建筑打樁機總體設計

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大 學畢業(yè)設計開題報告學 生 姓 名： 學 號：學 院 、 系 ： 專 業(yè) ： 機械設計制造及自動化設 計 題 目 ： 建筑打樁機總體設計指 導 教 師 : 年 月 20 日畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告1結合畢業(yè)設計情況，根據所查閱的文獻資料，撰寫 2000 字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述一）打樁機的發(fā)展背景近年來,隨著我國國民經濟的逐步增強,國內各大城市的高層建筑、立交橋、海港碼頭、鐵路公路橋梁等基本建設項目急劇猛增, 建筑業(yè)迅速發(fā)展，大口徑基礎樁工程得到廣泛應用。工業(yè)與民用建筑大量采用樁基礎，打樁施工越來越普遍，樁機的發(fā)展越來越快，廣泛使用與城市建筑的各種樁基礎工程、深基坑支護工程以及防洪工程中的防滲壩工程等各類工業(yè)與民用建筑施工。由于現代化的高層建筑、大型橋梁和港口碼頭等結構復雜,負荷十分巨大,對基礎的承載能力和防止沉陷方面的要求較高。根據建設部門的資料,對高層建筑基礎的處理,通常是采用箱式、地下連續(xù)墻、樁等形式作為基礎 1。二）打樁機的國內外發(fā)展歷程及發(fā)展方向由于打樁機的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)方面已經比較成熟，國內外打樁機的發(fā)展主要體現在控制系統(tǒng)方面，微電子技術的飛速發(fā)展，為改進打樁機的性能、提高穩(wěn)定性、加工效率方面提供了可能 2。想比來講，國內機型雖種類齊全，但技術含量相對較低，缺乏高技術含量的機型。在國內外打樁機中，按控制系統(tǒng)分類可分為三種：第一種是以繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型打樁機，第二種是采用可編程控制器（PLC）控制的打樁機，第三種是應用高級微處理器的高性能打樁機 3。在英國、美國、瑞典、荷蘭等發(fā)達國家，各類打樁機設備發(fā)展迅速，我國的打樁機主要采用可編程控制器（PLC）控制的液壓機，但是與它們還存在較大差距。所以我們要盡快研制出滿足國家需要的高效、低噪聲、無污染的打樁機。國內外打樁機的發(fā)展趨勢明顯，具體體現在：1、高速化、智能化、低能耗，提高打樁機的工作效率，降低生產成本。2、機電液一體化。充分合理利用機械、液壓、電子方面的先進技術，促進這個系統(tǒng)的完善。3、 自動化、智能化。微電子技術的高速發(fā)展為打樁機的自動化、智能化提供了條件，能夠對系統(tǒng)實現自動診斷和調整，具有故障預處理功能 4。液壓元件集成化、標準化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效的防止泄漏和污染，標準化的元件為維修帶來方便 6。三）打樁機的定義及工作原理打樁機是利用沖擊力將樁貫入地層的樁工機械。由樁錘、樁架及附屬設備等組成。具有貫入力強，噪聲小，沉樁質量好，使用方便，適用于各種不同的工作環(huán)境，操作容易，機動性高，可水下作業(yè)，同時設備還具有廣闊的推廣應用前景、節(jié)約投資、施工速度快、防護效果好等優(yōu)點，具有較好的社會效益和經濟效益 5。樁錘依附在樁架前部兩根平行的豎直導桿（俗稱龍門）之間，用提升吊鉤吊升。樁架為一鋼結構塔架,在其后部設有卷揚機,用以起吊樁和樁錘 9。樁架前面有兩根導桿組成的導向架，用以控制打樁方向，使樁按照設計方位準確地貫入地層。塔架和導向架可以一起偏斜，用以打斜樁。