靜壓樁機自行走機構(gòu)設(shè)計

摘要當(dāng)靜壓樁機壓完一個鋼筋混凝土樁后，需要移動到另一個位置繼續(xù)壓樁，由于施工現(xiàn)場地面凹凸不平、地質(zhì)松軟，常規(guī)的行走機構(gòu)難以適應(yīng)。步履行走機構(gòu)地步面積較大、比壓小，能有效的減少樁機的下陷所以靜壓樁機一般采用步履行走機構(gòu)實現(xiàn)工作地點的移動。液壓傳動的特點是傳動沖擊小、運動非常平穩(wěn)，便于實現(xiàn)樁機的啟動、制動。因此，可用液壓缸來實現(xiàn)樁機的移動。本文中樁機的行走機構(gòu)由兩個長船支撐板和兩個短船支撐板組成，四個支撐板對稱布置構(gòu)成了樁機的底盤。長船和短船上分別有一個水平放置的液壓缸來實現(xiàn)樁機的水平移動伸縮方向上的液壓缸通過支撐架與驅(qū)動液壓缸連接起來，樁機移動時，以長船為支撐驅(qū)動長船上的液壓缸移動一個單位行程，然后短船著地以短船為支撐驅(qū)動短船上的液壓缸移動一個單位，依次循環(huán)從而實現(xiàn)了樁機的移動。關(guān)鍵詞：靜壓樁機；行走機構(gòu)；長船；短船；液壓缸32 / 37文檔可自由編輯打印AbstractWhen static pressure pile machine reinforced concrete pile when you are finished, you need to move to another location to continue piling, ground due to the construction site of rugged, geology is soft, conventional travel agencies find it difficult to adapt. Walking system far larger, smaller than the pressure, can effectively reduce the pile machine , so static pile-pressing machine commonly used walk walking work locations agencies move. Hydraulic transmission with smooth transmission, easy to implement quick start, frequent braking and directional control, hydraulic cylinder to achieve the pile of available moves. Walking mechanism of pile in this article consists of two long boat support plate and consisting of two short boat support plates, four support plate symmetrical arrangement constitutes the machine chassis .Long ship and short ship Shang respectively has a level placed of hydraulic cylinder to achieved pile machine of level mobile vertical direction Shang of hydraulic cylinder through support rack and level hydraulic cylinder connection up, pile machine mobile Shi, to long ship for support drive long ship Shang of hydraulic cylinder mobile a units trip, then short ship with to short ship for support drive short ship Shang of hydraulic cylinder mobile a units, followed by cycle thereby achieved has pile machine of mobile.Keywords: static pressure pile machine mobile walking system目錄摘要IAbstractII1緒論11.1壓樁的必要性11.2靜壓樁機發(fā)展背景及意義11.3靜壓樁機行走機構(gòu)的確定22伸縮液壓缸的設(shè)計32.1長船對應(yīng)伸縮液壓缸的設(shè)計32.1.1 液壓缸承受載荷的計算32.1.2 缸筒尺寸的確定32.1.3液壓泵的選擇62.1.4下端蓋的設(shè)計62.1.5 活塞的設(shè)計72.1.6活塞桿的設(shè)計82.2短船對應(yīng)伸縮液壓缸的設(shè)計83.