1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。ZYH680型液壓靜力沉樁機液壓泵站與管路設計陽泉學院畢業(yè)設計說明書完整設計圖紙請聯(lián)系本人，參見豆丁備注。題目：ZYH680型液壓靜力沉樁機液壓泵站與管路設計 畢業(yè)生姓名：專業(yè)：機電一體化技術學號：指導教師：所屬系（部）：機械電子工程系二一三年五月i摘 要液壓靜力壓樁機是利用靜壓力(壓樁機自重及配重)將預制樁逐節(jié)壓入土中的環(huán)保型樁工機械。本文對液壓靜力壓樁機的工作原理、結構組成原理及其發(fā)展狀況進行了分析。確定了ZYH680液壓靜力壓樁機的泵控方案，得出系統(tǒng)采用恒功率變量軸向柱塞泵。對液壓系統(tǒng)進行了基本分

2、析，還對液壓泵、電機等進行計算和選型。初選了油箱尺寸，并對油箱的散熱進行了計算分析，選擇了冷卻器，并對油箱裝配圖和剖面圖進行了繪制，對其它輔助件如空氣濾清器和過濾器等進行了選型。管路系統(tǒng)的設計方面對各回路的鋼管內徑、鋼管厚度和膠管內徑進行了計算，同時對鋼管、膠管和管接頭進行了選型，并對樁機管路進行了布置。關鍵詞：液壓靜力壓樁機；液壓系統(tǒng)；泵站；管路ii目錄摘 要i第1章緒論11.1 液壓靜力壓樁機簡介11.2 液壓靜力壓樁機的歷史與現(xiàn)狀21.3 液壓靜力壓樁機的發(fā)展趨勢31.4 液壓靜力壓樁機的結構組成與基本工作原理31.4.1 液壓靜力壓樁機的結構組成31.4.2 液壓靜力壓樁機各部件的工作

3、原理41.5 液壓靜力壓樁施工工藝5第2章 ZYH680液壓泵站設計計算72.1 液壓系統(tǒng)原理介紹72.2 泵控方案設計82.2.1 液壓源選型原則82.2.2 液壓泵類型選擇92.3 電機油泵組計算選型102.3.1液壓泵的選擇102.3.2 電動機的選擇112.3.3 聯(lián)軸器的選擇122.4 油箱及其組件設計14初始設計時，先按經(jīng)驗公式確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進行校核。14油箱容量的經(jīng)驗公式為:142.4.2 油箱附件的選擇152.4.3 油箱的結構設計18第3章 液壓管路系統(tǒng)設計213.1 管路選型計算方案213.1.1 管件選型計算方案213.1.2管接頭選型計算方

4、案223.2 管路參數(shù)計算及選型253.2.1 油箱接口管路253.2.2 支腿管路273.2.3長船行走管路28 1-長船行走鋼管；2-長船行走膠管283.2.4 短船行走與回轉管路293.2.5 夾樁與壓樁管路313.3 液壓靜力壓樁機的管路布置33總結35參考文獻36致謝37附錄38第1章緒論1.1 液壓靜力壓樁機簡介 液壓靜力壓樁機是實施靜壓樁工法的關鍵施工設備。與錘擊式打樁機相比，這種設備施工時具有無震動、無噪聲、無油污飛濺等環(huán)境污染的特點，施工質量好、使用費用低，同時，靜力壓樁機也是具有中國特色的環(huán)保型樁工機械。靜壓樁工法就是將預制樁完全依靠靜載平穩(wěn)、安靜地壓入軟弱地基，是一種新型

5、的樁基礎施工方法。與錘擊式打樁相比，靜壓樁工法由于具有非常明顯的環(huán)保性，十幾年來從廣東珠江三角洲開始由南向北得到了迅速推廣。 液壓靜力壓樁機分為“抱壓式液壓靜力壓樁機”和“頂壓式液壓靜力壓樁機”(對樁頂部施壓進行壓樁)兩種。抱壓式液壓靜力壓樁機壓樁過程是通過夾持機構"抱"住樁身側面，由此產(chǎn)生摩擦傳力來實現(xiàn)的；而頂壓式液壓靜力壓樁機則是從預制樁的頂端施壓，將其壓入地基的。由于施壓傳力方式不同，這兩種樁機結構形式、性能特點、適用范圍也有顯著不同。其核心是液壓系統(tǒng)的設計方法及其配置，它直接影響整機的技術性能及節(jié)能效果。而壓樁機構是樁機的主要工作裝置，是這種壓樁機的關鍵技術，直接影

6、響樁機的壓樁能力和成樁質量。其中，抱壓式樁機主要由壓樁系統(tǒng)和夾樁機構組成，而頂壓式樁機主要由壓樁系統(tǒng)和樁帽組成。頂壓式樁機除壓樁機構中沒有夾樁機構外，一般不帶起重機，但增加了一套卷揚吊樁系統(tǒng)。 常規(guī)的頂壓式壓樁機由于其結構及工作特點，使其工作重心較高、安全性較差，并且存在壓樁力較小、壓入樁的垂直度保障能力差等問題，因而其應用受到限制；而抱壓式壓樁機結構緊湊、操作簡便、工作重心低、移動平穩(wěn)、轉場方便、施工效率高，因此，抱壓式壓樁機已經(jīng)占絕對主導地位。 靜力壓樁是利用液壓原理由高壓油泵產(chǎn)生的高壓油通過油缸把樁柱推入地下。這種壓樁方法完全避免了錘擊打樁產(chǎn)生的震動、噪聲和污染，因此施工時具有無震動、無

7、噪聲、無污染的特點，稱為環(huán)保型壓樁機。由于它對地基和鄰近原有建筑物的振動影響很小，樁的施工應力也較小，因此它被廣泛用于軟土地基的沉樁工程，是一種嶄新的樁工設備。 1.2 液壓靜力壓樁機的歷史與現(xiàn)狀縱觀液壓靜力壓樁機的發(fā)展過程，大致可將其分為兩個階段：第一階段，從20世紀70年代后期到90年代中期，國內先后研制了幾種壓樁機，并逐步形成系列產(chǎn)品進入市場。其中具有代表性的兩個系列產(chǎn)品是武漢市建筑工程機械廠生產(chǎn)的YZY系列液壓靜力壓樁機和利用中南大學智能機械研究所的專利技術生產(chǎn)的ZYJ系列液壓靜力壓樁機。在這個階段主要解決了這種樁機的設計理論基礎、動力配置和系統(tǒng)設計問題，滿足了靜壓樁的基本功能。但就整

