YZY全液压静压桩机的电气控制系统设计

摘要本次设计是 YZY 全液压静压桩机的电气控制系统总体设计。其主要分为以下几大部分：液压泵 1、2 和吊机的电器控制。电器系统要为液压系统提供动力，对电机进行控制。因为压桩机是工程机械，不论白天晚上，都要能保证其工作，所以电器系统要为驾驶室及工作区提供照明。为了使驾驶室环境的舒适，电器系统设计时还要考虑到吹风以及为整个系统提供报警等。设计时通过参观实习，并阅读大量资料，理论结合实际设计出了压桩机的电器控制系统，基本上符合设备的要求。关键词：YZY 全液压静压桩机 电器控制SummaryKey Words : pile pressing - in machine electrical control systermThis time my project is design of electrical control systerm of entirely hydraulic pressure static force pile pressing - in machine. It is divided into primarily several big parts: electrical control systerm of hydraulic pump one and two and derrick .The electrical control systerm must offering motivity for hydraulic system. Because pile pressing - in machine is construction machinery and equipment , No mater day and night ,it must can guarantee its work, electrical control systerm should offering illuminate for bridge house and work area. For making environmental comfort in bridge house, Still want when electric appliances system design in consideration of blow the breeze and the warning of total control of your System. While designing. I visited some place and looked some machine , and read a large quantity of data ,combine the theories and actual ,I have designed the electrical control systerm .It is basic to ascend the request of the equipments.目录1. 概述 . （4）1.1 桩工机械产生的必要条件 .（4）1.2 桩工机械的发展简述 . （4）1.3 部分 YZY 系列静力压桩机主要组成 .（5）1.4 静力压桩机的主要特点 .（5）1.5 静力压桩机的使用，操作要点 （5）151 静力压桩机的安装 .( 5 )152静力压桩机的作业要点 （6）1.6 压桩机的控制系统 .（7）2. YZY400 静压桩机电器及控制系统总体设计 .（8）2.1 电器控制系统设计任务与总成 （8）221 电动机的选择.（8）222 吊机的选择 .（8）2.2 电动机及吊机选择 .（8）2.3 控制元件的选择 .（9）2.4 电机控制回路 .（16）3. 照明及驾驶室线路系统 .（17）3.1 照明及吹风 .（17）3.2 其它元件的选择 （18）3.2.1 旋转开关 .（18）3.2.2 变压器 （18）3.3 报警装置 .（19）3.3.1 断电报警 （19）3.3.2 油泵滤油器堵塞报警 （19）3.3.3 报警装置常见故障 .（21）3.4 驾驶室布局 .（21）4. ZY16 型压桩吊 ( 23 )4.1 概述 ( 23 )4.2 技术参数.(24)4.3 起重机起重作业部分的主要结构原理及操纵. .(26)4.3.1 起升机构.(26)4.3.2 起升机构的操纵方法.(27)4.3.3 吊臂变幅机构 .(27)4.3.4 吊臂变幅机构操纵方法 .(27)4.3.5 回转机构的操纵方法 .(28)4.3.6 回转机构的操纵方法 .(28)4.3.7 电气系统 .(29)4.3.8 中心回转接头 (29)4.4 安全装置系统 .(30)4.5 起重机的操作事项 .(30)4.5.1 起重机的操纵装置及仪表 .(30)4.5.2 作业时注意事项 .(30)4.6 起重机的维护和保养 .(31)4.7 起重机的一般故障及排除方法.