便攜式打樁機(jī)激振器的設(shè)計(jì)
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主動(dòng)軸.dwg
從動(dòng)軸.dwg
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便攜式打樁機(jī)激振器的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc
便攜式打樁機(jī)激振器裝配圖.dwg
大帶輪.dwg
小帶輪.dwg
齒輪.dwg
便攜式打樁機(jī)激振器的設(shè)計(jì)
目錄
第一章 緒論
1.1其他團(tuán)體對(duì)打樁機(jī)的研究
1.1.1震動(dòng)打樁機(jī)的原理
1.1.2對(duì)偏心塊和電動(dòng)機(jī)的研究的
1.2結(jié)論
第二章 總體設(shè)計(jì)
2.1課程設(shè)計(jì)的要求
2.2打樁機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)
2.3設(shè)計(jì)參數(shù)
第三章 偏心輪設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)步驟
3.1.1材料選擇
3.1.1用pro/engineer對(duì)偏心塊進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2設(shè)計(jì)結(jié)果
第四章 齒輪設(shè)計(jì)
4.1齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.2齒輪強(qiáng)度校核
第五章 帶輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
5.1傳送帶的設(shè)計(jì)
5.2帶輪設(shè)計(jì)
第六章 軸的設(shè)計(jì)
6.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第七章 箱體設(shè)計(jì)
7.1箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第八章 參考文獻(xiàn)
第九章 致謝
第一章 緒論
1.1其他團(tuán)體對(duì)打樁機(jī)的研究
振動(dòng)沉拔樁機(jī)是隨著振動(dòng)機(jī)械的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，兩位日本科技工作者曾進(jìn)行了
動(dòng)機(jī)械的模型試驗(yàn)，他們?cè)谝惠d荷板上安裝了激振器，載荷板在一定激振頻率激振力
作用下在土壤中下沉，發(fā)現(xiàn)了振動(dòng)作用下土壤的“液化”現(xiàn)象，即通過(guò)振動(dòng)可在相當(dāng)
度上減小土顆粒間的摩擦。1934 年俄國(guó)的巴爾喀教授首先將這一原理應(yīng)用到建筑工
中，他將一個(gè)激振器安裝在管樁或板樁上使其振動(dòng)，結(jié)果只用靜拔樁力的 1/l0~1/5
能將樁拔出，依據(jù)這一原理研制出了振動(dòng)沉拔樁機(jī)。但是在蘇聯(lián)的建設(shè)工程中普遍使
振動(dòng)沉拔樁機(jī)還是在二次世界大戰(zhàn)以后川。 如將蘇聯(lián)的振動(dòng)沉拔樁機(jī)按照打入樁種類(lèi)
以區(qū)分，其主要類(lèi)型為，以沉入 H 型鋼樁、板樁為主的 BT 型、V 型、Vp 型和 VP 型。
型振動(dòng)沉拔樁機(jī)是1950年由列寧格勒鐵路技術(shù)研究所泰塔爾尼可夫博士發(fā)展改進(jìn)的
型，它分為 1 型~250 型數(shù)種，它對(duì)通常的土層，在深度 20m 以?xún)?nèi)，僅以振動(dòng)即可沉
入;對(duì)深度 20m 以上至 25m 以?xún)?nèi)，需定時(shí)清除管內(nèi)積土才能沉入，對(duì) 25m 以
上則要并用送氣法或射水法進(jìn)行沉入。vP型振動(dòng)沉樁機(jī)1957年曾用于我國(guó)武漢長(zhǎng)江大橋的管樁沉
入工程， 由于在這一工程中僅以12個(gè)月的工期， 就完成了深達(dá)30-76m的管樁沉入工作，
