【正文】 固定，法蘭盤(pán) 9 則將軸 6 與鉆桿固定；由軸 6 帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，完成鉆進(jìn)工作，達(dá)到工作要求 。它是把作為主控元件的錐閥插裝于油路塊中，故此得名插裝閥。在負(fù)載激烈變化下，希望溢流閥既響應(yīng)快又穩(wěn)定。 表 25 DIFL32HaS 型單向閥參數(shù) 參數(shù)項(xiàng)目 公稱通徑（ mm） 公稱壓力（ MPa） 公稱流量（ L/min） 正向開(kāi)啟壓力（ MPa） 參數(shù)值 32 21 200 型號(hào) DIFL32HaS型的直通單向閥 的型號(hào)代碼依次為： DIF直通單向閥代號(hào) ；中南大學(xué)本科生論文 18 L螺紋式連接 ； S上海型 。 通過(guò)上述參數(shù)對(duì)比可知其 公稱壓力完全符合系統(tǒng)要求的值， 三位四通換向閥的 選 型 是合理的。 一、 換向閥的選型 換向閥使用時(shí)的壓力、流量不要超過(guò)制造廠樣本的額定壓力、額定流量，否則液壓卡緊現(xiàn)象往往引起動(dòng)作不良。 m。如果每個(gè)循環(huán)中都發(fā)生沖擊奪力，泵的壽命會(huì)顯著縮短，甚至損壞。 其轉(zhuǎn)速則是根據(jù)系統(tǒng)所需的最大流量供應(yīng)來(lái)選擇 的 。 m； j? 減速機(jī)的機(jī)械效率 。 表 21 各種型號(hào)液壓傳動(dòng)裝置性能特性 型號(hào) 額定壓力 減速比 流量 轉(zhuǎn)速 范圍 鉆桿最大轉(zhuǎn)速 電機(jī)及泵數(shù)量 價(jià)格 可靠性 IHM111300 高 大 大 大 大 多 貴 低 XQM162400 低 小 大 大 大 多 貴 低 IYH35900 較低 小 大 大 大 多 貴 高 IQJM32 較高 較大 較小 較大 大 少 便宜 低 IY32250 較低 小 較小 較小 小 少 便宜 高 通過(guò)上表對(duì)比綜合 分析的結(jié)果，可以看出在這樣的一個(gè)液壓系統(tǒng)中，選擇IY32250 型液壓傳動(dòng)裝置是性能最為合理的。當(dāng)換向閥 W 處于 W1 位的時(shí)候， Z1 和 Z3 號(hào)插裝閥的控制腔繼續(xù)通入壓力油液，閥芯仍然關(guān)閉，而 Z2和 Z4 號(hào)插裝閥的控制腔通油箱，閥芯打開(kāi)，主油路通流，液壓馬達(dá)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)鉆桿正轉(zhuǎn)。進(jìn)口的低速大扭矩液壓馬達(dá)雖然故障率低、壽命長(zhǎng)，但是其價(jià)格很高，在我國(guó)現(xiàn)有市場(chǎng)條件下不利于推廣。 為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和節(jié)省成本以及保證液壓驅(qū)動(dòng)需求， 液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭減速機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備采用一級(jí)直齒輪減速器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (2) 恒功率變量液壓泵經(jīng)常在滿負(fù)荷狀態(tài)下工作，原動(dòng)機(jī)功率利用更加充分。 在恒流量液壓系統(tǒng)中，由于定量泵的流量固定，不能在負(fù)荷 壓力 p 的變化使 做出相應(yīng)的變化 (見(jiàn)圖 22)，負(fù)荷小時(shí)不能提高作業(yè)速度，功率得不到充分利用，從而浪費(fèi)了資源也不利于效率的提高。設(shè)計(jì)要求是 設(shè)計(jì)液壓動(dòng)力頭整體結(jié)構(gòu)，采用低速大扭矩馬達(dá)經(jīng)一級(jí)減速裝置驅(qū)動(dòng)鉆桿 進(jìn)行 回轉(zhuǎn) ，以及對(duì)液壓動(dòng)力頭的液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)液壓參數(shù)的計(jì)算和元件的選型。 6）、液壓動(dòng)力頭價(jià)格相對(duì)低廉。在施工中，長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)經(jīng)常會(huì)因某些原因在深層土壤中停鉆或卡鉆，再重新啟動(dòng)時(shí)需要的扭矩較大 。 在同等體積下能比產(chǎn)生更多的動(dòng)力，在同等的功率下，液壓裝置曲體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊；液壓裝囂工作比較平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向；能在較大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)中南大學(xué)本科生論文 6 速；易于實(shí)現(xiàn)制動(dòng)化；易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。特別是在帶負(fù)載啟動(dòng)時(shí)更加惡劣，在施工中經(jīng)常出現(xiàn)電網(wǎng)不能承受的現(xiàn)象。 