(31)结束语 .（34）致谢 （35）参考书目 .（36）1. 概述1.1 桩工机械产生的必要条件建筑物的全部载荷都要通过基础传给地基。具有足够的强度、稳定性和耐久性的基础，才能保证建筑物的安全和正常使用。根据地基的地质、地形、水文等特点，建筑物的基础大体上可分为直接基础、桩基础和沉箱基础等，其中桩基础是基础工程中应用员广泛，发展最迅速的一种基础形式。这是因为桩基础比其他形式的基础具有承载力高，适应性强，沉降量小，抗震性能好，以及施工方便等优点。加之土地使用日趋紧张的情况厂，一些工厂、房屋或其他设施，不得不建造在海边、河滩等软弱的地基上。此外，修建海上井台、大型港口和深水码头、高速公路和铁路，桥梁也都对桩基校的发展提出了新的课题。另一方面，由于桩工机械性能不断改善，品种、型号增多，又为桩基础的发展提供了有利条件。当前，桩基础正在向大型化方向发展，教大型的桩直径达23m，极限承载能力达 20 x l0* 3 kN 左右。桩工机械是用来完成预制桩的打人、沉入、压入、拔出或灌柱桩的成孔等作业的机械。12 桩工机械的发展简述解放前，我国没有自制桩工机械，建国初期基本建设的基础施工全部使用旧中国从国外进口遗留下的蒸气打桩机和笨重的自由落锤，桩工机械和施工方法都非常落后。 “一五”期间，由于一些重点工程需要，开始测绘仿制国外310t 单作用和双作用蒸气打桩机。至 20 世纪 60 年代初期，开始组建桩工机械制造行业和专业研究室。从此开始我国自行研制桩工机械的发展时期。从 20 世纪 60 年代中到 70 年代末 15 年间，桩工机械制造行业逐步发展壮大。近十多年来，由于石油工程及桥梁工程的需要，大型振动桩锤有了新的发展，如 DZJ 系列振动桩锤，最大激振力达 1800KN，电机功率为 240KN，起动力矩为 0，对电网的冲击很小。国外振动桩锤主要向液压振动桩锤的方向发展，如美国的 ICE系列，德国的 MGF 系列。液压振动桩锤可以改变振动频率，可使振锤适应桩-土壤体系的振动频率，使桩与土壤产生共振，加大力幅，使沉桩速度加快。用柴油锤和振动桩锤沉桩会产生相当大的噪声，在城市居民密集区施工时对环境影响极大。近年来，液压锤和静压桩机悄然兴起，静压桩机使用液压油顶，将桩压入土中，工作过程基本无噪声。最近常用于大城市中心地区沉桩作业。国内目前最大的静压桩机为上海生产的 6000KN 静压桩机。随着新技术，新设备的发展，就地灌注桩最近几十年得到了飞速发展，灌注桩的成孔有挤土和取土两种方法。目前应用较广的反循环钻机，套管钻机，回转斗钻机，旋转钻机，潜水钻机，潜水冲击锤等。另一类就地灌注桩是稳定液施工法的就地灌注桩，这类桩的成孔机械为回转斗与端螺旋钻。静力压桩机是以压桩机的自重克服沉桩过程中的阻力，当静压力超过桩周上的摩阻力时，桩就沿着压梁的轴线方向下沉，静力压桩具有无振动、无噪声的特点，适用于高压缩性的粘土或砂性较轻的亚粘上：层中，在人口密集的居民点、城市地区尤为适宜。13 部分 YZY 系列静力压桩机主要组成YZY 系列静力压桩机主要由夹持机构、底盘平台、横向行走及回转机构、纵向行走机构、液压系统和电气系统等部分组成。14 静力压桩机的主要特点1)压桩机采用步届式行走机构，整机重心低，行动灵活，操纵方便。有辅桩工作机吊桩就位，不用另配起重机吊桩，它和主机装在一个底盘上，可随整机一起行走。2)压桩机施工时无噪声适用于市区内，尤其是医院、学校、办公楼等压桩施工。无振动、无空气污染。3)消除一般打桩机连续冲击荷载所引起的桩头和桩身的破坏。4)机上有起重机构操作方便，减少高空作业的不安全因素。5)静力压桩施工对桩身产生的应力小，可以减少混凝土顶制桩的钢筋需用量，降低工程造价。由于静力压校机具有以上特点，已被广泛应用于软土地区的工业和民用建筑 t 港湾码头、水工围堰、地铁等工程的桩基础施工。但是静力压桩机缺点是：和冲击式打桩机相比，其效率较低。同时对土体的适应性有一定的局限。如YZY 型全液压静力压桩机只适用于 PS 值在 40 范围内软弱地基上施工；而DY80 型绳索式静力压桩机只适用于流塑、软塑状态的粘土和亚粘土地基上施工。15 静力压桩机的使用，操作要点151 静力压桩机的安装1)静力压桩机的安装地点，必须按施工要求进行先期处理，使场地整平，井具有坚实的承载力。2)安装时，应特别注意两个行走机构之间的安装间距，防止底盘平台不能正确对位而导致返工。3)电源在导通前，应检查电源电压，使其保持在额定电压范围内。4)各液压管路连接时，不得将管路强行弯曲。安装过程中，应防止液压油过多流损。5)在安装配重前，必须对各紧固件进行检查，防止因紧固件未拧紧而造成构件变形。6)安装完毕后，应对整机进行试运转，特别是吊校用的起重机，应按起重机规定进行技术试验。152静力压桩机的作业要点1)压校作业中，首先要插中校位，如遇地下障碍物使桩在压人过程中倾斜时，不能用压桩机行走的方法强行纠编，应将倾斜的桩拔起，待地下障碍物清除后，重新插桩。