8、體來說，其主要特征是樁機壓樁力不大，實際使用的最大壓樁力不足4000kN，絕大部分的壓樁力為1 6002400kN；功能單一，主要應用于施工現(xiàn)場預制的截面尺寸為(300 mm X 300 mm)(400mm X 400mm)的鋼筋混凝土方樁(實心件)的正常中位壓樁，單樁設計承載力標準值在1400kN以下。而預應力管樁和高強度預應力管樁主要是通過錘擊設備如柴油錘等進行打入施工。進入20世紀90年代中期以后，液壓靜力壓樁機進入第二發(fā)展階段。由于1994年底在珠海利用液壓靜力壓樁機將直徑500 mm的預應力管樁壓入強風化巖獲得成功，實現(xiàn)了靜壓樁施工技術的歷史性突破，從此拓寬了靜壓樁的應用范圍，也使預

9、應力管樁在城市和居民住宅區(qū)內的應用找到了一條新路子。一方面，實現(xiàn)了靜壓樁的單樁承載力向大噸位方向的快速發(fā)展，與此同時，市場對大噸位樁機的需求不斷增大，而且要求越來越強烈；另一方面，由于施工范圍的不斷擴大，對樁機功能的要求也日益增多，出現(xiàn)了工程施工中許多必須解決的實際問題。這個階段的樁機品種顯著增加，系列化不斷完善，生產(chǎn)廠家也急劇增多，至今在全國約有30個制造廠。與第一階段相比，液壓靜力壓樁機產(chǎn)品無論在技術性能上，還是在品種、數(shù)量、質量和多功能開發(fā)方面均發(fā)生了質的飛躍。但就技術發(fā)展而言，可以說第二階段的靜力壓樁機進入到了一個以解決工程實際問題、適應工程施工要求為重點的多功能化開發(fā)和應用階段。 至

10、今為止，根據(jù)中國專利局信息中心的國際聯(lián)機檢索結果和有關建筑機械的資料表明，國外在這方面的技術及設備很少，只有一些在特殊場合下用于用于壓鋼樁的專用裝置。而沒有像國內這樣形成一種完善、獨立的產(chǎn)品。 綜上所述，我國液壓靜力壓樁機產(chǎn)品的技術性能及其產(chǎn)品化水平處于國際領先地位，從而形成了具有中國特色的環(huán)保型靜壓樁技術及工藝。1.3 液壓靜力壓樁機的發(fā)展趨勢 隨著靜壓樁施工技術的發(fā)展以及人們環(huán)保意識的進一步加強，液壓靜力壓樁機的應用將獲得更廣泛的推廣。同時，液壓靜力壓樁機技術及產(chǎn)品將由粗放型向功能精細化、操作智能化方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢可歸納如下： (1)進一步多功能化，產(chǎn)品適應能力進一步加強。在較厚硬隔層

11、地質條件下施工時，設計并配置專用的螺旋鉆，提高壓樁機的穿透能力和對地質的適應能力；對大噸位樁機開發(fā)相應的夯實裝置，實現(xiàn)以靜壓替代強夯壓樁管徑可從目前的最大600mm增大到800mm以上。 (2)智能化操作與施工的壓樁機開發(fā)。開發(fā)機身液壓自動調平系統(tǒng)，壓樁過程計算機自動記錄及承載力在線測試，夾持力自動均衡控制，實現(xiàn)產(chǎn)品的智能化操作。 (3)異型樁夾持裝置的刀發(fā)。特別是與鋼板樁、工字鋼樁、錐形樁等相適應的夾樁機構的開發(fā)。 (4)壓樁力大、質量輕機型產(chǎn)品的開發(fā)。特別是對于鋼板樁連續(xù)墻施工產(chǎn)品的開發(fā)將是今后靜力壓樁機發(fā)月的新領域。 (5)適應于北方寒冷地區(qū)氣溫低、凍土層較厚的樁機產(chǎn)品的開發(fā)。 (6)產(chǎn)

12、品向高檔次、高可靠性方向發(fā)展。 總之，液壓靜力壓樁機作為靜壓樁施工工法的關鍵施工設備，將在今后的一段時間內獲得更加廣泛的推廣和應用，并有著逐步取代錘擊樁施工的趨勢。1.4 液壓靜力壓樁機的結構組成與基本工作原理1.4.1 液壓靜力壓樁機的結構組成液壓靜力壓樁機由支腿平臺機構、行走機構、壓樁機、配重、起重機、操作室等部分組成。圖1-1 液壓靜力壓樁機的結構組成1.4.2 液壓靜力壓樁機各部件的工作原理1.支腿平臺機構 該部分由底盤、支腿、頂升液壓缸和配重梁組成。底盤的作用是支承導向壓樁機架、夾持架構、液壓系統(tǒng)裝置和起重機，底盤里面安裝了液壓油箱和操作室，組成了壓樁機的液壓電控系統(tǒng)。配重梁上安裝了

13、配重塊，支腿由球鉸裝配在底盤上。支腿前部安裝的頂升液壓缸與長船行走機構鉸接。球鉸的球頭與短船行走及回轉機構相聯(lián)。整個樁機通過平臺結構連成一體，直接承受壓樁時的反力。底盤上的支腿在拖運時可以并攏在平臺邊，工作時打開并通過連桿與平臺形成穩(wěn)定的支撐結構。2.長船行走機構 該部分由船體，行走臺車與頂升液壓缸等組成。液壓缸活塞桿球頭與船體相聯(lián)接。缸體通過銷絞與行走臺車相連，行走臺車與底盤支腿上的頂升液壓缸鉸接。工作時，頂升液壓缸頂升使長船落地，短船離地，接著長船液壓缸伸縮推動行走臺車，使樁機沿著長船軌道前后移動。頂升液壓缸回程使長船離地，短船落地。短船液壓缸動作時，長船船體懸掛在樁機上移動，重復上述動作

