ZLG折塔履带式螺杆桩机主平台设计及刚度校核

2014-03-12汪美娜

新媒体研究 2014年2期

摘要主要介绍ZLG折塔履带式螺杆桩机主平台的主要功能及设计理念，结构组成及各部件的布置等，并进行了刚度校核。

关键词主平台；主要功能；设计理念；结构组成；各部件的布置；刚度校核

中图分类号：TU67 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）02-0111-02

由于我国城市建设，铁路、道路施工等各种建设的飞速发展，对打桩机的要求也越来越高，而打桩机的工况复杂，施工环境恶劣等外在条件，更提高了对打桩机主平台可靠性的设计要求，因此主平台设计的好坏直接影响整机的使用寿命，稳定等性能。现将主平台设计过程具体阐述如下。

1 ZLG折塔履带式螺杆桩机简介

ZLG折塔履带式螺杆桩机立柱采用矩形方管结构，三点支撑，既具有灵活的机动能力与施工效率，又具有极高的安全稳定性，并且塔在运输时折叠放置，不用拆卸，减少了运输成本和转移场地的费用，该桩架按JG/T5006-92桩架技术重要条件设计生产，基于以上优点，ZLG折叠液动履带式螺杆桩机可广泛应用于城市建筑基础和深基坑支护工程、防洪工程的防渗坝工程等各类工业民用建设施工中。

2 主平台部分的主要功能及设计理念

主平台主要起到支撑塔架和斜支撑，上连接护筒及钻具，下连行走履带，并承载各个其他主要部件的作用。可以说桩机大部分的操作都是在平台上进行的，而且也同时受着各种力的作用，因此，对主平台外形结构的设计尤为重要。设计过程中尤其需要注意的是，前后支腿支承座位置和回转中心位置的确定是至关重要的，因为桩机在工作状态下受着各种载荷，此时就需要寻找到一个力的平衡点，一般都以回转中心为研究对象进行受力分析。

3 主平台的结构特点

主要由前后支腿支承座，底塔支承座，左右加压连接板，回转支承上面板等部分组成，主要尺寸及结构示意图如图1所示。由运输状态以及国家相关道路法律法规的有关规定，得出了主平台的最大外围尺寸的理论范围为长10 m，宽3 m，高4.3 m。ZLG桩机采用三点支承，且为倒三角，后支腿支承座可以抽象为一点，与主平台前部的两个前支腿支承座形成一个倒三角形，这样三支点的桩机稳定性较好，便于桩机进行回转作业，大大的提高了桩机作业的安全性。当后支腿垂直于主平台展开，前支腿分别向两侧旋转45°时，为桩机最佳受力状态，故前支腿的位置应尽量靠前且垂直于主平台，同时也避免了与行走履带的干涉，让桩机整体更加灵活机动，方便操作。在确定前后支腿支承座的同时还要考虑到与底盘行走履带，钻具，回转支承的干涉问题，两两互为参考对象，模拟运作，最终以相互运转顺畅，互不干涉为主。

1.底塔支承座；2.前支腿支承座；3.横梁；

4.纵梁；5.后支腿支承座

图1 ZLG折塔履带式螺杆桩机主平台简图

4 各主要部件在主平台上的位置分布

在整机运作过程中，需要很多重要部件同时运转，且同时受力，才能最终实现桩机的正常运转。在这一过程中，每一个部件都显得十分重要，主平台就是承载这些部件的核心部件。与此同时，还有很多电路的电缆和电器元件，油路的油管和液压元件都穿插其中，形成回路，只有安排得当，才能源源不断的输送电和油给各个电路，油路，才能使桩机正常运转。安排每一个部件的时候，都要考虑互相干涉与否的问题，例钢丝绳和工具卷扬的干涉，前后支腿与行走履带以及行走马达的干涉，左右加压装置和护筒的干涉，回转减速器和回转支承的干涉，配重的计算和摆放位置也要考虑其中。主平台上各部件的位置分布如图2所示。

1.左右加压滑轮组；2.支腿；3.回转减速器；4.底盘及行走机构；5.操纵室及电器系统；6.工具卷扬；7.双出绳卷扬机；8.配重

图2 主平台各部件位置分布简图

5 主平台刚度校核

为保障设备在有载荷的作用下，也能正常工作，就要求其材料具有足够的承载力。主平台的主体材料为Q235的板材，部分材料为45#钢板。Q235的屈服强度。在同时考虑主平台强度，刚度，稳定性三面的校核的同时，更注重校核了主平台的刚度，因为主平台上分布着不均匀的不同载荷，且为了避免干涉和受力的考虑，各个部件的位置也大致固定，这时就要求主平台应更加具备抗弯的能力，抵抗变形的能力，所以注重计算了主平台的刚度校核。首先我们将主平台抽象为等截面的直杆，杆件的四种变形有轴向拉伸或压缩，剪切，扭转，弯曲，由于我们研究的是杆件的弯曲，所以将主平台以回转中心为端点，抽象为悬臂梁，再将梁上各力进行分析，取弯曲变形最大处的一点，进行刚度校核。

抗弯强度校核：

最大挠度计算：

配重处为P值最大处，E为弹性模量，I为惯性矩，将具体数值带入公式，得出挠度为可承受范围内。

6 此主平台的突出优点

1）结构整体性强，维修简便。

2）全部为板材焊接，受力合理，稳定性强，可靠性高，不易发生侧翻。

3）前后支腿采用三点支承，前后均可调节，操作性强。

4）回转灵活度高，干涉性小，反应迅速，适用范围广。

5）全部由刚性体结构组成，全为箱型结构，刚性好。

6）抗弯效果好，可承受大载荷，施工效率高。

7 结束语

通过对折塔履带式螺杆桩机主平台的主要功能及设计理念，结构组成及各部件的布置等的介绍，以及刚度的校核，得出此桩机主平台设计合理，受力均衡，并且得出受力最大处为主平台后部，为以后类似桩机的设计提供了理论基础。