基于调频调矩振动锤的减振系统力学动态分析
随着基本建设的深入发展，各种大型施工都对基础的发展提出了新的课题。采用桩基础比用其他型式的基础具有更大的承载能力、施工更方便、更容易实现建筑施工的机械化，是目前基础工程中应用较广泛，发展最迅速的一种基础形式。
随着工业技术特别是振动技术等的发展，有力的推动了振动桩锤的应用与发展，使其成为桩工机械的主力机种。但在实际施工中，振动锤因其减振系统的配置不当，常发生施工事故，影响了作业进度。因此有必要对振动锤的减振系统进行深入的研究，为机械设计和施工提供理论依据。
本文对国内外振动桩锤的发展进行了综合叙述和分析，指出液压式振动桩锤是发展方向；对振动桩锤减振系统的基本结构特点进行分析，确认减振系统研究的必要性。本文依据液化振动理论，对在振动桩锤上采用调矩、调幅、调频机构及减振系统进行了详细的分析。
通过研究发现，激振力的中心与振动锤的平面重心、振动锤减振系统的几何中心相吻合是至关重要的。当上述几项不吻合时，各个螺旋弹簧上的作用力几乎增加了一倍，而且各个弹簧的受力状态也不相同。这样大的差距必然引起振动锤的不稳定作业，因此必须予以足够的重视。
本文对振动锤可以使用的各种螺旋弹簧进行了有限元应力、应变、位移的计算和分析。当弹簧最大直径和螺距确定后，最大载荷与变形则出现在离载荷最近的突变部位。从侧向偏移程度来看，以常用等径弹簧和中间圆柱、两端圆锥弹簧为最好；弹簧钢丝截面内侧的应力比外侧要大，截面的变载荷状态也是弹簧容易引起疲劳破坏的要因。
从各个弹簧的变形分析来看，由于螺旋弹簧的承载具有不均匀性，容易产生偏移，所以振动锤减振系统所安置的弹簧应左右旋配对使用，否则会引起振动锤的偏振。
论文中提出在橡胶弹簧中加嵌金属板使橡胶片变薄，即可加大了橡胶片的形状系数的方案，以消除橡胶弹簧的承载能力弱，变形过大的缺点，并对方案进行了基于有限元法的翔实分析。通过分析确认采用嵌入钢板的方法行之有效。
论文最后指出：振动锤将向高频，超高频方向发展，采用无级变矩功能来实现机电一体化控制系统，智能化作业的研究；低噪音减振系统开发及工作可靠性的研究；大功率高频振动器耐振性能，高速传动机构润滑等方面的研究；中高频振动下土壤特性及对施工工艺的影响是其关键技术。
振动锤;减振系统;液化振动理论;激振力;螺旋弹簧;橡胶弹簧;有限元分析
东北石油大学;大庆石油学院
硕士
工程力学
赵伟民
2006
中文
TB535.1;O328;TU675
48
2006-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）