2011届毕业设计说明书毕业设计说明书打桩机顶部滑轮组、立柱、钻头和钻杆的设计学生姓名： 学号： 学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 2011 年 6 月打桩机顶部滑轮组、立柱、钻头和钻杆的设计摘要本设计涉及了长螺旋打桩机钻杆，其主要特征为：包括带有通孔的杆体，在所述杆体的外壁面带有螺旋线。当钻入地下时，工作人员根据杆体外壁面的螺旋线直接测量到钻头的转动情况和竖直行进情况，随时调整竖直行进速度和转动速度，以达到转动和竖直行进速度的同步，确保所打桩体呈螺旋状;打桩机钻头当需要更换或维修钻尖和钻镐时，不需要使用电气焊将钻尖或钻镐从钻头基体上切割下，只需要松开固定钻尖和钻镐的连接螺栓，可以方便的将钻尖和钻镐从钻头基体上拆卸下来，进行更换或维修，更换和维修钻尖、钻镐的时间很短，大大提高了作业率;打桩机立柱，其特征是：立柱为上段立柱和下段立柱分体结构，上段立柱和下段立柱通过连接装置连接为一体。在转场运输时，只需将上段立柱以销轴为支点弯拆下来，即达到公路运输不超高的要求，不需要将立柱整体拆卸省时省力，提高了工作效率;改进的滑轮组，通过增加导向轮，采用摆动式滑轮，降低了钢丝绳和滑轮的磨损，延长了使用寿命，提高了经济效益。关键词：打桩机、钻头、滑轮组AbstractThe design involves a long spiral drill hammers，and its main features are: including the rod with a hole in the wall above the outer rod with a spiral line. When the burrow into the ground, the staff in vitro under the bar direct measurement of the wall of the spiral rotation of the drill bit and vertical road conditions at any time to adjust the vertical speed and rotational speed of the road, the road to reach the speed of rotation and vertical synchronization, to ensure The lanes are helical piling；hammer drill bits need to be replaced or repaired when the drill tip and the drill-ho, you do not use Dianqi Han-ho, the drill tip or drill bit from cutting the substrate, just loosen the drill tip and the drill-ho of the connecting bolts, can easily the drill tip and the drill bit matrix-ho from disassembled, replace or repair, replacement and maintenance of drill point, drill-ho for a short time, greatly improving the operating rate；pile-column, and its features are: the column for the upper column and lower column sub-structure, the upper column and lower column by connecting the device is connected as one. Transport in the transition, only the upper column to remove the pin as a fulcrum to bend, that road transport does not meet the requirements of ultra-high, no need to remove the whole column saves time and effort, improve work efficiency；pulley improved by increasing the guide wheel, with swing pulleys, wire rope and pulleys reduce wear and prolong the service life and improve economic efficiency.Keywords：Pile、drill、pulley目录1 绪 论11.1 概述11.2 课题的研究背景11.3 打桩机工作原理11.4 打桩机的种类和发展情况22 钻头的设计42.1 钻头的工作原理42.2 钻头长出现的问题42.3 钻头的设计方案43 钻杆的设计83.1 钻杆的作用及其结构83.2 打桩过程中钻杆常见问题83.3 解决方法93.4 钻杆设计的具体实施方法94 