驅(qū)動液壓缸的設(shè)計93.1液壓缸承受負載的計算93.2液壓缸尺寸的確定93.3 左右端蓋的設(shè)計103.4活塞的設(shè)計123.5活塞桿的設(shè)計123.6密封圈的選擇124運動機構(gòu)的設(shè)計144.1支撐架的設(shè)計144.2輪軸的設(shè)計及強度校核144.3端蓋的設(shè)計164.4軸承的選用164.5滾輪的設(shè)計175活塞桿末端連接的設(shè)計185.1連接板的設(shè)計185.2活塞桿末端連接螺栓強度校核185.3底板連接螺栓強度校核196底板的設(shè)計216.1 短船的設(shè)計216.2船、短船布局的確定23結(jié)論24致謝25參考文獻261緒論1.1壓樁的必要性良好的地基對于建筑物是十分重要的。地基堅固穩(wěn)定，它上面的建筑物也就有了穩(wěn)定牢固的前提。在地基的建設(shè)方面如果分析的不夠全面，譬如有的部分地基深度挖的不夠，管樁數(shù)量不夠會造成地基的強度不夠。在這種情況下，房屋造好后，地基強度不足的這部分在重壓的作用下就會下沉的比其他部分多，因此會造成房屋的變形，嚴重的甚至?xí)顾?。所以，高層建筑的基礎(chǔ)工程，地基處理變得越來越重要。它不僅保證了建立在這幾十甚至幾百層高和光滑層，也能抵抗風(fēng)荷載和地震等突發(fā)因素的攻擊。向地層中壓入預(yù)制樁在基礎(chǔ)施工中已經(jīng)成為一種十分有效而且應(yīng)用普遍的加固地基的方法。在壓樁進行之前，建筑工程師們會利用鉆探等手段對要施工建筑樓層的地方所在的地層進行了一番研究，建筑工程師們很清楚哪個深度有堅實的足以承受高樓重量的地層。通過樁機把許多根鋼筋混凝土樁打入足以承受高樓重量的地層，就可以把高樓的重量通過鋼筋混凝土樁傳遞到這堅固地層的樁基上，在這些打有鋼筋混凝土樁的地表上建設(shè)高樓便非常穩(wěn)固了。1.2靜壓樁機發(fā)展背景及意義隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，中國的城市化進程也日新月異。作為城市的標(biāo)志，高層建筑的建設(shè)是必不可少的。一方面，隨著城市建設(shè)的不斷完善，對市民對市區(qū)環(huán)境的要求也越來越高，傳統(tǒng)的錘式打樁機噪音特別大對城市環(huán)境造成很大影響。另一方面，錘式打樁機打樁時振動比較大，對鋼筋混凝土樁造成一定的損壞，影響打樁質(zhì)量。靜壓樁機與傳統(tǒng)的錘擊式、灌注式的樁機施工設(shè)備相比具有的主要優(yōu)點有以下幾個方面：靜壓樁機施工時振動小、無噪聲。這個特點使其可以24小時連續(xù)施工它的效率大大提高?？s短建設(shè)工期從而降低工程造價； 施工速度很快，同時場地整潔、施工文明程度高；由于送樁器與工程樁樁頭的接觸面吻合較好，送樁器在送樁過程中不會左右晃動和上下跳動，因而可以送樁較深，基礎(chǔ)開挖后的截樁量少； 施工中由于壓樁引起的應(yīng)力較小，且樁身在施工過程中不會出現(xiàn)拉應(yīng)力，樁頭一般都完好無損，復(fù)壓較為容易?？傊o壓樁機能適應(yīng)未來建設(shè)施工的發(fā)展，是一種非常有開發(fā)潛力的基礎(chǔ)建筑施工設(shè)備。靜壓樁機的工作過程是依靠樁機自身的重量將預(yù)制樁完全依靠靜載平穩(wěn)、安靜地壓入軟弱地基，是一種新型的樁基礎(chǔ)施工方法-靜壓樁工法。在沉樁過程中，樁尖直接使土體產(chǎn)生沖切破壞，樁周孔隙水受此沖切擠壓作用形成不均勻水頭，產(chǎn)生超孔隙水壓力，擾動了土體結(jié)構(gòu)，使樁周約一倍樁徑范圍內(nèi)的一部分土體抗剪強度降低，發(fā)生嚴重軟化（粘性土）或稠化（粉土、砂土），出現(xiàn)土體重塑現(xiàn)象，從而可容易地連續(xù)將靜壓樁送入很深的地基土層中。