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3、产品的设计、制造和试验手段的层次较低。计算机辅助设计、计算机仿真与优化设计等技术在该领域的利用效率较低。液压锤的设计方法与设计理论处于比较传统的估算、类比等阶段。还没有利用计算机进行产品的参数化、系列化、标准化设计等，不能高效的进行新产品的开发研制。
4、国内外液压锤产品本身也存在问题。双作用液压锤打击频率很低，例如日本车辆公司生产的NH100型液压锤每分钟打击次数最大行程时为20次，回程速度仅为0.5m/s左右。单作用液压锤的打击能量仍显不足，主要利用桩锤的自由下落所产生的能量打击桩，冲击力较小。若需要大的打击能量则需要增加打击行程，增加桩锤结构尺寸。
5、制造成本高，产品结构复杂，价格昂贵。由于液压锤是典型的高压力、大流量、换向频繁、冲击大的产品，对液压元件的制造精度和配合精度要求很高，附属部件多且价格比较昂贵，制造成本很高。同时，目前液压锤产品的结构工艺也存在一些问题。昂贵的价格是制约液压锤技术发展的最重要的因素之一。 1.3.3发展方向
由于液压锤技术符合绿色环保施工要求，随着液压锤技术的不断发展和功能的不断完善，液压锤必将取代传统的柴油锤和蒸汽锤，液压锤技术的发展方向可包括以下几个方面：
1、设计理论将不断完善，建立完善的液压锤产品的设计理论与方法，实现参数化、系列化、标准化设计。
2、采用先进的设计手段，提高设计效率。计算机仿真技术、计算机辅助设计技术、虚拟设计技术的采用将大大提高设计精度和设计速度，降低设计成本。 3、采用先进控制技术。采用微机控制或PLC控制不但可以使桩锤工作方式更加灵活，同时也大大提高了控制精度，操作更加方便。同时可以方便地输出打桩过程中各种重要的数据资料。
4、节能。通过优化设计，实现液压泵、液压缸、蓄能器、管路之间的最优匹配，减少能耗，提高打桩效率。
5、继续降低噪声，减小振动。由于液压锤的液压系统为大流量、高频率、大冲击型系统，目前液压锤产品中的噪声和振动问题仍然是阻碍液压锤技术发展的一个重要因素。
6、开发能用于海下打桩的大型液压锤产品以及适用于港口码头等可以打斜桩、搬运方便的大型液压锤。
7、开发适用于不同土质、不同桩形式和尺寸、不同的施工要求的多功能型液压锤。通过多对泵和阀的电子控制，选择打桩形式、调节桩锤行程、打击能量和打击频率，以满足实际施工要求，提高经济性和施工性。
1.4选题的背景和意义
在当今所有打桩锤中，包括机械设备的灵活性，对环境的适应性，噪声和大气污染的控制有待加强，打桩力度和打击频率也需要进一步提高，且实现打桩能
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的无级调速等。现在发展的静力压桩机，它的无噪音工作和液压控制得到了充分的发挥。但是，它的设备体积大，造价高，打桩效率也有待提高。而另一种振动桩锤，则因为其噪音方面存在一定局限，仍待进一步完善。作为液压动力的桩工机械，拥有别的动力所不能拥有的一些特点，在建筑市场日益得到重视和应用。我们深信，液压桩工机械必将是未来桩工机械的发展方向。而目前的液压打桩机技术主要存在的问题是：
1、冲击能量小，打击力度提高不上。 2、调速不方便，不能实现无级调速。 3、打击频率不高，无法实现快速打桩。 4、含有电磁阀和电气设备，安全可靠系数不高。 5、在恶劣的环境下的使用寿命不长。
本课题针对目前国内外打桩锤存在的如上问题，尤其是打击能量难以提高和打击频率难以实现无级调节，噪声大而提出了机、电、气、液联合控制的打桩锤方案，即ZCY07型液压打桩锤。它有效地解决了上述问题，大大提高了打桩锤的性能。其主要研究工作如下：
