机械工程师
EMECHANICALENGINEER
电
顶拉式沉桩机液压冲击实验系统设计研究
胡燕平，朱振波，陈兴
（湖南科技大学机电工程学院，湖南湘潭411201）
摘要：研制了顶拉式液压动力沉桩机液压实验系统，实验系统由冲击动力头、液压泵站、液压换向模块、控制台四大部分组成。该液压冲击实验系统采用了美国Parker公司比例变量泵，可以实现排量、压力比例可调。采用华德电磁插装阀控制油路通断，系统响应快、流通能力大、密封性好、泄漏小，使得项拉式沉桩机工作频率达到30~60次/min。阐述了该实验系统工作方式及液压系统原理，依据设计方案和系统主要参数、工作要求，对顶拉式沉桩机液压冲击实验系统中变量泵、主泵电动
机、电磁插装阔及部分元件计算选型，实践了项拉式液压冲击实验系统自动循环实验，实验结果满足了技术参数要求。关键调：沉桩机：液压冲击实验系统：变量泵；电磁插装阀
中图分类号：U443.156 0引言
文献标志码：A
自前沉桩机主要有柴油打桩机、液压静力压桩机等，各有优缺点。如顶击式的是柴油打桩机，冲击锤直接打击桩杆顶部，结构简单，安装方便，但噪声大，不适合城市环境打桩要求；液压静力压桩机是利用静压力将预制桩逐节压人土中的压桩方法，其工作过程噪声小，适用城市或防震要求的环境，但静压法对桩机本身和配重有较高要求，组装、移动和运输不便，同时提供的有效静压力有限，对地质较硬的地层穿透力不够大，其用途受到地质环境影响。顶拉式液压动力沉桩机通过增加承击箱、拉杆、桩帽等结构，使噪声源固定在预定动力室范围内，在动力室外边加装隔音板，噪声强度得以降低，以适应城市硬质地层打桩要求
当前，国内外对沉桩机液压系统的相关研究不少，如胡燕平等基于AMEsim软件对顶拉式液压动力沉桩机系统动态仿真，建立顶拉式沉桩机液压、负载系统模型及相应元件子模型，并进行动态仿真研究，对液压动力沉桩机
的研究和开发具有指导意义：
锤控制系出将M 法应用至捷的
打进进
研务结合：
刘树
云动学及动力学分析，
出了桩锤在各
各个打击过程的数学模型
仿真及分析，
寸液压打桩发展趋势，提
打击算改型液压打桩锤的
并在此基础上提对各阶段进行了
仿真研究对改进和优化打桩锤的各个设计
胡小江设计了桩锤的新型液压系
参数具有指导意义。
统，建立系统的数学模型，并运用Matlab软件里的 Simulink工具箱进行数值仿真求解，为沉机液压系统在理论上的研究提供依据。查德根等建立了一套完整的液压打桩锤系统特性分析和计算机仿真的理论方法，对双作用式、单作用式及HHKA型液压打桩锤工作过程中的动态特性进行了分析研究，并利用波动理论，对桩锤冲击基金项目：湖南省高校产业化培育项目（10CY007）
文章编号：1002-2333(2016)08-0018-04
过程中应力波在锤、缓冲垫、桩体和地基中的传播形式进行了研究。
根据参考文献建立的相关仿真及结果，从理论上验证了顶拉式液压沉桩机冲击系统能满足其技术参数要求。该顶拉式液压冲击系统的技术性能参数：冲击锤质量 m=6000kg，冲击行程200~1200mm，冲击加速度a=1.6g，冲击能量72kNm，冲击液压缸2只（缸径80mm，杆径63 mm)，冲击频率30~60次/min，本文在此基础上设计了顶拉式沉桩机液压冲击实验系统，进行了系统参数计算和元件选型，并做了顶拉式沉桩机液压冲击实验系统自动循环冲击实验，为项拉式液压沉桩机的深入研发提供良好的实验环境和实际数据。
液压冲击实验系统工作原理
本液压冲击实验系统主要元件包括比例变量泵、电动机、蓄能器、电磁插装阀、沉桩机动力头（油缸、冲击锤承击箱、拉杆等）。试验系统原理如图1所示，电控比例变
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武压
A无杆腔油口
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图1顶拉式沉桩机液压冲击实验系统原理图
1.电动机2.定量泵3.电控比例变量泵4.溢流阀5.插装溢流阀6.流量计7.梭阀8.插装阀9.蓄能器
10.油缸
11.冲击锤1DBT,2DBT.比例电磁阀1DT,2DT,3DT,4DT 5DT.电磁换向阀
182016年第8期网址：www.ixgcs.com电邮：hrbengineer@163.com 万方数据