靜壓樁機施工時不僅具有無震動、低噪聲、環(huán)境污染小的特點，而且它施工質(zhì)量好、使用費用低，是基礎(chǔ)施工的首選設(shè)備。當(dāng)靜壓樁機壓完一個鋼筋混凝土樁后，需要移動到另一個位置繼續(xù)壓樁，由于施工現(xiàn)場地面凹凸不平、地質(zhì)松軟，常規(guī)的行走機構(gòu)難以適應(yīng)。步履行走機構(gòu)地步面積較大、比壓小，能有效的減少樁機的下陷所以靜壓樁機一般采用步履行走機構(gòu)實現(xiàn)工作地點的移動。靜壓樁機設(shè)計還包括液壓系統(tǒng)的設(shè)計方法及其配置，它直接影響整機的技術(shù)性能及節(jié)能效果。1.3靜壓樁機行走機構(gòu)的確定傳統(tǒng)的樁機行走機構(gòu)采用機械式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)行走功能。這種樁機由兩對齒輪在鏈條的驅(qū)動下沿齒條方向滾動。該樁機在行走過程中，噪音極大，能聽到齒輪滾動時發(fā)出的巨大聲響。樁機啟動或制動時，整個機身振動較大運動不平穩(wěn)。液壓傳動相對于機械傳動來說是一門新興技術(shù)，它有著機械裝置所不能比擬的許多優(yōu)點。此處略舉幾例液壓傳動能實現(xiàn)機構(gòu)的平穩(wěn)工作且快速性好采用液壓傳動的機構(gòu)調(diào)速范圍大，能滿足多種工況要求液壓傳動系統(tǒng)易于操作且可以實現(xiàn)過載保護，還能實現(xiàn)自動化和機電液整合液壓系統(tǒng)設(shè)計制造和維修方便由于液壓傳動的突出優(yōu)點以及施工場地惡劣的道路環(huán)境，擬采用雙活塞桿液壓缸來驅(qū)動樁機實現(xiàn)兩個正交方向上的移動。此種行走機構(gòu)由長船部分和短船部分構(gòu)成，兩部分在伸縮液壓缸的控制下實現(xiàn)伸縮，在驅(qū)動液壓缸的驅(qū)動下實現(xiàn)樁機的平移。長船與短船交替運行一次實現(xiàn)一個工作循環(huán)，在有序的循環(huán)作用下樁機便按照控制實現(xiàn)在泥濘場地上的移動了。2伸縮液壓缸的設(shè)計2.1長船對應(yīng)伸縮液壓缸的設(shè)計2.1.1 液壓缸承受載荷的計算設(shè)樁機總質(zhì)量為，其中配重質(zhì)量為，樁架為，質(zhì)心沿中心平面分布。有 樁機外部支撐分布情況如圖2-1圖2-1 載荷分布建立坐標(biāo)系根據(jù)平衡方程有： 式（2.1） 式（2.2）式中:，為樁機對四個支撐架的壓力，為各力在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值現(xiàn)?。▏崳?，；1.12（米）；0.45；為無關(guān)值.解上述方程得 1kN；39kN；2.1.2 缸筒尺寸的確定為了簡單明了的說明伸縮液壓缸的工作過程，現(xiàn)在將伸縮液壓缸的動作名稱簡化處理如下表表2-1 簡化名稱執(zhí)行的動作名稱名稱簡化長船支架隨縱向液壓缸的活塞桿向下移動T1樁機機身以長船支架為支撐向上移動T2長船支架隨縱向液壓缸的活塞桿向上移動T3記四個伸縮液壓缸的代號為記四個缸為a1,a2,a3,a4。現(xiàn)計算a1,a2,a3,a4四個液壓缸在整個動作過程受的最大載荷。由于a1,a2缸受載大于a3,a4缸。現(xiàn)計算a1缸的最大載荷，整個動作過程T1、T3受力很小故不予計算，T1向T2過度所用時間t=0.8s,g=10，所受慣性力=ma=m=*=2.6kN 式（2.3）相關(guān)數(shù)據(jù)如下表2-2表2-2 執(zhí)行動作的相關(guān)參數(shù)值執(zhí)行的動作移動部分的速度名稱移動部分的速度(m/s)負載計算公式負載值(kn)T1V10.1-T2V20.04F=F1+512.6T3V30.2表2-3 各類主機液壓執(zhí)行器常用的設(shè)計壓力主機類型設(shè)計壓力/MPa各種機床0.810農(nóng)業(yè)機械 小型工程機械1016液壓機 中型機械 起重運輸機械2032航空器 地質(zhì)機械 冶金機械 各類液壓機具等約25取設(shè)計壓力=20MPa,回油腔壓力8 (-)=F 式（2.4）式中F液壓缸所受的負載 -液壓缸的效率，取=0.9 -無桿腔面積 有桿腔面積由于T1、T3兩過程兩過程的速度比=2,可查得液壓缸的桿徑比=0.71，已知 =, 式（2.5） =(-) 式（2.6）式中D-液壓缸缸筒直徑 d活塞桿直徑經(jīng)計算得 按GB/T2348-1993將所計算的D與d值分別圓整到相近的標(biāo)準直徑，以便采用標(biāo)準的密封裝置。