14、，樁機即可縱向行走。 3.短船行走與回轉機構 該部分由船體、行走梁、回轉梁、掛輪機構、行走輪、橫船液壓缸、回轉軸和滑塊組成。回轉梁兩端與底盤結構鉸接，中間由回轉軸與行走梁相聯(lián)。行走梁上裝有行走輪，正好落在船體的軌道上，用焊接在船體上的掛輪機構掛在行走梁上，使整個船體組成一體。液壓缸的一端與船體鉸接，另一端與行走梁鉸接。工作時，頂升液壓缸動作，使長船落地，短船離地，然后短船液壓缸工作使船體沿行走梁前后移動。頂升液壓缸回程，長船離地，短船落地，短船液壓缸伸縮使樁機通過回轉梁與行走梁推動行走輪在船體的軌道上左右移動。上述動作反復交替進行，實現(xiàn)樁機的橫向行走。樁機的回轉動作是：長船接觸地面，短船離地、

15、兩個短船液壓缸各伸長1/2行程，然后短船接觸地面，長船離地，此時讓兩個短船液壓缸一個伸出一個收縮，于是樁機通過回轉軸使回轉梁上的滑塊在行走梁上作回轉滑動。油缸行程走滿，樁機可轉動10°左右，隨后頂升液壓缸讓長船落地，短船離地，兩個短船液壓缸又恢復到1/2行程處，并將行走梁恢復到回轉梁平行位置。重復上述動作，可使整機回轉到任意角度。 4.夾持機構與導向壓樁架 該部分由夾持器橫梁、夾持液壓缸、導向壓樁架和壓樁液壓缸組成。夾持液壓缸裝在夾持橫梁里面，壓樁液壓缸與導向架樁架相聯(lián)。壓樁時先將樁吊入夾持器橫梁內，夾持液壓缸通過夾板將樁夾緊。然后壓樁液壓缸作伸縮運動，使夾持機構在導向架內上下運動，

16、將樁壓入土中。壓樁液壓缸行程滿后松開夾持液壓缸，返回后繼續(xù)上述程序。1.5 液壓靜力壓樁施工工藝 靜壓預制樁的施工，一般情況下都采用分段壓入、逐段接長的方法。其程序為: 測量放線壓樁機就位吊裝喂樁樁身對中調直壓樁接樁送樁檢查驗收。 1.測量定位 通常在樁身中心打入一根短鋼筋，若在較軟的場地施工，由于樁機的行走而擠壓預打入的短鋼筋，故當樁機大體就位之后要重新測定樁位。2. 壓樁機就位 經(jīng)選定的壓樁機進行安裝調試就位后，行至樁位處，使樁機夾持鉗口中心（可掛中心線陀）與地面上的樣樁基本對準，調平壓樁機后，再次校核無誤，將長步履（長船）落地受力。 3.吊裝喂樁 靜壓預制樁樁節(jié)長度一般在12米以內，可直

17、接用壓樁機上的工作調機自行吊裝喂樁，也可以配備專門調機進行吊裝喂樁。第一節(jié)樁（底樁）應用帶樁尖的樁，當樁被運到壓樁機附近后，一般采用單點吊法起吊，采用雙千斤（吊索）加小便擔（小橫梁）的起吊法可使樁身豎直進入夾樁的鉗口中。當接樁采用硫磺膠泥接樁法時，起吊前應檢查漿錨孔的深度并將孔內的夾物和積水清理干凈。 4.樁身對中調直當樁被吊入夾樁鉗口后，由指揮員指揮司機將樁緩慢降到樁尖離地面10cm左右為止，然后加緊樁身，微調壓樁機使樁尖對準樁位，并將樁壓入土中0.51.0m，暫停下壓，在從樁的兩個正交側面校正樁身垂直度，當樁身垂直度偏差小于0.5%時才可正式壓樁。 5.壓樁壓樁是通過主機的壓樁油缸伸程的力

18、將樁壓入土中，壓樁油缸的最大行程因不同型號的壓樁機而有所不同，一般為1.52.0m，所以每一次下壓，樁入土深度約為1.52.0m，然后松夾具上升再夾緊再壓，如此反復進行，方可將一節(jié)樁壓下去。當一節(jié)樁壓到其樁頂離地面80100cm時，可進行接樁或放入送樁器將樁壓至設計標高。6.接樁靜壓預制樁常用接頭形式有電焊焊接和硫磺膠泥錨固接頭。電焊焊接施工時焊前須清理接口處砂漿、鐵銹和油污等雜質，坡口表面要呈金屬光澤，加上定位板。接頭處如有孔隙，應用鍥形鐵片全部填實焊牢。焊接坡口槽應分34層焊接，每層焊渣應徹底清除，焊接采用人工對稱堆焊，預防氣泡和夾渣等焊接缺陷。焊縫應連續(xù)飽滿，焊好接頭自然冷卻15分鐘后方

19、可施壓，禁止用水冷卻或焊好即壓。硫磺膠泥錨固接頭，施工時要認真把好質量關。7.送樁如果樁頂已接近設計標高，而樁壓力尚未達到規(guī)定值，可以送樁。如果樁頂高出地面一段距離，而壓樁力已達到規(guī)定值時則要截樁，以便壓樁機移位。靜壓樁的送樁作業(yè)可以利用現(xiàn)場的預制樁段作送樁器。施壓預制樁最后一節(jié)樁的樁頂面達到施工地面以上1.5m左右時，應再吊一節(jié)樁放在被壓樁的頂面，不要將接頭連接起來。40第2章 ZYH680液壓泵站設計計算2.1 液壓系統(tǒng)原理介紹1、2、3、4液壓泵；5、6、7、8、15、16單向閥；9、10順序閥；11、12、13手動多路閥；14減壓閥；17、18、19、20液控單向閥；21、22、23、

