欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321ZYJ900液压静力压桩机夹持机构液压系统设计学 生：甘翰宇指导老师：莫亚武(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128)摘 要：本文概述了高性能液压静力压桩机技术特点；对液压静力压桩机进行结构分析；对液压静力压桩机的传动系统进行设计；设计多点均压夹桩机构，并对其设计原理、功能特点进行了具体的分析，同时对两种夹桩机构夹桩时桩内部的夹持力进行分析，采用多点均压夹桩机构，桩身应力分布均匀，且在夹桩油压相同时，夹桩力同比更大，而桩身应力峰值为采用传统夹桩机构所产生的桩身应力峰值的30%。关键词：液压；压桩机；静力；夹桩机构Hydraulic System Design of The ZYJ900 Hydraulic Static Pile DriverStudent:Gan Han-yu Tutor:Mo Ya-wu(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: This essay generalizes the technical characteristics of the high-performance hydraulic static piling machine, analyzes the structure of the hydraulic static piling machine, designs the transmission system of the hydraulic static piling machine and the mechanism of the piling machine of multiple points average pressure, and specifically analyzes its design principles, functional characteristics. And at the same time, This essay analyzes the internal chucking power of the two piling machines. Utilizing the piling mechanism of multiple points average pressure, the pressure of the piling body itself is distributed in average. When the oil pressures of the pilings are the same, the power of the piling is relatively larger. However, the peak value of the piling itself is 30% of that of the piling whose peak value is generated by the traditional piling mechanism. Key words: hydraulic; pile driver；static pile；pile holder mechanism1 前言液压静力压桩机是一种新颖的环保型建筑基础施工,具有无污染、无躁声、无震动、压桩速度快、成桩质量高的显著特点，是一种高效节能无公害的先进桩基础施工工艺，代表未来桩工机械的发展方向。本文讲述了高性能液压静力压桩机技术特点；对液压静力压桩机进行结构分析；对液压静力压桩机的传动系统进行设计；设计多点均压夹桩机构，同时对夹桩液压缸进行了设计计算。在分析液压静力压桩机的发展概况及普通对顶式夹桩机构功能特点的基础上，提出了一种多点均压式夹桩机构的设计方案，并对其设计原理、功能特点进行了具体的分析，同时对两种夹桩机构夹桩时桩内部的夹持力进行分析，采用多点均压夹桩机构，桩身应力分布均匀，且在夹桩油压相同时，夹桩力同比更大，而桩身应力峰值为采用传统夹桩机构所产生的桩身应力峰值的30%。该创新技术成功解决了已有传统夹桩机构的不足，能在薄壁管桩施工及大吨位桩机施压高承载能力桩基础时，确保夹持可靠且桩身无破损。新型方圆桩夹桩箱，利用锲块增力原理，将夹桩缸轴向安装在箱体外部，进一部提高了对桩夹持的可靠性，解决了对顶式夹桩箱夹桩缸径向安装在箱体内部维修换件非常困难的问题。2 液压静力压桩机简述桩基础是建筑施工特别是高层建筑施工中最为常见的基础形式。其中，将预制桩完全依靠静载平稳、安静地压入软弱地基，是一种新型的桩基础施工方法-静压桩工法。这种环保的独特方法逐渐取代了锤击式打桩。随着科学技术的发展和人们环保意识的增强，液压静力压桩机开始广泛的应用。它适用于崩陷性土，淤泥土，砂层，沉积地质等地质条件。特别是用于市中心时，它是非常合适的一种理想的环保的基础设备。它最显著的性质是高稳定性的运转和高可靠度的成效。液压静力压桩机分为“抱压式液压静力压桩机”和“顶压式液压静力压桩机”(对桩顶部施压进行压桩)两种。抱压式液压静力压桩机压桩过程是通过夹持机构“抱”住桩身侧面，由此产生摩擦传力来实现的；而顶压式液压静力压桩机则是从预制桩的顶端施压，将其压入地基的。由于施压传力方式不同，这两种桩机结构形式、性能特点、适用范围也有显著不同，其核心是液压系统的设计方法及其配置，它直接影响整机的技术性能及节能效果。而压桩机构是桩机的主要工作装置，是这种压桩机的关键技术，直接影响桩机的压桩能力和成桩质量。