圓整后得D=20cm d=14cm按標(biāo)準直徑計算出 =314.16=(-)=160.22根據(jù)液壓缸的各階段負載速度及液壓缸的有效面積，可以計算出液壓缸工作過程各階段的壓力流量和功率，計算時取各工作階段的回油壓力為8計算公式和計算結(jié)果列于下表2-4“”表示值很小，可以忽略不計表2-4 各動作相關(guān)參數(shù)值執(zhí)行的動作計算公式負載進油壓力回油壓力所需流量輸入功率T1q= v376.99-T2q= v512.618.6308150.8046.8T3q= v102.2608384.5314.5從表2-4中可以看出當(dāng)執(zhí)行T2動作時進油腔壓力和輸入功率均達到最大值，分別為=18.6 ，=46.8 需要按此參數(shù)來選用合適的液壓泵伸縮液壓缸缸筒的外觀如圖2-2所示圖2-2 伸縮液壓缸缸筒缸筒壁厚的強度校核已知： 式（2.7）式中：-缸筒所受的最大壓力 -為缸筒實驗壓力已計算 有伸縮液壓缸的端蓋要求與缸筒焊接在一起，所以選定的缸筒材料應(yīng)具有良好的焊接性能，現(xiàn)使用45鋼通過冷拔制成無縫鋼管。查閱書目45鋼的許用應(yīng)力=230MPa已知缸筒內(nèi)徑D=200mm選用薄壁缸筒 式（2.8）取2.1.3液壓泵的選擇從表格中可以看出當(dāng)執(zhí)行T2動作時進油腔壓力和輸入功率均達到最大值，分別為=18.6 ，=46.8 需要按此參數(shù)來選用合適的液壓泵已知徑向柱塞泵的最大功率為260KW 額定壓力,可選用徑向柱塞泵2.1.4下端蓋的設(shè)計下端蓋通過螺紋與缸筒連接，當(dāng)液壓缸驅(qū)動質(zhì)量較大的部件時，為避免因動量大在行程終點產(chǎn)生活塞與端蓋的撞擊，影響工作精度或損壞液壓缸，可在下端蓋上制作一個凹腔，封閉在活塞與端蓋之間的液壓油通過凹腔時受到擠壓，在凹腔內(nèi)形成高壓來緩沖運動，使液壓缸減速下端蓋的外形如圖2-3圖2-3 下端蓋2.1.5 活塞的設(shè)計液壓缸最小導(dǎo)向長度 當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到導(dǎo)向套滑動面中點的距離稱為最小導(dǎo)向長度H根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)液壓缸最大行程為，缸筒直徑為時，最小導(dǎo)向長度為 + 式（2.8）H取值為180mm活塞寬度B=（0.61.0）D，取B=120mm導(dǎo)向套滑動面長度 A=（0.61.0）d,取A=90mm緩沖套的寬度C=H-1/2(A +B)經(jīng)計算得,C=75mm活塞的外觀如圖2-4圖2-4 活塞2.1.6活塞桿的設(shè)計活塞桿不斷的與端蓋產(chǎn)生滑動摩擦故要求其也應(yīng)該有較高的耐磨性活塞桿是傳遞動力的重要元件，要求它具有較高的強度和韌性，由于移動過程中可選用45#鋼，進行調(diào)質(zhì)處理表面車削、磨削后鍍0.030.05mm厚鉻2.2短船對應(yīng)伸縮液壓缸的設(shè)計由于伸縮液壓缸的負載基本無變化，為了使設(shè)計的液壓系統(tǒng)簡單明了，工作過程安全可靠，短船對應(yīng)伸縮液壓缸的各項參數(shù)沿用長船對應(yīng)伸縮液壓缸的參數(shù)3.驅(qū)動液壓缸的設(shè)計3.1液壓缸承受負載的計算液壓缸運動時各項參數(shù)值下表3-1表3-1 基本參數(shù)值已知量名稱單位已知量值樁機對導(dǎo)軌的壓力 =+F3（前已經(jīng)計算）KN900輪轂與導(dǎo)軌靜摩擦因數(shù)0.2輪轂與導(dǎo)軌動摩擦因數(shù)0.1啟動制動時間s0.8樁機移動速度0.05液壓缸效率0.9液壓缸各工作階段所承受的負載計算值如下表3-2表3-2工作階段負載值工作階段負載計算公式負載值（）啟動F= 加速F=+95.6恒速F=制動F=84.43.2液壓缸尺寸的確定驅(qū)動液壓缸的設(shè)計壓力仍然取=20MPa，回油腔壓力8由上表可知樁機啟動時液壓缸受載荷最大（）所列平衡方程如下 -)A=F 式（3.1）式中-液壓缸的效率A-有桿腔的面積F液壓缸所受的負載得A=0.010416=104.16 