【正文】 上。 柴油樁錘的氣缸的設(shè)計 汽缸由鑄鐵鑄成。兩邊的孔是為了通過導(dǎo)桿之用。凸出部分穿過活塞上四道直筋間的空隙，還可沖擊底座。 汽缸的上部有槽，穿有小軸為頂座的掛鉤掛住汽缸之用，并可在裝車時作為固定之用。橫梁后面有兩個導(dǎo)槽，為和龍門連接之用。 鉤架在橫梁的下方，可沿導(dǎo)桿上下移動。在同一軸上，裝有吊錘掛鉤的脫鉤臂，兩個連接鉤為了用來使鉤架懸掛在橫梁上。 在吊錘掛鉤脫鉤臂的一端有孔，可以穿上繩子是脫鉤臂會轉(zhuǎn)至水平位置，這時吊錘掛鉤被轉(zhuǎn)動，同時使連接鉤的下端脫開，汽缸借本身重量自由下落，如果繼續(xù)拉下脫鉤臂至下垂位置，則鉤架也就與橫梁脫開了。油泵柱塞下行經(jīng)過進油口，并將其遮住后，就將下端閥室中的燃油壓縮，達到很高的壓力時，燃油從閥室經(jīng)出油門壓向油管，經(jīng)噴油嘴噴入燃燒室中。 柴油打樁機的卷揚機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 卷揚機是為安裝（在安裝時升起或落下）龍門，以及升降樁錘和移動柴油打樁機之用。當電動機通電旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速器高速軸轉(zhuǎn)動時，并將驅(qū)動力矩通過齒輪傳遞至減速器最后一級大齒輪，齒輪在通過花鍵與空心軸相連接，空心軸又通過花鍵與卷筒相連接，為此通過減速傳動的力矩使卷筒旋轉(zhuǎn)，再使鋼絲繩纏繞或脫開卷筒而使吊 鉤和吊載起升或下降，來完成起升機構(gòu)的功能。運用能量守恒原理推導(dǎo)了汽缸、下活塞沖擊后沖擊面上的速度，分析了應(yīng)力波的傳遞過程，并運用波動理論解析計算了大型柴油樁錘汽缸的動應(yīng)力，指出了汽缸的主要破壞形式及改進方法。近幾年來隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，特別是現(xiàn)代海洋工程、跨海大橋、石油鉆井平臺和近海風電場等基礎(chǔ)施工 的需要，對導(dǎo)桿式柴油打樁錘的需求越來越朝著大型化方向發(fā)展。打樁錘的每一個工作循環(huán)都要經(jīng)歷掃氣、吸氣、壓縮、供油、沖擊燃燒、膨脹、排氣一系列過程。壓縮終了時，汽缸沖擊下活塞使樁貫入并沖擊柴油霧化，沖擊幾毫秒后柴油開始燃燒，燃燒過程在幾毫秒內(nèi)即完成，氣缸內(nèi)壓力迅速達到最大。 在打樁過程內(nèi)，有兩個能量轉(zhuǎn)換過程，即將燃料的熱能轉(zhuǎn)換為沖擊部分的機械能 (其中少部分可直接作功使樁貫入 )，以及將沖擊部分的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榈鼗恋淖冃喂Χ箻敦炄胪翆?。當樁的貫入阻力趨于極限時，柴油樁錘就相當于自落錘 [14]。從沖擊到爆發(fā) ～0． O06s內(nèi)，連續(xù)兩次打樁。汽缸在正常工作中以每分鐘 36～ 45次的頻率沖擊下活塞，其受到的作用應(yīng)力并非全是壓應(yīng)力，還有拉應(yīng)力。 現(xiàn)代樁錘動力學(xué)計算研究現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的樁錘設(shè)計基于牛頓碰撞力學(xué)的理論已有很大的局限性，因為它不能很好地解釋作用在樁體或錘體內(nèi)的交變應(yīng)力問題。數(shù)值分析方法即有限元方法在現(xiàn)代工程設(shè)計中有不可替代的作用，它可以計算大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的局部特征處的瞬態(tài)動力學(xué)問題，因此也是現(xiàn)代樁錘設(shè)計的一個重要工具。用有限單元法分析 630KJ蒸汽 — 空氣對擊模鍛錘 (簡稱對擊錘 )在一定的打擊能量下，錘頭和錘桿的應(yīng)力分布情況，得出了有關(guān)破壞區(qū)域的應(yīng)力數(shù)據(jù)，并畫出了關(guān)鍵部分應(yīng)力變化曲線作為錘頭和錘桿改進的進展。分析樁尖錘擊貫入持力層的力學(xué)機理對幫助掌握貫入度、回彈量反饋指標的意義，確定合理的停錘標準，處理意外問題都有重要指導(dǎo)意義。這種計算模型方法可以有效地計算長樁樁尖錘擊貫入持力層的過程，可以對計算模型度作適當改進以減小數(shù)學(xué)模型 結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果之間的誤差。 用解析法計算導(dǎo)桿式柴油打樁錘汽缸動應(yīng)力 波動理論 汽缸在正常工作中往復(fù)沖擊下活塞，其受到的作用應(yīng)力并非全是壓應(yīng)力，還有拉應(yīng)力。 設(shè)汽缸為一均質(zhì)筆直的彈性軸，汽缸長度 l ，截面積 A ，材料密度 ? ，沖擊體質(zhì)量為 W （沖擊體包括下活塞、樁帽及樁等）。