其中，抱压式桩机主要由压桩系统和夹桩机构组成，而顶压式桩机主要由压桩系统和桩帽组成。顶压式桩机除压桩机构中没有夹桩机构外，一般不带起重机，但增加了一套卷扬吊桩系统。常规的顶压式压桩机由于其结构及工作特点，使其工作重心较高、安全性较差，并且存在压桩力较小、压入桩的垂直度保障能力差等问题，因而其应用受到限制；而抱压式压桩机结构紧凑、操作简便、工作重心低、移动平稳、转场方便、施工效率高，因此，抱压式压桩机已经占绝对主导地位。本文所述液压静力压桩机主要是指抱压式液压静力压桩机。2.1 静力压桩施工的概念及其分类 完全依靠静载把预制桩压入地基，是一种特殊桩基础施工方法静力压桩法1，其施工方法主要有以下几种：（1）压桩机施工法；（2）锚杆反压施工法；（3）利用结构物反压施工法；（4）堆载压入法。2.1.1 静力压桩机的分类从其发展历程来看，至今为止，静力压桩机有绳索式压桩机和液压式压桩机两种，其中液压式压桩机按其压桩的方式分为“抱压式（从侧面夹持桩身压桩）”和“顶压式（从桩顶部压桩）”两种；按其功能的不同可分为普通型液压静力压桩机和多功能液压静力压桩机（特别是可压边桩、角桩以及薄壁管桩的功能）；按压桩机构的布置位置不同可分为中置式液压压桩机和前置式液压压桩机。由于抱压式压桩机比顶压式压桩机机构紧凑、操作简便、移动平稳、转场方便，施工效率高，所以尽管压桩机最早从“顶压式”开始发展，“抱压式”压桩机仍然占主导地位。2.1.2 桩机行业状况国内在20世纪80年代开始，相继开发出可用于生产实际的液压静力压桩机，其发展大致可以分为两个阶段：第一阶段，从20世纪80年代后期到90年代中期以前，国内先后研制了几种压桩机，并逐步形成系列产品进入市场，其中具有代表性的性能较好的有武汉生产的YZY系列液压静力压桩机和利用中南大学机电技术与装备研究所的专利技术生产的ZYJ系列液压静力压桩机。上述两个处于主导地位的系列产品具有各自不同的特点，其中YZY系列桩机是我国早期性能较为先进的桩机产品，其主要特点如下：（1）液压系统采用恒流量设计原理设计、并且多采用电磁阀控制方式；（2）压桩系统采用多对压桩液压缸同时参与压桩；（3）横移回转机构采用建筑机械使用手册中介绍的三层式结构，回转后需人工复位。这种桩机在使用过程中发现以下不足： （1）能量利用率和工作效率较低；（2）电磁阀故障率较高，严重影响设备的可靠性；（3）横移回转机构结构较为复杂，且不能自动复位，工人劳动强度较大；（4）桩机回转属刚性回转，无回转补偿功能；（5）桩机顶升行走时局部偏载严重。ZYJ系列桩机的研究设计及其产品应用起始于20世纪90年代初，它是在研究了软弱地基上压桩实际工况和已有桩机产品所存在的问题基础上开发成功的。主要具有以下特点：（1）液压系统采用变流量准恒功率设计方法设计，使桩机功率得到合理匹配，同时，控制系统采用普通液压阀控制，机构简单可靠；（2）压桩系统采用两对压桩液压缸先后参与压桩，具有双速压桩特性；（3）横移回转机构采用两层式新结构，具有自动复位、回转补偿功能；（4）纵移机构具有均载联动功能，使顶升行走系统尽可能负载均衡；（5）夹桩器钳口分上下两层布置，提高了夹桩的可靠性及桩的导向性。 第二阶段， 从20世纪90年代中期以后开始，由于1994年底在珠海利用液压静力压桩机将直径500 mm的预应力管桩压入强风化岩获得成功，实现了静压桩施工技术的历史性突破，从此拓宽了静压桩的应用范围，也使预应力管桩在城市和居民住宅区内的应用找到了一条新路子。一方面，实现了静压桩的单桩承载力向大吨位方向的快速发展，与此同时，市场对大吨位桩机的需求不断增大，而且要求越来越强烈；另一方面，由于施工范围的不断扩大，对桩机功能的要求也日益增多，出现了工程施工中许多必须解决的实际问题。2.2 传统液压静力压桩机国内外现状及液压静力压桩机的发展趋势2.2.1 液压系统功率匹配不符合压桩实际工况，底盘结构复杂一方面，由于其液压系统采用恒流量设计，系统功率按满足最大流量和额定压力的要求进行配置，与实际工况不相适应，在压桩的大部分低阻力阶段，处于“大马拉小车”的工作状况，而进入高阻力阶段时，由于阻力大，必然导致压桩速度下降，多余的高压油的压力能只能以热能的形式从溢流阀上泄走，导致整个压桩过程能耗高、工作效率较低；另一方面，其底盘的横移回转机构采用3层式结构，无回转偏差补偿功能，设备回转时，底盘与地面间存在强制性的相对运动，回转后需人工复位，纵向移动时，顶升液压缸相互独立，活塞杆所受径向载荷严重不均，底盘结构复杂，可靠性较差，工人劳动强度大。2.2.2 产品功能单一，适应能力差20世纪90年代末期以来，旧城改造以及基坑开挖后所出现的大量的离障碍物很近的“边桩”和靠角的“角桩”，对产品提出了一机多能的要求；同时，静压桩的桩型不断多样化，单桩承载力大幅度提高，特别是高承载力管桩、薄壁管桩的广泛应用和H型钢桩的出现，要求大吨位抱压桩机既要夹持可靠，又不破损桩，这对夹桩技术及相应装置提出了很大挑战。这些工程中的实际问题已成为抱压式静力压桩机进一步推广应用的桎梏。传统压桩机普遍只具有压“中桩”能力，或者虽能压“边桩”，但其“边桩”距离较大且不兼有压“角桩”功能，导致同一工地需多机种作业，给工程管理带来极大不便；同时，夹桩可靠性问题始终没有从根本上得到解决，工程适应能力差，严重制约了静压桩技术的推广。2.2.3 液压静力压桩机的发展趋势随着静压桩施工技术的发展以及人们环保意识的进一步加强，液压静力压桩机的应用将获得更广泛的推广。同时，液压静力压桩机技术及产品将由粗放型向功能精细化、操作智能化方向发展。其发展趋势可归纳如下2：(1)进一步多功能化，产品适应能力进一步加强。在较厚硬隔层地质条件下施工时，设计并配置专用的螺旋钻，提高压桩机