因而受到了國(guó)際上的關(guān)注。
同時(shí)在武漢長(zhǎng)江大橋建設(shè)時(shí)期，我國(guó)試制了蘇制 BII1 型振動(dòng)樁錘，成為當(dāng)時(shí)激振
力最大的振動(dòng)樁錘。20 世紀(jì) 60 年代，為南京長(zhǎng)江大橋中 3.6 預(yù)制力混凝土管樁下沉，
又研制了大型振動(dòng)樁錘中一250型。激振力可達(dá)250kN。此后多年，國(guó)內(nèi)振動(dòng)樁錘的研
制工作基本停步不前。近十多年來(lái)，由于石油工程及橋梁工程的需要，大型振動(dòng)樁錘的
研制有了新的進(jìn)展，最引人注目的是北京建筑機(jī)械綜合研究所與浙江振中機(jī)械廠聯(lián)合研
制的 DZJ 系列振動(dòng)樁錘，這類(lèi)振動(dòng)樁錘的最大激振力已達(dá) 1800kN，電機(jī)功率為 240kW。
他們由于采用了偏心力矩液壓調(diào)整裝置，使起動(dòng)力矩為零，采用星一三角起動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)
的沖擊很小，深受用戶(hù)的歡迎。
由于振動(dòng)沉樁機(jī)具有優(yōu)良的技術(shù)性能，尤其拔樁更顯其獨(dú)特的優(yōu)越性，戰(zhàn)后蘇聯(lián)發(fā)
展起來(lái)的振動(dòng)沉拔樁施工技術(shù)給世界各國(guó)產(chǎn)生了重要影響，推動(dòng)了法國(guó)、德國(guó)、波蘭、
美國(guó)以及日本等國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)各種類(lèi)型的振動(dòng)沉拔樁機(jī)， 如西德的西恩克及明尤拉公司制
造了以沉入和拔出鋼管樁為主要目的的振動(dòng)沉拔樁機(jī);法國(guó)的曾爾.諾爾曼迪公司制造
了可以使樁同時(shí)產(chǎn)生垂直振動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)沉拔樁機(jī)，并制造了沖擊式打樁機(jī)，可
以沉入直徑500~600m，長(zhǎng)度20m的鋼管樁。
美國(guó)吉爾多困恩斯特拉克蕭恩公司制作的振動(dòng)打樁機(jī)，系以發(fā)明者波大依那的名字
命名的稱(chēng)為“波大依那”打樁機(jī)，這種振動(dòng)打樁機(jī)可0.78~3.26分鐘的時(shí)間內(nèi)，將前端
封閉、 直徑325mm、 長(zhǎng)21.6m的鋼管樁， 或以2.7 分鐘的時(shí)間將前端封閉、 直徑為914mm、
長(zhǎng)17.4m的鋼管樁沉入地下，因而引起世界各國(guó)的關(guān)注。這種振動(dòng)打樁機(jī)采用了接近于
鋼管固有頻率，以每分鐘 6000 轉(zhuǎn)的高頻率振動(dòng)而引發(fā)樁共振的原理，它以 500HP 的汽
油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，因此消耗功率相當(dāng)大。
日本振動(dòng)沉拔樁機(jī)的發(fā)展，是1906年以東洋棉花公司進(jìn)口的蘇聯(lián)VP-1型振動(dòng)打樁
機(jī)為起點(diǎn)，第一次進(jìn)口 30 臺(tái)很快銷(xiāo)售一空.在這種效果的刺激作用下，大發(fā)工業(yè)公司
率先著手制作，接著日平產(chǎn)業(yè)、浦和重工、三菱重工、久保田鐵工、豐田機(jī)械等多達(dá)十
多家制造公司也相繼投入生產(chǎn)，由此揭開(kāi)了日本發(fā)展振動(dòng)打樁機(jī)的序幕。其中日平產(chǎn)業(yè)
是以制造功率在巧15~30HP左右小型機(jī)械為主的制造廠， 所生產(chǎn)的打樁機(jī)僅適用于沉入
7~8mm左右較短的板樁， 這種打樁機(jī)采用400一800rPm 的激振頻率.由于其振動(dòng)耗能低，
因而得到了較廣泛的應(yīng)用.然而，因這種機(jī)械的功率小，所以不僅不能打入 H 型鋼和鋼
管等支承樁，就連拔出大型建筑工程使用的長(zhǎng)鋼樁也難以勝任。為了適應(yīng)這種需要，日
