液压锤打桩机的设计
摘要：打桩机在建筑业不可缺少的设备，通常施工作业中我们常见的一般采用机械式打桩机和液压式打桩机两种，通过桩锤的运动，达到打桩的目的，建筑打桩机也是我们应用的最为普遍的一种。建筑工程一般以液压打桩为主，它的低噪声，且不扰民，但成本高;而机械打桩冲击声音大，影响环境，易产生噪声污染，使用成本低廉。然而，随着中国经济的迅速发展,各类设备的不断更新换代,以及各项工程的要求越来越苛刻，老式的落锤式机械打桩机已经渐渐被淘汰。而液压式打桩机以其独特的优点被用于各种高要求的项目中。随着我国各类建筑行业的大规模的发展，桩工机械制造业及其市场获得了史无前例的高速开展。打桩机简易构成一般由桩锤、支撑架、油箱及机身设备等组成。桩锤通常依附在桩架前部，在导杆上作往复运动，用吊钩连接桩锤运动。桩架通常为钢质结构，强度高，在其后座上设有以卷扬机作为动力作往复运动,用来吊起桩和桩锤。桩架上设有导向架，结构简单，控制方便，用来控制打桩锤冲击方向，使桩按照工程设计的方位完成作业，把桩打入地层。桩锤按运动的动力源分类可分为落锤式、汽锤式、柴油锤式、液压锤式等。
关键词：液压锤打桩机；低噪音；建筑业; 分类；
Design of Piling Machine
Absrtact: Piling machine in the construction of indispensable equipment, usually in the construction work we commonly used mechanical piling machine and hydraulic type pile machine Two kinds, through the movement of pile hammer, to the purpose of piling, construction pile driver is our most common application. Construction projects are mainly hydraulic piling, it's low noise, and not disturbing, but the cost is high, and mechanical piling impact sound, impact on the environment, easy to produce noise pollution, the use of low-cost. However, with the rapid development of China's economy, the continuous upgrading of various types of equipment, as well as the requirements of various projects more and more stringent, old-fashioned drop-hammer mechanical piling machine has been gradually eliminated. The hydraulic type pile driver is used in all kinds of high requirement projects with its unique advantages. With the large-scale development of various kinds of construction industry in our country, the piling machinery manufacturing industry and its market have gained unprecedented speed.The simple composition of piling machine is composed of pile hammer, support frame, fuel tank and fuselage equipment. The pile hammer is usually attached to the front of the pile frame, reciprocating movement on the guide rod, connecting the pile hammer movement with the hook. The pile frame is usually steel structure, the strength is high, in the rear seat is equipped with the hoist as the power for the reciprocating movement, uses for hangs the pile and the pile hammer. The frame is provided with a guide frame, which is simple in structure and convenient in control, and is used to control the impact direction of the pile hammer, so that the piles can be carried out according to the engineering design direction. Pile Hammer According to the movement of power source classification can be divided into falling hammer type, steam hammer type, diesel hammer type, hydraulic hammer type.