如圖 1所示： 圖 1 柴油樁錘系統(tǒng)簡化力學(xué)模型 將汽缸視為彈性體，當一端自由，另一端施加軸向沖擊時，汽缸中發(fā)生的應(yīng)力如下： ? ?,vE E x ta? ? ?? ? ? 式中： E －材料的彈性模量 v－沖擊后汽 缸兩端的速度差 a－彈性波的傳播速度 x－汽缸的軸向長度 當 at l x?? （彈性波向自由端傳播）時： ? ?( ) /( , ) at l x m lx t e? ? ? ?? （ 2） 當 at l x?? （彈性波從自由端返回時）： ? ? ? ? ? ? /( ) /, a t l x m la t l x m lx t e e? ????? ? ? ???? （ 3） 當 3at l x??（彈性波第二次由沖擊端向自由端傳播時）： ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ?//3/,1 2 3 /a t l x m l a t l x m la t l x m lx t e eat l x ml e? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ?????? ? ?? ? ????? （ 4） 式中 m WQ? （即沖擊體質(zhì)量 W與汽缸質(zhì)量 Q的比值）。 當 24lltaa?? 時，在 xl? 處的最大應(yīng)力為： ? ?2m a x 1 mvEea? ???拉 (7) 沖擊端產(chǎn)生拉應(yīng)力意味著汽缸已和沖擊體分開。 導(dǎo)桿式柴油打樁錘汽缸動應(yīng)力解析計算 將汽缸和下活塞均視為彈性體，如假定下活塞和汽缸為同一種材料，則可根據(jù)兩活塞接觸區(qū)域局部體積上能量守恒的原理，推導(dǎo)出碰撞后兩活塞接觸區(qū)域的速度，參考圖 3，推導(dǎo)過程如下： 圖 3 撞擊兩活塞接觸區(qū)域的速度 根據(jù)波動理論，當半無限彈性棒的一端突然以速度 0V 移動，則產(chǎn)生下述應(yīng) 力： 0EV???? (8) 并以聲速傳遍整條棒。設(shè)撞擊后位移 l? 處應(yīng)力波能量守恒，則可得： 222 10 1 1 122 2221 1 12 2 21122V A l V A l A l EV A l A l E?????? ? ? ? ?? ? ? ? (9) ? ?10E V V???? ， 2 EV???? (10) 聯(lián)立求解得： 1 012AVVAA? ? (11) 設(shè)上下活塞截面積相等，則可以得到撞擊后局部接觸區(qū)域的速度等于撞擊前汽缸速度的一半。在軸肩處（ x=）因自由端的反射波而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，根據(jù)式（ 3） at l x?? 的情況，在 at l x?? 處： ? ? ? ? ? ? /( ) / 0 . 1 6, 1 0 . 1 4 7 9a t l x m la t l x m lx t e e e? ????? ? ? ???? ? ? ? ? ? 故： ? ?0m a xm a x 0 .5 , 0 .1 4 7 9VE x ta? ? ?? ? ? ? 壓拉 軸肩處的最大拉壓應(yīng)力分別為： 0max 0. 5 VE a? ??壓 0m a xm a x 0 .1 4 7 9 0 .0 7 4 VE a??? ? ?壓拉 根據(jù)已知條件得（對球墨鑄鐵取 155E GPa? ）： 彈性波速： 44 58 ( / )Ea m s??? 0 2 8. 16 ( / )V gH m s?? 故： 9m a x 8 .1 60 .5 1 5 5 1 0 1 4 1 .8 64458? ? ? ? ? ? ? ?壓MPa m a xm a x 0 .1 4 7 9 2 0 .9 8??? ? ?壓拉 MPa 需要說明的是此處未考慮應(yīng)力集中的影響。具體計算時必須考慮應(yīng)力集中的影響，同時考慮汽缸和下活塞材料不同帶來的影響，進行強度校核，并在設(shè)計時采取工藝措施以減少應(yīng)力集中的危害。該機使打樁的過程變得安全、可靠、快捷并自動進行，因而，極大地減輕了工人的勞動強度，改善了工作環(huán)境，提高了工作效率。 打樁機的樁架部分采用了工字鋼 、槽鋼、角鋼等型材利用螺栓進行連接，其行走機構(gòu)采用導(dǎo)軌式，樁架利用人力就可以輕松的在導(dǎo)軌上移動，便于打樁施工的進行。 參考文獻 [1]楊培元 ， 朱福元 .液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1999. [2]楊東洲 .柴油打樁機 [J].建筑機械化， 1995，（ 01） . [3]劉新德 .袖珍液壓氣動手冊 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2020. 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