2)桩在压入过程中，如通夹持机构和校侧打滑时，不能任意提高液压油压力，强行操作，而应找出打滑原因，采取有效措施后方可继续进行。3)由于桩的贯人阻力过大，使桩不能压至标高时，不能任意增加配重，否则会引起液压元件和构件的损坏。4)压桩中如桩顶不能最后压到设计标高时，必须将桩顶部分凿去，严禁用压桩机行走的方式，将桩强行推断。5)压桩过程中，如遇周围土体隆起，影响桩机行走时，应将桩机前方隆起的土铲除，不应强行通过，以免损坏校机行走机构。6)桩机在顶升过程中，应尽可能避免任一般形轨道压在己入土的单一的桩顶上，否则将使船形轨道因受力不均而变形。7)压桩机的电气系统必须有效的接地。作业中，电缆应有专人看护。8)压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然增大，甚至超过压桩能力，使压桩机上拾。此时，可用最大的压桩力作用在桩顶后，采用停车的法使桩有可能缓慢穿过砂层。若有少量桩确实不能下沉到设计标高，如相差不多可截除桩头，继续慧础承台的施工。9)压桩接近设计标高时，应注意严格掌握停压时间。停压过早，补压阻力加大；停压过迟，则沉桩超过要求深度。10)压桩时，特别是压桩初期要注意桩的下沉情况，有无走位或偏斜，是否符合桩位中心位置，以便及时进行校正。如无法校正时，应拔出后重新下沉。如迢有障碍时，应予清除后重行插桩施压。11)多甘桩施上时，接桩面应距地面 1m 以上，以便于操作。12)尽量避免压桩中途停歇，停歇时间较长，重新起动阻力增大。13)压桩中，桩身倾斜或下沉速度突然加快时，多为桩接头失效或桩身破裂。一般可在原桩位附近补压新桩。14)当压桩阻力超过压核能力，或者由于配重调整不当，而使压桩机发生较大倾斜时，应立即采取停压措施，以免造成断桩或压桩架倾倒事故。15)压桩机行走时，长、短船形轨道和水平坡度不可超过 5。纵向行走时，不可单向操作一个手柄，应两个手柄一起动作。16)作业完毕应将短船运行至中间位置，停放在乎整地面上，其余液压缸应全部回程缩进，起重机吊钩应升至最上部，并应使各部制动生效，最后应将外露活塞杆擦干净。17)作业后，应将各控制器故在“零位” ，并依次切断各部电源，锁闭门宙，冬季应放尽各部积水。18)转移工地时，应按规定程序拆卸后，用汽车装运。所有油管接头处应加闷头螺栓，防止尘土进入。液压软管不得强行弯曲。16 压桩机的控制系统两个电动机通过自动电控延时起动后，分别带动两个液压泵同时工作。此时，各执行机构并不动作，集成油路系统为常开式和各路相通，使液压泵输出的压力油经集成油路系统无负荷流回油箱，实现电动机空载起动。当需要任何一个执行机构的液压缸工作时，只要操纵相应的电开关，使集成油路系统小电液阀通电后动作，此时变常开式回路为闭合回路状态。油压升到大于额定工作压力时，由集成油路系统中的送流阀卸裁，压力油液回油箱。因此，整个液压系统的工作是通过电控换向阀去执行的，而压桩机的纵向和横向行走以及底盘平台的顶升是依靠手动多路阀控制的。2. YZY400 静压桩机电器及控制系统总体设计21 电器控制系统设计任务与组成2.1.1 设计任务本次设计任务是 YZY400 静压桩机电器及控制系统总体设计。本压桩机采用液压静力将预制桩分段压入土层中，完成吊桩、压桩的施工作业，如遇到加沙层等静压压不下去时，就利用振冲振冲一下，待穿过特种层后继续用静压压桩。整个机构由机身、导向压桩架及压桩机构、起重及升降机构、纵向移动机构、横向移动回转机构、液压及电器控制机构组成。由于是工程机械，承受的工作载荷大，所以工作机构多采用液压系统。电器系统主要为液压系统提供动力，对电机进行控制，为驾驶室及工作区提供照明、吹风以及为整个系统提供报警等。另外，由于压桩机的工作特点，压桩时要求桩与水平线保持垂直，即机身要保持水平，进行调平。但是目前国内各种型号的压桩机都是采用手动控制，其中调平更为不方便，降低了效率。传统方法调平时，首先用经纬仪测量纵横方向的倾斜；然后再通过手动液压阀调平，效率低、精度不高，增加施工周期。因此本设计拟采用电液比例阀自动调平系统来实现自动调平，以解决传统调平中所遇到的问题。本人此次设计的电器及控制系统主要由电机、电机控制、驾驶室电气控制、照明及报警系统等组成。2.1.2 总体设计液压静压桩机采用了液压系统作为动力来进行压桩工作，因此电控系统的主要任务是对液压及其控制系统进行控制。电控系统设计又可分为强电部和弱电两个部分：强电部分主要控制液压站的主电机运转；弱电部分由可编程控制器 PLC 进行控制，控制内容包括主电机运转指令的给出，调平系统的运行控制等。根据液压系统的设计计算可知，系统的供油回路由两个泵组成，其驱动电机的功率分别为 75KW（泵 1） 、220KW （泵 2） 。一般地，压桩机工作环境可以提供三相 380V 电源，所以液压系统的电机采用三相 380V 普通交流异步电机。三相笼式电机直接起动的控制线路简单，维修工作量小，但在起动时的电流约为额定电流的 47 倍。