彈簧振動(dòng)錘在HKZ600夯擴(kuò)樁機(jī)中應(yīng)用

1、彈簧振動(dòng)錘在hkz600夯擴(kuò)樁機(jī)中應(yīng)用摘要文章主要介紹hkz600夯擴(kuò)樁機(jī)中彈簧振動(dòng)錘的組成和工作原理及彈簧振動(dòng)錘主要參數(shù)的選擇計(jì)算。該樁機(jī)成樁特點(diǎn)是具有貫入力強(qiáng)、沉樁質(zhì)量好、堅(jiān)固耐用、 故障少、結(jié)構(gòu)緊湊、低噪音、高效率、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞振動(dòng)錘；激振力；偏心力矩；振幅；彈簧剛度;振動(dòng)功率中圖分類號(hào):tu47文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào):1671-7597(2013) 23-0060-021概述在建筑基礎(chǔ)施工領(lǐng)域中，夯擴(kuò)樁機(jī)是地基與基礎(chǔ)處理設(shè) 備。普通無(wú)動(dòng)力頭的夯擴(kuò)樁機(jī)是利用卷?yè)P(yáng)機(jī)反壓方法進(jìn)行下 沉護(hù)筒，存在施工效率低，勞動(dòng)力消耗大，對(duì)堅(jiān)硬地層難以 施工。針對(duì)上述問(wèn)題，沈陽(yáng)鉆探機(jī)械研制中心自主研發(fā)

2、了一 種新型的i1kz-600型夯擴(kuò)樁機(jī)，首次把彈簧振動(dòng)錘應(yīng)用到夯 擴(kuò)樁機(jī)中，克服了無(wú)動(dòng)力頭的夯擴(kuò)樁機(jī)諸多缺點(diǎn)，施工效率 明顯提高，而且成樁質(zhì)量好。2彈簧振動(dòng)錘的組成和工作原理2. 1振動(dòng)錘的組成（如圖1）圖1夯擴(kuò)振動(dòng)頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 主要由振動(dòng)器、減振彈簧、減振梁、提升滑輪、 加壓滑輪等組成。振動(dòng)箱結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由偏心塊組、主軸、 反向同步齒輪組、振動(dòng)箱體組成。2.2振動(dòng)錘工作原理振動(dòng)錘主要裝置為振動(dòng)器，該振動(dòng)器是采用機(jī)械式的， 是由兩根裝有偏心塊的軸組成。這兩根軸上各裝有相同的四 個(gè)偏心塊，但兩根軸相向轉(zhuǎn)動(dòng)，兩根軸上的偏心塊所產(chǎn)生的 離心力，在水平方向上的分力互相抵消，而其垂直方向上的 分

3、力則迭加起來(lái)就是激振力。利用振動(dòng)器所產(chǎn)生的激振力， 使護(hù)筒產(chǎn)生高頻振動(dòng)。這時(shí)護(hù)筒在其自重或很小的附加壓力 作用下沉入土中，或是在較小的提升力作用下而拔出土。夯擴(kuò)樁機(jī)工作時(shí)，彈簧振動(dòng)錘通過(guò)導(dǎo)向滑輪沿立柱導(dǎo)軌 上下移動(dòng)。加壓時(shí)，電動(dòng)控制副卷?yè)P(yáng)機(jī)一個(gè)卷筒收繩，通過(guò) 彈簧振動(dòng)錘的加壓滑輪裝置將樁架的部分重量加于振動(dòng)錘 的減振梁上，使護(hù)筒下沉，保護(hù)夯擴(kuò)錘已夯成的孔，同時(shí)增 加振動(dòng)沉護(hù)筒時(shí)的灌入力，此時(shí)上彈簧受加壓力被壓縮；提 升時(shí)，電動(dòng)控制副卷?yè)P(yáng)機(jī)的另一個(gè)卷筒收繩，通過(guò)彈簧振動(dòng) 錘的提升滑輪裝置將護(hù)筒提升，此時(shí)下彈簧受提升力被壓 縮。圖2振動(dòng)箱結(jié)構(gòu)圖3彈簧振動(dòng)錘主要參數(shù)的選擇計(jì)算電機(jī) ykz200l-4

