彈簧剛度不是常數。非線性振動機械與線性振動機械相比，具有較大的振動加速度在頻率與振幅相同的條件下，這有利于提高機器的工藝指標。硬特性非線性振動機械工作機體的振幅，比線性振動吉祥物定得多，使該種振動機械有較良好的工作性能。些軟特性非線性振動機械可以獲得不對稱的速度曲線，這對完成些工藝過程如搖床選礦是必不可少的。對非線性振動機械，可以很方便地利用增減彈簧預壓量的方法對彈性力為曲線變化的壓縮彈簧，或利用調整彈簧間隙的方法對帶有間隙的非線性彈簧，來改變機器的工作點頻率比。非線性慣性振動機械包括非線性慣性共振篩非線性臥式振動離心脫水機彈簧搖床和振動離心搖床等。前兩種為硬特性非線性共振機械，后兩種為軟特性非線性振動機械。沖擊式慣性振動機械利用沖擊振動的機械有蛙式夯土機振動錘鍛機振動鉆探機沖擊式振動落砂機沖擊式振動造型機等。沖擊式振動機械是非線性振動機械的個特例。根據理論計算與試驗都可以證明，沖擊情況下物體產生的加速度，比般線性振動機械工作的最大加速度大幾倍幾十倍，甚至幾百倍。因而利用沖擊可以產生很大的沖擊力，這對壓實土壤，使物體產生塑性變形，巖石發生破壞或碎裂，促使鑄件上的型砂剝落都是十分重要的。.樁工機械的分類和工程應用本次設計的振動樁錘是振動樁機的主要組成部分，如前所述，振動樁機屬于雙軸式慣性振動機械，是樁工機械的種。建筑物的全部載荷都要通過基礎傳遞給地基?；A大體可分直接基礎樁基礎和沉箱基礎。其中樁基礎具有承載力大，沉積量小和施工方便等特點，被廣泛應用于手工業與民用建筑橋梁港口海上井臺以及軟地基加固等基礎工程中。樁工機械是直接完成各種樁基礎的施工機械，由樁錘或鉆具與樁架組成。樁工機械的分類樁工機械按預制樁和灌注樁施工方式的分類及特點見表。樁工機械在工程技術中的應用樁工振動機械主要用于基礎的夯實振搗與沉拔樁。利用振動可減小土壤砂石和其他混合物的內摩擦力，可降低土壤對貫入物體樁或管的阻力，因而可有效地完成夯實壓路振搗沉拔樁等。振動錘主要用于有動力電源的各建筑工地和港口地下鐵道橋梁高層建筑等樁基施工工程。它是廣泛適用于丘陵平原干填土和湖泊地區池塘淤泥層以及各種松土基礎用袋裝沙井塑料紙板等工法加固軟基的設備。.振動樁錘的工作原理和構成振動樁錘是利用機械振動減少樁與土壤間的摩擦力，并依靠其自重或外加壓力作用下達到沉樁的目的。振動樁錘分機械式和液壓式兩類，液壓振動錘應用較少。振動樁錘的工作原理振動樁錘采用機械式定向激振器。它由兩根裝有相同的偏心塊并相向轉動的軸組成，如圖所示。兩根軸上的偏心塊所產生的離心力在水平方向上的分力相互抵消，而垂直方向上的分力疊加，其合力成為激振力，其方向是激振器兩軸連線的垂直方向，大小周期性變化，樁在這激振的力作用下沿其縱向軸線產生強迫振動，克服阻力而沉入土中。表樁工機械的分類及特點類型施工方式類別主要特點預制樁施工機械打入法柴油打樁機施工性能好，使用方便，在預制樁施工中使用最廣泛，但有振動噪聲及油煙污染。筒式柴油樁錘的軟土起動性能差汽動打樁機以蒸氣或空氣為動力，配套設備龐大，但可作為低公害超大型的施工機械液壓打樁機以液壓為動力，沖擊力可以調節，而且低公害，可以在水下打樁振動法振動沉拔樁機結構簡單，使用方便，效率較高，但在緊密粘土粉沙及卵石中效果較差壓入法壓樁機以靜壓力壓樁，工作時噪聲低，無振動，但設備笨重灌注樁施工機械取土成孔法長螺旋鉆孔機可連續切土和排土，成孔速度快，適于地下水位較低的地區施工反循環鉆孔機將切下來的土制成泥漿后排出，適于地下水位較高地區及大直徑的深基礎施工回轉斗鉆孔機以伸縮鉆桿連接的鉆斗斷續取土，在地下水位較低的地區可免去泥漿護壁全套管鉆孔機在沖抓斗取土的同時將鋼管壓入土中，設備較復雜，成孔速度慢，但對地質條件的適應能力較強擠土成孔法與預制樁施工機械相同將鋼管打入土中，然后邊拔管邊灌注混凝土。