液压静力压桩机液压系统改造

1、液压静力压桩机液压系统改造 绪论1.1 静力压桩机的发展桩工机械是各种桩基础工程的主要施工机械，按其工作原理可分为冲击式、振动式、静压式和成孔灌注式几类。常用的有柴油锤、蒸汽锤及液压锤、振动锤、静力压桩机、各种钻孔机以及与桩锤配套的各种打桩架等。锤击打桩是人类最早采用的桩基础施工方法之一。坠锤是冲击锤的原始形式，此后是蒸汽锤，目前国内广泛应用的是柴油锤，液压锤也在国内外有所应用。由于这里不能上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸cad/proe、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要其他资料的朋友，请加叩扣:2215891151 振动沉

2、桩是利用高频振动，以高加速度振动桩身，使桩身周围的土体产生液化，减小桩侧与土体间的摩擦力，然后靠振动锤与桩体的自重将桩沉入土层中。自20 世纪70 年代中期，美国 mkt 公司首次在世界上研制成功第一台液压式振动桩锤以来，便受到建筑界的重视并得以迅速发展，发达国家已普遍推广使用液压式振动桩锤。液压静力压桩是20世纪80年代兴起的一种桩基础施工新工艺。纵观液压静力压桩机的发展过程，大致可将其分为两个阶段：第一阶段，从20世纪70年代后期到90年代中期，国内先后研制了几种压桩机，并逐步形成系列产品进入市场。其中具有代表性的两个系列产品是武汉市建筑工程机械厂生产的yzy 系列液压静力压桩机和利用中南

3、大学智能机械研究所的专利技术生产的zyj系列液压静力压桩机。在这个阶段主要解决了这种桩机的设计理论基础、动力配置和系统设计问题，满足了静压桩的基本功能。但就整体来说，其主要特征是桩机压桩力不大，实际使用的最大压桩力不足4000kn，绝大部分的压桩力为1 6002400kn；功能单一，主要应用于施工现场预制的截面尺寸为(300 mm300 mm)(400mm400mm)的钢筋混凝土方桩(实心件)的正常中位压桩，单桩设计承载力标准值在1400kn以 下 。而预应力管桩和高强度预应力管桩主要是通过锤击设备如柴油锤等进行打入。进入20世纪90年代中期以后，液压静力机进入第二发展压桩阶段。由于1994第

4、 1 页 共 56 页液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计年底在珠海利用液压静力压桩机将直径500 mm的预应力管桩压入强风化岩获得成功，实现了静压桩施工技术的历史性突破，从此拓宽了静压桩的应用范围，一方面，实现了静压桩的单桩承载力向大吨位方向的快速发展，与此同时，市场对大吨位桩机的需求不断增大，而且要求越来越强烈；另一方面，由于施工范围的不断扩大，对桩机功能的要求也日益增多，出现了工程施工中许多必须解决的实际问题。这个阶段的桩机品种显著增加，系列化不断完善，生产厂家也急剧增多，至今在全国约有30个制造厂。其中湖南山河智能机械股份有限公司的生产能力最大，2003年共生产125台，占全国年总产

5、量的30%40%。目前的生产能力达到每月15台，年生产能力在180台左右，已形成压桩力为80010000kn的完整的产品系列。1.主驾驶室4.吊机7.纵移机构2.压桩台5.机身8.配重3.预制桩6.横移回转机构9.升降机构图 1-1 静力压桩机的结构组成1.2静力压桩机的结构组成和工作原理1.2.1静力压桩机的结构组成压桩机主要由升降机构、纵移机构、横移回转机构、压桩台、电控系统等部分组成,其外形及结构如图1-1所示。1.2.2静力压桩机的工作原理由电控箱按钮进行起动和关闭,起动后高压泵产生的高压油,通过管路和控制阀件流入全机各个油缸内,使油缸按要求进行工作。管路内总压力可由溢流阀进行调整和控

