打樁錘液壓系統(tǒng)的設(shè)計及動態(tài)仿真

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1、《機床與液壓》2005．No．1·77·打樁錘液壓系統(tǒng)的設(shè)計及動態(tài)仿真胡小江，谷立臣(西安建筑科技大學(xué)，西安710055)摘要：液壓打樁錘是一種新型打樁設(shè)備。設(shè)計出這種樁錘的新型液壓系統(tǒng)，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并運用Matlab6．1軟件里的Simulink工具箱在計算機上進(jìn)行數(shù)值仿真求解，繪出相應(yīng)曲線圖，從理論上對該系統(tǒng)進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞：液壓打樁錘；液壓系統(tǒng)；數(shù)學(xué)模型；仿真中圖分類號：TH137文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001—3881(2005)1—077—3TheoreticalResearc

2、honNewTypeHydraulicSystemofHydraulicPileHammersHUXiao-jiang，GULi—chen(Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology，Xi’an710055，China)Abstract：Anewtypehydraulicsystemofthehydraulicpiledriverwasdesignedandthemathematicalmodelofthesystemwasbuilt．Thismodelw

3、assolvedbyusingsimulinkt~lboxofMatlab6．1software．Keywords：Hydraulicpiledriver；Hydraulicsystem；Mathematicalmodel；Simulation0前言液壓打樁錘是一種新型打樁設(shè)備。由于落錘、氣錘、柴油錘具有打樁效率低，容易把樁打壞，噪聲大，對環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點，隨著人們環(huán)保意識的增強，這些類型的樁錘受到很大限制。液壓打樁錘克服了上述樁錘的缺點，世界各國都在努力發(fā)展液壓打樁錘，液壓打樁錘已成為打樁設(shè)備

4、發(fā)展的趨勢。我國于80年代初期開始這一新型樁錘的開發(fā)，但進(jìn)展不是很理想。近年來，國內(nèi)的一些建筑施工單位開始從國外進(jìn)口液壓打樁錘，而國內(nèi)制造廠也開始l卜1引進(jìn)液壓打樁錘技術(shù)進(jìn)行試驗、生產(chǎn)以及技術(shù)開發(fā)。1．油箱2．油泵3．溢流閥4．壓力表5．單向閥國內(nèi)從事液壓打樁錘研究的人員少，起步較晚，進(jìn)展6．液控單向閥7．換向閥8．壓力繼電器9．截止閥緩慢，只是對國外幾種液壓回路進(jìn)行了理論研究，建l0．蓄能器11．換向閥l2．液壓缸13．樁錘立數(shù)學(xué)模型。目前我國還沒有真正意義上開發(fā)出自己圖1打樁錘液壓系統(tǒng)原理圖的

5、液壓錘產(chǎn)品，所以對液壓打樁錘新型液壓系統(tǒng)的研(2)下降過程?；钊麠U到達(dá)行程終點時，觸發(fā)究具有重要意義。對開拓樁錘研究人員的思路也起到高度行程開關(guān)，使電磁鐵1DT得電，2DT失電，這一定的作用。另外，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，綜合時換向閥7右位接通，壓力油進(jìn)入液控單向閥K2、國力的增強，液壓打樁錘產(chǎn)品的開發(fā)具有廣闊的市場l<3的控制油口，使閥K2、K3反向?qū)?，油泵打出前景。液壓打樁錘新型液壓系統(tǒng)的研究對我國開發(fā)自的壓力油和蓄能器中的壓力油同時通過閥l<3進(jìn)入液己的液壓打樁錘產(chǎn)品起到一定的推動作用。壓

6、缸上腔，由于采用差動連接，液壓缸下腔液壓油通1液壓系統(tǒng)原理過閥K2進(jìn)入上腔，使樁錘加速下打。本液壓打樁錘液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。系統(tǒng)(3)保壓過程。當(dāng)樁錘打到樁上后，觸發(fā)錘最運行過程分為三個階段：上升過程、下降過程和保壓低位點行程開關(guān)，同時時間繼電器得電，時間繼電器過程，下面分別敘述三個階段系統(tǒng)和元件的工作情的時間設(shè)定由保壓時間確定(保壓時間可通過打樁況。頻率、樁錘上升下降時間計算得到)。達(dá)到時間繼電(1)上升過程。按下泵啟動按鈕，泵啟動運行，器的設(shè)定時間后，電磁鐵1DT失電，2DT得電，然換向

7、閥7的兩個電磁鐵(1DT、2DT)均處于失電狀后進(jìn)入下一個工作循環(huán)。態(tài)，液壓泵打出的壓力油一部分進(jìn)入蓄能器，一部分2技術(shù)性能參數(shù)通過溢流閥3流回油箱。當(dāng)按下錘運行按鈕后，電磁樁錘質(zhì)量m=2557kg；鐵2DT得電，換向閥7的左位接通，壓力油進(jìn)入液樁錘重量F=25084N；控單向閥K1、K4的控制油口，使閥K1、K4反向?qū)ё畲笮谐蘃?=1000mm；通，此時液壓泵繼續(xù)給蓄能器充能，剩余壓力油通過液壓缸下腔工作面積A，=0．186×10In；閥Kl進(jìn)入液壓缸下腔，活塞桿帶動樁錘上升。上下腔工作面積之差

8、A=0．126×10In；·78·《機床與液壓>2005．No．1進(jìn)油路液阻C=5．1×10mN·s2／m。；由液壓回路簡圖司知：差動油路液阻C=2．3×10N·s2／m。；進(jìn)入液壓缸上腔的液壓油流量為Q。+Q+Q；蓄能器氣體常數(shù)G=17434N·m；從液壓缸下腔排出的液壓油流量為Q。蓄能器最高工作壓力下氣體容積：7．65×根據(jù)流量與速度的關(guān)系可得：10一m；：A：(7)液壓泵的輸出流量Q。=2．5×10m／s。，A．3系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立將式，、(L7)經(jīng)過數(shù)學(xué)變換得到：根據(jù)液壓回