通常采用振動樁錘，般適用于直徑在以下的樁其他施工機械軟地基處理振沖器以水平振動力擠壓周圍土體及填料，以提高地基承載力深層攪拌樁機就地將軟土與輸入的水泥漿強制攪和，使之硬結為水泥土粉噴攪拌樁機就地將軟土與噴入的水泥等填料強制攪和使之硬結地下連續墻地下連續墻鉆機以多軸鉆切土，制成泥漿后排出，施工時無振動，低噪聲，效率較高地下連續墻抓斗采用抓斗取土，泥漿護壁，在地質條件適宜時可干式取土圖振動樁錘原動機減振器激振器振動樁錘的構成振動樁錘主要由原動機激振器和減震器等組成。.原動機振動樁錘般采用異步電動機，但要求電動機能在強烈的振動狀態下可靠的運轉，其次是要有較高的起動力矩和過載能力，故應選用耐振電動機。此外，振動樁錘也有采用液壓馬達驅動的，可以實現無級調頻。.激振器般激振器都采用定向機械激振器，為了適應不同類型的樁以及沉拔樁的要求，可以用改變偏心塊中固定塊與活動塊之間的相互位置來達到調整偏心力矩的目的，調整頻率可以采用改變傳動比的方法來實現。.減振器為了避免將振動樁錘產生的振動傳至樁架，在吊鉤與激振器之間必須減振。減振器般由壓縮彈簧組成，但也可采用減振橡膠。沉樁原理沉樁原理有強迫振動與土壤共振強迫振動與土樁系統共振強迫振動與樁體共振以及振動沖擊幾種理論，它們分別是中頻振動錘高頻振動錘超高頻振動錘以及振動沖擊錘的設計原理。如強迫振動與土樁系統共振理論可將振動錘樁和土壤的系統簡化為圖所示的單自由度的振動系統。以振動體靜止時自然平衡位置為零點。列出振動體微分方程式后進行推導，并令可得出振動體的振幅式中激振器的角頻率偏心塊的偏心距激振體的自振圓頻率激振體的質量偏心塊的總質量阻尼系數圖振動體系由此可得出當較大時，振幅趨近于定值，這是設計振動錘所要求的。當時，振幅最大，即是共振工況，這時偏心力矩不變也可使振幅增大，但不穩定。第章電機的選擇和計算.選擇電動機應綜合考慮的問題根據機械的負載性質和生產工藝對電動機的啟動制動反轉調速等要求，選擇電動機類型。根據負載轉矩速度變化范圍和啟動頻繁度等要求，考慮電動機的溫升限制過載能力和啟動轉矩，選擇電動機功率，并確定通風冷卻方式。所選電動機功率應留有余量，負荷率般去。根據使用場所的環境條件，如溫度濕度灰塵雨水瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護方式，選擇電動機的結構型式。根據企業的電網電壓標準和對功率因數的要求，確定電動機的電壓級數和類型。根據生產機械的最高轉速和對電力傳動調速系統的過渡過程性能的要求，以及機械減速機構的復雜程度，選擇電動機的額定轉速。除此之外，選擇電動機還必須符合節能要求，考慮運行可靠性設備的供貨情況備品備件的通用性安裝檢修的難易，以及產品價格建設費用運行和維修費用生產過程中前后期電動機功率變化關系等各種因素。根據參考文獻中表可知振動樁錘的電動機屬于帶周期性變動負載的機械或啟動條件沉重的無調速要求的機械，故而采用繞線型電動機。電機外殼防護為。.選擇電動機根據振動頻率和所需電機功率，并參照文獻中表，選擇系列高轉差率三相異步電動機。該系列電動機是派生系列，轉差率高，啟動轉矩大，啟動電流小，機械特性軟，能承受沖擊載荷。電動機轉子采用高電阻鋁合金制造。冷卻方式為，級絕緣。所選電動機的型號及主要參數如表所示。表所選電動機的主要性能參數型號同步轉速額定功率在額定功率時轉速電流負載持續率轉差率效率功率因數轉動慣量.質量根據公式計算工作時電機的實際轉速式中電動機轉矩額定功率額定轉速實際功率實際轉速將數據代入公式得，.。第章振動樁錘的主參數計算振動樁錘采用機械式定向激振器。