论文题目: 液压振动桩锤沉桩动力学及调频调矩控制研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 罗春雷
导师: 刘义伦,胡均平
关键词: 液压振动桩锤动力学,地质特性,调频调矩控制,近共振,同步
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 液压振动桩锤是一种以油压力为驱动力产生偏心激振、强迫桩土振动,使沙土液化以实现轻松沉桩的新型环保型桩工机械。国内振动桩锤设计理论很落后,也没有自己成熟的产品;国外液压振动锤问世已有二十多年历史,产品相对成熟,但对沉桩理论、尤其对沉桩阻力研究还远远不够。国内外液压振动桩锤产品存在着这样的共同问题:一方面,目前各种液压振动桩锤液压控制技术水平低下,功能普遍比较简单,另一方面,调频调矩机构复杂,导致机械故障率普遍较高,制约了设备向高性能的发展。 本文在研究振动沉桩过程地质特性的基础上,深入研究了桩—土作用机理,形成了一种面向地基土的液压振动桩锤研究设计新方法,提出新型四轴振动锤结构,其调矩机构不需齿轮传动,针对这种新型机构,研究了新型机电液控制方案,研究设计了频率调节控制、在线辩识近共振频率实现近共振沉桩及相位差在线调节实现偏心矩柔性调节的控制系统,并且深入研究了这种新型四轴惯性振动机的同步特性,完成了较系统的调频调矩动力学及其控制的研究与设计。论文进行了大量的仿真研究,针对局部问题进行了现场实验研究。论文主要研究内容如下: 论文首先研究了沉桩过程地质特性和土的阻力问题。在研究对比静载荷、非液化低振幅振动载荷和振动液化载荷这三种情况下的地质特性基础上,借助于动力地基刚度经验算法、土动力学对土的应力—
论文目录:
第一章 绪论
1．1 引言
1．2 振动沉桩理论研究现状
1．2．1 关于振动沉桩的几种理论
1．2．2 振动沉桩建模研究现状
1．3 液压振动桩锤技术研究现状
1．3．1 调频调矩意义及现有结构原理特点
1．3．2 振动桩锤机电液控制技术现状
1．4 振动机械的同步技术理论研究现状
1．5 本论文研究目的意义、主要研究内容及组织结构
第二章 振动桩锤沉桩动力学及控制新方案研究
2．1 可调相位差和频率的振动沉桩稳态模型
2．2 用传统方法研究液压振动桩锤
2．3 新方法：面向地基土的液压振动桩锤研究
2．3．1 沉桩阻力研究
2．3．2 沉桩参数研究
2．4 液压振动桩锤稳态特性参数的计算机仿真研究
2．4．1 用面向地基土法研究桩锤沉桩能力预测
2．4．2 沉桩过程桩—土体系动态响应
2．5 新型液压振动桩锤控制方案研究
2．5．1 无齿轮调矩新型激振器结构方案
2．5．2 新型液压控制方案研究
2．5．3 振动沉桩过程系统控制方案
2．5．4 新型液压振动桩锤机电液系统的技术优势
2．6 本章小结
第三章 无齿轮调矩新型液压振动锤电液比例调频控制研究
3．1 电液比例流量阀的建模分析
3．2 振动沉桩调频液压控制系统的总体建模分析
3．3 调频PID控制器设计及性能仿真
3．4 频率在线调节模糊PID控制器的设计
3．5 调频模糊PID控制的计算机仿真
3．6 本章小结
第四章 桩-土近共振沉桩模糊控制器研究
4．1 在线模糊辨识近共振沉桩目的意义
4．2 近共振沉桩参数调节控制总体方案
4．2．1 刚度、阻尼系数不变的控制方案
4．2．2 刚度、阻尼系数不变的控制方案
4．3 外闭环模糊控制器的设计
4．3．1 下级模糊控制器 1 的设计
4．3．2 下级模糊控制器 2 的设计
4．3．3 上级模糊控制器的设计
4．4 近共振沉桩控制系统的仿真实验研究
4．4．1 仿真模型
4．4．2 外闭环控制系统的仿真
4．5 本章小结
第五章 新型振动桩锤无相位差监控条件下的同步特性
5．1 概述
5．1．1 电机传动与液压传动的惯性振动区别
5．1．2 本章研究的目的和意义
5．2 无相位差监控的新型振动桩锤同步系统机电液耦合建模
5．2．1 液压驱动的四轴惯性激振回转系之间的耦合关系
5．2．2 电液比例调速四轴惯性激振系统的机电液耦合模型
5．3 同步系统动态仿真
5．4 无相位差控制的新型振动锤稳态振动同步性条件
5．4．1 转速特性解的推导
5．4．2 系统同步性条件
5．5 本章小结
第六章 新型振动桩锤相位差模糊控制器的研究
6．1 概述
6．2 相位差调节模糊控制系统的控制方案
6．3 基本模糊控制器的设计
6．4 参数自校正模糊控制器的设计
6．5 相位差调节模糊控制的计算机仿真实验研究
6．5．1 模糊控制器仿真系统构建
6．5．2 无共振施工相位差调节过程仿真结果分析
6．6 本章小节
第七章 实验研究
7．1 概述
7．2 实验系统
7．3 实验数据分析
7．4 本章小结
第八章 结论与创新
8．1 工作总结
8．2 主要创新及意义
主要参考文献
附录一 实验现场地基土地质勘察资料
附录二 土壤物理力学性质试验成果统计表
附录三 攻博期间发表的论文
附录四 攻博期间参与的主要科研项目
致谢
发布时间: 2006-03-28
参考文献
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