導向架還能沿塔架向下引伸，用以沿堤岸或碼頭打水下樁。樁架能轉動，也能移行。打樁機的基本技術參數是沖擊部分重量、沖擊動能和沖擊頻率。樁錘按運動的動力來源可分為落錘、汽錘、柴油錘、液壓錘等 13。樁是豎向(或微斜)埋入地層中而向底層巖土深處傳遞載荷的一種受力桿件,鉆孔灌注樁則是按成樁方法分類而定義的一種樁型 12。它是一種現場澆注型的鋼筋混凝土樁,系指在工程現場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔,并在其內放置鋼筋籠,灌注混凝土而制成的樁 15。目前，中小型建筑施工進行基礎打樁時，常用的方法有:1、開挖基礎槽灌注樁法；2 卷揚機打樁機打孔灌注樁法；3、靜壓法打樁機打孔灌注樁法；4、振動錘擊法打預制樁法；5、螺旋鉆打樁機鉆孔灌注樁法 16。以上各種打樁方法中，開挖基礎槽灌注樁法費工費時；卷揚機打樁機打孔灌注樁法施工速度慢、效率低；靜壓法打樁機打孔灌注樁法樁機由于機身自重大，對施工場地要求較高，不適宜在較狹窄或建筑物較多的地區(qū)施工，因此這種打樁機不適用于中小型建筑打樁，適用范圍窄；振動錘擊法打預制樁法對土層結構和預制樁都有一定要求，適宜在較軟土層中施工，而對于致密的砂層與結構較松散的細砂層或較硬的土層來說，施工難度大，而且容易損傷預制樁，因此適用范圍窄；螺旋鉆打樁機鉆孔灌注樁法和其他幾種打樁方法僅能打某一種類型的樁，功能單一 17。四）打樁機的種類（1）蒸汽錘打樁機。利用高壓蒸汽將錘頭上舉，然后靠錘頭自重向下沖擊樁頭，使樁沉入地下。 （2）柴油錘打樁機。利用燃油爆炸，推動活塞，靠爆炸力沖擊樁頭，使樁沉入地下，適宜打各類預制樁。 （3）振動錘打樁機。利用樁錘的機械振動力，使樁沉入地下，適用于承載較小的預制混凝土樁、鋼板樁等。 （4）靜力壓樁機。 利用機械卷揚機或液壓系統(tǒng)產生的壓力，使樁在持續(xù)靜壓力的作用下壓入土中，使用于一般承載力的各類預制樁。 （5）低空間落錘式液壓自動打樁機。在打樁的現場根據樁位的布局預先用枕木和槽鋼鋪設一段簡易導軌，并將打樁機組裝在導軌上，使自動夾緊裝置處松開狀，然后用人力將整機移至需要打樁的位置由于整機的重量較輕，采用人力就能較輕松地移動，在移動過程中松開的夾緊裝置仍能起保護作用，防止整機移動過程中可能出現的傾翻現象，當將打樁機準確地移動到需要打樁的新樁位時，通過液壓控制系統(tǒng)，使夾緊裝置將打樁機緊緊地固定在導軌上以保證打樁機能正常工作 18。五）設計產品特點本課題所設計的打樁機是滑軌式柴油打樁機，滑軌式柴油打樁機的設計相對較簡單，制造精度要求較低，因而該打樁機的設計制造周期短、成本低、易于實現標準化、系列化批量生產，故可在建筑部門廣泛推廣。該機使打樁的過程變得安全、可靠、快捷并自動進行，因而，極大地減輕了工人的勞動強度，改善了工作環(huán)境，提高了工作效率。 滑軌式柴油打樁機采用人工進行控制，其突出的特點是：體積小、重量輕、搬運方便，能在惡劣的建筑施工環(huán)境中可靠工作，性能價格比高。打樁機的樁架部分采用了工字鋼、槽鋼、角鋼等型材利用螺栓進行連接，其行走機構采用導軌式，樁架利用人力就可以輕松的在導軌上移動，便于打樁施工的進行。采用這種行走機構雖然不需要驅動裝置，但是鋪設導軌需要較長的準備時間，導軌限制了打樁機的活動范圍，這是本設計的一個缺點。參考文獻：1 張忠海.液壓式振動樁錘發(fā)展現狀及選型應用.建筑機械,2001(3)2 焦集群,王介寧.車載式柴油錘打樁機.石油機械,1997(7)3 鄧長峰.多功能打樁機.中國專利：200610070513.5，2007-05-094 周林森，唐振科，韓林山等.DZF-120 型便攜式防汛搶險打樁機.工程機械,2002(4)5 趙志超，原政軍，張超等.DLZ2.0 車載液壓打樁機及導向模板的設計與建模.