ZYH680型液压静力沉桩机液压泵站与管路设计.doc

1、摘 要液压静力压桩机是利用静压力(压桩机自重及配重)将预制桩逐节压入土中的环保型桩工机械。本文对液压静力压桩机的工作原理、结构组成原理及其发展状况进行了分析。确定了ZYH680液压静力压桩机的泵控方案，得出系统采用恒功率变量轴向柱塞泵。对液压系统进行了基本分析，还对液压泵、电机等进行计算和选型。初选了油箱尺寸，并对油箱的散热进行了计算分析，选择了冷却器，并对油箱装配图和剖面图进行了绘制，对其它辅助件如空气滤清器和过滤器等进行了选型。管路系统的设计方面对各回路的钢管内径、钢管厚度和胶管内径进行了计算，同时对钢管、胶管和管接头进行了选型，并对桩机管路进行了布置。关键词：液压静力压桩机；液压系统；泵

2、站；管路ii目录摘 要i第1章绪论11.1 液压静力压桩机简介11.2 液压静力压桩机的历史与现状21.3 液压静力压桩机的发展趋势31.4 液压静力压桩机的结构组成与基本工作原理31.4.1 液压静力压桩机的结构组成31.4.2 液压静力压桩机各部件的工作原理41.5 液压静力压桩施工工艺5第2章 ZYH680液压泵站设计计算72.1 液压系统原理介绍72.2 泵控方案设计82.2.1 液压源选型原则82.2.2 液压泵类型选择92.3 电机油泵组计算选型102.3.1液压泵的选择102.3.2 电动机的选择112.3.3 联轴器的选择122.4 油箱及其组件设计142.4.1 油箱容量的确

3、定152.4.2 油箱附件的选择152.4.3 油箱的结构设计19第3章 液压管路系统设计213.1 管路选型计算方案213.1.1 管件选型计算方案213.1.2管接头选型计算方案223.2 管路参数计算及选型253.2.1 油箱接口管路253.2.2 支腿管路273.2.3长船行走管路283.2.4 短船行走与回转管路303.2.5 夹桩与压桩管路323.3 液压静力压桩机的管路布置34总结36参考文献37致谢38附录39第1章绪论1.1 液压静力压桩机简介 液压静力压桩机是实施静压桩工法的关键施工设备。与锤击式打桩机相比，这种设备施工时具有无震动、无噪声、无油污飞溅等环境污染的特点，施工

4、质量好、使用费用低，同时，静力压桩机也是具有中国特色的环保型桩工机械。静压桩工法就是将预制桩完全依靠静载平稳、安静地压入软弱地基，是一种新型的桩基础施工方法。与锤击式打桩相比，静压桩工法由于具有非常明显的环保性，十几年来从广东珠江三角洲开始由南向北得到了迅速推广。 液压静力压桩机分为“抱压式液压静力压桩机”和“顶压式液压静力压桩机”(对桩顶部施压进行压桩)两种。抱压式液压静力压桩机压桩过程是通过夹持机构抱住桩身侧面，由此产生摩擦传力来实现的；而顶压式液压静力压桩机则是从预制桩的顶端施压，将其压入地基的。由于施压传力方式不同，这两种桩机结构形式、性能特点、适用范围也有显著不同。其核心是液压系统的

5、设计方法及其配置，它直接影响整机的技术性能及节能效果。而压桩机构是桩机的主要工作装置，是这种压桩机的关键技术，直接影响桩机的压桩能力和成桩质量。其中，抱压式桩机主要由压桩系统和夹桩机构组成，而顶压式桩机主要由压桩系统和桩帽组成。顶压式桩机除压桩机构中没有夹桩机构外，一般不带起重机，但增加了一套卷扬吊桩系统。 常规的顶压式压桩机由于其结构及工作特点，使其工作重心较高、安全性较差，并且存在压桩力较小、压入桩的垂直度保障能力差等问题，因而其应用受到限制；而抱压式压桩机结构紧凑、操作简便、工作重心低、移动平稳、转场方便、施工效率高，因此，抱压式压桩机已经占绝对主导地位。 静力压桩是利用液压原理由高压油

