论文摘要
振动沉桩机是建筑及基础工程的重要施工设备,其发展水平直接影响工程施工的质量和效率。振动沉桩机凭借其构造简单、操作方便、施工效率高、应用范围广等独特的性能和优势,已逐渐成为各国研究和发展的重点。我国对振动沉桩机的研究在20世纪80年代已经开始,但研究的重点一直停留在桩机参数与桩机结构上,而对桩机沉桩动态工作过程却研究较少。沉桩要穿过几种不同的地层,而穿透每一种地层都需要振动沉桩机与之相适应的振动参数。因此,寻找能保证在工作过程中改变振动参数的新技术成为振动沉桩机的研究热点。而目前,我国在液压振动沉桩机的研发生产与使用方面与世界发达国家相比存在着非常大的差距,因此,深入研究液压振动沉桩技术具有重要的实际意义。本文针对液压振动沉桩机主要开展以下几个方面的研究工作：首先,介绍了一种新型的旋转阀式液压激振器装置,对液压激振器进行结构原理分析和研究。分析了旋转阀的结构、过流面积并推导出转阀的流量方程、连续性方程和力平衡方程,所得结果为进一步研究新型液压振动桩机系统提供理论依据。其次,采用“三化”综合设计法对振动沉拔桩机进行了动态优化设计——桩土的动态优化设计和桩振系统的动态优化设计。结合土壤力学原理,以桩机土壤系统为对象,通过理论分析并结合相关文献的试验结果,说明土质条件对沉桩过程的影响,并根据动力学特性建立了阻力模型。通过分析可知振动桩机系统是一个机液耦合系统,建立系统的机液耦合模型,并对振动系统的参数进行分析,为后续研究提供理论依据。再次,采用“三化”综合设计法并根据建立的系统动力学模型,对振动沉桩系统进行了优化——桩的振动幅值的优化和桩机质量的优化。为后续的仿真工作提出了一定的理论指导作用。最后,在数学模型基础上,借助MATLAB/Simulink的强大功能对液压振动沉桩机系统进行仿真,绘制出关系曲线。根据建立的数学模型,借助MATLAB的Simulink工具箱搭建系统框图,根据设计样机的技术参数对系统进行了仿真。