，探孔不得遺漏。4.2.2 釬孔灌砂應(yīng)密實。 5 成品保護(hù) 5.1 釬探完成后，應(yīng)作好標(biāo)記，保護(hù)好釬孔，未經(jīng)質(zhì)量檢查人員和有關(guān)工長復(fù)驗，不得堵塞或灌砂。 6 應(yīng)注意的質(zhì)量問題 6.1 遇鋼釬打不下去時，應(yīng)請示有關(guān)工長或技術(shù)員：取消釬孔或移位打釬。不得不打，任意填寫錘數(shù)。 6.2 記錄和平面布置圖的探孔位置填錯： 6.2.1 將釬孔平面布置圖上的釬孔與記錄表上的釬孔先行對照，有無錯誤。發(fā)現(xiàn)錯誤及時修改或補(bǔ)打。 6.2.2 在記錄表上用色鉛筆或符號將不同的釬孔（錘擊數(shù)的大?。┓珠_。 6.2.3 在釬孔平面布置圖上，注明過硬或過軟的孔號的位置，把枯井或墳?zāi)沟瘸叽绠嬌?，以便設(shè)計勘察人員或有關(guān)部門驗槽時分析處理。 7 質(zhì)量記錄 本工藝標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具備以下質(zhì)量記錄：工程地質(zhì)勘察報告。第2章 總體設(shè)計2.1 概述總體設(shè)計是機(jī)械設(shè)計中極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它是對所設(shè)計的機(jī)械的總的設(shè)想，總體設(shè)計的成敗，關(guān)系到整部機(jī)械的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，直接決定了機(jī)械設(shè)計的成敗?？傮w設(shè)計指導(dǎo)機(jī)構(gòu)設(shè)計和部件設(shè)計的進(jìn)行，一般由主任工程師（或總工程師）主持進(jìn)行。在接受設(shè)計任務(wù)以后，應(yīng)進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究，收集國內(nèi)外同類機(jī)械的有關(guān)資料，了解其使用、生產(chǎn)、設(shè)計和科研情況，并進(jìn)行分析和比較，制定總的設(shè)計原則，設(shè)計原則應(yīng)當(dāng)保證所設(shè)計機(jī)型符號有關(guān)的方針、政策，在滿足使用要求的基礎(chǔ)上，力求結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)性好、壽命長?？偟脑O(shè)計原則：1.遵守“三化”：零件標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化、部件通用化。2.采用“四新”：新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝。3.滿足“三好”：好制造、好使用、好維修。制定總則之后，便可以編制設(shè)計任務(wù)書，在調(diào)研的基礎(chǔ)上，運用所學(xué)知識，從優(yōu)選擇總體方案，以確保設(shè)計的成功。制定總則之后，便可以編制設(shè)計任務(wù)書，在調(diào)研的基礎(chǔ)上，運用所學(xué)知識，從優(yōu)選擇總體方案，以確保設(shè)計的成功。我的畢業(yè)設(shè)計是新型釬探機(jī)設(shè)計。由人力改為電力，減輕人的勞動強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率。2.2 設(shè)計任務(wù)設(shè)計內(nèi)容：本設(shè)計是原有釬探設(shè)備的替代產(chǎn)品。主要由探桿、電磁錘頭、控制裝置、探桿起拔裝置組成。設(shè)計要求：本設(shè)計要求結(jié)構(gòu)合理，成本較低，滿足工作性能，而且操作方便可靠。2.3 設(shè)計目的1培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識和技能，分析和解決機(jī)械工程實際問題的能力，熟悉生產(chǎn)技術(shù)工作的一般程序和方法。 