平產(chǎn)業(yè)又設(shè)法由對(duì)樁施加強(qiáng)制振動(dòng)到施加振動(dòng)沖擊， 終于使得原來(lái)只靠強(qiáng)制振動(dòng)不能拔
出的鋼樁得以成功拔出.豐田機(jī)械也以日平產(chǎn)業(yè)相同的設(shè)計(jì)原理，制成了振動(dòng)沖擊式打
樁機(jī)。兩者不同之處只是日平產(chǎn)業(yè)是利用空氣墊蓄積向下運(yùn)動(dòng)能而增大向上運(yùn)動(dòng)能，以
加大沖擊時(shí)的沖量，而豐田機(jī)械則是利用橡膠墊。
對(duì)于振動(dòng)沖擊打樁機(jī)的看法，日本建調(diào)神戶(hù)株式會(huì)社的研究人員認(rèn)為，如果能夠給
樁體以與其固有頻率相等的沖擊頻率，就會(huì)引發(fā)樁體的共振而提高拔樁效果。然而，像
這樣高的沖擊頻率，在實(shí)際上可不必一定要求它與固有頻率相等，也可以是它的倍數(shù)，
有了這樣的倍振動(dòng)頻率，就可以通過(guò)振動(dòng)打樁機(jī)的振動(dòng)控制裝置將其變換成沖擊。而振
動(dòng)打樁的效果問(wèn)題，歸根結(jié)底是如何將樁體的強(qiáng)制振動(dòng)傳給和樁接觸的土層，以引起土
壤物理性能的改變，從而減小摩擦力。如果通過(guò)振動(dòng)不足以使土壤發(fā)生變化，而樁和土
的接觸仍是固體摩擦，或者是固體粘接時(shí)，采用沖擊法是必要的。但這樣的土質(zhì)情況不
會(huì)經(jīng)常遇到，通常僅以振動(dòng)即可使土壤改變物理特性的情形占多數(shù)，問(wèn)題的關(guān)鍵使如何
選定足以使土壤產(chǎn)生變化的振動(dòng)參數(shù)。 他們認(rèn)為振動(dòng)沖擊式打樁機(jī)在工作范圍上局限性
很大，但具有較好的拔樁效果。
日本振動(dòng)打樁機(jī)的發(fā)展在1906~1946年主要以仿制為主，之后對(duì)提高振動(dòng)打樁機(jī)的
貫入能力作了一些嘗試，并取得了一定的成效。像三菱重工業(yè)公司生產(chǎn)的V一 5振動(dòng)打
樁機(jī)，曾在日本琵琶湖大橋工程中沉入了154 根直徑1.2m及1.5m，長(zhǎng)33m的大口徑鋼
管樁作橋墩基礎(chǔ)。 利用這種振動(dòng)打樁機(jī)將所用樁在松軟淤泥質(zhì)粘土層和淤泥質(zhì)砂土層內(nèi)，
沉入到23m的深度。而建調(diào)神戶(hù)株式會(huì)社生產(chǎn)的KM2一12000型振動(dòng)打樁機(jī)，曾以5~7
分鐘的時(shí)間，將直徑 480 啞，長(zhǎng) 29m 的前端封閉鋼管樁貫入至 N 值(標(biāo)準(zhǔn)貫入值)50 以
上的地層2m深。
對(duì)振動(dòng)沉拔樁機(jī)的研究，早期關(guān)注的重點(diǎn)是振動(dòng)沉拔樁機(jī)自身的參數(shù)對(duì)沉拔樁效果
的影響，建立了一系列樁一土振動(dòng)系統(tǒng)模型，并根據(jù)振動(dòng)系統(tǒng)模型來(lái)確定振動(dòng)沉拔樁機(jī)
振動(dòng)參數(shù)。像日本建調(diào)神戶(hù)株式會(huì)社 1966 年以后生產(chǎn)的振動(dòng)沉拔樁機(jī)，是把樁體視為
均質(zhì)彈性體的同時(shí)，把樁前端接觸的地基視為彈性系數(shù)較小的彈性體，然后選參數(shù);同
時(shí)，在拔樁時(shí)，又把樁的周邊視為被彈性系數(shù)較小的土所包裹，并假設(shè)這樣的土和土之
間有著彈性連接。因此，根據(jù)這種模型可以設(shè)想，由樁和土組成的振動(dòng)系統(tǒng)，有著某固
有的振動(dòng)頻率，如給它以適當(dāng)頻率的強(qiáng)制振動(dòng)，即可引發(fā)樁的共振，這時(shí)就會(huì)因土的彈
性系數(shù)較小，使它的彈性在極短的時(shí)間內(nèi)遭到破壞，從而帶來(lái)土的塑性變形。這一振動(dòng)
體系的缺陷是，按照這種模型制作的振動(dòng)沉拔樁機(jī)，在遇含水量低的土層或粘性較大的
土層時(shí)，所需的拔樁時(shí)間較長(zhǎng)。而美國(guó)“波大依那”打樁機(jī)的原理依據(jù)是，把土視為純
塑性變形，把樁視為均質(zhì)彈性體，通過(guò)給樁體施加以和樁固有頻率一致的強(qiáng)制振動(dòng)，引
