基于沉桩负载的液压振动桩锤齿轮传动系统动态特性研究
本文选题:液压振动桩锤 + 齿轮耦合 ; 参考:《中南大学》2012年硕士论文
【摘要】:液压振动桩锤以其沉桩能力强、施工效率高、适用地质范围广对周围环境影响小等优势成为了一种目前应用广泛的环保型桩工机械。但是,振动沉桩过程中齿轮系统面临复杂多变的土力学因素、独特的偏心回转负载特性、多种形式的内、外部激励,加上缺乏有针对性的研究,目前国产的桩锤齿轮普遍存在工作噪音大、可靠性低、使用寿命短的问题。对此,本文专门针对液压振动桩锤沉桩负载和齿轮传动系统的动态特性进行研究,主要工作如下: 1、借助有限元分析手段,以ZZY80型液压振动桩锤为对象,研究了振动桩锤齿轮箱转子系统的固有特性。研究表明:考虑齿轮耦合的模态包含单转子主导模态和因齿轮耦合产生的弯扭耦合新模态,这一更全面的分析结果能够有效防止系统的共振破坏。 2、借助土动力学和振动理论,在桩锤系统动力学建模分析的基础上,仿真研究了桩锤激振器的负载特性,针对给定的地质条件,预测了振动沉桩过程中的负载振动阻力矩、系统油压、地基土的动刚度和动阻尼、近共振频率特性。 3、针对双轴惯性激振器直齿轮副,建立了齿轮振动系统机电液混合模型。仿真研究了负载振动阻力矩、齿轮侧隙、齿轮静传递误差、系统阻尼对齿轮动态特性的影响,并以ZZY80型液压振动桩锤为对象,进行了齿轮侧隙合理化设计,有效地降低了齿轮的动载荷,提高了振动桩锤齿轮传动系统的动态性能和工作可靠性。 4、在振动沉桩施工现场对特定的激振频率下沉桩过程的液压系统油压与沉桩深度的关系进行实验研究,验证了振动沉桩过程系统负载理论和仿真分析的正确性。
[Abstract]:The hydraulic vibratory pile hammer has become a kind of environmental protection piling machinery with its advantages of strong piling ability, high construction efficiency, wide geological range and little influence on the surrounding environment. However, in the process of vibration piling, the gear system faces complex and changeable soil mechanics factors, unique eccentric rotary load characteristics, various internal and external excitation, and lack of targeted research. At present, domestic pile-hammer gears generally have the problems of high noise, low reliability and short service life. The main work of this paper is as follows: 1. By means of finite element analysis, ZZY80 hydraulic vibration pile hammer is used as the object. The inherent characteristics of the rotor system of vibration pile hammer gearbox are studied. The results show that the gear coupling mode includes the single rotor dominant mode and the new bending and torsional coupling mode caused by gear coupling. This more comprehensive analysis result can effectively prevent the resonance damage of the system. 2. With the help of soil dynamics and vibration theory, On the basis of dynamic modeling and analysis of pile hammer system, the load characteristics of pile hammer exciter are simulated and studied. According to the given geological conditions, the load vibration resistance moment and system oil pressure in the process of vibration piling are predicted. Dynamic stiffness, dynamic damping and near-resonance frequency characteristics of foundation soil. 3. An electromechanical and hydraulic hybrid model of gear vibration system is established for the spur gear pair of biaxial inertial vibration exciter. The effects of load vibration resistance moment, gear clearance, gear static transfer error and system damping on the dynamic characteristics of gear are studied by simulation. The reasonable design of gear side gap is carried out by taking ZZY80 hydraulic vibration pile hammer as an object. The dynamic load of gear is reduced effectively, The dynamic performance and working reliability of vibration pile hammer gear drive system are improved. 4. The relationship between hydraulic system oil pressure and piling depth under specific exciting frequency is studied experimentally in vibration piling construction site. The correctness of load theory and simulation analysis of vibration piling process is verified.
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH132.41
【参考文献】
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,本文编号:2007236
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