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氮爆式液压打桩锤动参数分析及液压管路设计研究

作　者: 夏勇
导　师: 徐绍军
学　校: 中南大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 氮爆式液压打桩锤动参数管路
分类号: TU67
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 89次
引　用: 3次
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内容摘要

液压打桩锤是用于建筑、桥梁、码头等桩基础施工中打入预制桩的桩工机械,它是一种以高压液压为传动介质,将液压能转换为打击能来完成沉桩施工功能的工程施工设备。氮爆式液压打桩锤是一种具有特殊工作机理、结构较简单且性能突出的液压打桩锤产品,目前国内外对其研究几乎还是空白。氮爆式液压打桩锤是一种新型的液压打桩机械,它是各国日益重视环保的条件下开发出的新的建筑机械。因此,对氮爆式液压打桩锤进行理论方面的分析,通过分析找出各个参数之间的变化规律和影响它们的因素,对于进一步改进和完善氮爆式液压打桩锤的性能具有重要的现实意义。本文基于ZCY-70型氮爆式液压打桩锤系统研究科研项目,对氮爆式液压打桩锤的主要参数和液压管路进行了分析研究。首先,本文介绍了氮爆式液压打桩锤结构特点及工作机理,并对其主要参数和关键部件特性进行了理论分析。其次,建立了氮爆式液压打桩锤的非线性数学模型,并利用Matlab中simulink对数学模型进行仿真分析,得出了氮爆式液压打桩锤工作参数和结构参数对性能的影响。第三,分析研究了管路对液压系统品质的影响,对高、低压力油管以及回油管进行了优化设计,得到了一组优化后的管路设计结果。最后,根据研究对象的结构特点及特殊的工作机理,利用“气压间接测试”原理,对氮爆式液压打桩锤系统进行了性能测试实验,验证了系统数学模型及仿真能较好的反映系统的性能,具有可行性。论文的研究成果,对于氮爆式液压打桩锤的设计和实际生产有重要的理论指导意义,对于其内部运行规律的深入认识为该类型产品的技术改进和产品升级提供了重要的技术基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 国内外液压打桩锤发展及研究现状  8-12
    1.1.1 国内外液压打桩锤发展  8-10
    1.1.2 国内外液压打桩锤研究现状  10-12
  1.2 国内外氮爆式液压冲击机构研究状况  12-13
  1.3 课题研究的背景和意义  13-14
  1.4 课题来源及本文主要工作  14-15
  1.5 本章小结  15-16
第二章氮爆式液压打桩锤理论分析  16-26
  2.1 氮爆式液压打桩锤的结构特点和工作机理  16-19
    2.1.1 氮爆式液压打桩锤结构特点  16-17
    2.1.2 氮爆式液压打桩锤工作机理分析  17-19
  2.2 氮爆式液压打桩锤主要参数分析  19-20
  2.3 氮爆式液压打桩锤关键部件特性分析  20-25
    2.3.1 氮爆式液压打桩锤氮气腔理论及结构分析  20-22
    2.3.2 氮爆式液压打桩锤主控换向阀分析  22-24
    2.3.3 氮爆式液压打桩锤活塞锤体分析  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章氮爆式液压打桩锤系统建模与仿真研究  26-44
  3.1 引言  26-27
  3.2 氮爆式液压打桩锤系统建模  27-32
    3.2.1 氮爆式液压打桩锤系统模型建立的假设条件  27
    3.2.2 氮爆式液压打桩锤系统的基本运动方程  27-32
  3.3 ZCY-70型氮爆式液压打桩锤系统仿真研究  32-36
    3.3.1 仿真程序设计  32-34
    3.3.2 仿真初始数据输入  34-35
    3.3.3 仿真结果输出  35-36
    3.3.4 仿真结果分析  36
  3.4 氮爆式液压打桩锤工作性能影响因素分析  36-43
    3.4.1 主控换向阀换向压力对打桩锤工作性能的影响  36-38
    3.4.2 系统供油流量对打桩锤工作性能的影响  38-39
    3.4.3 氮气腔初始充气压力对打桩锤工作性能的影响  39-41
    3.4.4 活塞锤体质量对打桩锤工作性能的影响  41-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章氮爆式液压打桩锤液压管路设计研究  44-61
  4.1 液压管路问题的研究意义与概况  44-46
    4.1.1 液压管路研究的意义  44
    4.1.2 液压管路的研究概况  44-46
  4.2 液压管路对系统的影响分析  46-51
    4.2.1 液压管路对系统功耗的影响  46-47
    4.2.2 液压管路对系统动态性能的影响  47-49
    4.2.3 液压管路对液压冲击和气穴的影响  49-50
    4.2.4 液压管路谐振分析  50-51
  4.3 氮爆式液压打桩锤液压系统管路优化设计  51-60
    4.3.1 优化设计的概念  51
    4.3.2 低压吸油管优化设计  51-56
    4.3.3 高压进油管优化设计  56-58
    4.3.4 回油管优化设计  58-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章氮爆式液压打桩锤系统实验研究  61-71
  5.1 氮爆式液压打桩锤测试实验总体设计  61-66
    5.1.1 实验目的  61
    5.1.2 实验研究内容  61
    5.1.3 实验原理  61-64
    5.1.4 实验设备的组成  64-66
  5.2 实验结果及其分析  66-70
    5.2.1 在不同主控换向阀换向压力下测试结果及分析  66-68
    5.2.2 在不同系统供油流量下测试结果及分析  68-69
    5.2.3 在不同氮气腔初始充气压力下测试结果及分析  69-70
  5.3 本章小结  70-71
第六章全文总结  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
攻读硕士学位期间主要的研究成果  78
  发表和完成的学术论文  78
  参与的科研项目  78

氮爆式液压打桩锤动参数分析及液压管路设计研究

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