它由兩根裝有相同的偏心塊并相向轉動的軸組成，兩根軸上的偏心塊所產生的離心力在水平方向上的分力互相抵消，而垂直方向上的分力疊加，其合力即激振力式中偏心塊的質量偏心塊的偏心距激振器的角頻率離心力與垂線的交角.激振力的計算激振力是反映振動樁錘綜合能力的參數，樁在土中沉入時，激振器的激振力必須大于樁與土之間的摩擦阻力。根據給定的參考參數，當時，激振力幅值，將數據代入公式可得到.?。又可得激振體質量。.計算實際振幅根據提供的頻率選擇工作土壤的類型按照表和給的參考振動頻率值.，不難看出該振動樁錘所配套的振動打樁機的工作土壤類型是塑性粘土及含砂粘土。振幅的確定激振器振幅是影響樁在土中沉入的主要因素。當振幅很小時，沉入并不發生，只有當振幅超過定植時，才可能實現沉樁。表振動頻率參考表地層類型最佳頻率含飽和水的砂石土塑性粘土及含砂粘土堅實粘土含礫石的粘土含砂的礫石土任務書中給的振幅值是.，實際振幅的計算公式如下式中同上激振體的自振圓頻率激振體的質量同上同上阻尼系數對于減振彈簧應滿足減振條件，取，可得.。個質量個彈簧并聯組成的彈簧質量系統的固有頻率由此式可得彈簧剛度。又彈簧的內阻力系數，將數據帶入此式中可得阻尼系數.因此.將以上計算所得數據代入公式得實際計算振幅。.計算實際偏心力矩激振器偏心力矩的大小對振動樁錘的性能又至關重要的影響，偏心力矩愈大，克服硬質土層的能力愈強。計算公式將.?，代入上式得。.功率的計算功率包括維持振動所需的功率和機械損耗的功率，振動樁錘的總功率在非共振工況時振動所耗的功率式中振動樁錘偏心塊的總質量，相位角，即振幅滯后于激振力的角度其他同前將各參數數值代入公式計算得出相位角.。因此，將計算所得數值代入公式可得振動所消耗的功率.。機械損耗功率大部分消耗在軸承的摩擦發熱上，其消耗的功率式中考慮其他機械損耗的系數，.滾動軸承的當量摩擦系數，.滾動軸承的內徑，.其他參數同前將數據代入公式可得機械損耗的功率.。然后把和的數值代入公式可得振動樁錘的總功率.。第章減振彈簧的設計與計算.減振彈簧的結構選擇彈簧剛度在前面已經算出。減振彈簧般是壓縮彈簧，選取圓形截面的螺旋壓縮彈簧，其主要性能與應用特性線呈線性，剛度穩定，結構簡單，制造方便，應用較廣，在機械設備中多用作緩沖，減振，以及儲能和控制運動等。選取螺旋彈簧的類型代號根據參考文獻中表選取彈簧類型冷卷壓縮彈簧Ⅰ，兩端圈并緊并磨平，支承圈數。選取彈簧的材料并確定其主要性能參數根據彈簧所受載荷特性及要求，選取類油淬火回火硅錳合金彈簧鋼絲，許用應力參照文獻中表按受Ⅰ類載荷的彈簧考慮，其。材料的抗拉強度與鋼絲直徑有關。這里使用的減振彈簧的鋼絲直徑比較大，所以，再由文獻中表得切變模量。取試驗切應力。.圓柱螺旋彈簧的設計計算確定單根彈簧的最大工作載荷最大工作載荷對上彈簧取最大加壓力對下彈簧取最大拔樁力。選擇旋繞比根據文獻中初選旋繞比，則曲度系數。計算鋼絲直徑計算鋼絲直徑公式為將參數值代入公式中得到上彈簧鋼絲直徑.下彈簧鋼絲直徑.。參照表選取系列值。表彈簧材料直徑系列第系列.計算彈簧中徑計算公式為由此可得上彈簧中徑下彈簧中徑。參照表選取系列值。計算彈簧圈數根據文獻中表中式，得到彈簧圈數計算公式代入參數值可得上彈簧圈數.圈下彈簧圈數.圈。按照表選取系列值，.圈。.圈。兩端各取圈支承圈，則彈簧的總圈數由公式得上彈簧總圈數.圈下彈簧總圈數.圈。表圓截面材料彈簧中徑系列.表壓縮彈簧的有效圈數系列圈計算試驗載荷根據式,得上下彈簧的試驗載荷分別為，。自由高度因為采用的是Ⅰ型端部結構，受力均勻性好。其自由高度計算公式節距的估

（其他） DZ60振動打樁錘的設計.doc

（圖紙） 傳動齒輪A2.dwg

（圖紙） 激振器箱體A0.dwg

（圖紙） 振動打樁錘A0.dwg

（圖紙） 振動打樁錘裝配圖A0.dwg

（圖紙） 主傳動軸A2.dwg