20、24單向節(jié)流閥；25長船行走油缸；26短船行走油缸；27夾樁油缸；28副壓樁油缸；29主壓樁油缸；30支腿油缸圖2-1 ZYH680液壓系統(tǒng)原理圖 圖2-1為ZYH680液壓靜力壓樁機的液壓系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)有四臺軸向柱塞泵1、2、3、4，每臺液壓泵由一臺電動機驅動。液壓系統(tǒng)內有三塊多路換向閥11、12、13。本機共有16個液壓缸：四個夾樁液壓缸27，兩個主壓樁液壓缸29，兩個副壓樁液壓缸28，兩個縱向行走長船液壓缸25，兩個橫向行走短船液壓缸26及四個支腿橫向伸縮液壓缸20。在工作前應先起動液壓泵，空循環(huán)10min。液壓油從液壓泵1、2、3、4出油口分別經(jīng)單向閥5、6、7、8合流為兩路進油，分別

21、進入手動多路閥組11、12、13。 壓樁進行壓樁時，推動手動多路閥組12的夾樁缸控制閥桿，夾樁缸有桿腔進油，實現(xiàn)樁機夾樁。一般情況下或當壓入樁阻力較小時，推動手動多路閥組12的主壓缸控制閥桿，主壓油缸由 4臺油泵全流量供油，達到小阻力時快速壓樁的目的。當壓入樁阻力較大，主壓油缸的壓樁力不足以克服樁的阻力時，推動手動多路閥組12的主壓缸控制閥桿和輔壓缸控制閥桿，實現(xiàn)慢速增力，滿足單樁大壓樁力的要求。 樁機自身行動時，推動手動多路閥組11的長船行走缸控制閥桿，長船行走缸有桿腔進油，實現(xiàn)樁機縱向行走。推動手動多路閥組11的短船行走缸控制閥桿，短船行走缸有桿腔進油，實現(xiàn)樁機橫向行走與回轉。推動手動多路

22、閥組13的支腿缸控制閥桿，支腿缸有桿腔進油，實現(xiàn)樁機升降。2.2 泵控方案設計2.2.1 液壓源選型原則 液壓系統(tǒng)中的常用能源，根據(jù)其輸出的主要液壓參數(shù)特點可以分為三類，即恒壓源、恒流源和恒功率源。 1、恒壓源 恒壓源是指能提供恒定壓力的液壓能源。恒壓源有三種，即定量泵并聯(lián)溢流閥、恒壓泵、定量泵串聯(lián)減壓閥。 定量泵并聯(lián)溢流閥一般采用一個恒定轉速的定量泵并聯(lián)溢流閥，其壓力是靠溢流閥的調定值決定的。當系統(tǒng)需要流量不大時，大部分流量是通過溢流閥流回油箱，所以，使用這種恒壓源的效率不高，能量損失較大，多用于功率不大的液壓系統(tǒng)，如一般的機床液壓系統(tǒng)。 恒壓泵是具有壓力反饋的變量泵，當輸出壓力有變化時，通

23、過控制滑閥來改變變量缸的位置，從而改變變量泵的排量，達到維持壓力不變的要求。由于在恒壓泵工作過程中，系統(tǒng)無溢流損失，故可用于功率較大的系統(tǒng)中，作恒壓能源。定量泵、蓄能器和定制輸出減壓閥構成的恒壓源多用于瞬間流量變化大的伺服系統(tǒng)中。為保證伺服系統(tǒng)執(zhí)行機構快速作用的需要，此類恒壓源的動態(tài)響應高，因此瞬間功率也相當大。而用蓄能器來滿足瞬間大流量的需求，就可以大大減少泵的容量，避免了能量的浪費。同時，減壓閥的相應決定了能源的相應，從而保證了恒壓源的高頻率響應。為提高線性和高頻率響應，充氣式蓄能器的氣瓶容量相當大，定量泵一般排量相對較小。2、恒功率源許多機器和設備常常要求工作時負載的功率不會超過原動機所

24、允許的最大數(shù)值。其實，這是希望系統(tǒng)能充分利用原動機的功率，如其不然，就會增加對原動機的功率要求，造成浪費。機器或設備的功率越大，這也就越為重要。 3、恒流源 一個理想的恒流液壓源，能把與壓力波動無關的恒定流量的油液輸送到控制閥。 定量泵恒流源由定量泵和安全閥組成恒速原動機驅動定量泵排出恒定流量的油液，安全閥限制系統(tǒng)的最高壓力。在安全閥限定的壓力范圍內，無論壓力如何波動，油源輸出油液的流量始終是恒定的。 某些場合定量泵由變速原動機驅動，隨著原動機轉速變化，定量泵的轉速也變化，從而輸出的流量也變化，衛(wèi)視泵輸出的流量保持恒定，在系統(tǒng)中增加限流閥。 定量泵如其原動機轉速不變的話，就是恒定流量能源，但是

25、由于存在泄漏，流量不可能絕對不變。而且任何驅動泵的原動機，如電機、內燃機等，它們的輸出轉速都會隨負載的增加而下降，所以就出現(xiàn)了穩(wěn)流量的泵，或流量補償式泵。2.2.2 液壓泵類型選擇 液壓泵是一種能量轉換裝置，它把驅動電機的機械能轉換成輸?shù)较到y(tǒng)中去的油液的壓力能，供液壓系統(tǒng)使用。液壓泵按其在單位時間內所能輸出油液體積可否調節(jié)而分為定量泵和變量泵兩類；按結構形式可以分為齒輪式、葉片式和柱塞式三大類。定量泵主要有齒輪泵和雙作用葉片泵。液壓泵的功率按理論功率選取。對于定量系統(tǒng)，當發(fā)動機轉速一定時，流量Q也一定，而壓力是根據(jù)工作循環(huán)中需要克服的最大阻力確定的，即液壓系統(tǒng)的壓力取決于外負載。因此系統(tǒng)工作時