2培養(yǎng)學(xué)生懂得工程技術(shù)工作所必須的全局觀念、生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟(jì)觀念，樹立正確的設(shè)計思想和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。3培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究，查閱技術(shù)言文獻(xiàn)、資料、手冊，進(jìn)行工程計算、圖樣繪制及編寫技術(shù)文件的能力。2.4 設(shè)計方案選擇原釬探為人力釬探，勞動強(qiáng)度大，工作效率低。我計劃選用電力代替人力。設(shè)計方案一：單相交流電動機(jī)通過鏈傳動提升重錘高度，然后自由下落，錘擊探桿。1電動機(jī) 2皮帶 3皮帶輪 4皮帶 5皮帶輪與鏈輪 6鏈條 7撥叉 8鏈輪 9重錘 10探桿 優(yōu)點：設(shè)計簡單明了，容易控制，工作可靠，自動化程度高，可采用自動起釬裝置。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，經(jīng)濟(jì)效益不好。設(shè)計方案二：使用電磁錘錘擊探桿。1探桿 2電磁錘 3鎖釬器優(yōu)點：省去傳動部件，結(jié)構(gòu)簡單，能源利用率高，工作效率高。缺點：自動化程度低，需機(jī)械起釬。經(jīng)過比較，選擇電磁錘為動力，考慮結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)性。2.5 設(shè)計題目分析及設(shè)計思想目前工程中釬探主要是人工釬探與機(jī)械釬探。人工釬探存在費用高、速度慢、不標(biāo)準(zhǔn)、力量不均等諸多弊端，且多數(shù)工人往往應(yīng)付了事，起不到應(yīng)有的效果。逐漸的會被機(jī)械釬探代替。機(jī)械釬探根據(jù)動力不同可分為機(jī)械式與電磁式。機(jī)械式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但可實現(xiàn)自動化作業(yè)。電磁式的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，需人工起釬。本設(shè)計采用電磁式，向小型上發(fā)展，成本低，適合中小型工程的地基釬探。2.6 設(shè)計主參數(shù)及機(jī)構(gòu)類型確定2.6.1探桿長度的確定探桿長度主要取決于探桿打入地下的長度，如果太長，影響工作的穩(wěn)定性，移動也不方便。探桿太短了，工作時數(shù)據(jù)就會不準(zhǔn)確，影響釬探的質(zhì)量，達(dá)不到釬探的目的。根據(jù)釬探的工藝標(biāo)準(zhǔn)，在打柱基需釬探1.5m2.0m，其它地基時需釬探1.5m。選取探桿長度為2.2m，符合所有的地基釬探，也不會因太長影響工作的穩(wěn)定性。2.6.2探桿直徑與材料的確定探桿的直徑受電磁錘頭打擊力的影響，在保證探桿的壓桿穩(wěn)定的前提下，能夠盡可能的減少與地面的摩擦力，采取合適的直徑，按照釬探的工藝標(biāo)準(zhǔn)，一般選取直徑為25mm的材料為Q235的鋼筋，一端切削成錐度為60圓錐。2.6.3電磁錘頭的質(zhì)量與提升高度電磁錘頭質(zhì)量是工作效率高低的主要依據(jù)之一，采用質(zhì)量較大的電磁錘頭，可以在同樣的錘擊此次數(shù)下達(dá)到較深的深度，但是電磁錘頭質(zhì)量過大，使電磁錘的設(shè)計復(fù)雜化，同樣也增加整機(jī)的質(zhì)量，有違輕便的目的，根據(jù)釬探的工藝標(biāo)準(zhǔn)，一般使設(shè)計的電磁錘頭為710kg，本設(shè)計選擇為10kg。電磁錘頭提升高度可以根據(jù)錘頭的質(zhì)量選擇合適的高度，如選用的錘頭質(zhì)量大，可選擇較小的高度，反之亦然。