6、泵产生的高压油通过油缸把桩柱推入地下。这种压桩方法完全避免了锤击打桩产生的震动、噪声和污染，因此施工时具有无震动、无噪声、无污染的特点，称为环保型压桩机。由于它对地基和邻近原有建筑物的振动影响很小，桩的施工应力也较小，因此它被广泛用于软土地基的沉桩工程，是一种崭新的桩工设备。 1.2 液压静力压桩机的历史与现状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大学智能机械研究所的专利技术生产的ZYJ系

7、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 mm X 300 mm)(400mm X 400mm)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施工。进入20世纪90年代中期以后，液压静力压桩机进入第二发展阶段。由于1994年底在珠海利用液压静力压桩机将直

8、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，也使预应力管桩在城市和居民住宅区内的应用找到了一条新路子。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。与第一阶段相比，液压静力压桩机产品无论在技术性能上，还是在品种、数量、质量和多功能开发方面均发生了质的飞跃。但就技术发展

9、而言，可以说第二阶段的静力压桩机进入到了一个以解决工程实际问题、适应工程施工要求为重点的多功能化开发和应用阶段。 至今为止，根据中国专利局信息中心的国际联机检索结果和有关建筑机械的资料表明，国外在这方面的技术及设备很少，只有一些在特殊场合下用于用于压钢桩的专用装置。而没有像国内这样形成一种完善、独立的产品。 综上所述，我国液压静力压桩机产品的技术性能及其产品化水平处于国际领先地位，从而形成了具有中国特色的环保型静压桩技术及工艺。1.3 液压静力压桩机的发展趋势 随着静压桩施工技术的发展以及人们环保意识的进一步加强，液压静力压桩机的应用将获得更广泛的推广。同时，液压静力压桩机技术及产品将由粗放型

10、向功能精细化、操作智能化方向发展。其发展趋势可归纳如下： (1)进一步多功能化，产品适应能力进一步加强。在较厚硬隔层地质条件下施工时，设计并配置专用的螺旋钻，提高压桩机的穿透能力和对地质的适应能力；对大吨位桩机开发相应的夯实装置，实现以静压替代强夯压桩管径可从目前的最大600mm增大到800mm以上。 (2)智能化操作与施工的压桩机开发。开发机身液压自动调平系统，压桩过程计算机自动记录及承载力在线测试，夹持力自动均衡控制，实现产品的智能化操作。 (3)异型桩夹持装置的刀发。特别是与钢板桩、工字钢桩、锥形桩等相适应的夹桩机构的开发。 (4)压桩力大、质量轻机型产品的开发。特别是对于钢板桩连续墙施

11、工产品的开发将是今后静力压桩机发月的新领域。 (5)适应于北方寒冷地区气温低、冻土层较厚的桩机产品的开发。 (6)产品向高档次、高可靠性方向发展。 总之，液压静力压桩机作为静压桩施工工法的关键施工设备，将在今后的一段时间内获得更加广泛的推广和应用，并有着逐步取代锤击桩施工的趋势。1.4 液压静力压桩机的结构组成与基本工作原理1.4.1 液压静力压桩机的结构组成液压静力压桩机由支腿平台机构、行走机构、压桩机、配重、起重机、操作室等部分组成。图1-1 液压静力压桩机的结构组成1.4.2 液压静力压桩机各部件的工作原理1.支腿平台机构 该部分由底盘、支腿、顶升液压缸和配重梁组成。底盘的作用是支承导向