对于本系统采用的两台大容量电机，如果采用直接起动会引起电网电压降低，电机转矩减小，甚至起动困难，而且还影响同一供电网中的其它设备，因此采用降压起动，以保证起动时供电母线上的电压降不超过额定电压的 10%15%。工程实际中常用的降压起动方法通常有星三角降压起动、定子串电阻降压起动和自耦变压器降压起动等。由于 4KW 以上的三相笼式异步电动机定子绕组在正常工作时都接成三角形，因此可以采用星三角降压起动。考虑到星形直接起动的电流仍然很大，在星形起动过程中进一步采用自耦变压器进行降压起动。起动时，电源电压加在自耦变压器的一次绕组上，电动机的定子绕组与自耦变压器的二次绕组相连，当电动机的转速接近额定值时，将自耦变压器切除，电动机直接与电源相连，在正常的三角形方式下运行。在电机星三角起动过程中需要进行延时切断，传统电路一般采用时间继电器进行控制，而本系统的弱电控制系统采用了可编程控制器，因此可以直接利用 PLC 的软件延时继电器来进行控制，从而省去了传统的控制元件，节省了安装空间，也提高了控制的可靠性。另一方面，在星三角转换起动中，为了防止交流接触器同时通电的意外情况发生，系统不仅在 PLC 中采用了星三角转换互锁，而且在硬件上（交流接触器的辅助触头）也采用了互锁控制，以保证电器系统工作的可靠性。系统的控制电路采用西门子 PLC（S7 200） ，控制信号电压为 24V，因此系统中增加一个开关电源，以满足各数字量 I/O、模拟量 I/O 以及伺服放大板的需要。根据上述设计方案可绘制出系统的控制原理图，见毕业设计附图。22 电动机及吊机选择221 电动机的选择根据液压系统的要求可计算出油泵电机 1、2 的相关参数，参数主要包括电机功率、转速和供电电源等，同时考虑到电动机的安装大小尺寸，查机械设计手册第五册得：泵 1 用电机选用 Y250S-4 型电动机，泵 2 选用 Y315M3-4型电动机，其具体参数见下表：表 2.1 电动机型号满载时额定功率 转速 额定电流效率噪声 重量型号KW r/min A %功率因 数堵转电流额定电流堵转转矩额定转矩 db(A) kgY250S-4 75 1480 141 92 088 68 20 93 330Y315M3-4 220 1483 413 94 088 65 14 103 820222 吊机的选择吊机作用是用来完成把压入土层中的桩吊起的动作。本次设计的 YZY400静压桩机的吊机是外购广东力士通机械股份有限公司生产的 ZY16 型压桩吊。粤工牌型起重机，是全回转、伸缩动臂式液压起重机。最大起重量为 16t,最大起重力矩为 470KNM。吊臂采用一级伸缩臂，可任意伸缩，作业效率高。使用最长臂工作时的起重量为 5t,最大起升高度为 14m。详细信息见附录。23 控制元件的选择根据实际选用低压断路器。低压断路器主要用于 600V 以下，频率 50HZ，功率 50KW 以下的电动机或线路过载及短路保护用。1）电源因两电动机都采用 Y 系列三相交流异步电动机，所以都连接在 380 V 交流电源上。对电动机及总电源开关，首先考虑用手动开关。主令开关在电器线路中，作为不频繁的接触器或断开电路的手动开关。电动机选用交流接触器作为电源开关。交流接触器是电力和自动控制系统中应用最为普遍的一种电器。接触器生产方便、生产量大、成本低廉，可以频繁远距离接触和断开交直流主电路和大容量控制电路，是电力拖动、控制电路的重要元件。和刀开关相比较，接触器具有远距离操作功能和失压保护功能。和自动开关相比较，接触器不能切断短路电流，无过载保护功能。应该注意的是，交流接触器启动电流大，线圈容易发热，若铁心气隙大，电抗小，启动电流更增大，可高达工作电流的几十倍。若机械卡死，线圈电流也会很大。另外，交流接触器的实际工作电压应在 85105额定电流电压时使用。若电压过高，磁路饱和，或电压过低，使电磁吸力不够。衔铁吸不上，或错接在直流电源上，都将导致线圈电流增大，轻则使温度升高，重则烧毁线圈。根据控制功率大小及辅助触点的要求可以选取以下的交流接触器：泵 1 选用 CJ10-150 型交流接触器，泵 2 选用 CJ20-400 型交流接触器，总电源选CJ40-400 型交流接触器.用具体技术参数见下表：表 2.2 接触器型号额定电流额定电压380A-C 可控制电动机最大功率机械寿命型号V主触头 辅触头KW (10*4)次外形尺寸CJ10-150 380 150 5 75 300 222x230x155CJ20-400 380 315 200 300 190x235x230CJ40-400 380 400 220 3002） 自动开关自动开关又称自动空气断路器，当电路发生严重过载、短路及失压等故障时，即自动切断故障电路，有效地保护串接在它后面的电气设备。在正常情况下，可用于不频繁地接通和断开电路及控制电动机。因此，自动开关是低压电路常用的具有保护环节的开关电器。自动开关按其用途及结构特点可分为框架式自动开关，塑料外壳式自动开关。