6、制,油缸的动作可由操纵室内手操多路阀控制。第 2 页 共 56 页液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计1. 升降机构升降机构主要由四个升降液压缸与四条悬臂组成。四个升降液压缸缸筒分别通过四条悬臂与车身连接，其活塞杆分别与长船上的四组行走小车铰接。液压缸活塞杆伸长则机身和短船升高，反之降低。短船落地后，升降液压缸活塞杆继续缩回，则长船升起离开地面。2. 纵移机构纵移机构主要由两个长船及长船上的两条纵移液压缸和四个行走小车组成。当两个纵移液压缸同时伸长或缩短时，机身与长船之间便产生纵向的相对运动。3. 横移及回转机构横移及回转机构主要由两个短船、两条横移液压缸、回转平台、回转中心轴及弹簧复位机构

7、组成。当两条横移液压缸同时伸出或回缩时，就使机身与短船产生相对横向移动。若两条液压缸一条伸，另一条缩，就会使二者产生相对转动。产生相对转动后，当短船离地时，安装在回转台上的复位弹簧即可使回转台连同短船复位。4. 压桩台压桩台是桩机的主体结构,由它实现夹桩、压桩作业。它主要由主副压桩缸、夹桩箱等组成。夹桩箱由夹桩箱体、夹桩液压缸、钳口等组成。压桩时，主压桩缸活塞杆缩回将夹桩箱提到最高位置。预制桩吊入夹桩箱中间孔后，夹桩缸伸长，将桩夹紧。再操纵压桩阀手柄，主压桩活塞伸长，产生强大的压力将桩压入地基，直到缸的行程走完，夹桩缸缩回松桩。接着主压桩缸活塞杆缩回提起压桩箱，就这样依次循环完成“夹桩压桩松桩

8、返回夹桩”的动作，将预制桩逐次压入基础之中。如果需要的压桩力不是很大，则只需要主压桩缸工作即可。如果需要的压桩力过大，则需要副压桩缸同时工作。5. 液压系统液压系统分主机液压系统和吊机液压系统。主机液压系统由齿轮泵，单向阀，第 3 页 共 56 页液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计溢流阀，多路换向阀，手动换向阀，液控单向阀等控制元件和执行机构组成。压桩系统的主要执行元件压桩油缸可是是单缸也可以是由一个主液压缸和一个柱塞缸辅助缸组成的双缸。6. 静力压桩机的技术特点在国内, 湖南山河智能机械股份有限公司的zyj系列静力压桩机有多项技术创新，很有特点。其产品采用高效节能的液压控制系统,均压管桩

9、夹桩机构、边角桩装置, 既可压“中桩”，又可压“边桩”、“角桩”的“边桩、角桩”装置和新型液压步履式行走，既实现了高效节能，又解决了实际问题、提高了施工质量。1.3 选题的意义和作业内容全液压静力压桩机是以液压为动力进行静压桩施工的一种桩基础施工设备 ,具有效率高、工人劳动强度低、低噪音、无污染等优点，在持力层较深的沿海地区和内陆冲击平原地区具有明显的施工优势，其液压系统设计是否合理将直接影响着设备的性能。设计出更符合压桩实际工况的液压系统对提高液压静力压桩机的经济性，可靠性和实用性具有重大意义。本论文的工作内容如下：1拟订出液压系统的方案，绘制出液压原理图。2液压缸、液压马达主要参数的计算，

10、主要液压元件的选型。3. 液压缸、油箱泵组等的设计及校核。第 4 页 共 56 页液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计 液压系统工作原理图的拟定2.1 液压系统方案的选择2.1.1 zyj 800 液压静力压桩机液压系统的基本参数及性能要求1.zyj800 液压静力压桩机液压系统的基本参数表 2-1zyj 800 液压静力压桩机液压系统的基本参数2.zyj 800 液压静力压桩机液压系统的性能要求整个液压系统的要求是简单紧凑，高效节能，能在恶劣的环境下工作。起升机构应该升降平稳，速度适当，能在某位置停止，因此要设计有限速回路和相应的锁紧装置。纵移、横移机构只要求管路畅通就行，没有特别的性能要

11、求。第 5 页 共 56 页产品型号zyj800额定压桩力(kn)8000压桩速度(m/min)高速4.0低速0.7压桩行程(m)1.8转角(o)8升降(m)1.1方桩(mm)最小400最大300最大圆桩(mm)600边桩距离(mm)0.68角桩距离(mm)1.2额定起吊(kg)16变幅力矩(tfm)80功率(kw)压桩135起重30尺寸(mm)工作长14000工作宽8560运输高31903总质量（含配重）(10 kg)802液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计压桩、夹桩机构也是升降动作，要求升降平稳，速度适当，因此两机构都要有限速回路和琐紧装置。压桩机构还要求能满足一个调速范围，形成一个高