26、，液壓泵功率隨工作阻力變化而變化的。定量系統(tǒng)中泵的成本低，速度平穩(wěn)，油液冷卻充分但效率低。變量泵主要有單作用葉片泵和柱塞泵。變量泵系統(tǒng)效率高，可調速，能輸出恒定的轉矩或功率，且不需要很大的油箱，但液壓泵成本高，且油液發(fā)熱較大。 齒輪泵由于結構簡單緊湊、體積小、重量輕、工藝性好、價格便宜、自吸能力強、對油液污染不靈敏、維修方便及工作可靠等優(yōu)點，在汽車上得到了廣泛的應用。其缺點是泄漏較大，流量脈動大，噪聲較高，徑向不平衡力大，所達到的額定壓力還不夠高。葉片泵按其每個工作腔在泵每轉一周時吸油、排油的次數(shù)，分為單作用式和雙作用式兩類。單作用式常作變量泵使用，雙作用式只能作定量泵使用。葉片泵具有結構緊湊

27、、運動平穩(wěn)、噪聲小、輸油均勻、壽命長等優(yōu)點，廣泛應用于中低壓液壓系統(tǒng)中。其工作壓力為621MPa。柱塞泵具有結構緊湊、加工方便、單位功率體積小、容積效率高、工作壓力高、易實現(xiàn)變量等優(yōu)點，故可在高壓系統(tǒng)中使用；其缺點是結構復雜、造價高、對油液的污染敏感、使用和維修要求嚴格。在起重運輸車輛、工程機械的液壓系統(tǒng)中應用廣泛。分軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩類。軸向柱塞泵又分為直軸式(斜盤式)和斜軸式兩種。其中直軸式應用較廣。根據(jù)以上分析，由于ZYH680液壓靜力壓樁機是功率很高的工程機械，在設計中希望能盡量充分利用原動機的功率，從而降低所需原動機的功率，降低成本。所以液壓動力源選用恒功率源，即選用恒功率液壓

28、泵。由于ZYH680液壓靜力壓樁機的工作壓力大，工作時需要的油量大，選用四臺液壓泵為系統(tǒng)提供液壓油。最終，選用恒功率變量軸向柱塞泵。2.3 電機油泵組計算選型 液壓泵站是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，由泵組、油箱組件、濾油器組件、溫控組件及蓄能器組件等組合而成。它按機械設備工況需要的壓力、流量和清潔度，向液壓系統(tǒng)提供一定壓力、流量的工作介質。在液壓泵站上裝上必需的液壓閥可以直接控制液壓執(zhí)行元件工作。2.3.1液壓泵的選擇泵組布置型式選用分離型（旁置式），它的特點是泵組和油箱組件分離，單獨安裝在車架上。這種泵組可改善液壓泵的吸入性能，便于維修，不過占用空間較大。傳動功率大，油箱的容量大。（1）確定液壓

29、泵的最大工作壓力pp: 式中 液壓缸最大工作壓力為24MPa p從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。按 經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取，系統(tǒng)管路復雜，取p=1.5MPa。則可得液壓泵的最大工作壓力:pp=（24+1.5）MPa=25.5MPa（2）確定液壓泵的流量QP 式中 K系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取K=1.2； 系統(tǒng)的最大流量為552L/min 則可預選液壓泵的流量大概為:（3）選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上求得的pp和Qp值，按系統(tǒng)中擬定的液壓的形式，查閱機械設計手冊表43.5-36選擇相應的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%60%。選得的液壓泵的參數(shù)規(guī)格如

30、下：型號: 160SCY14-1B排量: 160mL/r額定壓力: 32MPa額定轉速: 1000r/min驅動功率: 94.5kW容積效率: 92%重量： 155kg 2.3.2 電動機的選擇式中，液壓泵的最大工作壓力為25.5×106Pa 液壓泵的流量為2.67×10-3m3/s 液壓泵的總效率，取0.8由上式計算得，P=85kW.查機械設計手冊，選擇Y系列三相異步電動機Y280M-2型號，其參數(shù)如下： 型號： Y280M-2 額定功率： 90KW同步轉速： 3000r/min滿載轉速： 2970r/min額定電流： 167A滿載時效率： 92.5%滿載功率因數(shù)(cos

31、): 0.89堵轉電流/額定電流： 7.0堵轉轉矩/額定轉矩： 2.0最大轉矩/額定轉矩： 2.2噪聲： 94dB(A)凈重： 566kg2.3.3 聯(lián)軸器的選擇在選擇標準聯(lián)軸器時一般都是以聯(lián)軸器所需的計算轉矩小于所選聯(lián)軸器的許用轉矩或標準聯(lián)軸器的公稱轉矩為原則。由于傳動軸系載荷變化特征不同以及聯(lián)軸器本身結構特點和性能不同，聯(lián)軸器實際傳遞的轉矩等于傳動軸系理論上虛傳遞的轉矩:式中，T理論轉矩（N·m） 、n分別為驅動功率（kw）和轉速（r/min） 工況系數(shù)，取=2 動力機系數(shù)，取=1 啟動系數(shù)，取=1 溫度系數(shù)，取=1由上式得，根據(jù)以上數(shù)據(jù)查機械設計手冊，選用GY8凸緣聯(lián)軸器。其參

32、數(shù)如下：公稱轉矩Tn/(N·m): 1600許用轉速n/(r/min): 6000軸孔直徑d1、d2: 55軸孔長度L|Y型: 112軸孔長度L|J1型: 84D: 160D1: 100b: 40b1: 56S: 8轉動慣量I/(kg·): 0.031 圖2-2 凸緣聯(lián)軸器1軸向柱塞泵；2支架；3 聯(lián)軸器；4螺母；5螺栓；6鍵；7螺母；8螺栓；9電動機圖2-3 油泵電機組2.4 油箱及其組件設計油箱是液壓系統(tǒng)中不可缺少的元件之一，除了儲油外，還起著儲存系統(tǒng)工作循環(huán)所需要的油量，散發(fā)系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的一部分熱量，促進油液中的空氣分離及消除泡沫，為系統(tǒng)提供元件的安裝位置等作用

