車載式柴油打樁機(jī)設(shè)計(jì)含9張CAD圖
車載式柴油打樁機(jī)設(shè)計(jì)含9張CAD圖,車載,柴油,打樁機(jī),設(shè)計(jì),cad
一、選題依據(jù)
1．論文（設(shè)計(jì)）題目
車載式柴油打樁機(jī)設(shè)計(jì)（一）
2．研究領(lǐng)域
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)Ｓ迷O(shè)備設(shè)計(jì)
3．論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
最近十幾年間我國高速公路建設(shè)的規(guī)模和速度驚人,對于施工質(zhì)量和效率的
要求越來越高,使用高精度,高效率的機(jī)械化作業(yè)是實(shí)現(xiàn)上述要求的基本保證。高速公路防撞護(hù)欄樁施工是建設(shè)后期一項(xiàng)時(shí)間緊、任務(wù)重、難度大、工藝復(fù)雜,人工無法完成的作業(yè)。按照現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范,高速公路護(hù)欄樁的分布密度為每 4 米 1 根,有些地區(qū)每 2
米一根,每公里的數(shù)量達(dá)到 1000 多根。目前,我國高速公路的建設(shè)通車?yán)锍踢_(dá)每年 3000
公里,合計(jì)總沉樁數(shù)量為 4000000 根。護(hù)欄樁的分布位置都在充分壓實(shí)的路肩上,絕大多數(shù)路基下有穩(wěn)定沙礫甚至碎石,樁位地質(zhì)條件復(fù)雜,沉樁阻力大,不可能人工沉樁,而且考慮到護(hù)欄的防護(hù)功能及其對路容路貌的影響,沉樁施工必須滿足一定的施工質(zhì)量要求。護(hù)欄樁的施工質(zhì)量指沉樁的垂直度、樁位的精確度、標(biāo)高的誤差范圍以及樁頭的變形程度。如果施工質(zhì)量較差,將大大影響護(hù)欄板和防水帽的安裝精度和作業(yè)效率, 同時(shí)還影響車輛通行時(shí)的安全防護(hù)和道路整體線形的美觀。所以,護(hù)欄樁的施工質(zhì)量對于后期的護(hù)欄板安裝以及高速公路的安全保障功能的實(shí)現(xiàn)和道路整體外觀具有至關(guān)重要的意義。根據(jù)我國實(shí)際情況,在高速公路建設(shè)周期中留給護(hù)欄施工的時(shí)間一般很短,工期要求緊,所以要求完成護(hù)欄樁施工的機(jī)械具有較高的作業(yè)效率。本研究所涉及的車載式柴油打樁機(jī)的主要用途是實(shí)現(xiàn)高速公路防撞護(hù)欄樁沉打作業(yè)任務(wù)。[1]
4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢研究概況
1) 與施工工法密切結(jié)合，開發(fā)研制了一批新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了系列化、成套化 例如， 柴油樁錘有筒式水冷、筒式風(fēng)冷和導(dǎo)桿式 3 個(gè)系列；振動(dòng)樁錘有普通振動(dòng)樁錘 DZ 系列，引進(jìn)日本建調(diào)（株）生產(chǎn)的 KM，VM 系列，可調(diào)偏心力矩振動(dòng)樁錘 DZJ 系列，無級變頻變矩電驅(qū)振動(dòng)樁錘 DZPJ 系列，免共振無級變頻電驅(qū)振動(dòng)樁錘 DZP
系列，無級變頻變矩液壓振動(dòng)樁錘 YZPJ 系列共 6 個(gè)系列；液壓打樁錘有 1 個(gè)系列； 壓樁機(jī)有 1 個(gè)系列；長螺旋鉆孔機(jī)有步履式和履帶式 2 個(gè)系列；潛水式鉆孔機(jī)有 1
個(gè)系列；工程鉆機(jī)有轉(zhuǎn)盤式和動(dòng)力頭式 2 個(gè)系列；振沖器有 1 個(gè)系列；樁架有步履
式和履帶式 2 個(gè)系列；旋挖鉆機(jī)有 1 個(gè)系列；液壓抓斗有 1 個(gè)系列；多軸式鉆機(jī)
有 1 個(gè)系列；潛孔錘鑿巖鉆機(jī)有 1 個(gè)系列；以上產(chǎn)品每個(gè)系列都有多種規(guī)格。