本設(shè)計選擇高度為0.4m，取中間值。第3章 主要部件設(shè)計3.1電磁錘設(shè)計3.1.1電磁錘設(shè)計原理本設(shè)計動力為電磁式，目前市場上還沒有比較合適的電磁錘，因此需自行設(shè)計制造電磁錘。電磁錘實際上就是一個直線電機(jī)。直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機(jī)按徑向剖開，并展成平面而成，如圖所示。 圖3.1 直線電機(jī)的轉(zhuǎn)變過程由定子演變而來的一側(cè)稱為初級，由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為次級。在實際應(yīng)用時，將初級和次級制造成不同的長度，以保證在所需行程范圍內(nèi)初級與次級之間的耦合保持不變。直線電機(jī)可以是短初級長次級，也可以是長初級短次級?？紤]到制造成本、運行費用，目前一般均采用短初級長次級。直線電動機(jī)的工作原理與旋轉(zhuǎn)電動機(jī)相似。以直線感應(yīng)電動機(jī)為例：當(dāng)初級繞組通入交流電源時，便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場，次級在行波磁場切割下，將感應(yīng)出電動勢并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的磁場相作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級固定，則次級在推力作用下做直線運動；反之，則初級做直線運動。直線電機(jī)的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單。反應(yīng)速度快，靈敏度高，隨動性好。容易密封，不怕污染，適應(yīng)性強(qiáng)(由于直線電機(jī)本身結(jié)構(gòu)簡單，又可做到無接觸運行，因此容易密封，各部件用尼龍浸漬后，采用環(huán)氧樹脂加以涂封，這樣它就不怕風(fēng)吹雨打，或有毒氣體和化學(xué)藥品的侵蝕，在核輻射和液體物質(zhì)中也能應(yīng)用)。工作穩(wěn)定可靠壽命長(直線電機(jī)是一種直接傳動的特種電機(jī)，可實現(xiàn)無接觸傳遞力，沒有什么機(jī)械損耗，故障少，幾乎不需要維修，又不怕振動和沖擊)。額定值高(直線電機(jī)冷卻條件好，特別是長次級接近常溫狀態(tài)，因此線負(fù)荷和電流密度可以取得很高)。有精密定位和自鎖的能力(和控制系統(tǒng)相配合，可做到0.001mm的位移精度和自鎖能力)。直線電機(jī)優(yōu)點眾多，一般使用在精確定位、噪音小、污染小的場合，因此，市場上生產(chǎn)的直線電機(jī)功率都比較小，且成本也較高，主要用在機(jī)械手、電動門、加速器、金屬分離器、簾幕驅(qū)動等位置精度高，噪音污染小的場合，像釬探用的直線電機(jī)目前沒有太符合要求的，因此需根據(jù)直線電機(jī)的原理，自行設(shè)計制造直線電機(jī)。3.1.2電磁錘線圈與內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計 直線電機(jī)的分類。直線電機(jī)按其結(jié)構(gòu)型式主要可分為扁平型、圓筒型(或管型)、圓盤型和圓弧型四種。所謂扁平型直線電機(jī)，顧名思義，即為一種扁平的矩形結(jié)構(gòu)的直線電機(jī)，它有單邊型和雙邊型之分，分別如圖3.2和圖3.3所示。每種型式下又分別有短初級長次級或長初級短次級。所謂圓筒型直線電機(jī)，即為一種外形如旋轉(zhuǎn)電機(jī)的圓柱形的直線電機(jī)，它的演變過程如圖3.4所示。這種直線電機(jī)一般均為短切級長次級型式。在需要的場合，我們還將這種電機(jī)做成既有旋轉(zhuǎn)運動又有直線運動的旋轉(zhuǎn)直線電機(jī)，至于旋轉(zhuǎn)直線的運動體既可以是初級，也可以是次級。