A=(-) 式（3.2）式中D-液壓缸缸筒的面積 d-活塞桿的面積查表取d=63mm,計算后取A=(-)91.54液壓缸的外形如圖3-1圖3-1 液壓缸液壓缸缸筒要求具有足夠的強度和沖擊韌性，驅(qū)動液壓缸采用鑄鋼ZG35B 初次選定液壓缸缸筒的壁厚=12.5mm 液壓缸內(nèi)徑D=125mm 此缸筒屬于薄壁缸筒 薄壁缸筒壁厚應(yīng)當(dāng)滿足 = 式（3.3）式中-液壓缸缸筒的實驗壓力，其值取式（2.7）中的值 D-液壓缸內(nèi)徑 -鑄鋼的許用應(yīng)力，已知=160MPa 所以此缸筒壁厚滿足強度條件為了防止腐蝕和提高壽命缸筒的內(nèi)表面應(yīng)鍍以30的鉻層，并在鍍后進行拋光3.3 左右端蓋的設(shè)計驅(qū)動液壓缸的端蓋同時又起到導(dǎo)向套的作用，應(yīng)使用耐磨材料，可選用鑄鐵并在導(dǎo)向表面上熔堆青銅再次增加其耐磨性這里選用QT300材料來加工液壓缸的端蓋。左右端蓋的外觀如圖3-2所示圖3-2 端蓋左右端蓋上連接螺紋的強度校核初選 粗牙普通螺紋M20，P為2.5當(dāng)螺紋連接受力時，應(yīng)驗算螺牙的切應(yīng)力，認為只有一圈螺牙受力切應(yīng)力 = 式（3.4） 式中，-螺紋所受推力（N） d1-為螺紋小徑 (m) p-為螺紋的螺距(m)樁機啟動時液壓缸受載荷最大F=180kN，由于導(dǎo)向套上的面積變化使得液壓缸內(nèi)存在壓力損失取載荷變化系數(shù)=0.7有四個螺栓，每個螺栓上=31.5kNM20的螺紋小徑d1=d-經(jīng)計算得，d1=17.3mm代入公式=得32Mpa已知6.8級普通中碳鋼螺栓的剪切強度為336 MPa,，設(shè)定安全系數(shù)S=1.3許用切應(yīng)力=258MPa可知 螺紋的剪切強度條件滿足 螺栓的拉應(yīng)力=134 Mpa 式（3.5）許用=342 Mpa，說明螺栓的拉伸強度足夠3.4活塞的設(shè)計液壓缸最小導(dǎo)向長度 當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到導(dǎo)向套滑動面中點的距離稱為最小導(dǎo)向長度H根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)液壓缸最大行程為，缸筒直徑為時，最小導(dǎo)向長度為 + 式（3.6）H取值為180mm活塞寬度B=（0.61.0）D，取B=120mm導(dǎo)向套滑動面長度 A=（0.61.0）d,取A=90mm緩沖套的寬度C=H-1/2(A +B)經(jīng)計算得,C=75mm活塞選用45#鋼3.5活塞桿的設(shè)計活塞桿是傳遞動力的重要元件，要求它具有較高的強度和韌性，由于移動過程中活塞桿不斷的與端蓋產(chǎn)生滑動摩擦故要求其也應(yīng)該有較高的耐磨性?？蛇x用45#鋼，進行調(diào)質(zhì)處理表面車削、磨削后鍍鉻0.030.05mm厚。3.6密封圈的選擇常見的密封形式有間隙密封、摩擦環(huán)密封、密封圈密封。 1、當(dāng)兩個有相互運動關(guān)系的零件需要裝配時，這兩個零件應(yīng)當(dāng)采用間隙密封。間隙密封是指利用有運動關(guān)系的兩個零件相配合的表面間存在的微小間隙來防止泄露。為了增強這種裝置的密封能力，有時需要在活塞的表面上加工出幾條尺寸比較小的環(huán)形槽，來增大液壓油通過間隙時所遇到的縫隙阻力。 2、摩擦環(huán)密封是將摩擦環(huán)安裝在活塞上（摩擦環(huán)是用尼龍或其他高分子材料制成）依靠缸筒的擠壓對密封環(huán)產(chǎn)生彈力來阻止泄露。密封環(huán)密封效果較好，由它產(chǎn)生的摩擦阻力很小，使液壓系統(tǒng)驅(qū)動活塞桿運動時產(chǎn)生的能耗比較小。同時密封環(huán)是由高分子材料制成，它可以耐高溫，并且在相對運動產(chǎn)生磨損后可以自動補償。缺點是加工要求有點高加工成本較高，安裝和拆卸都不是很方便適用于高壓、高速或密封性能要求較高的場合 3、密封圈密封是依靠橡膠或塑料的擠壓產(chǎn)生彈性使各種形狀截面的環(huán)形圈貼緊在有相對運動關(guān)系的兩個零件的配合表面之間來防止泄漏。常用的密封圈有O形、Y形、V形等。