中南大学毕业设计论文（本科）
本方案的缺点：
1、不能实现无级调速和调节能量；
2、含有电气设备，工作的可靠性和稳定性较差，在恶劣环境中的工作适应
能力差； 3、必须通过无触点开关预先设置提升高度，才能控制冲击力的大小； 4、生产工艺的要求较高，制造的成本较高。
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2.5气液联合控制的打桩方案
图2.5 气液联合控制打桩方案
1-油箱 2-主泵组 3-插装阀 4-插装阀 5-低压蓄能器 6-高压蓄能器 7-上腔气缸 8-行程开关 9-锤头 10-控制泵组 11-下腔油缸
图2.5是气液联合控制的打桩方案的液压系统的原理简图，其主要工作过程是: 当锤头上升的时候，阀4通过主控换向阀控制打开，阀3关闭；泵2和高压蓄能器5里的高压油进入液压缸的下腔11，抬起锤头9上升。上腔7的气体被压缩，压力逐渐增加。当锤头9上升到一定高度时，气压推动主控换向阀换向，阀3打开，阀4关闭，锤体9受上腔压缩气体的爆炸力和自身重力的作用快速下降，冲击锤头，完成打桩任务。当锤头冲击完桩头时，行程阀8换向，使主控阀快速换向，回到初始状态，重复上述动作。 本方案的优点：
1、全液压设备，安全性能高，可以适应恶劣的环境； 2、低噪音污染，符合环保的要求；
3、具有无级调节冲击能量和调节冲击频率的功能；
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4、通过设计可具有防空打功能和失压保护功能；
5、气体爆炸力和锤重双重作用，冲击频率高，打桩的贯入度大； 6、制造成本低，适应中国市场的需求。 本方案的缺点：
1、换向不及电磁阀换向迅速； 2、噪音仍比静力压桩机大； 3、打桩频率有待进一步的提高。
通过分析比较可知，目前的桩锤研制方面主要考虑以下几个问题:
1、从中国的实际市场情况出发，考虑制造工艺要求和成本条件； 2、从打桩的环境出发，尽量提高打桩锤的使用安全稳定性能； 3、实现打桩锤的无级调能和无级调频是桩锤的一大要求； 4、进一步提高打击能和打击频率，从而提高打桩效率。
通过比较可知，方案五选用全液压设备，无价格较贵的电磁阀等，且本桩锤可以放在柴油锤架上直接使用，无需另外设计专用机架等，所以造价较低，较适合中国市场的要求，且桩锤性能优良，可实现设计目标的基本要求，故选用方案五。
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第3章 液压控制系统原理设计
3.1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； （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。
3.2设计分析
本桩锤要求用全液压设备代替电磁开关等电气设备，故其行程开关要用液压行程开关，因此其主控换向阀件也不能使用电磁换向阀，而必须设计出一种非标准件来实现这种换向功能。
我们可以借阅日本车辆公司的NH系列液压锤液压系统方案，用插装阀的开闭来控制油缸活塞的行程方向，那么我们所设计的主控换向阀的主要功能就是控制插装阀的启闭。在油缸的上腔冲入压缩气体，则活塞在行程过程中气体压力会不断的变化，可以用气体压力的变化来实现主控换向阀的换向。
系统要求能实现无级调节打击能量和调节打击频率的要求。要实现这两个功能，必须对主控换向阀有另外的控制压力，通过对这种外加的控制压力的调节来改变主控换向阀换向时所需的气体压力的大小，从而实现这两种调节功能。 系统的防空打功能和漏气保护功能通过对主控换向阀的控制来实现。所设计的系统必须要让这时的主控换向阀阀芯无法移动工作，这样才能使桩锤处于静止状态。
系统的单打功能也要通过对主控换向阀的控制来实现，我们可以设计其操作系统，使其可以控制主控换向阀，让主控换向阀在打桩过程完成一次后，其阀芯无法再移动工作，从而来实现这种功能。
具体的液压系统原理设计见图3.1
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3.3工作过程分析
3.3.1防空打过程分析
当无桩存在时，阀XHF2处于上位工作状态，则Pky为高压油控制状态，因此QHF为下位工作状态，断开通往主控阀的高压油路，AK2的油压永远为零，故不可能推动主控换向阀做任何移动，所以锤体也一直处于最下端而不会有任何动作，处于防空打状态。 3.3.2漏气保护过程分析
当油缸的上腔漏气时，则其气压始终为低压，不能给阀QHF提供换向条件，阀QHF始终是下位工作，断开通往主控阀的高压油路，AK1的油压永远为零，故不可能推动主控换向阀做任何移动，所以锤体也一直处于最下端而不会有任何动作，处于漏气保护状态。 3.3.3打桩工作过程分析
当有桩存在时，行程阀XHF2的下位工作，则Pky接油箱，QHF为上位工作状态。主控换向阀和行程阀XHF1接通，可以实现换向动作，处于可以工作状态。 3.3.3.1自动打桩过程分析
假设桩机的初始状态是：锤头位于最低端，气体压力初始值PAK3为1.5MPa，控制压力PAK=10MPa,系统工作压力为20MPa。
系统启动后，由于桩锤位于最低位置，挤压桩垫，使阀XHF1处于右位工作状态，高压油通过阀QHF的上位和阀YHF的上位进入主控换向阀的AK1腔，此时主控阀的左端作用力大于右端，推动阀芯迅速右移，完成右移换向动作，移动的过程中，主控换向阀的O腔将与K2腔连通，使插装阀CF1的上腔为低压油，CF1打开。同时主控换向阀的P腔与A腔连通，使插装阀CF2的上腔为高压，CF2关闭。系统高压油经过插装阀CF1进入油腔的下腔，推动锤体上升。垂体上升后，行程阀XHF1受复位力的影响，马上复位，使主控阀的AK1腔变为低压。但由于主控换向阀的AK2与K2腔连通，在换向过程中也变成了低压，所以，行程阀XHF1的复位并不影响主控换向阀阀芯的状态。锤体继续上升，压缩油缸上腔气体的体积，使其压力不断增大。当油缸上腔气体的压力增大到一定程度时，主控换向阀的阀芯右端受气体压力和弹簧力的双重作用，其总值大于左端的控制油提供的压力，阀芯开始向左缓慢移动，在P腔与K2腔未连通之前，锤体不断上升，压缩气体，使其压力不断的增大，所以阀芯左移的速度也越来越快。当阀芯左移到一定的程度时，主控换向阀A腔与O腔连通，P腔与K2腔连通，而AK2腔与K2腔一直连接，所以也变成了高压，此时会推动阀芯做快速的左移运动。而插装阀CF1的上腔与K2腔连通，变为高压，CF1阀关闭，插装阀CF2上腔与A连通，变为低压，CF2阀打开，使液压缸的下腔与低压油路连通，锤体受上腔气体压力和自身重力的双重作用，迅速下落，使下腔的液压油排回低压蓄能器和油箱，桩锤冲击桩帽，完成打桩动作。而行程阀XHF1受桩锤冲击影响，变成右位工作，回到初始状态，重复 上述打桩过程。
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