ZLG折塔履帶式螺桿樁機(jī)主平臺(tái)設(shè)計(jì)及剛度校核

摘 要 主要介紹ZLG折塔履帶式螺桿樁機(jī)主平臺(tái)的主要功能及設(shè)計(jì)理念，結(jié)構(gòu)組成及各部件的布置等，并進(jìn)行了剛度校核。

關(guān)鍵詞 主平臺(tái)；主要功能；設(shè)計(jì)理念；結(jié)構(gòu)組成；各部件的布置；剛度校核

中圖分類(lèi)號(hào)：TU67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）02-0111-02

由于我國(guó)城市建設(shè)，鐵路、道路施工等各種建設(shè)的飛速發(fā)展，對(duì)打樁機(jī)的要求也越來(lái)越高，而打樁機(jī)的工況復(fù)雜，施工環(huán)境惡劣等外在條件，更提高了對(duì)打樁機(jī)主平臺(tái)可靠性的設(shè)計(jì)要求，因此主平臺(tái)設(shè)計(jì)的好壞直接影響整機(jī)的使用壽命，穩(wěn)定等性能?，F(xiàn)將主平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程具體闡述如下。

1 ZLG折塔履帶式螺桿樁機(jī)簡(jiǎn)介

ZLG折塔履帶式螺桿樁機(jī)立柱采用矩形方管結(jié)構(gòu)，三點(diǎn)支撐，既具有靈活的機(jī)動(dòng)能力與施工效率，又具有極高的安全穩(wěn)定性，并且塔在運(yùn)輸時(shí)折疊放置，不用拆卸，減少了運(yùn)輸成本和轉(zhuǎn)移場(chǎng)地的費(fèi)用，該樁架按JG/T5006-92樁架技術(shù)重要條件設(shè)計(jì)生產(chǎn)，基于以上優(yōu)點(diǎn)，ZLG折疊液動(dòng)履帶式螺桿樁機(jī)可廣泛應(yīng)用于城市建筑基礎(chǔ)和深基坑支護(hù)工程、防洪工程的防滲壩工程等各類(lèi)工業(yè)民用建設(shè)施工中。

2 主平臺(tái)部分的主要功能及設(shè)計(jì)理念

主平臺(tái)主要起到支撐塔架和斜支撐，上連接護(hù)筒及鉆具，下連行走履帶，并承載各個(gè)其他主要部件的作用?？梢哉f(shuō)樁機(jī)大部分的操作都是在平臺(tái)上進(jìn)行的，而且也同時(shí)受著各種力的作用，因此，對(duì)主平臺(tái)外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尤為重要。設(shè)計(jì)過(guò)程中尤其需要注意的是，前后支腿支承座位置和回轉(zhuǎn)中心位置的確定是至關(guān)重要的，因?yàn)闃稒C(jī)在工作狀態(tài)下受著各種載荷，此時(shí)就需要尋找到一個(gè)力的平衡點(diǎn)，一般都以回轉(zhuǎn)中心為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析。

3 主平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

主要由前后支腿支承座，底塔支承座，左右加壓連接板，回轉(zhuǎn)支承上面板等部分組成，主要尺寸及結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。由運(yùn)輸狀態(tài)以及國(guó)家相關(guān)道路法律法規(guī)的有關(guān)規(guī)定，得出了主平臺(tái)的最大外圍尺寸的理論范圍為長(zhǎng)10 m，寬3 m，高4.3 m。ZLG樁機(jī)采用三點(diǎn)支承，且為倒三角，后支腿支承座可以抽象為一點(diǎn)，與主平臺(tái)前部的兩個(gè)前支腿支承座形成一個(gè)倒三角形，這樣三支點(diǎn)的樁機(jī)穩(wěn)定性較好，便于樁機(jī)進(jìn)行回轉(zhuǎn)作業(yè)，大大的提高了樁機(jī)作業(yè)的安全性。當(dāng)后支腿垂直于主平臺(tái)展開(kāi)，前支腿分別向兩側(cè)旋轉(zhuǎn)45°時(shí)，為樁機(jī)最佳受力狀態(tài)，故前支腿的位置應(yīng)盡量靠前且垂直于主平臺(tái)，同時(shí)也避免了與行走履帶的干涉，讓樁機(jī)整體更加靈活機(jī)動(dòng)，方便操作。在確定前后支腿支承座的同時(shí)還要考慮到與底盤(pán)行走履帶，鉆具，回轉(zhuǎn)支承的干涉問(wèn)題，兩兩互為參考對(duì)象，模擬運(yùn)作，最終以相互運(yùn)轉(zhuǎn)順暢，互不干涉為主。