它構(gòu)造非常簡單，制造方便，加工成本低在相對運動產(chǎn)生磨損后有自動補償能力，這使得密封圈的工作性能可靠，它可以廣泛地安裝在缸筒和活塞之間、缸蓋和活塞桿之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間。4運動機構(gòu)的設(shè)計4.1支撐架的設(shè)計支撐架在伸縮方向上承受樁機的重量，在水平方向上受到液壓缸壓力的驅(qū)動，運動過程中受到很大的載荷和樁機啟動、制動造成的沖擊，所以支撐架應(yīng)該有較高的抗壓強度和韌性。可選用鑄鋼為材料來加工支撐架，其中一個軸孔兩端要求加工出螺紋來安裝端蓋。支撐架外觀如圖4-1所示圖4-1 支撐架4.2輪軸的設(shè)計及強度校核輪軸強度校核輪軸采用45鋼，極限應(yīng)力=355MPa，安全系數(shù)s=1.6許用應(yīng)力 =222MPa 式（4.1）輪軸受力如下圖4-2圖4-2 輪軸受力圖輪軸三段階梯的直徑初步選定為86，90，98,長度=60mm,=80mm作用在輪軸上的力F=510Kn，平均分配在軸承兩側(cè)=255Kn。軸所受剪力以及力矩的簡圖如下圖4-3所示圖4-3 力矩簡圖對軸建立平衡方程有+(+-(+=0; +(+-(+=0; 式（4.2）式中各參數(shù)值見圖4-2得=255Kn,對輪軸的最大彎矩M=15.3kNm對于圓形截面,抗彎截面模量=,D為圓直徑軸的最大正應(yīng)力發(fā)生在距中性層最遠的地方，即 = 式（4.3）式中M-最大彎矩 -抗彎截面模量由公式可知與成反比，承受彎矩的截面最小直徑為90=72900= 式（4.3）有 =210Mpa計算結(jié)果表明，該輪軸的彎曲正應(yīng)力足夠。輪軸的切應(yīng)力強度校核輪軸所受的切應(yīng)力 = 式（4.4） =255Kn,軸最小直徑86A=5809經(jīng)計算的=43.9Mpa，軸的最大切應(yīng)力=1.33=58.4 Mpa已知許用切應(yīng)力=88.3 Mpa， 說明軸的切應(yīng)力足夠4.3端蓋的設(shè)計端蓋僅起固定軸承的作用，可選用HT200端蓋上應(yīng)加工出螺紋4.4軸承的選用滾動軸承的作用是將相對運動為轉(zhuǎn)動的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，以此來減少軸與軸座之間的摩擦損失實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動的平穩(wěn)連續(xù)的一種精密的機械元件。滾動軸承是一種標(biāo)準件它由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架四部分組成。滾動軸承的四部分各有各的作用，內(nèi)圈采用基孔制配合，與其他零件的軸向配合并一起做回轉(zhuǎn)運動。外圈采用基軸制配合，與其他零件的軸承座相配合，作用是起支撐用的。軸承與其他零件的配合制，是根據(jù)配合要求選定的，可以選擇過盈配合、過渡配合、間隙配合；滾動體是依靠保持架的作用將各個滾動體均勻地分布在外圈和內(nèi)圈之間，滾動體的數(shù)量和形狀大小都會很大程度上影響著滾動軸承的使用性能和壽命。保持架的作用是使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體之間發(fā)生碰撞甚至脫落，從而影響軸承的性能以及壽命。另外，保持架還起引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。樁機的重量很大，移動過程中輪軸轉(zhuǎn)速很慢可選用圓錐滾子軸承，圓錐滾子軸承具有以下特點：圓錐滾子軸承可以承受比較大的徑向載荷，還可以承受一定的軸向載荷圓錐滾子軸承與角接觸球軸承相比，不僅極限轉(zhuǎn)速低，而且承載能力大。其不僅能夠限制軸或外殼在一個方向的軸向位移而且還能夠承受一個方向的軸向載荷，所以靜壓樁機采用圓錐滾子軸承是非常合適的在機械結(jié)構(gòu)上圓錐滾子軸承承載能力是由外圈的滾道角度決定的，外圈的滾道角度角度越大軸承的承載能力越大。圓錐滾子軸承一般是屬于分離型的，即由帶滾子與保持架組件的內(nèi)圈組成的圓錐內(nèi)圈組件可以與圓錐外圈（外圈）分開安裝。圓錐滾子軸承普遍應(yīng)用于航天、機械、運輸、汽車等行業(yè)。本樁機的圓錐滾子軸承選用類型代號為30218型其內(nèi)徑為90mm,外徑為160mm,厚度為30mm4.5滾輪的設(shè)計滾輪是用來在導(dǎo)向軌上滾動用的，用來承受樁機的重量，對其可靠性要求較高可選用鑄鋼來加工，裝配時滾輪與輪軸的配合應(yīng)該選用過盈配合?？