框架式自动开关主要用作配电网络的保护开关，而塑料外壳式自动开关除可用作配电网络的保护开关外，还可用作电动机，照明电路及电热电路的控制开关。工程应用较多的是塑料外壳式自动开关(又称装置式自动开关)。其主要产品有 DZ5、DZ9、DZ10 等系列。在一般情况下，保护电动机选用 DZ 系列，可根据电流负载大小进行选取，如 QTZ63 塔式起重机选用的 DZ10 保护变压器及配电线路选用 DW 系列。本控制系统所选用的空气开关型号见附图明细表。3)按钮的选择按钮是一种专门发号施令的电器，用以接通或断开控制回路中的电流。下图所示是按钮开关的结构示意图与图形符号。按下按钮 l，使触头 4 闭合而使触头 3 断开，从而同时控制了两条电路；松开按钮，则在弹簧 2 的作用下使触头恢复原位。按钮开关的文字符号用 SB 表示。按钮可用于电动机的“启动”和“停止”以及“正、反、停”的控制。为了便于识别各个按钮的作用，避免误操作，将按钮 1 做成不同的颜色以示区别，一般常以红色表示“停止”按钮，绿色或黑色表示“启动”按钮。常用的按钮有 LA18、LAl9、LA20 等型号。本次设计 TA0，TA1 ，TA2 ，QA1，QA2 ，QA3 选用 LAY1-11 型按钮。4) 熔断器熔断器是一种结构简单，使用方便，价格低廉的保护电器。它常同所保护的电路串联，当电路发生过载或短路故障时，通过熔体的电流达到或超过一定值，熔体发热，致使熔体熔断，切断电路，起到保护电器设备的作用。电器设备的电流保护有过载延时保护和短路瞬时保护两种形式。过载保护需要反时限制性，短路保护则需要瞬时保护特性。过载保护要求熔化系数小，发热时间常数大，但也不同于热继电器的过载保护；短路保护要求较大的电流系数，较小的发热时间常数，较高的分断能力和较低的工作电压。过载动作过程主要是热熔化过程，而短路主要是电弧的熄灭过程。在熔断器的选用上：a) 当只有一台电动机负载时，考虑到电动机启动时也不应熔断，所以计算式为：Ier=(1.52.5)Ied (1)I er-熔体的额定电流（A）I ed-电动机的额定电流（A）b) 当用于照明或电热设备，以及一般的控制电路时，因此类负载电流比较平稳，所以，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流，即I.er=Ied (2)本系统两台电动机的额定电流分别为 140A ，361A，电动机控制电路中驱动线圈、继电器的额定电流多为 5 A。电动机电路选用 RL1B-550 型熔断器, 照明及驾驶室电路选用 RL1B-15 型熔断器, 主电路选用 RL1B-600 型熔断器。另外应注意的是，采用熔断器保护虽具有结构简单，价格低廉，维护方便等特点，但也有局限性。主要是更换比较麻烦。故适用于负载波动不大，事故不多的场合。在负载波动大且事故多的场合，宜采用快速自动开关代替熔断器。5） 热继电器热继电器作为电动机过载保护，常用于三相异步电动机的控制与保护，由热元件和辅助接点组成。热元件整定电流需按照电动机的额定电流来选择。一般用于电气设备（主要是电动机）过载保护用的热继电器种类很多，但使用最多的是双金属片式热继电器。它结构简单，体积较小，成本比较低，具有较好的反时限特性。双金属片式热继电器由电加热元件、双金属片、触头和机械机构几部分组成加热元件也为量测机构，能反映电动机 I2t 的变化。电动机正常启动时，热继电器不应动作，但长期过载，即 I2t 达到一定值时，热继电器应该动作，切断控制电路，使电动机停止供电，以保护电动机。双金属片是由两片膨胀系数不同，温升时向膨胀系数小的方向弯曲，当弯曲到一定程度时，弹簧就使触头脱开。电流越大，热量越大，双金属片动作越快，触头打开越快，所以，热继器的电流和时间反时限特性，如图示。两电动机的额定电流分别为 140A，361A，都选用 JR20-16 型热继电器。在热继电器的使用中应注意下列几个问题：a）热继电器电流等级很少，但热元件编号很多，使用时应首先使热元件的电流与电动机的电流相适应。b）热继电器可调成手动复位，对重要的设备，在热继电器动作之后，必须检查情况和原因后才能再扣时，宜采用手动复位；若可以认定是过载的可能性较大，或热继电器安装在远离操作地点时，宜采用自动复位方式。c）热继电器周围介质的温度在原则上应和电动机周围介质的温度相同，否则会破坏已调好的配合情况。d）热继电器安装在其它电器的下方，以免其动作特性受到其它电器发热的影响。e）在使用中应每年对热继电器通电检验一次，并应注意在设备短路故障中，检验热元件和双金属片是否发生永久变形，应进行通电校验，以保证热继电器动作的准确性，起到可靠的过载保护作用。6）中间继电器选用中间继电器在控制电路中起信号放大作用或将信号同时传输给数个有关控制元件，起增加控制回路数的作用。本次设计的选用 JZ14 型中间继电器，其具体参数见下表：表 2.5 中间继电器型号吸引线圈额定电压触电额定电流触电数量 机械寿命 电寿命型号Un/v In/A 常开 常闭 /万次 /万次JZ14 380 10 4 4 300 307) 其它元件的选择在控制回路中电源的接通，电机的起停都由按钮来实现，选择合适的按钮可使操作更方便。