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新型冲击式液压桩锤系统设计及仿真研究

杨永海  
【摘要】: 论文结合吉林省科技发展计划项目“新型冲击式液压桩锤的研制”,在综述国内外液压桩锤研究成果的基础上,以工作平稳、传动效率高和结构紧凑为目标,进行了冲击式液压桩锤的创新设计,采用了单作用氮气储能式液压缸使结构更紧凑,应用中转油箱减小排油阻力,采用具有充填金属颗粒的中空锤头延长打击时间等新方法。提出了新型冲击式液压桩锤的评价体系,包括功能性、功效性、平稳性和环保特性指标。对新型冲击式液压桩锤液压系统和控制系统进行了设计,提出了液压桩锤主要参数的计算方法。进行了基于虚拟样机软件ADAMS的新型冲击式液压桩锤多领域建模方法研究,实现了液压桩锤机械系统与液压系统的耦合,对新型液压桩锤的工作性能进行了仿真分析。提出以液压桩锤-桩-土构成的系统为研究对象,建立桩锤动态冲击过程和锤头局部细节应力分析的有限元模型,模拟了桩锤、锤垫、桩帽、桩垫和桩体之间的相互作用,获得了锤头关键点的应力在冲击过程中变化规律。在此基础上,设计制造了新型液压桩锤物理样机,并测试了样机的冲击性能和液压系统动态性能,对虚拟样机的仿真结果进行了验证。本文对于新型液压桩锤多学科复杂机电产品建模及仿真技术的研究具有一定的学术价值。新型冲击式液压桩锤的工程应用对于提高我国建筑施工自动化技术水平具有重要意义。


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