所謂圓盤型直線電機(jī)，即該電機(jī)的次組是一個圓盤，不同型式的次級驅(qū)動圓盤次級做圓周運動，如圖3.5所示。其初級可以是單邊型也可以是雙邊型。直線圓盤電機(jī)雖然也做旋轉(zhuǎn)運動，但它與普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，具有如下些優(yōu)點：(1)力矩與旋轉(zhuǎn)速度可以通過多臺初級組合的方式或通過初級在圓盤上的徑向位置來調(diào)節(jié)。(2)無需通過齒輪減速箱就能得到較低的轉(zhuǎn)速，因而電機(jī)噪聲和振動很小。所謂圓弧型電機(jī)，如圖3.6所示，它的運動型式是旋轉(zhuǎn)運動，且與普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)非常接近，然而它與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比也是具有如圓盤型直線電機(jī)那樣的優(yōu)點，圓弧型與圓盤型的主要區(qū)別，在于次級的型式和初級對次級的驅(qū)動點有所不同。經(jīng)過幾種形式的比較，本設(shè)計選擇了圓筒形直線電機(jī)來做為電磁錘的設(shè)計。圓筒型直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)圓筒型直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式也比較多，目前應(yīng)用較多的有一般圓筒型直線電機(jī)與窗式疊片處級圓筒型直線電機(jī)。如下圖所示：對于圖3.7的結(jié)構(gòu)，其初級鐵心由硅鋼片加工成具有凹槽的若干圓環(huán)組成，初級繞組內(nèi)導(dǎo)線組成餅式(即圓環(huán)式)，裝配時將初級圓環(huán)鐵心與餅式繞組交替疊放，次級采用低碳高磁鐵管，為了提高單位體積產(chǎn)生的推力，往往又在鐵管外覆蓋一層12mm厚的銅皮或鋁皮，或者在鐵管上鉗制銅環(huán)或澆鑄鋁環(huán)，成為復(fù)合磁極。對于這種形式的圓筒型直線感應(yīng)電動機(jī)，整個餅式線圈都是有效邊，因此，圓筒型電機(jī)不存在繞組端部，同理，它的次級繞組也不存在繞組端部，這就提高了繞組的利用率，這是圓筒型電機(jī)的優(yōu)點。其次，圓筒型電機(jī)中一個餅式線圈的作用相當(dāng)于扁平型電機(jī)單層繞組一條有效邊(即半個線圈)的作用因此在設(shè)計計算時必須把餅式線圈的匝數(shù)作為每槽導(dǎo)體數(shù)處理。由于圓筒型電機(jī)不存在繞組端部，因此也就不存在橫向邊端效應(yīng)。直線電機(jī)特性計算推力的計算在不考慮邊端效應(yīng)的情況下，圓筒型直線感應(yīng)電動機(jī)的推力可用下式表示：參考書目17式中各項意思次級表面電阻，；次級電阻率； 次級壁厚；初級表面電流，線圈匝數(shù)；初級電流；極距；電機(jī)作用面積，；筒型次級圓周長；筒型初級軸向長；同步速度；轉(zhuǎn)差率；品質(zhì)因數(shù)；式中各項數(shù)據(jù)的計算為次級電阻率，設(shè)計次級材料為鐵，查表1得鐵的，t為次級壁厚，設(shè)計電磁錘頭為空心鋼管，錘頭內(nèi)徑為35mm，外徑 =65mm。次級壁厚t=（-）/2=18.5mm為初級表面電流，由公式計算，其中N=7200，=0.026m，其中為銅的電阻率q電機(jī)每相槽數(shù)q=2m電機(jī)相數(shù)m=1圓盤形電機(jī)初級繞組平均直徑=0.06mN初級繞組每相砸數(shù)N=1000槽滿率=0.8，為初級鐵心槽間距，=10mm 為槽寬，=20mm，初級槽深，=20mm=24.7=220/24.7=8.9A為極距，當(dāng)為兩相、多個線圈時，取與兩個線圈相匹配的值，但是，由于外殼（鐵）是磁通的去路和回路，所以等于定子長度，本設(shè)計選取極距=26mm。為電機(jī)作用面積，有公式計算，其中筒型次級圓周長，=169.56mm0.17m，為筒型初級軸向長為0.21m。