这里选用 LA19-1A/D 、LA19-11A/J 型按钮，额定电压交流380V，额定电流 5A，按钮带有指示灯。其中四个电源接通按钮指示灯都为蓝色，停止按钮无指示灯，为红色。泵 1、泵 2 的启动、停止同样。吊机的升降按钮为蓝色和绿色的指示灯，停止按钮同样无指示灯，为红色。3. 照明及驾驶室线路系统3.1 照明及吹风为了使静压桩机能在晚上或者照明条件不好时工作，机器设置了照明系统。首先，驾驶室的照明应保证能看清控制面板与工作资料，但又不能过亮，过亮使驾驶员感觉不适，且不能看清外面的工作现场，所以选择 40W 的荧光灯，型号为 YZ40 。驾驶室外工作环境为露天，对照明要求较高，不仅需照度达标，而且要对环境适应能力要强，选用高压汞灯，因为高压汞灯表面亮度较大，耐震性能好，受环境温度的影响较小。对机身工作平台的照明选用 GGY400 型荧光高压汞灯；对机身下面，桩与地面接触区也需照明，选用 GGY250 型荧光高压汞灯。此外，还需在压桩架顶悬挂一照明灯，以照亮整个压桩架，选用 NG700 型高压钠灯，采用投射方式。高压钠灯比高压汞灯亮度更高，可给工作场提供充足的照明。所选灯的具体技术参数见下表：表 3.1 灯的型号功率 额定电压 额定电流 平均寿命型号W V A hYZ40 40 220 0.41 3000GGY400 400 220 4.6 3000GGY250 250 220 1.2 3000NG700 700 220 5.45 3000因压桩机的工作场所为室外，工作条件受温度影响大，为给工作人员提供较好的工作条件，并考虑经济性因素，将驾驶室设计为简单、安静型。天气热时，采用打开门窗自然通风或装置小型风扇强制通风，风扇为外购 JA 型直径300mm 的吊扇。而天气寒冷需采暖时，则可使热油液经过驾驶室来散发热量。另外，在驾驶室内还设置了 220V 交流插座，以方便一些需临时使用。3.2 其它元件的选择3.2.1 旋转开关对风扇、电灯、调平系统的启动、震冲系统的启动，都只需开关两种位置，且控制的容量较小，无需按钮与交流接触器，且操作简单明了。这里选用 HZ5-10 型旋转开关。HZ5-10 系列的接触系统采用双断点对接式动静触点，它应装嵌在触头上，依靠手柄旋转六方轴上的凸轮控制动静触点的通断。定位系统采用辐射式滚轮卡棘轮结构，装配不同的限位件，可获得三位式的定位状态。具体技术参数见下表：表 3.2 旋转开关型号额定电压 额定电流 控制功率 电寿命（万次）型号V A KW 电源用 控制电机用机械寿命（万次）HZ5-10 220 10 1.7 4 20 203.2.2 变压器因为此次设计电动机负载采用了三相三线制，所以，当需要 220V 交流电时，需要安装变压器将 380V220V。选用系列单相变压器，主要用于交流 50HZ、500V 以下的电路中。起结构为单相绕组开启式或带防护外壳式。根据工作环境，选用带防护外壳式。由于线路工作负载较多，所以选用 BK-1500 型，具体技术数据见下表：表 3.3 变压器型号容量 铁芯尺寸 导线直径型号伏安 mm规格 总匝数mmBK-1500 1500 64x106 380/220 232/137 1.68/1.953.3 报警装置压桩机在工作过程中会遇到一些突发情况要处理，如果这些情况又不易被工作人员直接观察到，就容易发生危险，故需要一些装置来提醒工作人员处理。报警装置是为了保证工程建设机械行车与作业安全和提高机械的工作可靠性。报警装置般由传感器和红色警告灯组成。3.3.1 断电报警当总电源因某种原因被切断时，断电报警灯将亮起，表示电源被切断，其电路示意图如右： 平时当有电时，中间继电器 KA 使动断触点断开，则报警灯不亮。而当电源断开时，电容 C 放电，中间继电器 KA 失电，动断触点闭合，报警灯亮，表示电源断电。 3.3.2 油泵滤油器堵塞报警油泵在吸油路上设置了滤油器，是为了过滤掉油中的杂质。以利于工作机构工作，但当杂质累计到一定程度，或突然过多时，油泵滤油器就会堵塞，导致油泵无法送油，油泵工作腔压力增大，工作机构停止运动，危险性很大。这时，不仅要报警告知工作人员，还要立即切断对油泵提供动力的电动机电源。滤油器堵塞报警通过压阻式压力传感器发讯，其结构示意图如下所示：图 4 传感器示意图其工作原理是利用硅片上懂得选择性扩散制成的应变计区，其电阻值随晶体内的应力而变的现象。从半导体物性角度看，则是由于应力的作用，使半导体晶体内的能带结构发生变化，从而改变了载流子的密度和迁移率。之所以采用这种类型的传感器，是因为此设计中的液压换向阀均采用 O 型中位机能。当换向阀处于中位时，泵不卸荷，且进油路保压。而执行机构动作时，进油路上的压力也不会很低。除非滤油器堵塞，泵机供油无法上升，进油管中压力会不正常下降，当达到一定值时，会使压阻式传感器反应。