樁工機(jī)械的成套化主要體現(xiàn)在為完成各種樁基礎(chǔ)施工，可提供沖擊作用的柴油錘、液壓錘、振動(dòng)作用的振動(dòng)錘，靜壓作用的壓樁機(jī)，以及長螺旋、短螺旋、潛水式、轉(zhuǎn)盤式、回轉(zhuǎn)斗、動(dòng)力頭式、沖抓式等各種成孔（樁孔）鉆機(jī)，滿足不同樁基礎(chǔ)施工和不同施工工法的需求。可提供走管式、軌道式、履帶式、懸掛式、步履式不同技術(shù)性能、不同生產(chǎn)成本的多種打樁架，可分別滿足大型重點(diǎn)工程、中小工程，一般民用村鎮(zhèn)建設(shè)工程的不同需求，可適應(yīng)不同技術(shù)資質(zhì)、不同經(jīng)濟(jì)實(shí)力的基礎(chǔ)施工企業(yè)的不同條件，適應(yīng)不同基礎(chǔ)施工現(xiàn)場“三通一平”等現(xiàn)場條件。
2）產(chǎn)品普遍采用了液壓傳動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、仿真、有限元計(jì)算等先進(jìn)設(shè)計(jì)手段，產(chǎn)品技術(shù)水平上了新的檔次 履帶底盤三支點(diǎn)打樁架、液壓樁錘、旋挖鉆機(jī)、液壓抓斗、靜壓樁機(jī)、部分型號(hào)的工程鉆機(jī)均采用了全液壓傳動(dòng)。采用液壓傳動(dòng)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、調(diào)速性能好，過載保護(hù)性能好， 操縱輕便。振動(dòng)樁錘和振沖器是樁工機(jī)械利用振動(dòng)技術(shù)的典型產(chǎn)品。振動(dòng)樁錘以一定方向的激振力、激振頻率、振幅的振動(dòng)作用，在土壤 N 值不大于 50 的土質(zhì)條件下沉拔鋼管樁、鋼板樁、施工振動(dòng)沉管灌注樁具有施工效率高、樁體密實(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。振動(dòng)樁錘目前已普遍使用專門設(shè)計(jì)特殊構(gòu)造的耐振型電機(jī)、產(chǎn)品的使用可靠性與壽命都得到了顯著提高。為了適應(yīng)不同地質(zhì)條件的施工，發(fā)展振動(dòng)主參數(shù)可調(diào)的振動(dòng)樁錘是發(fā)展方向。由北京建筑機(jī)械化研究院研制的 DZJ 系列液壓式可調(diào)偏心力矩振動(dòng)錘已達(dá)到了上述要求?？烧{(diào)偏心力矩振動(dòng)錘還具有啟動(dòng)方便、啟動(dòng)、停機(jī)過程中能躲過樁架固有振動(dòng)頻率，防止樁架共振破壞的優(yōu)點(diǎn)。振沖器是利用機(jī)械振動(dòng)加固軟地基的施工機(jī)械，目前已廣泛應(yīng)用。
發(fā)展趨勢
1）進(jìn)一步與基礎(chǔ)施工工法密切結(jié)合，結(jié)合我國國情，引進(jìn)必要的國外產(chǎn)品技術(shù)， 發(fā)展更多的新品種、新規(guī)格，滿足各種不同工程施工需要和不同施工用戶需要。目前， 特別要加速發(fā)展地下防滲擋土連續(xù)墻施工設(shè)備和多功能大直徑鉆孔機(jī)械。
2）進(jìn)一步消化吸收引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)，在樁工機(jī)械的傳動(dòng)、操縱、控制、安全保護(hù)等系統(tǒng)普遍采用液壓、電子等機(jī)電液一體化新技術(shù)，使樁工機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)水平上一個(gè)新的檔次，性能更先進(jìn)，操縱更方便、舒適，實(shí)用更可靠、安全。
3）進(jìn)一步解決樁工機(jī)械在城市施工的公害問題。發(fā)展超高頻（50Hz 以上）低振幅
式振動(dòng)沉拔樁錘，降低振動(dòng)樁錘的振動(dòng)危害；進(jìn)一步改進(jìn)柴油樁錘的燃料霧化系統(tǒng)和吸排氣系統(tǒng)，提高燃燒效果，降低空氣污染；發(fā)展液壓樁錘，降低施工沖擊噪音徹底解決廢氣污染問題；在鉆孔機(jī)產(chǎn)品中，發(fā)展全套管護(hù)壁產(chǎn)品或不需護(hù)壁的新工法、新設(shè)備，解決施工工程中泥漿護(hù)壁污染問題。