12、速和一个常速两个个档位，所以要设计一个二级调速回路。压桩机构难免会遇到突然停机，系统压力急剧增大的情况，此时应有专门的卸荷回路。各个机构的xxxxxxxxxx.此处删除无数+n个字，完整设计请加扣扣:2215891151在选择液压泵的之前，首先要确定液压系统的工作压力。液压系统的工作压力是指液压系统在正常运行时所能克服外载荷的最高限定压力。在实际工作过程中，系统压力是随载荷大小的不同而变化的。液压系统工作压力是根据工程机械技术要求，经济效果和目前液压技术所能达到的水平来确定的。外负载 f 和系统压力的关系如下：p=f/s （s 为液压执行元件有效工作面积） (3-1)由（3-1）式可知，在外负

13、载已定的情况下，系统压力选的越高，各液压元件的几何尺寸就越小，使结构紧凑，重量轻。对于大型工程机械来说，需要选择较高的工作压力。然而压力的选择还要考虑制造，密封等因素，压力太高，密封要求也高，制造维修困难。同时，随着压力的升高，尺寸和重量的减少率将愈来愈小，甚至使液压元件的尺寸和重量增大。根据前人设计压桩机的相关经验，初步选择液压系统的额定工作压力为 25mpa。液压系统的压力损失包括沿程压力损失和局部阻力压力损失，该系统为高压大流量系统，所以取压力损失为 4mpa,液压泵还要有一个压力系数为 1.3，所以要求液压泵的工作压力为：第 17 页 共 56 页液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计

14、p n( p0 p )(3-2)p0 液压系统的额定工作压力，前面已经初选为 p0 =25mpa；压力系数，=1.3；p压力损失；p = 4mpa由(3-2)式可得：pn =37.7(mpa)在确定液压泵的流量之前，首先要确定液压系统的流量。流量的确定比较复杂，要根据工况来确定，由于液压系统只对压桩速度作了严格的要求，所以系统的流量要根据压桩机构所需最大流量来确定。当压桩液压桩缸工作时，压桩机处于压桩状态。其他机构都不工作，处于锁紧状态，夹桩机构处于夹紧状态，没有液压油流入。此时，液压系统的流量为：在快压模式下：q 2vmaxd12 / 4(3-3)式中:q快压模式下液压系统的最大流量；vma

15、x 最大压桩速度，当压桩液压缸差动连接时为快压模式，速度最大为4m/min；d1 压桩液压桩缸活塞杆直径，初选 d1=210mm；由(3-3)式可得：q=277(l/min)在常压模式下：由功率相等的关系式：n=fvmin=pq第 18 页 共 56 页(3-4)液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计式中:n 液压系统输出功率；q常压模式下液压系统的最大流量；vmin 最小压桩速度，v min=0.7m/min；p快压模式到常压模式的转换压力，取 p=12mpa；f最大负载，f=8000kn；液压缸效率, =0.95；由(3-4)式可得：在加压模式下：q=fvminp=231(l/min)q

16、2vmin（d12 d22）/ 4(3-5)式中：q加压模式下液压系统的最大流量；vmin 最小压桩速度， vmin =0.7m/min；d1主压桩液压缸内径，d1 初选为 210mm；d2副压桩液压缸内径, d2 初选为 210mm；由(3-5)式可得：q=97(l/min)所以液压系统的最大流量为 231l/min。液压系统选择的是分功率变量双泵系统，两泵输出流量基本相等。由于液压泵有一定的漏油损失，所以液压泵的额定流量大于液压系统的额定流量，取 1.2 倍，即等于 277l/min。在前面确定用准恒功率设计方法设计液压系统的时候就拟订用准恒功率压力补尝变量泵，根据液压泵要求的输出流量、输