发出警报并切断驱动电机的电源。具体选用 KYX 型压阻式压力传感器。具体技术数据如下表 3.4 传感器型号量程 精度 工作温度范围型号MPA %Fs满量程输出KYX 35 0.10.5 40mv 3080其工作过程为：当泵 1 的交流接触器得电闭合时，为报警作好准备，这时，如果传感器发出信号则其在报警线路上的常开触点闭合，报警亮起，同时中间继电器得电，其在泵 1 控制回路上的常闭触点断开，交流接触器的线圈失电，电动机断电，泵停止运动， 。需再按下启动按钮电动机才能启动。对泵 2 也是一样。3.3.3 报警装置常见故障报警装置常见故障有报警装置不工作和工作不正常等。1）报警装置不工作报警装置不工作，是指报警装置在各种情况下始终不工作。a)原因。报警装置不工作的主要原因有：保险装置及线路断路；报警装置和报警开关有故障等。b)诊断与排除。所有报警装置都不工作和个别报警装置不工作故障的诊断与排除方法如下：所有报警装置都不工作，通常是由于保险装置、稳压电源有故障，或电源线路断路等引起的。此时可以先检查保险装置是否正常，再检查线头有无脱落、松动及电源线路是否正常，最后检修稳压电源的顺序进行检修；个别报警装置不工作，一般是由于报警装置、报警开关故障，或对应线路断路等引起的。此时可以按先检查线头有天脱落、松动，再检查报警开关，最后对报警装置的顺序进行检修。2） 报警装置工作不正常报警装置工作不正常，是指报警装置不能及时或适时地工作。a)原因。报警装置工作不正常故障的主要原因有报警装置控制电路或报警开关有故障等。b)诊断与排除。可用检测设备检查报警装置和报警开关在规定条件下能否正常工作。 3.4 驾驶室布局YZY400 型静压桩机虽具有一定的自动功能，但主要的操作还是要由人来完成。工作人员是整台机器的中枢机构，为了便于工作人员操作使用，要将主要操作功能集成于驾驶室的控制面板上。考虑到经济因素，本驾驶室为简易型。采用人体工程学原理设计控制平台的高度、宽度、坐椅位置与整个驾驶室的长、宽、高。为使工作人员在工作中具有广阔的视野，驾驶室正面及侧面都设置了大玻璃窗。另外，为使工作环境适宜工作，还安装了吹风与取暖设备，以下简述控制面板的构成。对于手动式液压换向阀，将其全部集中于驾驶室，并排放置。同时操作杆也并排排列，如右图示：从左至右依次为：1、2 长船水平移动的浮动缸，用于调整升降液压缸的受力。1 为左手边的，2 为右手边的。3 机架调节缸，用于机架的起竖与放下，向前推为竖起，向后推为放下。 图 5 阀示意图4、5 机身纵移液压缸，左右布置与液压缸放置统一，向前推为前移，先后为后移。6 压桩缸控制，向前为下压，向后为提升。7、8 机身横移，向前为向左，向后为向右。9、10 机身进行旋转后短船复位缸。11 机架上横梁中档块的伸缩缸，向前为伸出，向后为缩回。在液压平台的右侧，为方便工作人员操纵电器设备，设置一高于液压控制平台的控制面板。并依使用频率安排距工作人员的远近。如图：图 6 表及灯示意图在液压面板的水平部分为调定液压系统溢流阀压力的四个压力表。在液压面板的倾斜部分，最左边一列为报警灯。从上至下依次为断电报警、泵 1 滤油器堵塞报警、泵 2 滤油器堵塞报警。在右边，从上至下依次为：前两排 旋转开关，具通断两种位置。从左至右，从上至下：驾驶室照明、机身平台照明、压桩区照明、机架顶灯照明、吹风设施开关、振冲启动开关、调平系统启动开关。3、4 排 电源内接通，断开按钮。从左至右，从上至下：总电源起闭、泵 1 电源起闭、泵 2 电源起闭、吊机电源起闭。要接通电源，按上排按钮，要断开电源，按下排按钮。5 排 从左至右：泵 1 起停、泵 2 起停。左边带指示灯为启动。右边无指示灯为停止。6 排 从左至右：吊机正转上升，吊机停转，吊机反转下降。7 排 从左至右：压桩机上升，升降停止，压桩机下降。4 ZY16 型压桩吊4.1 概述粤工牌 ZY16 型起重机，是全回转，伸缩，动臂式液压起重机。其最大起重量为 16t,最大起重力矩 470KNm 。吊臂采用一级伸缩臂，可任意伸缩。作业效率高。使用最长臂工作时的起重量为 5t，最大起升高度为 14m。起重机的吊臂变幅、伸缩、回转和起升，全部采用液压驱动和操纵。具有结构紧凑，操作灵活，工作平稳，无级调速，微动性好等特点。在液压系统中，设有安全阀、平衡阀、液压锁、溢流阀和双向缓冲阀等安全装置，防止系统压力过载，或油管破裂而产生的意外事故的发生。本起重机安装有起升高度限位器，重量和幅度指示等安全装置及安全照明，以保护操作安全和便于夜间作业。