Keywords: hydraulic piling machine; low noise; construction; classification;
一、引言
1.1课题来源及研究意义
本课题来源于生活，由机械式打桩机严重的噪声污染。无锡职业技术学院指导老师向晓汉负责指导与协助。打桩机作为建筑行业最为广泛使用的产品，目前，已逐渐向人机一体的方向发展。随着工业自动化的不断发展，打桩机在建筑行业中的需求与需要的指标变得越来越多，其各种功能，适应地形能力，工作效率越来越重要。
液压打桩机的应用主要应用在公路铁路的软地基处理，城市乡村等人群多不适合高分贝作业的工程，桥梁码头等施工的深地基打桩，普通基础设施建设的效率，性能等处方面表现的极其出色。液压打桩机有其他打桩机所不能比拟的，相比而言，各方面性能卓越，机械适用地形场所多，以液压油的输出输入为动力，利用液压动力站的形式，通过振动箱产生的高频振动，使得受到冲击力的桩体能够进入土层，进行打桩作业，具有效率高、低噪声，高精度、对桩柱无损伤等优点。尤其现在盛行的“绿色环保”主题深入人心，液压式打桩机具有很大的升值市场的潜力。
1.2国内外家用打桩机研究与应用概况
以液压油的输出输入为动力，利用液压动力站的形式，由振动箱产生的高频振动，促使桩头进行打桩作业，其性能好优点多，多领域适用，未来主流技术产品。
1.2.1 国外打桩机的发展现状
打桩机的发展很早就开始了，然而液压打桩机的研发在上世纪60年代才开始。世界上第一台液压机是在1964年，由荷兰HBG公司研发的，也是当时世界上第一个研发的，并很快就利用到研制在打桩机上，并开发了世界上第一台液压打桩机，轻型机。小型工程得以满足，然而那些需要精度的大型工程，直到1976年英国BSP公司成功研制了10吨级别的液压后，才得以满足。一直到上世纪末，法国、美国、前苏联、瑞典等西方国家才都研发了自己的液压机液压打桩机得以普及。
国外打桩机趋于多功能化已经成为一种趋势。多模式，多任务形态，根据不同的工程建设的施工需求，来安装不同的工作附件，可做到一机多用，提高工作效率，节约成本。国外的打桩机设计都比较人性化，使用电液比例伺服控制系统、PLC、CAN总线控制等，人机一体化设计，能够提高打桩精度，且打桩深度可以通过传感器可检测，通过显示屏的显示功能表现出来等。传感器还可以检测钻机打桩方向发生偏移时，可以自动报警，并自行调整，回归到设定方向上。利用多功能显示器来显示桩头在地下的多种状态信息，显示屏的交互，人们在操控时，能控制打桩的方向、自动校准锤头、发动机运作状态监控、打桩深度测量及显示、行走装置工作状态的显示及各种仪表的显示、故障监测与报警等信息。此外，国外的打桩机的设计往往能够保障非不可控因素下的操作人员的安全，并且就算真的发生意外，也能给操作人员提供相应的保护，如驾驶室前窗配有FOPS（防坠物保护）；卷扬机驱动的高度限位；驾驶室内操作台的安全控制；发动机热量、液压油温等参数显示、超标报警等。在控制功能上一般采取专门的厂合作的或本身厂家开发专用控制器和控制软件。
1.2.2 国内打桩机发展现状
我国建国后，由于西方国家的科技封锁，20 世纪 90 年代才开始研发打桩机。21世纪初，许多大型工程的实施促进了我国打桩机行业的发展，包括液压打桩机在内的轻工业技术的快速发展，有关打桩机的相关设备生产已经初有规模，国家生产能力和数量明显增多。然而，西方国家的科技封锁使得我国仍旧没有掌握相关机械技术的核心技术，打桩机的主要元器件还时要依赖进口，生产能力不足。
建国初期我国几乎没有桩工制造业。国内百废待兴，施工作业只能依靠那些战争遗留下来的打桩机，都比较笨重，而且费人力物力，效率还不高。直到上世纪中期，国家建设工程的需要，中国才初步研究打桩机的制造，因为西方科技的封锁，我国只能是先初步模仿国外的打桩机，进行生产然后再进行自我改进，从而初步有了以仿制为主的桩工制造业。所以解放后建设的20多年是中国桩工机械工业开端。到改革开放后，中国桩工制造业才进入了强盛时间。中国建筑机械化协会桩工机械分会，设立桩工业制造业制作厂家20多家，全国多所大学效应国家需求，初步开始研究壮工机械，初步能出产一些基础的桩工机械产品，国内打桩机需求基本满足。这也带动了中国桩工机械职业高速发展。国内开始有以专门制作打桩机为销售的职业厂家，已经能出产上千种标准类型的打桩机。国内建设的需要，各类基础设施和住宅项目的实施，桩工制造业以及商业圈获得了飞速发展，构成了我国现代化的桩工业体系。
1.3主要研究内容
本课题所设计的打桩机，设计来源包含机械设计技术、 机械工业艺学、 传感器技术、液压控制技术、控制技术等诸多学科，并以此为基础研究的。
基于此，打桩机的设计内步骤主要分为以下几个点：
1、打桩机的总体设计和结构设计；
2、打桩机的关键部件的设计及其配件的选用；