33、。油箱的容積必須能夠儲存停機時由重力而返回油箱的油液。并且要求油箱中的油液本身是達到一定清潔度等級的油液。并以這樣清潔的油液提供給液壓泵和整個系統(tǒng)的工作回路。油箱的設計要點有：（1）油箱必須有足夠大的容積，一方面盡可能滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時應能容納系統(tǒng)中的所以工作介質，而工作時又能保持適當?shù)囊何弧＃?）吸油管及回油管應插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的三倍。吸油管可以安裝過濾器，但在本系統(tǒng)中有壓力油過濾器和回油過濾器，在此并未安裝。回油管口要斜切45°角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時也有利于散熱

34、。 （3）吸油管和回油管之間的距離要盡可能遠，之間應設置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀物的效果。隔板高度為液面高度的2/33/4。（4） 為了保持油液的清潔，油箱應由周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣濾清器，注油及通氣一般都由空氣濾清器完成；為便于放油和清理，箱底要有一定斜度，并在最低處設置放油閥，對于不易開啟的油箱，設置清洗孔，以便油箱內部的清理。（5）油箱底部應距地面150mm以上，以便于搬運、放油和散熱，在油箱的適當位置要設置吊耳，以便吊運。還有設置液位液溫計，以監(jiān)視液位。（6）油箱表面防腐。2.4.1 油箱容量的確定初始設計時，先按經(jīng)驗公式確定油箱的容量，待系統(tǒng)

35、確定后，再按散熱的要求進行校核。油箱容量的經(jīng)驗公式為:V=QV 式中 QV液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）； 經(jīng)驗系數(shù)，見表2-1：表2-1 經(jīng)驗系數(shù) 取=4，QV=0.64m3，得，V=2.56m3油箱的長寬高設計如下：油箱長=1760mm 油箱寬=1480mm油箱高=983mm2.4.2 油箱附件的選擇 1. 發(fā)熱校驗及冷卻器選型冷卻器的用途是當液壓系統(tǒng)工作時，因液壓泵、液壓馬達等的容積和機械損失，控制元件及管路的壓力損失和液體摩擦損失等消耗的能量，幾乎全部轉化為熱量。大部分熱量使油液及元件的溫度升高。如果油液溫度過高，則油液粘度下降，元件內泄漏就會增加，導致磨損加快、密封老化等，將嚴

36、重影響液壓系統(tǒng)的正常工作。在設計液壓系統(tǒng)時，考慮油箱的散熱面積，是一種控制油溫過高的有效措施。但是，某些液壓裝置由于結構限制，油箱不能很大；一些液壓系統(tǒng)全日工作，有些重要的液壓系統(tǒng)還要求能自動控制油液溫度。所以必須采用冷卻器來強制冷卻控制油液的溫度，使之適合系統(tǒng)工作的要求。系統(tǒng)發(fā)熱計算液壓系統(tǒng)工作時，除執(zhí)行元件驅動外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉換為熱量，使油溫升高。液壓系統(tǒng)的功率損失主要有以下幾種形式。（1）液壓泵的功率損失 式中 Tt工作循環(huán)周期（s）； z投入工作液壓泵的臺數(shù)，z=4； Pri液壓泵的輸入功率（W），Pr=85×103W； pi各臺液壓泵的總效率，=0.

37、85； ti第i臺泵工作時間（s）。在工作期間，四臺泵同時運作，T=t，由以上數(shù)據(jù)得：（2）其他功率損失此項功率損失包括很多復雜的因素，由于其值較小，加上管路散熱的關系，在計算時常予以忽略，一般可取全部能量的0.030.05倍：由以上各種損失構成了整個系統(tǒng)的功率損失，即液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 系統(tǒng)散熱計算液壓系統(tǒng)的散熱渠道主要是油箱表面，如果系統(tǒng)外接管路較長，在計算散熱功率時，也考慮管路表面散熱。式中，K1油箱散熱系數(shù)，K1=16； K2 管路散熱系數(shù)，K2=20； A1、A2 分別為油箱、管道的散熱面積，取 A2 =2m2，； T油溫與環(huán)境溫度之差，。由上述數(shù)據(jù)得，冷卻器的散熱面積式中 液壓系統(tǒng)

38、的發(fā)熱功率，=71820W； 液壓系統(tǒng)的散熱功率，=9265W； 冷卻器的散熱系數(shù)，K=150W/（m2·）； 平均溫升，=6。由以上數(shù)據(jù)得：根據(jù)機械設計手冊，選擇YLF型空氣冷卻器：型號：YLF-300設計流量：32L/min工作壓力：2MPa 2. 濾油器的選擇 濾油器的功能是清除液壓系統(tǒng)工作介質中的固體污染物，使工作介質保持清潔，延長器件的使用壽命、保證液壓元件工作性能可靠。液壓系統(tǒng)故障的75%左右是由介質的污染造成的。因此，過濾器對于液壓系統(tǒng)來說是不可缺少的重要輔件。 濾油器的選擇分為吸油濾油器和回油濾油器，其選擇依據(jù)下： a.根據(jù)實際最大流量來選擇，吸油濾油器為粗濾油器，回

39、油濾油器為精濾油 b.液壓系統(tǒng)對濾油器的過濾精度要求為：粗濾油器 80180u，精濾油器 1020u; c.壓力損失應盡可能小；d.結構應簡單，尺寸應較小（受空間限制），阻力小，通流潛力大，而且根據(jù)樁機要求應比較容易洗清。考慮到以上幾個方面，特別是油箱放置于駕駛室下面，清洗困難；所以選濾油器為箱外式的。回油濾油器的選擇 選擇回油濾油器時，所選濾油器的通油能力一般為液壓泵輸出流量的26倍。液壓泵輸出流量為640L/min，初選通油能力=2×640L/min=1280L/min。對系統(tǒng)最大回油流量校驗，液壓缸桿徑比為5：2，液壓缸最大進油流量為520L/min，回油流量為1300L/mi

40、n。系統(tǒng)設計選用2個回油濾油器。根據(jù)機械設計手冊選擇WY磁性回油過濾器：型號： WY-A700×10Q2C通徑： 75mm公稱流量： 700L/min過濾精度： 10最大壓力損失：0.35MPa重量： 16.5kg聯(lián)接方式： 法蘭3. 空氣濾清器的選擇液壓油箱通常都是通大氣的。為了在油箱液面上升與下降形成油箱呼吸的時候，不至使大氣中的灰塵等吸入油箱，必須安裝空氣濾清器。它包括空氣濾清裝置和注油過濾網(wǎng)。空氣濾清器的選擇主要是滿足空氣、油量的要求，其選擇依據(jù)是：一般空氣流量為泵流量的 1.5 倍左右；滿足同時作為加油裝置；空間尺寸受樁機駕駛室下空間限制。由以上三個方面的要求選擇：根據(jù)機械