捎脽釢q或冷縮法進行裝配5活塞桿末端連接的設(shè)計5.1連接板的設(shè)計液壓缸驅(qū)動樁機移動的反力通過螺栓完全作用在連接板上，所以連接板上承受很大的載荷和沖擊，這就要求連接板有較高的強度和韌性。選用45鋼為材料，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，使連接板孔周圍的硬度達到240280HB,來提高連接板的可靠性。連接板的外觀如圖5-1所示圖5-1 連接板下面對連接板的擠壓強度經(jīng)行校核連接板的材料使用45號鋼其受到的擠壓強度 式（5.1）式中：連接板受到的擠壓力，為90kN為擠壓面積 =553 式 （5.2）式中h-上孔軸線方向上的長度，h=22mm d與上孔相連接的螺栓直徑,d=16mm經(jīng)計算=163MPa已知許用擠壓應(yīng)力=300MPa，說明連接板的擠壓強度滿足條件5.2活塞桿末端連接螺栓強度校核活塞桿端部與連接板處的螺栓強度計算圖5-2選取8.8級的優(yōu)質(zhì)螺栓螺栓的剪切強度=,可得 式（5.3）式中：-螺栓所受剪力，=90kN -許用切應(yīng)力，-螺紋的公稱直徑經(jīng)計算，=16.1mm 查螺紋標(biāo)準后取5.3底板連接螺栓強度校核連接板上地腳螺栓傾覆力矩的校核連接板地腳螺栓受傾覆力如圖5-3所示圖5-3平衡條件為 式（5.4）式中：力臂a=110mm,b=40mm傾覆力F=180Kn螺栓個數(shù)Z=2 螺栓所受拉力=33Kn螺栓直徑應(yīng)滿足 式（5.5）式中:螺栓所受拉力 -螺栓的許用已知6.8級普通中碳鋼螺栓的許用=342 Mpa經(jīng)計算得，11.1mm 查表取mm地腳螺栓剪切強度校核地腳螺栓所受的剪力如圖5-4所示圖5-4 地腳螺栓所受的剪力圖螺栓所受剪力 = 式（5.6） 式中：F-連接板上全部螺栓所受的總剪力，F(xiàn)=180Kn Z-螺栓的個數(shù)，Z=4 計算得=45kN螺栓的切應(yīng)力 =398MPa 式（5.7） 式中：-螺栓所受剪力，=45kN -螺紋的公稱直徑， mm已知6.8級普通中碳鋼螺栓的剪切強度為384 MPa，設(shè)定安全系數(shù)S=1.3 則許用切應(yīng)力 =295MPa 式（5.8），說明螺栓剪切強度不足現(xiàn)取螺栓直徑為mm，則螺栓的切應(yīng)力=224MPa 螺栓剪切強度符合條件6底板的設(shè)計6.1 短船的設(shè)計短船四個支撐部分的受力分析設(shè)樁機總質(zhì)量為，其中配重質(zhì)量為，樁架為，質(zhì)心沿中心平面分布。有 短船的外觀如圖6-1所示圖6-1 短船建立坐標(biāo)系根據(jù)平衡方程有： 式（6.1） 式（6.2）式中1:，-樁機對四個支撐架的壓力，前面已經(jīng)計算=510kN；2=390kN；，-各力在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，；1.12；0.45；為無關(guān)值解上述方程得：d=1.13m復(fù)雜工況下樁機穩(wěn)定性測試初選斜坡傾角=，大風(fēng)形成的外載荷預(yù)制樁的重量,當(dāng)?shù)醣鄣跗痤A(yù)制樁時吊臂受到慣性力的影響，取載荷系數(shù)=1.1樁機在斜坡工作時的受力情況如圖6-2所示圖6-2 樁機受力圖抗傾覆穩(wěn)定性的條件: 式（6.2）式中：-樁機第j組抗傾覆的力矩 -樁機第i組造成傾覆的力矩 =cosd+ cos(d-c); 式（6.3）=sin+ sin+ 式（6.4）式中：d=1.13m c=0.45m = =3m =6m =8m =12m經(jīng)計算得=1737kNm =1330kNm顯然，樁機的抗傾覆穩(wěn)定性滿足條件現(xiàn)計算樁機在斜坡上工作所允許的最大傾角當(dāng)傾角=時，=1719 kNm =1700kNm 樁機的抗傾覆穩(wěn)定性滿足條件當(dāng)傾角=時，=1712 kNm =1822kNm ，樁機有發(fā)生傾覆的危險所以樁機在斜坡上工作所允許的最大傾角=樁機短船長度的確定 產(chǎn)生傾覆的力矩為 =sin+ sin+ 式（6.5）式中各參數(shù)值同上一方程，有=1330kNm抗傾覆力矩和=cos(+)X要求 