12、压桩机架、夹持架构、液压系统装置和起重机，底盘里面安装了液压油箱和操作室，组成了压桩机的液压电控系统。配重梁上安装了配重块，支腿由球铰装配在底盘上。支腿前部安装的顶升液压缸与长船行走机构铰接。球铰的球头与短船行走及回转机构相联。整个桩机通过平台结构连成一体，直接承受压桩时的反力。底盘上的支腿在拖运时可以并拢在平台边，工作时打开并通过连杆与平台形成稳定的支撑结构。2.长船行走机构 该部分由船体，行走台车与顶升液压缸等组成。液压缸活塞杆球头与船体相联接。缸体通过销绞与行走台车相连，行走台车与底盘支腿上的顶升液压缸铰接。工作时，顶升液压缸顶升使长船落地，短船离地，接着长船液压缸伸缩推动行走台车，使桩

13、机沿着长船轨道前后移动。顶升液压缸回程使长船离地，短船落地。短船液压缸动作时，长船船体悬挂在桩机上移动，重复上述动作，桩机即可纵向行走。 3.短船行走与回转机构 该部分由船体、行走梁、回转梁、挂轮机构、行走轮、横船液压缸、回转轴和滑块组成。回转梁两端与底盘结构铰接，中间由回转轴与行走梁相联。行走梁上装有行走轮，正好落在船体的轨道上，用焊接在船体上的挂轮机构挂在行走梁上，使整个船体组成一体。液压缸的一端与船体铰接，另一端与行走梁铰接。工作时，顶升液压缸动作，使长船落地，短船离地，然后短船液压缸工作使船体沿行走梁前后移动。顶升液压缸回程，长船离地，短船落地，短船液压缸伸缩使桩机通过回转梁与行走梁推

14、动行走轮在船体的轨道上左右移动。上述动作反复交替进行，实现桩机的横向行走。桩机的回转动作是：长船接触地面，短船离地、两个短船液压缸各伸长1/2行程，然后短船接触地面，长船离地，此时让两个短船液压缸一个伸出一个收缩，于是桩机通过回转轴使回转梁上的滑块在行走梁上作回转滑动。油缸行程走满，桩机可转动10左右，随后顶升液压缸让长船落地，短船离地，两个短船液压缸又恢复到1/2行程处，并将行走梁恢复到回转梁平行位置。重复上述动作，可使整机回转到任意角度。 4.夹持机构与导向压桩架 该部分由夹持器横梁、夹持液压缸、导向压桩架和压桩液压缸组成。夹持液压缸装在夹持横梁里面，压桩液压缸与导向架桩架相联。压桩时先将

15、桩吊入夹持器横梁内，夹持液压缸通过夹板将桩夹紧。然后压桩液压缸作伸缩运动，使夹持机构在导向架内上下运动，将桩压入土中。压桩液压缸行程满后松开夹持液压缸，返回后继续上述程序。1.5 液压静力压桩施工工艺 静压预制桩的施工，一般情况下都采用分段压入、逐段接长的方法。其程序为: 测量放线压桩机就位吊装喂桩桩身对中调直压桩接桩送桩检查验收。 1.测量定位 通常在桩身中心打入一根短钢筋，若在较软的场地施工，由于桩机的行走而挤压预打入的短钢筋，故当桩机大体就位之后要重新测定桩位。2. 压桩机就位 经选定的压桩机进行安装调试就位后，行至桩位处，使桩机夹持钳口中心（可挂中心线陀）与地面上的样桩基本对准，调平压桩机后，再次校核无误，将长步履（长船）落地受力。 3.吊装喂桩 静压预制桩桩节长度一般在12米以内，可直接用压桩机上的工作调机自行吊装喂桩，也可以配备专门调机进行吊装喂桩。第一节桩（底桩）应用带桩尖的桩，当桩被运到压桩机附近后，一般采用单点吊法起吊，采用双千斤（吊索）加小便担（小横梁）的起吊法可使桩身竖直进入夹桩的钳口中。当接桩采用硫磺胶泥接桩法时，起吊前应检查浆锚孔的深度并将孔内的夹物和积