4）樁工機(jī)械在施工時(shí)工況惡劣，更易受損壞和磨損，不斷提高樁工機(jī)械的使用可靠性和壽命是一個(gè)重要課題。要進(jìn)一步發(fā)展推廣應(yīng)用振動(dòng)樁錘專用的高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、起動(dòng)力矩大、絕緣等級高、過載能力強(qiáng)的耐振電機(jī)，恒功率調(diào)速、起動(dòng)力矩大、絕緣等級高、過載能力強(qiáng)的鉆孔機(jī)專用電機(jī)，解決使用普通電機(jī)存在的故障多、易損壞等問題。采用新材料、新工藝，不斷提高活塞環(huán)、密封件、鉆桿鉆頭葉片、斗齒等易損件的使用壽命。樁工機(jī)械振動(dòng)和沖擊作用勢必對機(jī)械本身造成損壞或加大磨損，造成連接件松動(dòng)，引起機(jī)器故障。因此，要設(shè)法防止因振動(dòng)、沖擊引起的機(jī)器本身的損壞。
[2]
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1.重點(diǎn)解決的問題總體方案設(shè)計(jì) 液壓樁錘設(shè)計(jì)
液壓斜式導(dǎo)向架設(shè)計(jì)
液壓及電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要零件設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）
以給定數(shù)據(jù)：鋼筋混凝土樁尺寸:25cm×25cm×3000cm，液壓樁錘打樁為自由落體擊樁與柴油點(diǎn)火爆發(fā)擊樁的復(fù)合，樁錘結(jié)構(gòu)緊湊，液壓馬達(dá)提升時(shí)間≤10s；液壓斜式導(dǎo)向架起升回落平穩(wěn)，起升與回落時(shí)間均≤30s，總長度不超過車體總長；液壓及電氣控制系統(tǒng)在野外作業(yè)環(huán)境下工作可靠；通常地層結(jié)構(gòu)下，每個(gè)鋼筋混凝土樁完成打樁時(shí)間≤120s。為設(shè)計(jì)要求，依托一款陜汽汽車底盤進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。
1）車載式柴油打樁機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2）樁架起落，橫移，偏擺機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3）樁錘提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4）液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
5）液壓系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)
6）電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7）主要零件尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算及其校核
3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
1）機(jī)械結(jié)構(gòu)零件圖五張
2）機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖 A0 圖兩張
3）液壓回路設(shè)計(jì)圖
4）電氣控制圖
5）相關(guān)外文文獻(xiàn)翻譯
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
擬采用行動(dòng)研究法和文獻(xiàn)法結(jié)合的方式作為主要研究方法，根據(jù)已經(jīng)初步確定的車載式柴油打樁機(jī)的主要技術(shù)要求，查詢相關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)完成對車載式柴油打樁機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。查詢相關(guān)液壓，電氣相關(guān)書籍文獻(xiàn)期刊完成對液壓結(jié)構(gòu)和電氣控制系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)。采用案例分析法完成對整體設(shè)計(jì)成果的修改與改進(jìn)。
