打桩锤液压系统的设计及动态仿真

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1、《机床与液压》2005．No．1·77·打桩锤液压系统的设计及动态仿真胡小江，谷立臣(西安建筑科技大学，西安710055)摘要：液压打桩锤是一种新型打桩设备。设计出这种桩锤的新型液压系统，建立系统的数学模型，并运用Matlab6．1软件里的Simulink工具箱在计算机上进行数值仿真求解，绘出相应曲线图，从理论上对该系统进行研究。关键词：液压打桩锤；液压系统；数学模型；仿真中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2005)1—077—3TheoreticalResearc

2、honNewTypeHydraulicSystemofHydraulicPileHammersHUXiao-jiang，GULi—chen(Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology，Xi’an710055，China)Abstract：Anewtypehydraulicsystemofthehydraulicpiledriverwasdesignedandthemathematicalmodelofthesystemwasbuilt．Thismodelw

3、assolvedbyusingsimulinkt~lboxofMatlab6．1software．Keywords：Hydraulicpiledriver；Hydraulicsystem；Mathematicalmodel；Simulation0前言液压打桩锤是一种新型打桩设备。由于落锤、气锤、柴油锤具有打桩效率低，容易把桩打坏，噪声大，对环境污染严重等缺点，随着人们环保意识的增强，这些类型的桩锤受到很大限制。液压打桩锤克服了上述桩锤的缺点，世界各国都在努力发展液压打桩锤，液压打桩锤已成为打桩设备

4、发展的趋势。我国于80年代初期开始这一新型桩锤的开发，但进展不是很理想。近年来，国内的一些建筑施工单位开始从国外进口液压打桩锤，而国内制造厂也开始l卜1引进液压打桩锤技术进行试验、生产以及技术开发。1．油箱2．油泵3．溢流阀4．压力表5．单向阀国内从事液压打桩锤研究的人员少，起步较晚，进展6．液控单向阀7．换向阀8．压力继电器9．截止阀缓慢，只是对国外几种液压回路进行了理论研究，建l0．蓄能器11．换向阀l2．液压缸13．桩锤立数学模型。目前我国还没有真正意义上开发出自己图1打桩锤液压系统原理图的

5、液压锤产品，所以对液压打桩锤新型液压系统的研(2)下降过程。活塞杆到达行程终点时，触发究具有重要意义。对开拓桩锤研究人员的思路也起到高度行程开关，使电磁铁1DT得电，2DT失电，这一定的作用。另外，随着我国经济的迅猛发展，综合时换向阀7右位接通，压力油进入液控单向阀K2、国力的增强，液压打桩锤产品的开发具有广阔的市场l<3的控制油口，使阀K2、K3反向导通，油泵打出前景。液压打桩锤新型液压系统的研究对我国开发自的压力油和蓄能器中的压力油同时通过阀l<3进入液己的液压打桩锤产品起到一定的推动作用。压

6、缸上腔，由于采用差动连接，液压缸下腔液压油通1液压系统原理过阀K2进入上腔，使桩锤加速下打。本液压打桩锤液压系统原理图如图1所示。系统(3)保压过程。当桩锤打到桩上后，触发锤最运行过程分为三个阶段：上升过程、下降过程和保压低位点行程开关，同时时间继电器得电，时间继电器过程，下面分别叙述三个阶段系统和元件的工作情的时间设定由保压时间确定(保压时间可通过打桩况。频率、桩锤上升下降时间计算得到)。达到时间继电(1)上升过程。按下泵启动按钮，泵启动运行，器的设定时间后，电磁铁1DT失电，2DT得电，然换向

7、阀7的两个电磁铁(1DT、2DT)均处于失电状后进入下一个工作循环。态，液压泵打出的压力油一部分进入蓄能器，一部分2技术性能参数通过溢流阀3流回油箱。当按下锤运行按钮后，电磁桩锤质量m=2557kg；铁2DT得电，换向阀7的左位接通，压力油进入液桩锤重量F=25084N；控单向阀K1、K4的控制油口，使阀K1、K4反向导最大行程H⋯=1000mm；通，此时液压泵继续给蓄能器充能，剩余压力油通过液压缸下腔工作面积A，=0．186×10In；阀Kl进入液压缸下腔，活塞杆带动桩锤上升。上下腔工作面积之差

8、A=0．126×10In；·78·《机床与液压>2005．No．1进油路液阻C=5．1×10mN·s2／m。；由液压回路简图司知：差动油路液阻C=2．3×10N·s2／m。；进入液压缸上腔的液压油流量为Q。+Q+Q；蓄能器气体常数G=17434N·m；从液压缸下腔排出的液压油流量为Q。蓄能器最高工作压力下气体容积：7．65×根据流量与速度的关系可得：10一m；：A：(7)液压泵的输出流量Q。=2．5×10m／s。，A．3系统数学模型的建立将式，、(L7)经过数学变换得到：根据液压回