4、 30 kw,轉(zhuǎn)速 1470r/min；振動(dòng)箱質(zhì)量q=2700 kg；樁管質(zhì)量 q1 二 1455 kg （ 4）600x10）；偏心塊質(zhì)量m=200. 78 kg；偏心距"0.09356 mo圖3上彈簧結(jié)構(gòu)示意圖 圖4下彈簧結(jié)構(gòu)示意圖1）靜偏心矩m二mgr。式中：m-偏心力矩nm； m-偏心塊質(zhì)量kg （總質(zhì)量）;r-偏心距m； g-重力加速度m/s2om=mgr=200. 78x9. 8x0. 09356 =184.09 n m2）激振力fof=mr o2x10-3式中：f-激振力kn； s-偏心塊角頻率rad/so振動(dòng)頻率n=1000 r/min（n-經(jīng)振動(dòng)箱齒輪傳動(dòng)計(jì)算得出）

5、3二2 n n/60=104. 67rad/sf=mr co 2 x 10-3=200.78x0. 09356x104. 672x10-3 =205.805 kn3）空載振幅ao （m）oao=m/qg式中：q參振質(zhì)量（不包括樁管質(zhì)量）。a0二m/qg二 184.09/ （2700x9.8） =0.00696 m4) 實(shí)際振幅a (m)oa二m/ (q+ql) g= 184. 09/ (2700+1455) x9. 8二0.00452 m5）振動(dòng)系統(tǒng)彈簧的剛度k （n/m）o由on=振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率wn= co/z對(duì)于振動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)滿足減振條件:z>3 （一般取45）故取 z二4. 3可得

6、 on =o/z = 104. 67/4. 3 = 24. 37 rad/s振動(dòng)系統(tǒng)彈簧的剛度k二 3n2 q =24. 372x2700=16. 04x 105 n/m6）減振彈簧的結(jié)構(gòu)選擇及參數(shù)選擇計(jì)算：（彈簧結(jié)構(gòu)如圖3、圖4）減振彈簧的結(jié)構(gòu)選擇: 減振彈簧一般是壓縮彈簧，選擇圓形截面的螺旋壓縮彈簧，其主要性能：特性線呈線性，剛度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。彈簧材質(zhì)選用60si2mnao減振彈簧的參數(shù)選擇計(jì)算: 由前面計(jì)算得系統(tǒng)彈簧剛度k二16. 04x 105 n/m減振彈簧剛度分配，共四組彈簧并聯(lián)，每組彈簧剛度:k1=k= x16. 04 x105=4. 01x105 n/m 每組彈簧中上、下彈簧

7、屬于并聯(lián)。上彈簧剛度取:k 上二 1. 52x105 n/m下彈簧剛度?。簁 下二2.49x105 n/m；選擇上、下彈簧參數(shù)如下: 上彈簧：彈簧鋼絲的直徑d ±=22 mm；彈簧中徑:= 130 mm；節(jié)距 t二47 mm；彈簧的有效圈數(shù)：n上二7；總?cè)?shù)n上1二9 下彈簧：彈簧鋼絲的直徑d下二28 mm；彈簧中徑:彈簧的有效圈數(shù)：n下= 140 mm；節(jié)距 t=50. 22 mm；二9；總?cè)?shù)n下1=11;彈簧自由高度:h0 上二nt+d二7x47+22 二351 mmh0 下=nt+d=9x50. 22+28480 mm彈簧壓并高度：hb 上二(n+1) d 二(7+1) x2

8、2 二 176 mmhb 下二(n+1) d = (9+1) x28 =280 mm上彈簧受最大加壓力被壓縮時(shí)，設(shè)定彈簧高度hn上=176+15=191 mm下彈簧受最大提升力被壓縮時(shí)，設(shè)定彈簧高度hn下=280+20=300 mm上彈簧的最大壓縮量351-191=160mm余量15 mm下彈簧的最大壓縮量480-300=180mm余量20 mm最小工作負(fù)載f1二(351-236 )x 1.52x105二 17480n二 17.48 kn最小工作負(fù)載時(shí)上彈簧變形量hl ±=351-236=115 mm最小工作負(fù)載時(shí)下彈簧變形量h1下=174804-(2. 49x105) =0. 07

9、02 m=70. 2 mm上彈簧承受最大加壓力f上1=160x1. 52 x 105=24320 n二24. 32 kn下彈簧承受最大提升力f下1二180x2. 49x105二44820 n =44. 82 kn4個(gè)上彈簧承受最大加壓力：f 上二f 上 1x4=160x 1. 52x 105x4=97280 n = 97. 28 kn4個(gè)下彈簧承受最大提升力：f 下二f 下 1x4二 180x2. 49x105x4二 179280 n = 179. 28kn根據(jù)以上參數(shù)，選定副卷?yè)P(yáng)單繩拉力30 kn,提升用8 根繩，最大提升力達(dá)30x8=240 kn；加壓用4根繩，最大加壓力達(dá)30x4=120 kno7）共振驗(yàn)算。對(duì)于減振彈簧，計(jì)算公