41、設計手冊選用EF型空氣濾清器：型號：EF7-100空氣過濾精度： 0.105mm加油流量： 110L/min空氣流量： 1055L/min4. 液位液溫計的選擇 一般在油箱側壁上設置油標，以此作為油箱中油位的指示器；同時由于本樁機對液壓油溫度要求較高，所以應有溫度計.根據(jù)機械設計手冊，選用YWE-350T型號帶溫度計的液位指示器：型號： YWE-350T總長度： 380mm螺釘中心距離： 350mm溫度計刻度表高度： 312mm2.4.3 油箱的結構設計 1. 油箱的總體設計前面板：安裝液位計、回油濾油器；右面板：設計兩個放油口；蓋板：安裝空氣濾清器；下面版：設計出油口。2. 初定各面板的厚度

42、 考慮到工作環(huán)境比較惡劣，油箱容易銹蝕；同時，考慮到其經(jīng)濟和重量，有效體積等，故定其厚度 =10mm。 3. 隔板的設計為了延長油液在油箱中逗留的時間，促進油液在油箱中的環(huán)流，促使更多的油液參與在系統(tǒng)中的循環(huán)，從而更好地發(fā)揮油箱的散熱、除氣、沉淀等功能，油箱中，尤其在油液容量超過100L的油箱中應設置內部隔板。隔板要把系統(tǒng)回油區(qū)與吸油區(qū)隔開，并盡可能使油液在油箱內沿著油箱壁環(huán)流。隔板缺口處要有足夠大的過流面積。根據(jù)油箱的厚度以及長寬高，取隔板尺寸如下：長度：1197mm寬度：800mm厚度：10mm 4. 郵箱附件安裝尺寸的確定 （1）蓋板安裝尺寸設計 理論上蓋板尺寸應為 1760mm

43、5;1480mm，但已定出的前、后、左、右各板都是有厚度的，但在實際安裝中應考慮到是螺栓聯(lián)接的，因此取蓋板的尺寸為1736mm×1456mm。這樣就可避免各側板的尺寸及焊接誤差而造成蓋板放不上去。蓋板上有空氣濾清器等器件，則應設計出定位尺寸。又因為蓋板不能焊接上去，它要裝拆，這樣應該用螺栓聯(lián)接上去（這就需要在箱體內壁上部焊上四快鋼板）。考慮到空間尺寸，可以選用等邊角鋼，因其厚度不能太大，選取型號為4的角鋼，其寬為 45mm，厚度為 10mm.螺栓的布置蓋板上無承重部分，螺栓主要是起擰緊固定蓋板的作用；為了密封螺栓選擇個數(shù)不能太少，太多又會增加拆裝的麻煩，故選擇 22 個螺栓進行擰緊。

44、查機械設計手冊取 M12。其中設計較長邊上為 6 個等中心距，且離邊距為 114mm；較短邊上為 5 個等中心距，且離邊距為 138mm。 （2）回油濾油器的定位回油管應插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的3倍。回油管口要斜切45°角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時也有利于散熱。所選回油濾油器安裝在前面板上，距離底邊580mm，兩回油口中心距為600mm。 （3）液位計的定位根據(jù)選取的 YWE-350T 型號液位計，其兩螺孔間的距為 350mm，且根據(jù)其長度、寬度，定出蓋板到液位計及液位計距前面板的距離。一般情況下，液位

45、計的顯示最高點處應在液面以下，這樣才能清楚加油是否過量；又由于油箱高H=983mm，油液高 h=0.8H=786mm,所以取螺孔距蓋板 0.1H，既為 113mm。 （4）放油口的定位 放油口應保證能正常地放油，放油口的太小，則放油不順，油污不能排出（因為流速太小）；放油口也不能太大，考慮到泄漏等因素，設計兩個放油口。查機械設計手冊，選用螺塞 M48×2，由于螺塞的配合，則取放油口為 48。定位：放油口應在右面板距離底端邊 50mm,且其中心距左右兩端中心的距離為 750mm。第3章 液壓管路系統(tǒng)設計3.1 管路選型計算方案3.1.1 管件選型計算方案（1）金屬油管尺寸液壓系統(tǒng)用鋼管

46、，常為無縫鋼管，有精密無縫鋼管和普通無縫鋼管。卡套式接頭須采用精密無縫鋼管，焊接式管接頭一般采用普通無縫鋼管。材料用10號或15號鋼，中、高壓或大通徑（DN>80）采用15號鋼。這些鋼管均要求在退火狀態(tài)下使用。油管內徑d： 式中：q通過油管的最大流量，m³/s； 管道內允許的流速，m/s。對于吸油管，取1.5 m/s，；對于壓力油管道， 取5 m/s，壓力高、管路短、黏度小時取大值；對于回油管，取2 m/s。油管壁厚： 式中：p管內最大工作壓力； 油管材料的需用壓力，=b/s；b為材料的抗拉強度； s為安全系數(shù)，鋼管p<7 MPa時，取s=8；p<17.5 MPa時

47、，取s=6；p>17.5 時，取s=4。（2）膠管油管膠管是用于聯(lián)接兩個相對運動部件之間的管道，分高、低壓兩種。高壓膠管是以鋼絲纏繞為骨架的膠管，用于壓力油路。低壓膠管是以麻線或棉線編織體為骨架的膠管，用于壓力較低的回油路或氣動管路中。鋼絲編織（或纏繞）膠管由內膠層、鋼絲編織（或纏繞）層、中間膠層和外膠層組成（也可增設輔助織物層）。鋼絲編織層有13層，鋼絲纏繞層有2、3和6層，層數(shù)越多，管徑愈小，耐壓力愈高。鋼絲纏繞膠管還具有管體較柔軟，脈沖性能好的優(yōu)點。膠管內徑d： 式中 A膠管的通流截面積，； q管內最大流量，L/min； v管內流速，m/s；通常膠管的允許流速v6 m/s；3.1.