17、出压力及输出功率，查机械设计手册可第 19 页 共 56 页液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计选出液压泵的型号为 250scy14-1b。表 3-1液压泵的性能参数与该液压泵配套的电动机的输出功率和转速应该与该液压泵相近，查机械设计手册可选出配套电动机的型号为 yzr355m-10。表 3-2 电动机的性能参数液压泵的输出流量有如下关系式：q qb nb bv(3-6)式中：q液压泵输出流量；q b 液压泵的排量， q b =250ml/r；nb额定转速，nb=1000r/min；bv容积效率，bv=0.95；由(3-6)式可得：q=237.5 (l/min)将液压泵的额定压力 38mpa

18、 代入(3-2)式可得：p0=pn/ -p=38/1.3-4=25.2mpa则液压系统的额定工作压力是 p0=25.2mpa3.3 液压阀的选择液压阀的选择是根据液压系统原理图提供的情况，审查图上各阀在各种工况下达到的最高工作压力和最大流量，以此选择阀的额定压力和额定流量。一般情况下，阀的实际压力和流量应与额定值相近，但必要时允许实际流量超过额定流第 20 页 共 56 页型号排量额定压力额定转速驱动功率容积效率重量250ycy14-1b250ml/r31.5mpa1000r/min148kw95%240kg型号额定功率额定转速yzr355m-10110kw590r/min液压静力压桩机液压系

19、统改造总体部分设计量的 20%。有的电液换向阀有时会出现高压下换向停留时间稍长不能复位的现象 ，因此，用于有可靠要求的系统时，其压力以降额使用为宜，或选用液压强制对中的电液换向阀。单出杆活塞缸的两个腔有效作用面积不相等，当泵供油使活塞内缩时，活塞腔的排油流量比泵的供油流量大得多，通过阀的最大流量往往是在这种情况下出现，复合增速缸和其他等效组合方案也有相同情况，所以在检查各阀的最大通过流量时，这一点特别注意。此外在选择流量控制阀时，其最小稳定流量应能满足执行元件最低工作速度的要求。3.3.1溢流阀的选择在主机的整个液压系统当中，主机液压泵、升降液压缸和横移、纵移液压缸共用一个溢流阀作为安全阀，设

20、定为安全阀 1；夹桩液压缸在夹桩状态和松桩状态各用一个溢流阀作为安全阀，设定夹桩溢流阀为安全阀 2，松桩溢流阀为安全阀 3；副压桩液压缸单独用一个溢流阀作为安全阀，设定为安全阀 4；主压桩液压缸的常压模式和快压模式各有一个溢流阀作为安全阀，设定常压溢流阀为安全阀5，快压溢流阀为安全阀 6。当主压桩液压缸在常压模式下低阻力阶段工作时，液压泵的输出流量最大，此时为通过安全阀 1 的最大流量，为 237.5l/min，主压桩液压缸压桩压力最大可达 25mpa，所以安全阀 1 的调定压力略大于主压桩液压缸压桩最大压力，定为27mpa。安全阀 1 的型号选为 s-bg-06-v-l-40。当夹桩液压缸以

21、最大速度夹桩时，通过安全阀 2 的最大流量可达 237.5l/min，最大压力可达 14mpa，夹桩油压安全阀 2 的调定应该小于安全阀 1 的调定压力，定为 16mpa。安全阀 2 的型号选为 s-bg-06-v-l-40。当夹桩液压缸以最大速度松桩时，通过安全阀 3 的最大流量在 237.5l/min，最大压力可达 16mpa，但是松桩压力要求一般不高，在 510 mpa 之间。安全阀3 的型号选为 s-bg-06-v-l-40。第 21 页 共 56 页液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计当副压桩液压缸以最大速度压桩时，通过安全阀 2 的最大流量可达 95l/min，最大压力可达 20

22、mpa，所以安全阀 4 的调定压力为 20mpa 左右。安全阀 4 的型号选为 s-bg-06-v-l-40。当主压桩液压缸在常压模式下工作时，通过安全阀 5 的最大流量可达228l/min，最大压力可达 20mpa，但是安全阀 5 的调定压力应该小于安全阀 1 的调定压力，定为 20mpa。安全阀 5 的型号选为 s-bg-06-v-l-40。当主压桩液压缸在快压模式下工作时，通过安全阀 6 的最大流量有如下关系式：q1 2vmaxd12 / 4(3-7)式中：vmax 最大压桩速度， vmax =4m/min；q1 通过溢流阀 6 的最大流量；d1主压桩液压缸活塞杆直径；初选为 210mm