2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
1-2 周：查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，研讀文獻(xiàn)資料并完成文獻(xiàn)綜述。
3-4 周：撰寫開題報(bào)告，準(zhǔn)備開題報(bào)告答辯。根據(jù)老師在開題報(bào)告后的建議進(jìn)行開題報(bào)告修改。擬定設(shè)計(jì)答題思路。
5-6 周：完成整體方案設(shè)計(jì)并根據(jù)題目進(jìn)行液壓樁錘設(shè)計(jì)。
7-8 周：樁架起落，橫移，偏擺機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料選用，校核。
9-10 周：樁錘提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料選用，校核。
11-12 周：液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，參數(shù)設(shè)計(jì)，液壓元器件選用，液壓系統(tǒng)方案參數(shù)計(jì)算。
13-14 周：電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，計(jì)算完成整體設(shè)計(jì)零件圖繪制，裝配圖繪制。
15-16 周：撰寫說明書，打印材料，準(zhǔn)備答辯。
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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文獻(xiàn)綜述或報(bào)告
（一）打樁施工順序
1 施工放線定位
立柱的放線定位對防撞護(hù)欄的外觀質(zhì)量影響最大，掌握好立柱定位放線的正確方法至關(guān)重要，根據(jù)施工圖紙防撞護(hù)欄立柱位置是靠路緣石來確定，這就假設(shè)了路緣石的鋪設(shè)，在縱向（順路方向）上是絕對平順的，在橫向（垂直于路方向）是沒有任何錯(cuò)位，而實(shí)際施工中并不是這樣，路緣石的鋪設(shè)在縱向和橫向上與設(shè)計(jì)是有誤差的，如果按路緣石來放線定位，護(hù)欄立柱在縱方向上是不順直的，安裝護(hù)欄板后，線形局部會(huì)出現(xiàn)凸凹面。
1.1 確定立柱的位置
首先確定立柱的間距，以橋梁、通道、活動(dòng)護(hù)欄口、立交、平交為控制點(diǎn)進(jìn)行測距。立柱的間距分為 2 m 和 4 m 兩種，2 m 間距的為加強(qiáng)立柱，4 m 間距的為普通立柱， 而實(shí)際施工中經(jīng)常出現(xiàn)異形間距，所安裝的護(hù)欄板稱異形板，異形板由于間距不定， 所以制造難度大，又影響工程，因此在確定立柱間距時(shí)盡可能減少異形間距。
1.2 立柱縱向位置的確定
立柱的位置先在路緣石上用紅鉛筆根據(jù)立柱間距劃出橫線，再用線繩和釘子順路方向上放出一條線，反復(fù)調(diào)整線形，然后用紅鉛筆在這條線上劃出于橫線垂直的縱線， 形成十字線，在打入立柱時(shí)，嚴(yán)格按立柱距十字線中心距離打入，這樣就保證了立柱在縱向上的順直度。
1.3 柱的高度控制