48、2管接頭選型計算方案管接頭是油管與油管、油管與液壓元件中間的連接件，它應滿足連接牢固，密封可靠，外形尺寸小，流通能力大，裝配方便，工藝性能好等要求，特別是管接頭的密封性能是影響系統(tǒng)外泄漏的重要原因。在液壓系統(tǒng)中，外徑大于50mm的金屬管一般采用法蘭連接；對于小直徑的油管用管接頭鏈接。按油管與管接頭的連接方式，管接頭主要有焊接式、卡套式、擴口式、扣壓式等形式。 （1）焊接式管接頭圖 6.1所示為焊接式直通管接頭，主要由接頭體 4、螺母2和接管 l組成，在接頭體和接管之間用o形密封圈 3密封。當接頭體擰入機體時，采用金屬墊圈或組合墊圈 5實現(xiàn)端面密封。利用接管與管子焊接。接頭體和接管之間用O形密封

49、圈端面密封。結構簡單，易制造，密封性好，對管子尺寸精度要求不高。要求焊接質量高，裝拆不便。工作壓力可達31.5MPa，工作溫度-2580，適用于以油為介質的管路系統(tǒng)。1接管； 2螺母； 3O型密封圈； 4接頭體； 5組合墊圈圖3-1 焊接式管接頭 （2）卡套式管接頭圖 6.2所示為卡套式管接頭結構。這種管接頭主要包括具有 24°錐形孔的接頭體4，帶有尖銳內刃的卡套2，起壓緊作用的壓緊螺母3三個元件。旋緊螺母3時，卡套2被推進24°錐孔，并隨之變形，使卡套與接頭體內 錐面形成球面接觸密封；同時，卡套的內刃口嵌入油管l的外壁，在外壁上壓出一個環(huán)形凹槽，從而起到可靠的密封作用利用

50、卡套變形卡住管子并進行密封，結構先進，性能良好，重量輕，體積小，使用方便，廣泛應用于液壓系統(tǒng)中。工作壓力可達31.5MPa，要求管子尺寸精度高，需用冷拔鋼管。卡套精度亦高。適用于油、氣及一般腐蝕性介質的管路系統(tǒng)。1油管； 2卡套； 3螺母； 4接頭體； 5組合墊圈圖3-2 卡套式管接頭 （3）錐密封焊接式管接頭圖 6.3所示為錐密封焊接式管接頭結構。這種管接頭主要由接頭體2、螺母4、接管5組成，除具有焊接式管接頭的優(yōu)點外，由于它的o形密封圈裝在接管5的24°錐體上，使密封有調節(jié)的可能，密封更可靠。接管一端為外錐表面加O形密封圈與接頭體的內錐表面相配，用螺紋擰緊。工作壓力可達1631.

51、5MPa，工作溫度2580。適用于油為介質的管路系統(tǒng)。1組合墊圈； 2接頭體；3O型密封圈； 4螺母； 5接管圖3-3 錐密封焊接式管接頭 （4）擴口式管接頭圖 6.4所示是擴口式管接頭結構。這種管接頭有A型和B型兩種結構形式：A型由具有74°外錐面的管接頭體1、起壓緊作用的螺母2和帶有60°內錐孔的管套 3組成；B型由具有90°外錐的接頭體l和帶有90°內錐孔的螺母2組成。將已沖成喇叭口的管子置于接頭體的外錐面和管套(或B型螺母)的內錐孔之間，旋 緊螺母使管子的喇叭口受壓，擠貼于接頭體外錐面和管套(或B型的螺母)內錐孔所產(chǎn)生的間隙中，從而起到密封作用。

52、結構簡單，適用于薄壁管件聯(lián)接。適用于油、氣為介質的壓力較低的管路系統(tǒng)，一般為3.5MPa16MPa。1接頭體； 2螺母； 3管套； 4油管 圖3-4 擴口試管接頭 （5）扣壓式膠管接頭圖6.5所示是A、B型扣壓式膠管總成。扣壓式膠管接頭主要由接頭外套和接頭芯組成。接頭外套的內壁有環(huán)形切槽，接頭芯的外壁呈圓柱形，上有徑向切槽。當剝去膠管的外膠層，將其套入接頭芯時，擰緊接頭外套并在專用設備上扣壓，以緊密連接。安裝方便，但增加了一道收緊工序。膠管損壞后，接頭外套不能重復使用，與鋼絲編織膠管配套組成總成。可與帶O形圈密封的焊接管接頭聯(lián)接使用。適用于油、水、氣為介質的管路系統(tǒng)。圖3-5 扣壓式膠管接頭

53、（6）兩端開閉式快速接頭圖6.6所示為兩端開閉式快速接頭 的結構圖。接頭體2、10的內腔各有一個單向閥閥芯4，當兩個接頭體分離時，單向閥閥芯由彈簧3推動，使閥芯緊壓在接頭體的錐形孔上，關閉兩端通路，使介 質不能流出。當兩個接頭體連接時，兩個單向閥閥芯前端的頂桿相碰，迫使閥芯后退并壓縮彈簧，使通路打開。兩個接頭體之間的連接，是利用接頭體2上的6個(或8個)鋼球落在接頭體10上的V形槽內而實現(xiàn)的。工作時，鋼珠由外套6壓住而無法退出，外套由彈簧7頂住，保持在右端位置。1擋圈； 2接頭體； 3彈簧； 4單向閥閥芯； 5O形圈； 6外套； 7彈簧； 8鋼球； 9彈簧圈圖3-6 兩端開閉式快速接頭根據(jù)系統(tǒng)需要，對于管件精度要求不高，而且管路連接后，一般很少拆裝，所以鋼管接頭選用結構簡單、成本較低的焊接式管接頭。膠管接頭選用扣壓式管接頭。3.2 管路參數(shù)計算及選型3.2.1 油箱接口管路 吸油口鋼管通過流量為160L/min，額定壓