長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng) 動(dòng)力頭的最主要缺點(diǎn) [3]是： 1） 電機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆具轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不便。這樣 機(jī)械施工 能 使 效率達(dá)到最大化，還能避免電機(jī)燒壞。施工操作較為簡(jiǎn)便 .。 這和國(guó)外稱為 CFA工法的樁基礎(chǔ)施工比較相似。近年來(lái)，由于現(xiàn)今人們環(huán)保意識(shí)的提高，過(guò)去基礎(chǔ)施工經(jīng)常使用的柴油錘，振動(dòng)錘受到了限制，而在大中城市使用的也越來(lái)越少；特別是 超流態(tài)工法 CFG 樁基礎(chǔ)工樁方法的推廣，更加促進(jìn)了長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)在我國(guó)迅速發(fā)展。長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)是鉆孔灌注樁施工機(jī)械 的主要機(jī)種，由于其具有連續(xù)輸土，施工效率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)這種鉆機(jī)施工無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲污染的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，所以在各種成孔灌注樁施工機(jī)械中，它最被人們所看中。 長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆進(jìn)原理 長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)的原理與麻花鉆相似，由鉆頭和擁有連續(xù)螺旋葉片的鉆桿組成鉆具。由動(dòng)力頭產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力帶動(dòng)鉆具旋轉(zhuǎn)，在自重力作用下將鉆頭壓入土壤實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn) 。 立柱為折疊式，采用箱形截面結(jié)構(gòu)型式， 法蘭 連接方式。 該機(jī)包括液壓步履樁架和鉆進(jìn)系統(tǒng)兩部分。本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)的鉆進(jìn)系統(tǒng)分析對(duì)比，確定了更加符合 CFG 工法的液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)參數(shù)方案。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確 的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě) 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分 用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。其次，對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng) 力頭的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，對(duì)液壓元件進(jìn)行了合理的對(duì)比選型。立柱由兩條變幅液壓油缸控制其起降。立柱下部與上盤(pán)鉸接，中后部與斜撐桿鉸接，立柱頂中南大學(xué)本科生論文 2 部有滑輪組，用來(lái)完成對(duì)動(dòng)力頭、鋼筋籠和注漿導(dǎo)管等的起降。由操縱機(jī)構(gòu)控制卷?yè)P(yáng)釋放鋼絲繩，一般卷?yè)P(yáng)機(jī)繩速較高且輸出力不夠大，必須通過(guò)滑輪組減速通過(guò)滑輪組減速控制鉆頭鉆進(jìn)的速度和孔底鉆壓。一般鉆桿軸線是垂直于地面的。成孔后可以從孔口直接傾倒混凝土進(jìn)行灌注，質(zhì)量隱患通常比水下灌注少。 水泥粉煤灰碎石樁是在素混凝土樁基工藝上發(fā)展起來(lái)的新型樁體，樁體材料主要由碎石、砂、粉煤灰，與適量水泥和水拌制而成。 CFG 樁工法 特點(diǎn) CFG 樁工法之所以推廣迅速，是因?yàn)樗哂幸韵轮T多優(yōu)點(diǎn) [13]： 1）施工低噪聲、低振動(dòng)，不擾民。經(jīng)多種外加劑配制成的超流態(tài)混凝土具有摩擦系數(shù)低、流動(dòng)性好、抗分散性好、細(xì)石能在混凝上中懸浮而不下沉、鋼筋籠放入容易、施工方便 [3]。比如意大利土力公司、德國(guó)寶峨公司等國(guó)外的鉆機(jī)專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)很早就把液壓技術(shù)運(yùn) 用于長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)動(dòng)力頭上面，采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鉆桿工作，其優(yōu)良的性能獲得了業(yè)界廣泛的認(rèn)可。 