23、；n 主压桩液压缸个数， n =2；由(3-7)式可得：q1= 277(l/min)通过安全阀 6 的最大压力为转换压力，即 12mpa，所以安全阀 6 的调定压力为12mpa。安全阀 6 的型号选为 s-bg-06-v-l-40。表 3-3 各安全阀的性能参数第 22 页 共 56 页序号型号调压范围调定压力最大流量连接型式重量安全阀 1s-bg-06-v-l-400.425mpa27mpa200l/min板式5kg安全阀 2s-bg-06-v-l-400.425mpa16mpa200l/min板式5kg安全阀 3s-bg-06-v-l-400.425mpa10mpa200l/min板式5k

24、g安全阀 4s-bg-06-v-l-400.425mpa20mpa200l/min板式5kg安全阀 5s-bg-06-v-l-400.425mpa20mpa200l/min板式5kg安全阀 6s-bg-06-v-l-400.425mpa16mpa200l/min板式5kg液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计3.3.2平衡阀的选择升降液压缸的四个液压缸各用一个平衡阀，起限速和锁紧的作用。这四个平衡阀的先导压力为 8mpa 左右，单向阀口的工作压力可达 25mpa，最大流量可达237.5l/min。所以四个平衡阀的选型为 fd16pa12/b30。表 3-4 平衡阀的性能参数3.3.3单向阀的选

25、择液压系统由两个液压泵提供油液，每个泵的出口处都安装一个单向阀，作为背压阀使用，并防止油液回流。设为单向阀 1 和单向阀 2。通过每个单向阀的最大流量为系统最大输出流量的二分之一，即 118.75l/min；每个单向阀的最大压力可达 25mpa 左右，根据最大流量和最大压力查机械设计手册可确定这两个单向阀的型号为 s20p320。夹桩液压缸有四个，这四个液压缸共用一个液控单向阀，起正向通油，反向锁紧的作用。设为单向阀 3。通过该单向阀的流量最大可达 228 l/min，压力最大可到 14mpa，根据最大流量和最大压力查机械设计手册可确定该单向阀的型号为sv30pb130。主压桩液压缸上的液控单

26、向阀起正向通油，反向锁紧的作用。设为单向阀 4。通过该单向阀的流量最大可达 228l/min，压力最大可到 12mpa，根据最大流量和最大压力查机械设计手册可确定该单向阀的型号为 sv30pb130。表 3-5 各单向阀性能参数第 23 页 共 56 页序号型号最大工作压力最大流量开启压力连接型式单向阀 1s20p32031.5mpa120l/min0.3mpa板式单向阀 2s20p32031.5mpa120l/min0.3mpa板式单向阀 3sv30pb13031.5mpa240l/min0.3mpa板式单向阀 4sv30pb13031.5mpa240l/min0.3mpa板式型号工作压力流

27、量先导压力开启压力连接型式fd16pa12/b3031.5mpa/42mpa200l/min231.5mpa0.2mpa板式液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计3.3.4换向阀的选择横移、纵移机构和升降机构的换向阀组，共八个换向阀，都是三位六通阀，滑阀机能都是 e，通过的流量最大可达 237.5l/min，压力最大可达 25mpa，所以该八个换向阀的型号确定为 zfs-l32h-yt-o。夹桩机构有一个换向阀，是三位六通阀，滑阀机能是 e，通过的流量最大可达 237.5 l/min，压力最大可达 14mpa，所以该换向阀的型号确定为 zfs-l32c-yt-o。压桩机构有三个换向阀，都是三位

28、六通阀，通过的流量最大可达 228l/min，快压换向阀的压力最大可达 12mpa，另外两个换向阀的压力最大可达 25mpa， 控制压桩速度模式的换向阀的型号确定为 zfs-l32c-yt-o，另外两个换向阀的型号确定为 zfs-l32h-yt-o。表 3-6 各换向阀性能参数3.4 液压缸主要参数的计算3.4.1压桩液压缸主要参数的计算压桩液压缸由一对主液压缸和一对副液压缸组成。根据液压设计手册：液压缸内径：d1 3.57 102fp（3-8）d1-缸筒内径（m）f-载荷力（kn）p-选定的工作压力(mpa)则： d1 =286mm查机械设计手册液压缸、气缸内径及活塞杆外径系列（gb/t23