3、打桩机动力设计；
二、打桩机总体结构
2.1 液压打桩机概述
2.1.1技术特点
液压打桩机的驱动模式是以柴油带动启动，液压锤是以油压在油缸相互作用为动力，通过探测打桩位置土质质量的不同，来调整输入液压油压力的大小，以达到能够打桩的冲击力，是一种新型打桩机。通常我们所常见的这种打桩机多用于公路护栏桩基，还有一些小型工程的建设。关键它的工作效率高，液压打桩机因为其由液体的液压油驱动，摩擦损耗小，工作的能量传递效率极高，能够达到80%左右，然而柴油打桩机由于柴油驱动，机械摩擦动能消耗大，因此柴油锤打桩的能量传递效率仅25%左右，这也是液压打桩机越来越流行的原因，而且因为其新能量传递比高，所以液压打桩机能够精确打桩，并能在不同的地形进行打桩作业；液压打桩机具有低噪声，低震动方面，适合城市施工。且液压打桩机还有节能减排的效果。
一、选题简介、意义
由于20世纪中期，我国刚刚建国不久，百废待兴，我国基础工程都要依赖使用落后的，战争遗留下来的蒸气式打桩机和需要大量人力使用的巨大的机械落锤。大战后我国大量基础设施需要建设，国家开始重点发展基础建筑设备，以满足国内大量的建设工程需求，也就渐渐有了以仿制为主要生产的单作用和双作用蒸气式打桩机以及振动桩锤，做工虽然粗糙，但是也满足了基本需求，仿制制作打桩机，也是当时我国桩工制造业的主要手段。所以建国后期的建设需求促进了我国桩工制造业、打桩机行业的发展，也是萌芽时期。
打桩机的构造通常是由桩锤、锤头、支撑架、燃油箱及行走设备等构成。桩锤一般安装在桩架前端，沿着导向杆作往复运动，用吊钩连接桩锤运动。桩架通常为钢质结构，强度高，在其后座上设有以卷扬机作为动力作往复运动,用来吊起桩和桩锤。桩架上设有导向架，结构简单，控制方便，用来控制打桩锤冲击方向，使桩按照工程设计的方位完成作业，把桩打入地层。桩锤按运动的动力源分类可分为落锤式、汽锤式、柴油锤式、液压锤式等。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
（一）主要内容；
本课题所设计的打桩机，设计来源包含机械设计技术、 机械工业艺学、 传感器技术、液压控制技术、控制技术等诸多学科，并以此为基础研究的。
（二）需要解决的问题；
1、打桩机的总体结构设计；
2、打桩机的硬件构成及支撑架设计；
3、打桩机动力设计；
（三）预期达到目标；
结构设计：结合现有产品结构进行优化设计；
性能优化：动力强劲，适用多种地形；
（四）研究步骤；
本课题的工作步骤分为四个阶段：
第一阶段：查询图书、收集文献资料、明确课题 ，并且撰写完成开题报告；
第二阶段：对桩机整机结构进行设计，进行结构改善，完成零件图；
第三阶段：进行必要的实验，完成对产品的优化改造；
第四阶段：对收集资料进行总结，并完成毕业设计和答辩；
（五）工作方法及措施：
工作方法：本课题主要采用实验法；
措施：在向晓汉教师的指导下，设计开发的打桩机；
目录
一、引言 3
1.1课题来源及研究意义 3
1.2国内外家用打桩机研究与应用概况 4
1.2.1 国外打桩机的发展现状 4
1.2.2 国内打桩机发展现状 5
1.3主要研究内容 5
二、打桩机总体结构 6
2.1 液压打桩机概述 6
2.1.1技术特点 6
2.1.2技术指标 6
2.2 打桩机结构设计 7
2.2.1液压锤构造 7
2.2.2 液压系统设计 10
2.3打桩机的种类 10
2.3.1柴油锤打桩机 10
2.3.2汽锤打桩机 11
2.3.3液压锤打桩机 11
2.3.4螺旋打桩机 12
2.4打桩机的特性 12
三、打桩机的关键部件 12
3.1 电机的选择 12
3.2 液压油箱的加热与冷却 13
3.2.1液压油箱的冷却 13
3.2.2液压油箱的加热 13
3.3支撑架设计 14
四、打桩机配件的选择 14
4.1管道及接口 14
4.1.1柱塞泵 14
4.1.2压力控制阀 14
4.1.3电磁换向阀 16
4.2密封件 17
4.3过滤器 18
五、总结 18
六、致谢 19
参考文献 19
毕业设计附录目录 20
参考文献
1．机械设计设计／林伟，向晓汉主编-电子工业出版社；2015，2
2．简明机械设计手册／孔凌嘉主编-北京：北京理工大学出版社，2008，2
3．机械制造工艺与装备-倪森寿主编／北京：化学工业出版社，2014，6
4．实用机械制造工艺设计手册／王凡主编-北京：机械工业出版社，2008，5
5．SolidWorks2005入门与实例详解／立雅科技编著-北京：中国铁道出版社，2005，4
6．SolidWorks2009机械设计实例精解／曹岩主编-北京：化学工业出版社，2009,7
7. Solid Edge ST三维同步设计教程./李世芸主编-北京/科学出版社，2013.1，
8. 机械设计基础与实践／吴明清，王真主编-北京：北京大学出版社，2010，9
9.液压打桩机的国内外发展 朱恩泽 施光林．流体传动与控制，2016，11
10．液压与气动控制/曾文萱-北京．机械工业出版社．2012.1
11．机械设计基础课程指导书/陈立德主编-北京；高等教育出版社．2013.1
12．焦集群，王介宁. 液压打拔桩机.石油机械，1991，19(6).
13．张中海. 液压式振动桩锤发展现状及选型应用 .建筑机械,2001, (3)
14．卢锦英. 液压打桩机的应用技术.公路与汽运??2006,11.
