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液压打桩锤打桩过程不稳定原因分析及解决方案研究

化世阳  
【摘要】: 液压打桩锤相对于传统的蒸汽锤、柴油锤等其它锤击沉桩设备具有噪声低、振动小、无油烟污染、打击能量大等优点,在近年逐渐兴起并得到较快的发展。氮爆式液压打桩锤因可在较短行程下释放较大的打击能,而受到越来越多的关注。本文针对氮爆式液压打桩锤样机在调试过程中出现的提锤行程不稳、打击频率不稳等问题,通过理论分析及建模仿真对其产生原因进行了分析,并对系统进行了有针对性的改进,最后通过实验对上述工作进行了验证。 首先,本文对氮爆式液压打桩锤的空间结构及其液压系统工作原理进行了简要的说明,并行程控制系统及供油回油系统两关键部分的工作机理进行了分析研究,为后续系统的建模工作奠定了基础。其次,借助MATLAB/Simulink/Simscape组件对氮爆式液压打桩锤的行程控制系统及供油回油系统两关键部分进行了详细的建模,并根据需要对桩锤结构系统、桩土系统等子系统进行了必要的建模。通过对样机模型的仿真,对产生提锤行程不稳及打击频率不稳的原因进行了进一步分析。再次,通过对行程阀初始位置及主控阀作用面积的研究得出了可以避免主控阀误动作的参数取值范围;通过对高压蓄能器充放油过程的研究证实了单向节流阀对提高打桩锤打击频率稳定性的重要作用,然后借助遗传算法对高压蓄能器充放油控制系统的关键参数进行了组合优化研究,并以最优组合为基点通过对其它相关参数组合的比对研究,论证了改进工作的正确性。最后,通过实验研究验证了上述建模、仿真、改进工作的有效性。


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