現代制造工程,2006(12) 6 霍曉強，周傳立，柯瑾 振動沉拔樁機振動樁錘主要參數的選擇及計算.筑路機械與施工機械化,2001(1)7 李羊林.高金華.吳春篤.農用手持式液壓打樁機的設計.農機化研究,2004(04)8 呂有界.防汛搶險螺旋樁設計與焊接過程分析.機電工程技術,2007(04)9 建筑機械使用手冊編寫組 建筑機械使用手冊(上冊),198910 徐錦康 劉極峰.機械優(yōu)化設計.北京：機械工業(yè)出版社，2000，17511 孫靖民.機械設計優(yōu)化.北京：機械工業(yè)出版社，1999，14412 汪琪.機械零件設計問題解析.中國致公出版社，1998，10313 臧海燕.輕型液壓打樁機動力學特性分析及優(yōu)化設計.碩士學位論文,200514 王勝.新型液壓打樁錘機電液一體化設計與 PLC 控制.碩士學位論文,200515 程健.電磁打樁機.中國機械工程,1997(5)16 Ivanov A P Stabilization of an impact oscillator near grazing incidence owing to resonance 1993(3)17 Chatterjee S.Mallik A K Bifurcations and chaos in autonomous self-excited oscillators with impact damping 1996(4)18 Mejaard J P.Pater A D Railway vechicle systems dynamics and chaotic vibrations 1989(1)畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：一）本課題中存在的問題本課題的目的是提供一種省工省時、效率高、適用范圍廣的滑軌式柴油打樁機。本設計由滑軌、樁架、柴油樁錘、控制系統(tǒng)組成。其中出現如下一些問題需要考慮和解決：1、了解打樁機的工作原理；2、合理設計打樁機上的各個工作系統(tǒng)（滑軌、樁架、柴油樁錘、控制系統(tǒng)） ；3、如何確定打樁機上的各個部位的具體尺寸（像龍門架的高度） ，整個打樁機的整體穩(wěn)定性，及各個關鍵零件的大小讓其符合國標，在強度和剛度上滿足打樁機工作時的各項要求。二）本課題擬采用的研究手段1、查閱相關資料，對各種打樁機的工作原理進行深入的理解，為本課題的進一步研究打下良好的基礎；2、運用所學的知識對打樁機的各部分進行設計，用力學的相關知識對各個關鍵部位進行強度和剛度的計算和校核，使其滿足工程上的需要；3、對每個部位進行深入的研究后，設計出幾種可行的方案，通過對比各種方案的優(yōu)缺點后對各個部位進行優(yōu)化設計；4、在結構設計過程中，主要采用 CAD 軟件繪圖和運用 Solidworks、pro/E、UG等三維繪圖軟件完成零部件的三維造型，并進行虛擬裝配，最后導入有限元分析軟件Ansys 進行分析計算；5、本課題初步擬采用的技術方案為：該打樁機主要由枕木、導軌、自動夾緊裝置、機架、提錘液壓缸、樁錘、自動掛鉤機構、滑輪、電動葫蘆接近開關、自動打樁滑架、滑架升降液壓缸、樁帽、分段式預制水泥樁、液壓控制系統(tǒng)等部分組成。畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告指導教師意見：該同學通過查閱大量資料對于適合于建筑使用的打樁機總體結構有了較清晰的認識，對于該題目的研究意義、目的、打樁機國內外發(fā)展現狀、打樁機種類、原理及特點，進行了歸納總結與闡述。該生針對低空落錘式打樁機查閱了大量資料，對其結構和特點有了較明確的認識，提出了設計方案和研究方法，目的明確，方案切實可行。同意開題。指導教師： 年 月 日所在系審查意見：系主任： 年 月 日