2） 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 啟動(dòng)扭矩小 。如果土層過(guò)硬則鉆進(jìn)時(shí)易對(duì)機(jī)器產(chǎn)生破壞。所以我國(guó)的長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)在動(dòng)力頭上還有很大的發(fā)展空間，比如鉆機(jī)動(dòng)力頭可以由單速向多速發(fā)展，提高施工效率，節(jié)約成本；提高輸出軸扭矩， 增強(qiáng)鉆機(jī)適應(yīng)性。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用多臺(tái)小功率電機(jī)，而且可以分別啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊相對(duì)較小。電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭的電機(jī)在笨重的動(dòng)力頭上，向大功率發(fā)展比較困難。其中重點(diǎn)對(duì)于液壓動(dòng)力頭減速器進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和分析校核 ， 包括齒輪傳動(dòng)和 輸出 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核； 以及對(duì)于液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭的液壓系統(tǒng) 設(shè)計(jì)分析和液壓系統(tǒng)參 數(shù)的計(jì)算 ，對(duì)于液壓元件進(jìn)行了計(jì)算選型。所以其大量應(yīng)用在工程建設(shè)機(jī)中南大學(xué)本科生論文 9 械上。 液壓驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 通過(guò) 對(duì)于不同型號(hào)不同品牌的長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)的對(duì)比觀察，其動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)多以電中南大學(xué)本科生論文 10 機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭為主，都是使用兩臺(tái)交流電機(jī)安裝在三環(huán)減速機(jī)上，通過(guò)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)減速機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，在帶動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)。要實(shí)現(xiàn)鉆孔所需的最大扭矩輸出，則原動(dòng)機(jī)的 輸出扭矩應(yīng)當(dāng)比較大 。而插裝閥通流量大，壓力損失小，所以插裝閥常用于高壓大流量的液壓系統(tǒng)中。 其中，二位二通閥 X先導(dǎo)控制主油路的溢流閥 E來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的卸荷功能。 m， 鉆 桿 最 高鉆速 不大于 25 r/min， 鉆 桿 最低鉆速不低于 18 r/min。 當(dāng)達(dá)到最大鉆桿轉(zhuǎn)速 m a x m a x= i n =4 . 1 1 2 5 r / m i n = 1 0 2 . 7 5 r / m i n 1 1 2 r / m i nn ??傳 桿 由此可以看出，液壓執(zhí)行元件選擇 IY32250 型液壓 傳動(dòng)裝置是合理可行的。這些因素一般已寫(xiě)在產(chǎn)品樣本或技術(shù)資料里，要仔細(xì)研究，不明確的地方最好詢問(wèn)制造廠。 表 23 80YCYl41B 壓力補(bǔ)償變量泵主要參數(shù) 參數(shù)項(xiàng)目 額定壓力(MPa) 理論排量(ml/r) 額定轉(zhuǎn)速(r/min) 理論扭矩(N 中南大學(xué)本科生論文 16 當(dāng)鉆桿轉(zhuǎn)速最小時(shí)，其輸出扭矩處于最大值： mkNnNT C ???????? 923030 m i nm a x ? 而此時(shí) 的液壓傳動(dòng)裝置的輸出扭矩處于最大值： mNiTT j ???? ????? m a x1m a x ? 此時(shí)馬達(dá)的進(jìn)出口壓差為： M P aM P aM P aTTp mem 5 6 2 8 6 9181m a x ?????? 可知在此狀態(tài)下的泵組輸出壓力： M P aM P app m a x ?????? 則可算出此時(shí)的泵組最小流量值為： mi n/ 7 m a x m i nm a xm i n Lp nTQ ????????? ? 對(duì)比上述結(jié)果可知，最大 流量值 ，最大實(shí)際出口壓力為 也小于 。另外，最大流量值隨滑閥機(jī)能的不同會(huì)有很大變化，應(yīng)予注意。當(dāng)流 過(guò)單向閥的流量遠(yuǎn)小于額定流量時(shí)，單向閥有時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。