為同步速度，為轉(zhuǎn)差率，取=0.8為品質(zhì)因數(shù)，有圖3.9取G=1.2。 =電磁錘頭質(zhì)量小于354N，所以電磁錘設(shè)計合理，能夠滿足作業(yè)需要。3.2鎖釬器設(shè)計3.2.1鎖釬器工作原理鎖釬器是利用機(jī)械的自鎖原理，能夠把電磁錘輕松的固定在探桿的任何一個位置，便于錘釬工作。鎖釬器工作原理是機(jī)械的自鎖原理，有些機(jī)械，就其結(jié)構(gòu)情況分析，只要加上足夠大的驅(qū)動力，按常理就應(yīng)該能夠沿著有效驅(qū)動力作用的方向運動，而實際上由于摩擦的存在，卻會出現(xiàn)無論這個驅(qū)動力如何增大，也無法使它運動的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就叫做機(jī)械的自鎖。自鎖現(xiàn)象在機(jī)械工程中具有十分重要的意義。一方面，當(dāng)我們設(shè)計機(jī)械時，為了使機(jī)械能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的運動，當(dāng)然必須避免該機(jī)械在所需的運動方向發(fā)生自鎖；另一方面，有些機(jī)械的工作又需要具有自鎖的特性，例如手搖螺旋千斤頂，當(dāng)轉(zhuǎn)動手把將物體舉起后，應(yīng)保證不論物體的重量多大，都不能使驅(qū)動螺母反轉(zhuǎn)，致使物體自行降落下來，這就是要求在物體重力下，必須具有自鎖性自鎖的原理首先研究一下運動平面的摩擦問題：如圖3.10所示，在滑塊上有一個與豎直方向成角的推力F。據(jù)力的分解原理，可將推力F分解為接觸面的法向分力和切向分力因為，所以而阻止滑塊運動的摩擦力式中為接觸面間的滑動摩擦系數(shù)，N為法向壓力， 與大小相等，方向相反。法向壓力N與摩擦力合成一總反作用力R，R與N之間夾角可由下式?jīng)Q定或 式中稱為摩擦角，這樣，將代入上式，可得：可見，欲使滑塊移動，必須使如果則則得：由此可知，當(dāng)時，滑塊是不會移動的，要想使滑塊移動，推力F與垂直方向的傾斜角必須大于摩擦角。若，即推力F的傾斜角小于摩擦角時，無論推力F多大，滑塊都不會移動，這種現(xiàn)象叫做自鎖，使滑塊產(chǎn)生自鎖的條件叫自鎖條件。其自鎖條件為。再分析一下斜面的自鎖條件：在圖3.11a中，滑塊放置在傾斜角為的斜面上，滑塊與斜面間的摩擦系數(shù)為。垂直載荷F作用于滑塊上。現(xiàn)在分別討論這個滑塊的受力情況?；瑝K沿斜面上升時：滑塊在推力的推動下，沿斜面以速度勻速上升時，在滑塊面上有一個總反力R阻止它上升。由力的平衡原理，可得一個封閉的力三角形（見圖3.11，b），則推力為滑塊沿斜面下滑時：大家知道，當(dāng)斜面傾斜角足夠大時，放在斜面上的重物就會自動下滑。如果減小斜面傾斜角，滑塊下滑就逐漸困難；當(dāng)傾斜角減到一定值后，滑塊也就不再下滑了，這時無論作用在滑塊的垂直載荷F有多大，它都不會自動下滑了在圖3.12中，當(dāng)滑塊勻速下滑時，垂直載荷F變?yōu)橥苿恿?。而力則為防止滑塊下滑的支持力，即工作阻力。而滑塊下滑時的總壓力為R。由封閉三角形可得：力就是當(dāng)斜面升角為時，防止滑塊下滑應(yīng)作用于滑塊上的水平力。如上所述，當(dāng)角很小時，滑塊就不會自動下滑，欲使其下滑，則必須施加一個與力方向相反的力，也就把水平力由阻止滑塊下滑變?yōu)橥苿踊瑝K下滑的力，即0亦即 0因為垂直載荷F不可能小于零，則只有13.164.2 控制系統(tǒng)設(shè)計 控制系統(tǒng)主要作用是控制釬探機(jī)的開關(guān)與電路保護(hù)。電磁錘通電時，錘身在電磁推力的作用下向上運動，當(dāng)錘身底座與錘心上部底座碰撞時，控制系統(tǒng)需斷電，此時，錘身在重力作用下自由落下錘擊鎖釬器，同時電磁錘需在通電，重復(fù)上一次動作。 為了實現(xiàn)以上動作，需使用限位開關(guān)，限位開關(guān)就是用以限定機(jī)械設(shè)備的運動極限位置的電氣開關(guān)。這種開關(guān)有接觸式的和非接觸式的。