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护栏打桩机落锤过程阻力及能量损失

  根据油缸提升、自由落锤式护栏打桩机工作装置的结构, 分析和桩锤下落过程中, 油缸下腔泄油阻力、上腔负压阻力及有关部位机械磨擦阻力的产生原因和对桩锤能量的影响作用, 指出了这种护栏打桩机减小落锤能量损失是提高作业效率的途径。

护栏打桩机落锤过程阻力及能量损失


  油缸提升、自由落锤式液压护栏打桩机工作系统由桩锤、桩架、钢丝绳、动滑轮组、定滑轮组、举升油缸及上、下油管等组成, 如图1所示。钢丝绳缠绕在动、定滑轮组上, 一端固定,一端与桩锤相连, 其总长度固定不变。护栏打桩机工作时, 在自动或人工操纵下, 压力油进入提图1 工作系统原理图升油缸下腔, 推动活塞及其连杆外伸,带动动滑轮组上升,使动、定滑轮组间的中心距增大l。同时, 缠绕在动、定滑轮组上的n 匝钢丝绳加长了2nl, 即桩锤提升了2nl。当A口供压力油而B 口接通油箱时, 在桩锤和动滑轮组构件重力作用下, 提各项油缸活塞下行, 下腔开始泄油, 动、定滑轮组间的中心距减小, 即桩锤开始下落, 进入打桩行程。


护栏打桩机落锤过程阻力及能量损失


  1 各种阻力分析

  桩锤开始下落, 护栏打桩机进入打桩行程时, 直接或间接地受多种阻力作用,如桩锤五滑轨之间、油缸活塞与缸筒内壁之间的机械摩擦阻力, 下腔泄油流阻以及上腔补油不足形成的负压阻力等。以下仅分析几种与结构设计和使用调整有关, 且对桩锤能量影响较大的阻力。


护栏打桩机落锤过程阻力及能量损失


  1. 1 桩锤下落过程中沿桩架滑轨运动而产生的机械摩擦阻力在理想状态下, 即桩锤两侧滑道绝对平行且对称于桩锤质心, 桩架滑轨也绝对平行并处于铅重状态, 桩锤滑道与桩架滑轨之间保持适当间隙且良好润滑时, 桩锤滑道与桩架滑轨之间的机械摩擦阻力可忽略不计。但在实际当中,桩滑道对于其质心的不对称度及桩架的不铅重度在所难免。无论存在哪一种情形, 桩与桩架之间都将产生较大的摩擦阻力。护栏打桩机当桩锤两侧滑道对于其质心不对称、偏心距为e 时, 则桩锤在提升过程中, 由于钢丝绳的向上拉力F 和重力P 不在同一垂线上, 在偏心力矩作用下, 桩锤向质心所在一侧倾斜, 并使其滑道发生相应倾斜(如图2所示)。若桩此时为自由悬挂, 即两侧无桩架滑轨约束,那么桩锤将发生偏转,直至质心即重力作用点与悬挂点处于同一铅垂线上。但由于桩架滑轨的约束, 此时桩锤倾斜上方和另一侧下方与桩架滑轨相接触, 受桩架滑轨支反力NC 和ND 作用而与偏心力矩平衡于桩架内。当桩锤从这一初始状态开始下落, 若此时网丝绳完全松驰, 对桩锤不产生作用, 即驱使桩锤偏偏转的主动力矩消失, 滑轨支反力 




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