1.底塔支承座；2.前支腿支承座；3.橫梁；

4.縱梁；5.后支腿支承座

圖1 ZLG折塔履帶式螺桿樁機(jī)主平臺(tái)簡(jiǎn)圖

4 各主要部件在主平臺(tái)上的位置分布

在整機(jī)運(yùn)作過(guò)程中，需要很多重要部件同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，且同時(shí)受力，才能最終實(shí)現(xiàn)樁機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在這一過(guò)程中，每一個(gè)部件都顯得十分重要，主平臺(tái)就是承載這些部件的核心部件。與此同時(shí)，還有很多電路的電纜和電器元件，油路的油管和液壓元件都穿插其中，形成回路，只有安排得當(dāng)，才能源源不斷的輸送電和油給各個(gè)電路，油路，才能使樁機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。安排每一個(gè)部件的時(shí)候，都要考慮互相干涉與否的問(wèn)題，例鋼絲繩和工具卷?yè)P(yáng)的干涉，前后支腿與行走履帶以及行走馬達(dá)的干涉，左右加壓裝置和護(hù)筒的干涉，回轉(zhuǎn)減速器和回轉(zhuǎn)支承的干涉，配重的計(jì)算和擺放位置也要考慮其中。主平臺(tái)上各部件的位置分布如圖2所示。

1.左右加壓滑輪組；2.支腿；3.回轉(zhuǎn)減速器；4.底盤(pán)及行走機(jī)構(gòu)；5.操縱室及電器系統(tǒng)；6.工具卷?yè)P(yáng)；7.雙出繩卷?yè)P(yáng)機(jī)；8.配重

圖2 主平臺(tái)各部件位置分布簡(jiǎn)圖

5 主平臺(tái)剛度校核

為保障設(shè)備在有載荷的作用下，也能正常工作，就要求其材料具有足夠的承載力。主平臺(tái)的主體材料為Q235的板材，部分材料為45#鋼板。Q235的屈服強(qiáng)度。在同時(shí)考慮主平臺(tái)強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性三面的校核的同時(shí)，更注重校核了主平臺(tái)的剛度，因?yàn)橹髌脚_(tái)上分布著不均勻的不同載荷，且為了避免干涉和受力的考慮，各個(gè)部件的位置也大致固定，這時(shí)就要求主平臺(tái)應(yīng)更加具備抗彎的能力，抵抗變形的能力，所以注重計(jì)算了主平臺(tái)的剛度校核。首先我們將主平臺(tái)抽象為等截面的直桿，桿件的四種變形有軸向拉伸或壓縮，剪切，扭轉(zhuǎn)，彎曲，由于我們研究的是桿件的彎曲，所以將主平臺(tái)以回轉(zhuǎn)中心為端點(diǎn)，抽象為懸臂梁，再將梁上各力進(jìn)行分析，取彎曲變形最大處的一點(diǎn)，進(jìn)行剛度校核。

抗彎強(qiáng)度校核：

最大撓度計(jì)算：

配重處為P值最大處，E為彈性模量，I為慣性矩，將具體數(shù)值帶入公式，得出撓度為可承受范圍內(nèi)。

6 此主平臺(tái)的突出優(yōu)點(diǎn)

1）結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，維修簡(jiǎn)便。

2）全部為板材焊接，受力合理，穩(wěn)定性強(qiáng)，可靠性高，不易發(fā)生側(cè)翻。

3）前后支腿采用三點(diǎn)支承，前后均可調(diào)節(jié)，操作性強(qiáng)。

4）回轉(zhuǎn)靈活度高，干涉性小，反應(yīng)迅速，適用范圍廣。

5）全部由剛性體結(jié)構(gòu)組成，全為箱型結(jié)構(gòu)，剛性好。

6）抗彎效果好，可承受大載荷，施工效率高。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)折塔履帶式螺桿樁機(jī)主平臺(tái)的主要功能及設(shè)計(jì)理念，結(jié)構(gòu)組成及各部件的布置等的介紹，以及剛度的校核，得出此樁機(jī)主平臺(tái)設(shè)計(jì)合理，受力均衡，并且得出受力最大處為主平臺(tái)后部，為以后類(lèi)似樁機(jī)的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

汪美娜（1985-），女，遼寧沈陽(yáng)人，助理工程師，從事機(jī)械設(shè)計(jì)及制造工作。endprint