29、481993）可确定：第 24 页 共 56 页型号工作压力最大流量中位机能连接型式zfs-l32h-yt-o31.5mpa200l/min中间封闭螺纹连接zfs-l32c-yt-o16mpa200l/min中间封闭螺纹连接液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计d1 =280mm根据经验，一般选取副压桩缸内径为 d2=1.183d1d 2 =1.183 d1 =331mm查机械设计手册液压缸、气缸内径及活塞杆外径系列（gb/t23481993）可确定：表 3-7 液压缸的缸筒内径尺寸系列(mm)d2 =320mm由上式可得：d1 185 mm查机械设计手册液压缸、气缸内径及活塞杆外径系列（gb

30、/t23481993）可确定：d1 =220 mm表 3-8 液压缸的活塞杆外径尺寸系列(mm)副压桩液压缸和主压桩液压缸既然缸内径选择的比例为 1.183：1，二者又没有其他特别的要求，为了方便采购和安装，选择副压桩液压缸的活塞杆直径第 25 页 共 56 页418451102805205012532062256140360825631601028701801232802001436902201640100250840123(280)1050(140)3201263160(360)1680(180)40020(90)200(450)25100(220)50032(110)250液压静力压桩机

31、液压系统改造总体部分设计d2=1.183d1=236.6mm查机械设计手册 液压缸、气缸内径及活塞杆外径系列（gb/t23481993）可确定：d2=220mm副压桩液压缸和主压桩液压缸的工作行程两者应该相同，行程的具体确定应该由整个液压静力压桩机的结构设计和运输要求决定。在保证液压缸活塞杆强度和刚度的条件下，压桩液压缸的行程越长，则压桩和松桩的次数就越少，工作效率就越高，但是压桩液压缸的行程过长，必然导致整个液压静力压桩机的运输高度过高，不便于运输。根据中国交通道路安全法的相关规定，运输集装箱的货车，从地面算起高度不可超过 4.2 米，一般的大型货运汽车的高度更是不可超过 4 米，考虑到货运

32、汽车本身机身高度有 1 米左右，所以运输时（长船、短船已拆下）液压静力压桩机的机身到压桩缸顶的高度应该在 3 米左右，所以压桩液压缸的行程（缸筒的长度）也就只能在 1.5 米左右，选择压桩液压缸的行程为 1.5 米。3.4.2纵移、横移液压缸主要参数的计算1横移液压缸主要参数的计算横移液压缸是装在短船上，起升液压缸伸缩，长船离地，短船落地，然后横移液压缸伸缩，横移液压缸推动行走小车移动，行走小车带动整个机身和长船作相对与短船的横向移动，此时横移液压缸的负载压力最大，有如下关系式：f =q.f.g(3-9)式中：g重力加速度；q整机除短船以外的总质量，参考zyj680b 压桩机说明书，可知 zy

33、j680b压桩机的横移机构的重量为 32 吨，则有相似原理可知 zyj800 压桩机的横 zyj800为 11.3 吨;查表 1 又知整机的总质量为 850 吨左右,则可确定 q=802 吨；f行走小车车轮与短船之间的摩擦系数，查机械设计手册可知，两金属之间的摩擦系数一般为 0.030.06 之间，取 f=0.04；第 26 页 共 56 页液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计f纵移液压缸的负载压力；f 2pd42 / 4(3-10）式中：液压缸效率, =0.95；p横移液压缸最大工作压力，p=27mpa；d 4 横移液压缸的内径，短船前后各有一个，对应的横移液压缸左右也各有一个，共两个；由

34、上式可得：f=320.8 kn； d4 = 277mm查机械设计手册液压缸、气缸内径及活塞杆外径系列（gb/t23481993）可确定：d 4 = 320mm一般的,在中高压强下，液压缸有杆腔和无杆腔的面积比为 1:2，即有:d42 / 4 2(d42 d 42 ) / 4(3-11)式中:d 4 横移液压缸的内径；d 4 横移液压缸活塞杆直径；由上式可得：d 4 =0.707 d4 =224.4mm查机械设计手册液压缸、气缸内径及活塞杆外径系列（gb/t23481993）可确定：d 4 =220mm第 27 页 共 56 页液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计2纵移液压缸主要参数的计算纵移