即X=0.75m考慮到安全系數(shù)現(xiàn)取X=1.3m設(shè)短船長度為,兩短船的間距為=2X=2.6m =2d=2.26m6.2長船、短船布局的確定記樁機兩長船的間距為，長船與短船的軸線方向相距的最小距離為,最大距離為,短船移動一次的最大距離為樁機支撐的布局如圖6-3所示 圖6-3長船、短船布局圖圖中，=+ 式 （6.6）=- 式（6.7）現(xiàn)取=0.5m =1.1m可知：=0.6m,=4.2m長船的參數(shù)設(shè)定長船的長度記為,長船移動一次的距離記為壓樁過程中受力較為復(fù)雜且有一系列的振動應(yīng)當(dāng)以樁機兩長船為支撐進行壓樁操作，取大值比較穩(wěn)定可取=5m ,=1.2m結(jié)論本論文對靜壓樁機行走機構(gòu)進行了設(shè)計，在設(shè)計進行之前作者到施工場地進行了實地考察。當(dāng)時正在工作的是一個錘式打樁機，它的行走機構(gòu)為機械傳動的。兩對齒輪在鏈條的驅(qū)動下沿齒條方向滾動。該樁機在行走過程中，噪音極大，能聽到齒輪滾動時發(fā)出的巨大聲響。樁機啟動或制動時，整個機身振動較大運動不平穩(wěn)。本論文采用雙活塞桿液壓缸來驅(qū)動樁機實現(xiàn)兩個正交方向上的移動，液壓缸可以將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能，使執(zhí)行機構(gòu)完成直線運動。液壓缸構(gòu)造單一、工作可靠、傳動穩(wěn)定。用它實現(xiàn)往復(fù)運動時，不必安裝減速機構(gòu)，傳動時產(chǎn)生的間隙比較小，由于它具有上述優(yōu)點，使得它在各種機械產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。在設(shè)計液壓缸時由于活塞桿與支撐架、端蓋均有摩擦，對活塞桿完成加工后在其表面鍍了一定厚度的鉻層以此來增強活塞桿的耐磨性。靜壓樁機的重量很大液壓缸必須產(chǎn)生很大的壓力才能驅(qū)動樁機移動，這就使得液壓缸的缸筒直徑比較大。驅(qū)動液壓缸形狀不單一可選用鑄鋼為材料進行制作。靜壓樁機的尺寸很大使得樁機上的各種零件尺寸都比較大。因此，對于裝配精度要求高的零件來說，對其形位誤差的控制顯得格外重要?，F(xiàn)市場賣的比較流行的靜壓樁機的長船移動距離是一次最遠2.4米和短船行走距離是每一次最遠距離為0.6-0.8米。所以靜壓樁機移動速度是相當(dāng)緩慢的，在大型施工時需要不斷對樁位和樁機的整機移動，所以樁機操作次數(shù)比較頻繁，操作工人勞動強度和工作壓力會很大。經(jīng)過多次壓位移動，本來含水量大的土質(zhì)會變?yōu)橄鹌ね?影響樁機的移動.這時移動靜壓樁機是需要消耗大量能量的。根據(jù)這種情況，設(shè)計人員應(yīng)該將樁機構(gòu)造部分的設(shè)計作為工作的重點。綜上所述，提高步履式靜壓樁機的行走速度和將轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)設(shè)計得更加簡單和容易就變?yōu)樵O(shè)計師的主要任務(wù)。參考文獻1 蔡春源,機械設(shè)計手冊.遼寧科技技術(shù)出版社.1993.2 何清華,曾益毘. 靜力壓樁機機身的自動調(diào)平系統(tǒng)研究J. 建筑機械. 2000(11) 3 張揚,汪耀武,高厚榮. 某工程靜壓樁機施工陷機處理措施J. 施工技術(shù). 2010(S1) 4 趙建軍,陳凱杰. 我國靜力壓入樁發(fā)展現(xiàn)狀及問題J. 廣東建材. 2011(03) 5 朱桂華,胡均平,羅春雷. 靜壓樁機優(yōu)化多擋壓樁速度的液壓系統(tǒng)設(shè)計J. 建筑機械. 2003(05) 6 趙旭. 淺論靜壓管樁在施工中的質(zhì)量問題及防治J. 黑龍江科技信息. 2009(11) 7 鄭鳳琴,趙敏,刁倩. 靜壓樁機智能型測量系統(tǒng)的研究J. 建筑機械. 1997(08) 8 曲淑英. 材料力學(xué)J. 中國建筑工業(yè)出版社. 2011 9 王伯平. 互換性與測量技術(shù)J. 機械工業(yè)出版社. 201110 CHENYu-ji,YEMei-xin.ModeltestforthroughtrusscompositebeamwithsimplesupportJ.ChinaRailwayScience,2004,25(6):8287.(inChinese)