一般說(shuō)來(lái)直動(dòng)式響應(yīng)較快，宜用作安全閥，先導(dǎo)式啟閉特性較好，宜用作調(diào)壓閥。 根據(jù)系統(tǒng)最大工作壓力 和最大流量為 ， 溢流閥用上海 東方 YF S型板式連接溢流閥。其參數(shù)如 下 表 27。 齒輪傳動(dòng) 的參數(shù)計(jì)算 為滿足最大輸出扭矩的要求，確定減速機(jī)的傳動(dòng)比為： 選取小齒輪的齒數(shù)為 26，則大齒輪齒數(shù)為 ，為了使各相嚙合對(duì)磨損均勻，傳動(dòng)平穩(wěn)， z2與 z1 一般應(yīng)該互為質(zhì)數(shù) 取 ；中南大學(xué)本科生論文 22 小齒輪轉(zhuǎn)速取液壓傳動(dòng)裝置的最大值 r=112r/min。由公式得 (4) 計(jì)算載荷系數(shù) K K= K KAV (5) 查取齒形系數(shù) 由課本表格可得 , (6) 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由課本表格可知 , (7) 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 中南大學(xué)本科生論文 25 其中比較可知 ,大齒輪的數(shù)值大 2) 設(shè)計(jì) 計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 ,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù) m大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算得模數(shù) ,由于齒輪模數(shù) m 的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力 .而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān) ,可取彎曲強(qiáng)度算的模數(shù) m= mm,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=10 mm,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 ,可算得小齒輪的齒數(shù)為 ,取齒數(shù)為 26 則大齒輪齒數(shù)為 ,取 3）幾何尺寸的計(jì)算 （ 1）計(jì)算分度圓直徑 （ 2）計(jì)算中 心距 （ 3）計(jì)算齒輪寬度 取 B2 =260 mm,B1=270 mm 4) 驗(yàn)算 驗(yàn)算 可知 ， 選擇是 合格 的 。 (1)擬定軸上零件的裝配方案 [10]如圖 33。先取 l=80 mm。其中 CD、 EF 段都有軸承，應(yīng)盡量 采用相同型號(hào)，便于軸承座孔的加工。 轉(zhuǎn)速 n 通過(guò)前面計(jì)算可知 ,鉆桿最大轉(zhuǎn)速為 24 r/min,最小轉(zhuǎn)速為 r/min. 轉(zhuǎn)矩 T 中南大學(xué)本科生論文 27 2)軸上作用力的分析 因已知大齒輪的分度圓直徑為 由于此為直齒輪傳動(dòng)減速箱 ,則徑向力 軸向力為 其中 為齒輪嚙合角 3)初步確定軸上最小徑 先按 相關(guān)資料 [8]查詢 公式初步估算軸的最小直徑 .選取軸的材料為 40Cr,根據(jù)課本表格選取 A0=112,于是得 式中， P 為 軸所傳遞的功率， kW； N 為 軸的轉(zhuǎn)速， r/min； A0為 由材料的許用扭矩應(yīng)力所確定的系數(shù)，其 值 機(jī)械設(shè)計(jì) [8]內(nèi)相關(guān)表格查找 。大齒輪的彎曲疲勞極限 。 其 液壓動(dòng)力頭 總體 結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。 四、 插裝閥的選型 插裝閥是一種用小流量 控制油來(lái)控制大流量工作油液的開(kāi)關(guān)式。溢流閥的動(dòng)態(tài)特性是很重要的。其單個(gè)單向閥的通過(guò)最大流量為 : Q= MPa/4= MPa 其直通單向閥的型號(hào)參數(shù) [13]如下表 25。 表 24 34BYH6BT換向閥參數(shù) 參數(shù)項(xiàng)目 公稱通徑（ mm） 公稱壓力（ MPa） 公稱流量（ L/min） 參數(shù)值 6 40 型號(hào)為 34BYH6BT型的電磁換向閥 型號(hào)代碼 依次 為： B濕式交流型 ； Y滑閥機(jī)能為 Y型 ； B板式連接型 ； T彈簧復(fù)位及對(duì)中型 。 閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過(guò) 此 閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。 則鉆桿最低轉(zhuǎn)速為： m in pv m vm inm369 / m i n = = = / m i n2 i 2 2260 / m i n LVL???? ??? ? ? ? 式中， minn —— 鉆桿最低轉(zhuǎn)速； r／ min 在此狀態(tài)下的輸出扭矩為 45 kN樣本上的最高工作壓力是短期沖擊時(shí)允許的壓力。 kWnTp 3m a x ????????? ? 則其實(shí)際所需功率為： kWkWpP jmjpjpvmvs ??????????? ????? 根據(jù)實(shí)際所需功率值選擇 4 臺(tái) Y200L4(30