35、液压缸是装在长船上，起升液压缸伸长，短船离地，长船落地，然后纵移液压缸伸缩，纵移液压缸推动行走小车移动，行走小车带动整个机身和短船作相对与长船的纵向移动，此时纵移液压缸的负载压力最大，有如下关系式：f.=q.f.g(3-12)式中：g重力加速度；q整机除长船以外的总质量，参考zyj680b 压桩机说明书，可知 zyj680b压桩机的纵移机构的重量为 40.6 吨，则有相似原理可知 zyj800 压桩机的纵zyj800 为 14.3 吨;查表 1 又知整机的总质量为 850 吨左右,则可确定 q=802 吨；f行走小车车轮与长船之间的摩擦系数，查机械设计手册可知，两金属之间的摩擦系数一般为 0.

36、030.06 之间，取 f=0.04；f 为纵移液压缸的负载压力；f 2p d52 / 4(3-13)式中：液压缸效率, =0.95；p系统最大工作压力；d5纵移液压缸的内径，长船一边有一个，对应的纵移液压缸一边也一个 ，共两个；由上式可得：f=337.7kn； d5 =284.4mm查机械设计手册液压缸、气缸内径及活塞杆外径系列（gb/t23481993）可确定：d5 = 320mm第 28 页 共 56 页液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计一般的，在中高压强下，液压缸有杆腔和无杆腔的面积比为 1:2，即有:d52 / 4 2( d52 - d 52 ) / 4(3-14)式中:d5纵移

37、液压缸的内径；d5纵移液压缸活塞杆直径；由上式可得：d5 =0.707 d 5 =224.4mm查机械设计手册液压缸、气缸内径及活塞杆外径系列（gb/t23481993）可确定：d5 =220mm通过以上计算可以看到，纵移液压缸的活塞杆直径很小，但是纵移液压缸要求的行程又很长，所以要对纵移液压缸的活塞杆作简单的强度验算。根据强度关系式： s d52 / 4 f / 2式中：d 5 纵移液压缸活塞杆直径；(3-15)s纵移液压缸的活塞杆极限应力值，因为纵移液压缸的活塞杆的材料为45 钢，为塑性材料，所以s为它的屈服强度值为 360mpa；由(3-15)可得：d5 =77 mmf=337.7 kn

38、，符合稳定性要求 。经计算上述取值满足稳定性要求，所以纵移液压缸的内径和活塞杆直径这样选取。需要说明的是，纵移和横移机构的受力还要考虑运动中的惯性力，这个属于动力学范畴，由于纵移和横移机构的工作速度不快，本文不予考虑，可以在静力值的基础上适当放大，再进行实际的液压缸选型。纵移液压缸由静到动的过程会受到一个很大的冲击载荷，如果让纵移液压缸直接这样与行走小车连接，则纵移液压缸的寿命会降低，所以有必要在其与行走小车之间添加一个联动液压缸起缓冲的作用，联动液压缸的内径取为纵移液压缸内径的一半。3接地面积的计算及纵、横移液压缸行程的确定整个液压静力压桩机的接地面积是由自身的重量和泥土层承压力的大小决定的

39、。它们三者之间有如下关系式：s=q .g /r(3-17)式中：s压桩机的接地面积，压桩机行走时要么是长船接地，要么是短船接地，第 30 页 共 56 页液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计为了方便和稳定，长船和短船的接地面积设计的一样大，所以 s 既是指长船的接地面积也是指短船的接地面积；q整个压桩机的总质量；g重力加速度；r接地压力，考虑到整个结构尺寸和造型美观，取 r=0.2mpa；由(3-17)式可得：s= 43.6m2液压静力压桩机的短船宽度是由机身自身的结构所决定的，通过山河智能公司实地考查可知，短船长度在 6 米左右，取为 l 2 =6 米；两个横移行走小车之间的距离大概在 2