4.2 技术参数表 4.1 起重机的主要技术参数项目 参数总长 m 11.67外形尺寸宽度 m 2.50总高 m 2.03型号 6T(29)-7X7-1680N-176 右直径 mm 14起重机用钢丝绳长度 m 189表 4.2 油泵油马达参数理论排量工作压力 工作转速型号最高许用值额定使用值最高许用值额定使用值用途CBZ2050/032 50/32 30 25 2500 2000 主油泵A6V80Ha2Fz1132 80 40 32 3000 2000 起升马达XB-F40 40 28 20 2500 2000 回转马达表 4.3 起重机工作转速吊钧起升速度 （倍率） （第四层）（空载）15转台回转速度 r/min 3全伸 50伸、缩臂时间（空载）（s） 全缩 19全和起臂 40起、落臂时间（空载）（s） 全和落臂 18表 4.4 起重机用液压油和润滑油项目 油泵名称规格 单位 数量液压系统液压油缸YC-N46 磨液压油 L 550起升机构卷扬减速机90 号极压型工业齿轮油L 1.5回转机构减速机 90 号极压型工业齿轮油L 3运动件及钢丝绳润滑油ZG3 钙基润滑油 kg 2表 4.5 起重机的油缸参数液压油缸名称油缸内径（mm）活塞杆外径（mm）活塞行程（mm）每台数量（个）密封形式变幅油缸 140 100 2150 2 “UPiA”O”伸缩油缸 125 100 6700 1 “UPiA”O”表 4.6 起重机起重量和起升高度表基本臂 8.00 中长臂 全伸臂幅度m 起重量 t 起升高度m起重量 t 起升高度m起重量 t 起升高度m3.0 16.00 6.85 12.00 10.50 9.00 14.003.5 15.00 6.58 11.80 10.30 8.60 13.854.0 14.25 6.25 11.30 10.00 8.20 13.704.5 13.10 5.87 10.80 9.70 7.80 13.505.0 11.00 5.45 10.10 9.40 7.40 13.305.5 9.00 4.95 9.40 9.20 7.00 13.106.0 7.47 4.34 8.10 9.00 6.60 12.856.5 6.32 3.60 6.95 8.60 6.10 12.607.0 5.42 2.64 6.05 8.15 5.60 12.327.5 5.35 7.60 5.20 12.028.0 4.76 7.15 4.84 11.688.5 4.25 6.70 4.37 11.329.0 3.80 5.90 3.95 10.929.5 3.45 5.10 3.59 10.5010 3.15 4.13 3.27 10.3011 2.76 8.9012 2.36 7.6513 2.00 5.6213.5 1.70 4.434.3 起重机起重作业部分的主要结构原理及操纵4.3.1 起升机构起升机构由液压马达带动常闭式制动器的卷扬减速机、卷筒、钢丝绳和钓钩组成。当压力油经过换向阀，供给液压马达的同时，通过一个双向梭阀进入常闭式制动器的油缸腔，推动活塞，使制动器打开，液压马达开始驱动减速机带动卷筒，而钢丝绳一端系于卷筒，因此通过换向阀操纵，使卷筒正反转，把钢丝绳卷上或放出，实现重物的起升和下降。 图 7 起升机构4.3.2 起升机构的操纵方法起升机构的操作手柄设置在操纵室内。当起吊重物时，应按下列顺序进行。1）起升 操纵手柄向后拉，吊钩升起。2）下降 操纵手柄向前推，吊钩下降。3）停止 操纵手柄处于中位，吊机提高站不动。4）当由“起升”转为“下降”位，或由“下降”转为“起升”说，严禁止急剧转换，转换时，应该一度将手柄处于中位，确定卷筒停止转动后，方可换向操纵，以勉机件损坏。5）起升或下降速度由脚踏油门调节。6）吊钩起升超过高度，操纵室内报警，同时停止起升，此时只能向下降方向操纵。4.3.3 吊臂变幅机构油 门 踏 板起 升 机 构 操 作 杆推 ， 下 降拉 ， 起 升 吊臂变幅机构是以转台设置的变幅座作支点，安装两个变幅油缸联结于吊臂的缸座孔上。通过变幅操纵，使两个变幅油腔滑缸伸出或缩回，从而使吊臂仰角增大或减小，随着吊臂仰角增大，则工作幅度减小，而吊臂仰角减小，则工作幅度增大。由于液压系统中设置有平衡阀，保证吊臂下降平稳，并能可靠地停留在任意位置。4.3.4 吊臂变幅机构操纵方法1）变幅起臂，把操纵手柄向后拉，吊臂上仰，仰角增大，幅度减小。2）变幅落臂，把操纵手柄向前推，吊臂下降，幅度增大。3）停止，把操纵手柄位于中位，吊臂停止。4）变幅操纵应当稳定，急剧操纵会给整机造成很大冲击。5）吊起重物之后，应尽量避免操纵变幅落臂，而增大工作幅度，引起过载而倾翻。4.3.5 回转机构的操纵方法回转机构由液压马达、回转减速机、制动器、小齿轮和回转支撑等组成。液压马达制动器和小齿轮装于减速机上，并将减速机装于转台的特定位置，保证小齿轮和内齿滚圈啮合，通过操纵回转换向阀，使液压油进入液压马达并打开制动器，从而驱动上车作正反全回转。 操 纵 手 柄 拉起 推落图 8 变幅操纵4.3.6 回转机构的操纵方法1）左转，操纵手柄向后拉，转台向左回转。 2）右转，操纵手柄向前推，转台向右回转。3）停止，操纵手柄位于中位，转台停止回转。4）回转操纵时，应缓慢平稳进行，特别吊重、大物体时，更应缓慢运转。5）当吊载改变回转方向时，必须将操纵手柄一度置于中位，待停稳以后，方可作换向操作。以防止被吊物体摆动过