打桩锤气液联合驱动系统关键部件结构设计及动态过程研究

摘要

液压打桩锤是用于建筑、码头等桩基础施工的预制桩施工机械。与传统打桩锤相比具有噪声低、无污染、振动小、打击能量高等优点，符合环保要求，并具有良好的动力学特性。目前国内外使用的液压打桩锤皆为行程反馈式，即提锤油缸活塞上移到油缸顶部后，接近开关将电信号传送给电液换向阀使其换向，油缸下腔与回油管路接通，锤头转为冲程。这种行程反馈工作原理决定了它的技术特性，不能实现打击能的无级调节。所以，研究一种新型的可无级调能的液压打桩锤具有重要意义。
　　 首先，本文在分析了国内外现有液压打桩锤设计理论和设计方法的基础上，突破了液压打桩锤传统的行程反馈控制原理，提出了一种采用压力反馈原理的新型气液联合作用液压打桩锤，分析了这种液压打桩锤的结构特点和工作机理，对其压力反馈液压油路进行了研究。
　　 其次，本文在对“脱桩”问题发生的原因进行分析后，对解决这一问题的方案进行了研究，选择了合理的液压缸缓冲方案，并对液压缸缓冲装置进行了优化设计和仿真研究。通过计算机仿真研究论证了这一缓冲装置结构的可行性。
　　 再次，为适应压力反馈原理，在对新型控制阀结构和原理进行分析后又对其结构进行了优化，并建立了新型液压打桩锤的仿真模型，系统、深入地研究了系统中各参数对液压打桩锤工作性能的影响。通过对正常工作过程和脱桩保护过程的仿真研究可知，该系统能够达到利用压力反馈实现对打击能无级调节的目的。
　　 最后，在湖南长河机械有限公司生产的ZCY70型液压打桩锤上进行了实验研究，通过实验测试表明，实验结果与仿真结果基本吻合，实验达到了预期的效果，证明了理论研究的正确性。新型气液联合驱动打桩锤在工作原理、机械结构、控制方法等方面的一系列创新使其具有了更高的性能。