40、 米左右，那么横移液压缸缸筒的长度在 0.61 米之间，所以横移液压缸的位移行程定为 0.6 米。又有：s=2l1.l2(3-18)式中:s长船的接地面积或短船的接地面积；l1 短船的宽度；l 2 短船的长度；短船有两个；由上式可得：l1 =3.6(m)一个短船的宽度为 3.6 米，两个短船的宽度就为 7.2 米，夹桩台所夹的最大圆桩的直径为 0.5 米，则两短船之间的距离一般为最大圆桩的直径的 7 倍，即为 3.5米，一般长船的前、后两端比短船的前、后两端长短船宽度的大一半，则整个长船比短船前后两端要长一个短船的宽度，即 3.5 米，所以长船的长度在 14.2 米左右，取长船的长度为 14

41、米。又有：s=2l3.l 4第 31 页 共 56 页(3-19)液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计式中:s长船的接地面积或短船的接地面积；l 3 长船的宽度；l 4 长船的长度，长船有两个；由(3-19)式可得：l 3 =1.56(m)长船两行走小车之间的距离与长船的长度相差两个短船的宽度，所以长船两行走小车之间的距离为 7.2 米，则纵移液压缸缸筒的长度为长船两行走小车之间的距离的一半左右，即为 3.6 米左右，所以纵移液压缸的行程也为 3.6 米左右，取纵移液压缸的行程为 4 米。3.4.3升降液压缸主要参数的计算升降液压缸在机身上升时要承受除长船之外的整个压桩机的重量，此时液压力达

42、到系统额定工作压力，且有如下关系式：q.g 4p d62 / 4(3-20)式中：液压缸效率，=0.95；g重力加速度；q整机除长船以外的总质量，参考zyj680b 压桩机说明书，可知 zyj680b压桩机的纵移机构的重量为 40.6 吨，则由相似原理可知 zyj800 压桩机的纵zyj800 为 14.3 吨；查表 1 又知整机的总质量为 850 吨左右,则可确定 q=802 吨 ；p升降液压缸最大工作压力，取 p=27mpa；d6 升降液压缸的内径，升降液压缸有四个；由(3-20)式可得：d 6 =405mm第 32 页 共 56 页液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计查机械设计手册液压

43、缸、气缸内径及活塞杆外径系列（gb/t23481993）可确定：d 6 =450mm一般的,在中高压强下，液压缸有杆腔和无杆腔的面积比为 1:2，即有:d62 / 4 2( d62 - d 62 ) / 4(3-21)式中:d6 升降液压缸的内径；d 6 纵移液压缸活塞杆直径；由(3-21)式可得：d 6 =0.707 d 6 =318mm查机械设计手册液压缸、气缸内径及活塞杆外径系列（gb/t23481993）可确定：d 6 =320mm升降液压缸的行程在结构上没有过多的限制，高度不应该超过压桩台的长度，为了节省材料应竟可能设计的短些，但是如果太短的话，机构行走时短船不能抬的太高，如果地面凹

44、凸不平的话，短船会和地面发生摩擦和撞击，根据经验和其他型号的资料，确定升降液压缸的行程为 0.9 米。表 3-9 各液压缸参数3.4.4液压缸工作速度的验算在前面已经得出液压泵的输出流量为 237.5 l/min。第 33 页 共 56 页液压缸类型液压缸直径液压缸行程主压桩液压缸280mm1.5m副压桩液压缸320mm1.5m横移液压缸320mm0.6m纵移液压缸320mm4m升降液压缸450mm0.9m液压静力压桩机液压系统改造总体部分设计当横移液压缸工作时，压桩机处于横向行走或回转状态。其他机构都不工作 ，处于锁紧状态，没有液压油流入。此时，有如下关系式：q 2v4maxd42 / 4(3-22)式中:q液压系统的最大流量，q=237.5l/min；v4max 最大横移速度；d 4 横移液压缸内径， d4 =320mm；由(3-22)式可得：v4max =14.8(m/min）所以压桩机横移行走的最大速度为 14.8m/min。当纵移液压缸工作时，压桩机处于纵向行走状态。其他机构都不工作，处于锁紧状态，没有液压油流入。此时，有如下关系式：q 2v5 maxd52 / 4(3-23)式中:q液压系统的最大流量，q=237.5l/min；v5max 最大纵移速度；d5 纵移液压缸内径； d 5 =320mm；由(3