接觸式的比較直觀，機(jī)械設(shè)備的運動部件上，安裝上行程開關(guān)，與其相對運動的固定點上安裝極限位置的擋塊，或者是相反安裝位置。當(dāng)行程開關(guān)的機(jī)械觸頭碰上擋塊時，切斷了（或改變了）控制電路，機(jī)械就停止運行或改變運行。由于機(jī)械的慣性運動，這種行程開關(guān)有一定的“超行程”以保護(hù)開關(guān)不受損壞。 接觸式的限位開關(guān)比較直觀，且對環(huán)境要求不高，因此選擇接觸式限位開關(guān)。在錘心上部底座處裝一限位開關(guān)，當(dāng)錘身底座碰到錘心上部底座的限位開關(guān)時，控制系統(tǒng)斷電。另在錘身底部裝一限位開關(guān)，當(dāng)限位開關(guān)碰到鎖釬器時，限位開關(guān)工作，控制系統(tǒng)給電磁錘供電，錘身在電磁推力作用下向上運動，完成一次釬探作業(yè)。此外，限位開關(guān)還具有保護(hù)作用，鎖釬器帶著探桿向下運動，當(dāng)鎖釬器底部與釬探機(jī)底架接觸時，如此時釬探機(jī)繼續(xù)工作，電磁錘錘擊鎖釬器，卻帶動底架向下運動，如不停止運動，容易損壞底架，因此需安裝限位開關(guān)起到保護(hù)作用。第5章 釬探機(jī)的使用5.1釬探機(jī)使用前的準(zhǔn)備當(dāng)?shù)鼗诤弥?，為了檢查施工現(xiàn)場進(jìn)行釬探確定基礎(chǔ)下一定深度內(nèi)地質(zhì)的均勻度，看是否有局部過硬或過軟的地質(zhì)情況，需進(jìn)行地基釬探。根據(jù)釬探的工藝標(biāo)準(zhǔn)，對地基進(jìn)行畫點，用釬探機(jī)在畫點上進(jìn)行打釬。5.2釬探的使用 施工地與釬探機(jī)準(zhǔn)備完成后，即開始進(jìn)行釬探工作，首先把底架中心與畫點重合，把鎖釬器放到底架上部，保證中心與底架中心對齊，然后把電磁錘放在鎖釬器上面，保證電磁錘中心與鎖釬器和底架中心對齊，最后把探桿從電磁錘中心穿入直至地面，固定好之后，手板起鎖釬器分離撥叉，使鎖釬器處于解鎖狀態(tài)，向上抬起鎖釬器，同時帶動電磁錘向上移動，移動70cm左右，松開鎖釬器分離撥叉，鎖釬器處于自鎖狀態(tài)。打開電磁錘電源控制開關(guān)，電磁錘開始工作，以此類推，完成釬探工作。5.3釬探機(jī)調(diào)整5.3.1不同探桿直徑的調(diào)整當(dāng)探桿直徑大小不同時，可以通過調(diào)整環(huán)調(diào)整鎖環(huán)與鎖瓣的配合深度，當(dāng)探桿直徑小時，向下移動調(diào)整環(huán)，此時鎖環(huán)與鎖瓣之間的配合深度增大，同時鎖瓣之間的間距縮小，因此就能使用直徑小的探桿，同理，向上移動調(diào)整環(huán)，可以使用直徑較大的探桿。5.3.2地面不平時釬探機(jī)的調(diào)整當(dāng)?shù)鼗孛嬗幸欢ǖ慕嵌龋皇撬矫鏁r，需要調(diào)整地腳使底架處于水平狀態(tài)，首先松開地腳螺栓，把底架放平，旋轉(zhuǎn)地腳，調(diào)整地腳分開角度，最后鎖緊地腳螺栓，參考文獻(xiàn)1.李柱 徐振高 蔣向前 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社20042.濮良貴 紀(jì)明剛 機(jī)械設(shè)計（第七版） 高等教育出版社20023.機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊編委會 機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社20024.成大先 機(jī)械設(shè)計手冊（2） 化學(xué)工業(yè)出版社20015. 機(jī)械設(shè)計手冊（新版） 機(jī)械工業(yè)出版社19886.哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室 理論力學(xué)（1） 高等教育出版社 20027.增正明 機(jī)械工程材料手冊金屬材料