發(fā)樁體產(chǎn)生共振，使樁產(chǎn)生最大限度的伸縮，然后對(duì)樁端施加以必要的壓力，使樁迅速
沉入地基土中tls].由于樁的固有頻率很高，所以根據(jù)這種模型制作的振動(dòng)沉拔樁機(jī)偏
心軸轉(zhuǎn)速也很高，功率消耗也很大。
振動(dòng)沉拔樁機(jī)由樁架和振動(dòng)樁錘兩大部分組成，而振動(dòng)樁錘對(duì)振動(dòng)沉拔樁機(jī)的性能
起著至關(guān)重要的作用。早期的振動(dòng)樁錘為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，振動(dòng)頻率及偏心塊偏心力矩不能調(diào)
整。由于在不同的土層施工需要振動(dòng)樁錘有不同的振動(dòng)頻率和振幅，隨后又出現(xiàn)了偏心
塊偏心力矩和偏心軸轉(zhuǎn)速可有級(jí)調(diào)整的振動(dòng)樁錘， 即通過(guò)手動(dòng)改變固定偏心塊與活動(dòng)偏
心塊間的夾角來(lái)調(diào)節(jié)偏心力矩:通過(guò)更換皮帶輪或傳動(dòng)齒輪來(lái)改變偏心軸轉(zhuǎn)速。電機(jī)驅(qū)
動(dòng)的振動(dòng)樁錘存在著調(diào)速不便，體積大等缺點(diǎn).隨著液壓技術(shù)的迅速發(fā)展和不斷完善，
液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)樁錘應(yīng)運(yùn)而生，因液壓馬達(dá)與電動(dòng)機(jī)相比具有調(diào)速方便，體積小，
重量輕等優(yōu)點(diǎn)，使得液壓振動(dòng)錘擁有強(qiáng)大的作業(yè)能力、優(yōu)越的控制性和電動(dòng)錘無(wú)法比擬
的優(yōu)越性。在發(fā)達(dá)國(guó)家，電動(dòng)錘大部分已被液壓振動(dòng)錘所取代。但是在國(guó)內(nèi)，液壓振動(dòng)
錘才剛剛起步。
1.1.1 震動(dòng)打樁機(jī)的原理
1.2 振動(dòng)樁錘的結(jié)構(gòu)和工作原理
振動(dòng)打樁機(jī)的振動(dòng)錘主要由原動(dòng)機(jī)、激振器和減振裝置組成。（如圖1-1所示）
1.原動(dòng)機(jī) 原動(dòng)機(jī)是振動(dòng)打樁機(jī)的動(dòng)力元件，一般采用異步電機(jī)，要求在強(qiáng)烈的振
動(dòng)狀態(tài)下能可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且要有較高的啟動(dòng)力矩和過(guò)載能力。此外，振動(dòng)樁錘也有采
用液壓馬達(dá)的，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)頻。
2.激振器 激振器包括軸、偏心塊、齒輪等，為了適應(yīng)不同類(lèi)型的樁錘以及土壤環(huán)
境，可以采用改變偏心塊中固定塊與活動(dòng)塊之間的相位差來(lái)達(dá)到調(diào)矩的目的。（如圖1-2
所示）
3.減振器 為了避免將振動(dòng)樁錘產(chǎn)生的振動(dòng)傳至樁架在吊鉤與減震器之間必須減振，
減振器一般是由壓縮彈簧組成，由于彈簧的減振作用，使振動(dòng)器所產(chǎn)生的較大振幅傳速
到吸振器時(shí)將大為減弱。因此，在沉、拔樁時(shí)可獲得良好的減振效果。
4. 夾樁器 振動(dòng)樁錘工作時(shí)必須與樁剛性連接，這樣才能把振動(dòng)樁錘所產(chǎn)生不斷變
化大小和方向的激振力傳給樁體。因此，振動(dòng)樁錘都有夾樁器，一般為于激振器的下面。
夾樁器將樁夾緊，使樁與振動(dòng)樁錘成為一體，一起振動(dòng)。夾樁器有液壓式、氣動(dòng)式和直
接式。目前最常用的是液壓式。
如下圖1-1就是一個(gè)簡(jiǎn)單的激振器結(jié)構(gòu)圖
第八章 參考文獻(xiàn)
[1] 濮良貴主編．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．第八版．北京：高等教育出版社，2006
[2] 殷玉楓主編，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.6