1、通过查阅大量的文献资料，了解国内外典型液压锤产品的液压控制系统方案，并通过对比、分析，提出一种新型的液压打桩锤的液压控制系统方案； 2、对设计的液压系统方案进行各个工况的分析，并对其中的元器件参数进行设计计算选型；
3、建立打桩锤控制系统的数学模型，并进行动态性能的仿真；
本人的子课题主要是ZCY07型液压打桩机打击锤的控制系统的设计。其基本参数及要求如下：
设计参数：
打击能 100KN?m 液压系统压力 20MPa
气腔压力变化 1.5～4.5MPa
锤头重 7t
打击频率 25～60次/min 电动机 3台45KW 液压泵 3台160泵
设计要求：
（1）、运动要求：设计满足要求的液压系统回路，选择液压泵、蓄能器与液压阀件之间的合理匹配；
（2）、要求设计的系统具有无级调节冲击能量和调节频率的功能；
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（3）、工作性能要求：低噪音，冲击性能优良，桩锤运动平稳；施工性、经济性、密封性好；
（4）、要求设计的系统具有防空打的功能和漏气保护功能； （5）、要求设计的系统具有自动打桩功能；
（6）、要求设计的系统具有单打操纵功能。
（7）、结构尺寸小，简单紧凑，采用细长形状桩锤； （8）、油路系统简单可靠，操作方便。
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第2章 国内外几种典型液压打桩锤
液压控制系统方案的比较
2.1 电磁阀控制换向回路设计
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图2.1 电磁阀控制换向回路方案
1—液压缸 2—锤头 3—电磁行程开关 4—二位四通电磁换向阀 5—单向阀 6—溢流阀 7—二位二通电磁换向阀 8—液压泵 9、12—蓄能器 10—防空打开关 11—油箱
图2.1是电磁阀控制换向回路方案的液压系统原理图，其主要工作过程如下： 桩锤工作时，油泵8从油箱11中吸取并提供给系统压力油。如果此时桩帽上有桩存在，则防空打开关10工作，给电磁铁B一个信号，电磁铁7的右位工作，则溢流阀6处于正常工作状态，液压系统有压力存在。如果这时桩帽上无桩，则阀7的左位工作，则液压油直接从溢流阀6经过电磁阀7流回油箱。所以，电磁阀7起到了防空打的安全作用。假设桩锤处于最低位置，则此时电磁接近开关给换向阀4的A1端一个信号，泵8和蓄能器9的系统高压油经过换向阀4左端进入油缸1的下腔，抬起桩锤2上升，油缸1上腔的油经过电磁阀4左端流回油箱。当桩锤上升到一定高度时，行程接近开关又给电磁换向阀4的左端A2一个电信号，电磁换向阀4实现换向，右位工作，桩锤2在液压和重力的双重作用下快速下降，冲击桩帽，实现打桩功能。而下腔的低压油则经过电磁阀4的右端排入蓄能器和油箱。
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可以在锤体的冲程中装有多个行程接近开关，通过对这些行程接近开关的控制可以调节锤体冲击的行程以及冲击能量的大小。 本方案的优点：
1、构造简单，制造方便，成本较低； 2、电磁阀控制方向，换向迅速方便； 3、可以实现防空打功能；
4、蓄能器和液压泵给液压缸提供较高压力油，可以抬起较重的锤体，提高
打击效率。 5、全部采用液压设备，噪音较低；
6、打桩主要依靠锤体自身重量和液压能的双重作用，故冲击能量较大，桩
的贯入度大。 本方案的缺点：
1、本方案的蓄能器的工作作用不大，故所需泵的要求较高；
2、主要靠液压抬起桩锤上升和依靠锤体的自身重量下落，故打击频率不高； 3、依靠形成接近开关控制冲击行程，不能实现无级调速和调能； 4、含有电气设备，在恶劣的环境中工作寿命较短，对环境的依赖性较强，
稳定性较差。
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