立柱的頂面是否平順，決定了護(hù)欄板頂面的平順，立柱高度是影響防撞護(hù)欄線形的大因素。在最初的防撞護(hù)欄施工中，我們都是假設(shè)路緣石絕對按設(shè)計(jì)標(biāo)高，按照施工圖紙，立柱頂面標(biāo)高高出路緣石 70 cm,打入第一根立柱時(shí)，當(dāng)打入到立柱頂面至路緣石頂面 70 cm 時(shí)，在打樁機(jī)導(dǎo)桿上記錄下樁錘的位置，以后每打一根立柱當(dāng)樁錘下落到記下的位置時(shí)就說明立柱已經(jīng)達(dá)到位了。這樣路緣石頂面的不平順就反映到立柱頂面，最終使得護(hù)欄板整體不平順，由于立柱的高低校起來費(fèi)工費(fèi)時(shí)，難度又大，對于立柱頂面高度的控制方法，先以路面設(shè)計(jì)標(biāo)高算出路緣石頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高，再根據(jù)立柱頂面應(yīng)高出路緣石頂面 70 cm 算出立柱頂面標(biāo)高，然后打入立柱時(shí)，對每根立柱進(jìn)行測量。但這樣雖然保證了立柱頂面平順，但由于路面實(shí)際標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高之間存在誤
差，而且誤差較大，所以會(huì)出現(xiàn)一行立柱距路緣石頂面高度不一致的現(xiàn)象，我們在鄭州至新鄭高速公路上施工時(shí)有這樣放線的路段，有的立柱頂面距路緣石頂面大于 70
cm，有的小于 70 cm，同樣影響美觀，而且這種方法比較繁瑣。在后來的施工中，我們找到了一種既簡單又能保證護(hù)欄板線形的方法：首先用水準(zhǔn)儀對每一個(gè)立柱位置的十字線進(jìn)行水準(zhǔn)測量（不需水準(zhǔn)點(diǎn)，只測相對標(biāo)高），根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出坡度，具體算法如下：假設(shè)架一次水準(zhǔn)儀測 n 個(gè)樁位，用第 n 個(gè)數(shù)減去第一個(gè)數(shù)，所得值除以
（n- 1），得出一個(gè) a。第一個(gè)位置立柱高 70 cm，第二個(gè)位置立柱高應(yīng)為第一個(gè)數(shù)減去第二個(gè)數(shù)，再減去 a，再加上 70 cm 即為要得到的立柱高，第 3、4…n 個(gè)位置立柱高依次類推，在每一個(gè)將要打入的立柱上用紅鉛筆劃出打入深度。這樣既保證了立頂面高度的平順，又能使立柱頂距路緣石頂高度誤差很小。[3]
（二）車載式柴油錘打樁機(jī)
車載式柴油錘打樁機(jī)主要由隨車吊、導(dǎo)桿式柴油錘、液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)、打樁架和扶樁臂等組成。打樁時(shí),地錨樁由液動(dòng)扶樁臂夾持扶正,柴油錘利用柴油在其燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的能量進(jìn)行打樁,整個(gè)擊樁過程由柴油錘自動(dòng)連續(xù)完成。打樁架為兩節(jié)
(主樁架和副樁架)鐵接式,可分別滿足行駛和打樁兩方面的要求。這種打樁機(jī)集裝卸、拉運(yùn)、立樁和打樁等功能于一體,全部工序一人操作即可將預(yù)制的水泥地錨樁打入地下, 工作效率極高。[4]
（三）柴油錘
導(dǎo)桿式柴油錘打樁機(jī)原理簡介：主體由汽缸和柱塞組成，其工作原理和單缸二沖程柴油機(jī)相似，利用噴入汽缸燃燒室內(nèi)的霧化柴油受高壓高溫后燃爆所產(chǎn)生的強(qiáng)大壓力驅(qū)動(dòng)錘頭工作。導(dǎo)桿式柴油錘以柱塞為錘座壓在樁帽上，以汽缸為錘頭沿兩根導(dǎo)桿升降。打樁時(shí)，先將樁吊到樁架龍門中就位，再將柴油錘擱在樁頂，降下吊鉤將汽缸吊起一定高度，脫開吊鉤讓汽缸下落套入柱塞，將封閉在汽缸內(nèi)的空氣進(jìn)行壓縮，汽缸繼續(xù)下落，直到缸體外的壓銷推壓錘座上燃油泵的搖桿時(shí)，燃油泵就將油霧噴入缸內(nèi)， 油霧遇到燃點(diǎn)以上的高溫氣體，當(dāng)即發(fā)生燃爆，爆發(fā)力向下沖擊使樁下沉，同時(shí)向上頂推，使汽缸回升，待汽缸重新沿導(dǎo)桿墜落時(shí)，又開始第二次沖擊循環(huán)。柴油錘的工作是靠壓燃柴油來啟動(dòng)的，因此必須保證汽缸內(nèi)的封閉氣體達(dá)到一定的壓縮比，有時(shí)在軟土地層上打樁時(shí),往往由于反作用力過小,壓縮量不夠而無法引燃起爆，就需要用吊鉤多次吊起錘頭脫鉤沖擊，才能起動(dòng)。[5]
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