[3] 鄧星鐘等編著，機(jī)電傳動(dòng)控制[M] ，武漢：科中科技大學(xué)出版社，2007.7
[4] 郭紀(jì)林主編，機(jī)械制圖[M]，大連：大連理工大學(xué) 出版社
I 附件 2： 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目： 一種便攜式打樁機(jī)激振器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 課程名稱(chēng) 專(zhuān)業(yè)課課程設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 地 點(diǎn) 起止時(shí)間 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 據(jù)所給的激振力和激振頻率設(shè)計(jì)相應(yīng)的偏心塊，要求尺寸合理，并且能夠產(chǎn)生要求的激振力。 定齒輪的幾何尺寸，并對(duì)齒輪進(jìn)行受力分析，最后校核齒輪的強(qiáng)度。 定傳動(dòng)帶的型號(hào)、根數(shù)、長(zhǎng)度；確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸。 動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核。 偏心塊、齒 輪、帶輪、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸各畫(huà)在一張 紙上；把激振器的裝配圖畫(huà)在一張 紙上。 抄寫(xiě)，采用標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一格式。 進(jìn)度要求 見(jiàn)附件。 參考資料 1． 濮良貴主編．機(jī)械設(shè)計(jì)．第八版．北京：高等教育出版社， 2006 2． 吳宗澤主編．機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)．第一版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004 3. 數(shù)據(jù)庫(kù)中 相關(guān)文獻(xiàn)資料。 其它 說(shuō)明 1．本表應(yīng)在每次實(shí)施前一周由負(fù)責(zé)教師填寫(xiě)二份，教研室審批后交學(xué)院院備案，一份由負(fù)責(zé)教師留用。 2．若填寫(xiě)內(nèi)容較多可另紙附后。 3．一題多名學(xué)生共用的，在設(shè)計(jì)內(nèi)容、參數(shù)、要求等方面應(yīng)有所區(qū)別。 教研室主任： 指導(dǎo)教師： 2011 年 月 日 件： 一、 設(shè)計(jì)題目： 一種便攜式打樁機(jī)激振器的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)旨在設(shè)計(jì)一種單層偏心塊式的激振器，這種激振器是振動(dòng)打樁機(jī)的核心裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如 下。 同 步 齒 輪偏 心 塊箱 體軸帶 輪始數(shù)據(jù)和技術(shù)要求： 激振力的選擇： 激振頻率的選擇： r/ 三 、進(jìn)度安排： 內(nèi) 容 時(shí)間 閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確設(shè)計(jì)任務(wù)和應(yīng)上交的資料；查閱相關(guān)資料，收集和閱讀資料。 1 天 偏心塊的設(shè)計(jì) 2 天 齒輪的設(shè)計(jì) 2 天 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 2 天 激振器主動(dòng)軸、從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核。 2 天 箱體的設(shè)計(jì) 2 天 作圖 5 天 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 天 答辯和上交資料 1 天