桩工机械的设计

第一章 前言

1.1 桩工机械的分类和发展历程

桩工机械主要用于各种桩基础、地基改良加固、地下连续墙及其它特殊地基基础等工程的施工。按施工设施的不同，桩工机械又可以分为夯锤打桩机、静力沉桩机和振动桩锤。

夯锤打桩有柴油打桩机和蒸汽打桩机。由于使用不便，蒸汽锤早己基本被淘汰。柴油锤利用柴油燃烧产生的爆破力及锤的自由落体冲击力对桩进行打击，产生冲击机械能，克服土体对桩的阻力，破坏静力平衡状态，从而达到沉桩的目的。但柴油锤在施工过程中存在噪声大、振动大和油烟污染等缺陷，在城市建筑基础施工中，柴油锤的使用受到越来越多的限制。

静力沉桩机适应于软土地区桩基础施工。该方法以桩机自身的质量作为反作用力，利用液压油压力将桩强制性压入土中，工作过程无噪声、无振动、无空气污染，也可以实现拔桩，效率较高。

振动桩锤是通过偏心回转激振器产生纵向振动，利用桩土振动降低桩土摩擦力和桩端阻力，从而轻松地使桩下沉，它的突出优点是噪声小，此外，效率高、机器重量轻、造价低。该方法主要应用于各类钢板桩和钢管桩的沉拔作业，也可以用于混凝土桩施工。振动打桩机按动力可分为电动振动打桩机和液压振动打桩机。

目录

第一章  前言………………………………………………………………………………3

1.1  桩工机械的分类和发展历程………………………………………………………3

    1.1.1 我国桩工机械的发展历程…………………………………………………3

    1.1.2 国外桩工机械的发展历程…………………………………………………4

    1.1.3 国内外振动打桩机的发展历程……………………………………………4

1.2  振动打桩机的主要结构和工作原理………………………………………………6

1.3  振动沉拔桩锤调频调矩技术研究现状………………………………………… 7

    1.3.1 单极或两级调矩存在的问题………………………………………………7

    1.3.2 无极调频调矩的意义………………………………………………………7

    1.3.3 调频调矩机构研究现状……………………………………………………7

1.4  本课题的提出与主要的研究内容……………………………………………… 10

第二章 无极调频调矩振动桩锤结构分析…………………………………………11

2.1  振动桩锤的原理分析……………………………………………………… ……11

2.2  振动桩锤稳态特性调节分析……………………………………………………11

2.3  振动锤的主要参数的设计计算…………………………………………………12

    2.3.1 激振器振幅…………………………………………………………………13

    2.3.2 激振频率……………………………………………………………………14

    2.3.3 激振力………………………………………………………………………15

    2.3.4 偏心力矩的确定……………………………………………………………15

    2.3.5 振动功率……………………………………………………………………16

第三章 振动器的结构设计……………………………………………………………19

3.1  偏心块的设计……………………………………………………………………19

    3.1.1 偏心块材料的选择…………………………………………………………19

    3.1.2 偏心块的结构设计…………………………………………………………19

3.2  电动机选择………………………………………………………………………20

3.3  激振器齿轮设计…………………………………………………………………20

    3.3.1 齿轮的结构形式……………………………………………………………21

    3.3.2 齿轮的结构设计……………………………………………………………21

    3.3.3 齿轮的受力分析……………………………………………………………21

    3.3.4 齿轮强度校核………………………………………………………………22

    3.3.5 齿轮的结构设计……………………………………………………………23

3.4  主动轴的设计……………………………………………………………………24

    3.4.1 确定主动轴的最小轴径……………………………………………………24

    3.4.2 主动轴的结构设计…………………………………………………………25

    3.4.3 主动轴的强度校核…………………………………………………………26

3.5  从动轴的结构设计……………………………………………………………27

    3.5.1 确定从动轴的最小轴径……………………………………………………27

    3.5.2 从动轴的结构设计.…………………………………………………………28

    3.5.3 从动动轴的强度校核.………………………………………………………28

3.6  轴承的选择………………………………………………………………………30

3.7  键连接的校核计算………………………………………………………………32

3.8  联接螺栓的校核计算……………………………………………………………33

3.9  减振弹簧的设计计算……………………………………………………………33

    3.9.1 减振弹簧的结构选择.………………………………………………………34

    3.9.2 选取螺旋弹簧的类型代号.…………………………………………………34

    3.9.3 选取弹簧的材料.………………………………………………………34

    3.9.4 圆柱螺旋弹簧的设计计算.…………………………………………………34

3.10  箱体的设计………………………………………………………………………36

第四章  总结与展望……………………………………………………………………39

4.1  论文总结…………………………………………………………………… ……39

4.2  展望…………………………………………………………………………… …39

第五章  心得体会………………………………………………………………………40

参考文献……………………………………………………………………………………41

致谢…………………………………………………………………………………………42