打桩机起重装置结构设计-精品 - 图文(7)

r— 同上

?—阻尼系数（kgs）

对于减振弹簧应满足减振条件：Z＞3，取Z=4，可得

?n=7.5?s?1。

一个质量、n（n=8）个弹簧并联组成的弹簧—质量系统的固有频率

?n=由此式可得弹簧刚度

8KM K=2.25?105Nm。

又

???K?0.28M?

?—弹簧的内阻力系数，??1.5?10?3s

将数据带入此式中可得阻尼系数

?=86059.5kgs

因此

???=0.56 2M?n将以上计算所得数据代入公式（4-1）得实际计算振幅

A?9.7?10?3m。

4.3计算实际偏心力矩

激振器偏心力矩的大小对振动桩锤的性能又至关重要的影响，偏心力矩愈大，克服硬质土层的能力愈强。计算公式

M0?2m0gr

将m0r=15.54kg·m，g?9.8ms代入上式得

25

2

M0?304.58N?m。

4.4功率的计算

功率包括维持振动所需的功率P1和机械损耗的功率P2，振动桩锤的总功率

P?P1?P2 （4-2）

在非共振工况时振动所耗的功率

P1?5m2r2?3Msin??10?4 （4-3）

??arcsin(式中

A??) （4-4） Fm—振动桩锤偏心块的总质量（kg），m?2m0

?—相位角（?），即振幅滞后于激振力的角度

其他同前

将各参数数值代入公式（4-4）计算得出

相位角?=16.6?。 因此，将计算所得数值代入公式（4-3）可得 振动所消耗的功率

P1=35.49kW。

机械损耗功率大部分消耗在轴承的摩擦发热上，其消耗的功率

P2?5kmr?3?d?10?4

式中

k—考虑其他机械损耗的系数，k=1.15 ?—滚动轴承的当量摩擦系数，?=0.005

d—滚动轴承的内径，d=0.06m

其他参数同前

将数据代入公式可得

机械损耗的功率

26

P2=4.48kW。

然后把P和P的数值代入公式（4-2）可得

12振动桩锤的总功率

P=39.97kW。

27

第5章减振弹簧的设计与计算

5.1减振弹簧的结构选择

弹簧刚度在前面已经算出：K=2.25?105Nm。

减振弹簧一般是压缩弹簧，选取圆形截面的螺旋压缩弹簧，其主要性能与应用：特性线呈线性，刚度稳定，结构简单，制造方便，应用较广，在机械设备中多用作缓冲，减振，以及储能和控制运动等。

5.1.1选取螺旋弹簧的类型代号

根据参考文献［4］中表11-2-1选取弹簧类型：冷卷压缩弹簧YⅠ，两端圈并紧并磨平，支承圈数n2?1?2.5。

5.1.2选取弹簧的材料并确定其主要性能参数

根据弹簧所受载荷特性及要求，选取B类油淬火回火硅锰合金弹簧钢丝，许用应力［τ］参照文献［5］中表8-10按受Ⅰ类载荷的弹簧考虑，其［τ］＝（0.35～0.4）?b。材料的抗拉强度?b与钢丝直径有关。这里使用的减振弹簧的钢丝直径比较大，所以?b＝1600MPa，再由文献［5］中表2-103得切变模量G＝78.8?103MPa。取试验切应力

?s?[?]?0.35?b?560MPa。

5.2圆柱螺旋弹簧的设计计算

5.2.1确定单根弹簧的最大工作载荷

最大工作载荷Fmax：对上弹簧取最大加压力 Fmax上? 对下弹簧取最大拔桩力Fmax下＝28

120kN?30kN； 4150kN?37.5kN。 4

5.2.2选择旋绕比

根据文献［5］中初选旋绕比C＝5，则

曲度系数K1?4C?10.615??1.31。

4C?4C5.2.3计算钢丝直径

计算钢丝直径公式为

d?1.6将参数值代入公式中得到

K1FC [?]上弹簧钢丝直径d上?29.97mm； 下弹簧钢丝直径d下?33.5mm。

参照表5-1选取系列值，d上＝30mm，d下＝35mm。

表5-1弹簧材料直径系列（mm）

0.1 第一系列 0.5 3.0 20 0.12 0.6 3.5 25 0.14 0.7 4.0 30 0.16 0.8 4.5 35 0.2 0.9 5.0 40 0.25 1.0 6.0 45 0.3 1.2 8.0 50 0.35 1.6 10 60 0.4 2.0 12 70 0.45 2.5 16 80 5.2.4计算弹簧中径

计算公式为

D?Cd

由此可得

上弹簧中径D上＝450mm；

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