钻杆的优化设计114.1 优化设计的原因114.2 优化分析及数学模型的建立114.2.1 优化设计概念114.2.2 设计的基本要素114.3 螺旋钻杆结构参数优化124.3.1 目标函数124.3.2约束条件144.4 钻杆结构参数优化数学模型174.5 优化前后钻杆参数比较214.6 总结215 立柱的设计225.1 立柱的工作原理225.2 立柱存在的问题225.3 解决的方案225.4 具体设计方法236 顶部滑轮组的设计276.1 滑轮的作用和类型276.2 滑轮组306.3 国内外滑轮组的背景资料336.4 滑轮组的改进方案347 钻头的打捞367.1 前 言367.2 钻头掉进钻井内原因分析与处理措施367.3 工程实例377.3.1工程概述377.3.2打捞方案的确定和实施377.3.3打捞方案的确定377.3.4打劳方案的实施377.3.5钻孔灌桩与桩体质量387.4 结语38结论39参考文献40致谢错误!未定义书签。 第V页 共II页1 绪 论 1.1 概述本设计主要的设计重点是打桩机顶部滑轮组、钻头、钻杆和立柱的设计。阐述了打桩机顶部滑轮组、立柱、钻头和钻杆的工作原理，给出了打桩机顶部滑轮组、立柱、钻头和钻杆的装配图及主要部分零件图，并且对其进行了些许改进，使其更加的完善。本说明书也将围绕对打桩机部滑轮组、钻头、钻杆和立柱的设计改进进行主要的讲解。1.2 课题的研究背景近年来,随着我国国民经济的逐步增强,国内各大城市的高层建筑、立交桥、海港码头、铁路公路桥梁等基本建设项目急剧猛增,大口径基础桩工程得到广泛应用。由于现代化的高层建筑、大型桥梁和港口码头等结构复杂,负荷十分巨大,对基础的承载能力和防止沉陷方面的要求较高。根据建设部门的资料,对高层建筑基础的处理,通常是采用箱式、地下连续墙、桩等形式作为基础。由于打桩机结构简单，坚固可靠，外型美观，使用灵活，操作简便等优点，尤其是打桩经济效益好（不需降水，换土等）。振动锤减震效果优良，噪音低，桩架振动小，劳动条件较好，使用，维修，保养方便，收效快,在建筑业中将发挥其独特作用。 1.3 打桩机工作原理利用冲击力将桩贯入地层的桩工机械。由桩锤、桩架及附属设备组成。桩锤依附在桩架前部两根平行的竖直导杆之间，用提升吊钩吊升。桩架为一钢结构塔架,在其后部设有卷扬机,用以起吊桩和桩锤。桩架前面有两根导杆组成的导向架，用以控制打桩方向，使桩按照设计方位准确地贯入地层。塔架和导向架可以一起偏斜，用以打斜桩。导向架还能沿塔架向下引伸，用以沿堤岸或码头打水下桩。桩架能转动，也能移行。打桩机的基本技术参数是冲击部分重量、冲击动能和冲击频率。桩锤按运动的动力来源可分为落锤、汽锤、柴油锤、液压锤等。顶部滑轮组是用法兰，螺栓安装在立柱顶部（亦称鹅头），滑轮组中有7个滑轮，分别为沉桩，拔桩，吊钢筋笼和吊加料多斗用。顶部滑轮采用绳索滑轮，一般用来导向和支撑，以改变绳索及其传递拉力的方向或平衡绳索分支的拉力。滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成，可以达到既省力又改变力作用方向的目的。动滑轮被两根绳子承担，即每根绳承担物体和动滑轮。使用中，省力多少和绳子的绕法，决定于滑轮组的使用效果。立柱是桩架主体，由五节卷管和导轨，爬梯，撑杆上铰链，立体支撑等组成。下端用轴固定在底盘立柱支承座上，导轮采用国内统一标准，适用于柴油锤和其他形式的振动锤的标准滑块（滚轮）。立柱各节的法兰，螺栓孔均能互换，因而立柱高度可以根据沉桩的实际长度进行安装。立柱主要用于配挂柴油桩锤，振动桩锤和钻孔机等进行工业与民用建筑，道路，桥梁，港口和码头的基础施工。1.4 打桩机的种类和发展情况（1）振动锤打桩机。利用桩锤的机械振动力，使桩沉入地下，适用于承载较小的预制混凝土桩、钢板桩等。（2）柴油锤打桩机。利用燃油爆炸，推动活塞，靠爆炸力冲击桩头，使桩沉入地下，适宜打各类预制桩。（3）蒸汽锤打桩机。利用高压蒸汽将锤头上举，然后靠锤头自重向下冲击桩头，使桩沉入地下（4）静力压桩机。 利用机械卷扬机或液压系统产生的压力，使桩在持续静压力的作用下压入土中，使用于一般承载力的各类预制桩。打桩机还有旋挖式桩机，是用螺旋向地下挖，然后灌桩。按桩锤运动的动力来源可分为落锤、汽锤、柴油锤、液压锤打桩机等。落锤打桩机 桩锤是一钢质重块，由卷扬机用吊钩提升，脱钩后沿导向架自由下落而打桩。 汽锤打桩机 桩锤由锤头和锤座组成，以蒸汽或压缩空气为动力，有单动汽锤和双动汽锤两种。汽锤的进排汽旋阀的换向可由人工控制，也可由装在锤头一侧并随锤头升降的凸缘操纵杆自动控制，两种方式都可以调节汽锤的冲击行程。柴油锤打桩机 主体也是由汽缸和柱塞组成，其工作原理和单缸二冲程柴油机相似，利用喷入汽缸燃烧室内的雾化柴油受高压高温后燃爆所产生的强大压力驱动锤头工作。柱塞和缸筒之间的活动间隙用弹性柱塞环密封。液压锤打桩机 以油液压力为动力，可按地层土质不同调整液压，以达到适当的冲击力进行打桩，是一种新型打桩机。日本是从1959年开始发展振动打桩机的，但是振动打桩机由于打桩性能受土质条件的限制，在较软地层打桩或拔桩速度较快，而在坚硬地层和粘土层时，由于桩端阻力较大，打桩速度较慢或者几乎不能打入，因此发展了振动冲击式打桩机和振动喷水联合作用的施工法。由于柴油打桩机在坚硬的地层中打桩具有很大的打击力，显示了它的优越性，因此在日本的打桩工程中占据了主导地位。振动打桩机用在打入或拔出钢板桩，以及小直径砂