护栏打桩机

　　液压护栏打桩机为研究对象，针对桩锤被提升时，由于桩锤惯性大且系统采用的单杆液压缸造成流入油缸下腔的流量不足，导致桩锤上升速度慢、工作效率低的问题，提出差动式液压护栏打桩机驱动系统的改进方案。采用差动式流量再生回路加快桩锤上升速度，提高系统工作效率。首先通过分析液压系统的基本原理分别建立了改进前后液压系统的数学模型，然后在Manab／simuliIIlc环境下进行求解分析，得到桩锤的位移、速度曲线，最后利用AMEsim仿真平台建立液压系统模型进行仿真，进一步验证求解结果。结果显示：在保证桩锤相同的打击能和行程条件下。差动式氮爆护栏打桩机桩锤上升时间较短，打桩频率明显提高，得出差动式液压驱动系统优于目前驱动系统的结论。

　　1 引言

　　使了越来越多的桩基工程及近海桩群的建造，但护栏打桩机上施工条件恶劣多变，经常由于海浪、气象、船舶调度等方面的问题，影响到护栏打桩机连续的工作时间，造成桩体不能连续贯人到设计深度，出现停锤现象。且由于停锤之后，打桩引起的超孔隙水应力迅速消散，土体强度也逐渐地恢复和提高…，桩体后续打桩更加困难。影响工作效率。因此，必须保证护栏打桩机连续工作的高效性。

　　目前已有许多对提高桩体贯入效率的研究，提出了一种由护栏打桩机压力反馈气液联合驱动主控换向阀的氮爆式液压护栏打桩机，它可以根据不同的工况，在系统工作压力范围内调节桩锤的行程，提高打击效率；阖耀保[41等人研究了单杆单作用气体储能式冲击缸，采用气液复合驱动技术提高落锤速度和打击能。从而提高工作效率。然而，通过改进护栏打桩机液压驱动系统以提高护栏打桩机工作效率的研究还较少。氮爆式液压护栏打桩机是一种适于海上桩基施工的新型设备，它是利用压缩气体产生的压力、高压油和桩锤自重的复合作用力进行打桩作业的[5]，与目前较常用的柴油锤护栏打桩机相比，具有打击能量高、工作速度高、环境适应性强、污染小[61等优点。某型氮爆式液压护栏打桩机采用单杆液压缸，由于在高压、大流量且其工作切换频繁的条件下。

　　在桩锤上升阶段，护栏打桩机各换向阀处于图2所示位置时即为桩锤上升工况．换向阀6．1处于左工位。换向阀6．2处于右工位；此时，插装阀7．1的上腔接通油箱，没有背压，处于可以被轻易开启状态，插装阀7．2上腔接通高压油，阀芯处于关闭状态：当液压泵开始工作时，高压油顶起插装阀7．1的阀芯从而流入有杆腔，桩锤不断上升，氮气被压缩；另外，部分高压油流入高位蓄能器储能，以减缓桩锤下降时管路压力的下降速度。

　　为加快桩锤上升速度．护栏打桩机利用双杆液压缸代替原有的液压缸．改进后的差动式氮爆护栏打桩机液压驱动系统原理图如图3所示，当高压油流人上下腔时，由于下腔推力面积远大于上腔，下腔推力克服阻力使桩锤上升，通过构造的差动回路，油缸上腔液压油不断流入下腔，利用局部流量补充了泵体的供油，从而加速桩锤上升，同时，氮气腔体积减小，氮气被压缩，一184一能量以势能和内能的形式储存。

　　图3 护栏打桩机差动式氮爆护栏打桩机液压系统原理图

　　桩锤下降阶段：护栏打桩机换向阀6．1处于右工位。换向阀6．2处于左工位，插装阀7．1上腔接通高压油，处于关闭状态，插装阀7．2上腔接通油箱，处于打开状态；此时，高压油直接流入双杆液压缸的上腔．桩锤在高压油、重力和压缩气体的复合作用下加速下打，双杆液压缸下腔液压油流回油箱，高位蓄能器释放压力，补充流量。低位蓄能器用于平缓油路压力冲击，减轻液压冲击对系统造成的不利影响[8]。

　　桩锤保压阶段：护栏打桩机桩锤撞击桩体。完成桩锤和桩体之间的打击作用，桩锤利用气动力和重力继续对桩施加短暂压力。

　　
　　

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