ZLG折塔履帶式螺桿樁機主平臺設計及剛度校核

摘 要 主要介紹ZLG折塔履帶式螺桿樁機主平臺的主要功能及設計理念，結構組成及各部件的布置等，并進行了剛度校核。

關鍵詞 主平臺；主要功能；設計理念；結構組成；各部件的布置；剛度校核

中圖分類號：TU67 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0111-02

由于我國城市建設，鐵路、道路施工等各種建設的飛速發展，對打樁機的要求也越來越高，而打樁機的工況復雜，施工環境惡劣等外在條件，更提高了對打樁機主平臺可靠性的設計要求，因此主平臺設計的好壞直接影響整機的使用壽命，穩定等性能。現將主平臺設計過程具體闡述如下。

1 ZLG折塔履帶式螺桿樁機簡介

ZLG折塔履帶式螺桿樁機立柱采用矩形方管結構，三點支撐，既具有靈活的機動能力與施工效率，又具有極高的安全穩定性，并且塔在運輸時折疊放置，不用拆卸，減少了運輸成本和轉移場地的費用，該樁架按JG/T5006-92樁架技術重要條件設計生產，基于以上優點，ZLG折疊液動履帶式螺桿樁機可廣泛應用于城市建筑基礎和深基坑支護工程、防洪工程的防滲壩工程等各類工業民用建設施工中。

2 主平臺部分的主要功能及設計理念

主平臺主要起到支撐塔架和斜支撐，上連接護筒及鉆具，下連行走履帶，并承載各個其他主要部件的作用。可以說樁機大部分的操作都是在平臺上進行的，而且也同時受著各種力的作用，因此，對主平臺外形結構的設計尤為重要。設計過程中尤其需要注意的是，前后支腿支承座位置和回轉中心位置的確定是至關重要的，因為樁機在工作狀態下受著各種載荷，此時就需要尋找到一個力的平衡點，一般都以回轉中心為研究對象進行受力分析。

3 主平臺的結構特點

主要由前后支腿支承座，底塔支承座，左右加壓連接板，回轉支承上面板等部分組成，主要尺寸及結構示意圖如圖1所示。由運輸狀態以及國家相關道路法律法規的有關規定，得出了主平臺的最大外圍尺寸的理論范圍為長10 m，寬3 m，高4.3 m。ZLG樁機采用三點支承，且為倒三角，后支腿支承座可以抽象為一點，與主平臺前部的兩個前支腿支承座形成一個倒三角形，這樣三支點的樁機穩定性較好，便于樁機進行回轉作業，大大的提高了樁機作業的安全性。當后支腿垂直于主平臺展開，前支腿分別向兩側旋轉45°時，為樁機最佳受力狀態，故前支腿的位置應盡量靠前且垂直于主平臺，同時也避免了與行走履帶的干涉，讓樁機整體更加靈活機動，方便操作。在確定前后支腿支承座的同時還要考慮到與底盤行走履帶，鉆具，回轉支承的干涉問題，兩兩互為參考對象，模擬運作，最終以相互運轉順暢，互不干涉為主。

1.底塔支承座；2.前支腿支承座；3.橫梁；

4.縱梁；5.后支腿支承座

圖1 ZLG折塔履帶式螺桿樁機主平臺簡圖

4 各主要部件在主平臺上的位置分布

在整機運作過程中，需要很多重要部件同時運轉，且同時受力，才能最終實現樁機的正常運轉。在這一過程中，每一個部件都顯得十分重要，主平臺就是承載這些部件的核心部件。與此同時，還有很多電路的電纜和電器元件，油路的油管和液壓元件都穿插其中，形成回路，只有安排得當，才能源源不斷的輸送電和油給各個電路，油路，才能使樁機正常運轉。安排每一個部件的時候，都要考慮互相干涉與否的問題，例鋼絲繩和工具卷揚的干涉，前后支腿與行走履帶以及行走馬達的干涉，左右加壓裝置和護筒的干涉，回轉減速器和回轉支承的干涉，配重的計算和擺放位置也要考慮其中。主平臺上各部件的位置分布如圖2所示。

1.左右加壓滑輪組；2.支腿；3.回轉減速器；4.底盤及行走機構；5.操縱室及電器系統；6.工具卷揚；7.雙出繩卷揚機；8.配重

圖2 主平臺各部件位置分布簡圖

5 主平臺剛度校核

為保障設備在有載荷的作用下，也能正常工作，就要求其材料具有足夠的承載力。主平臺的主體材料為Q235的板材，部分材料為45#鋼板。Q235的屈服強度。在同時考慮主平臺強度，剛度，穩定性三面的校核的同時，更注重校核了主平臺的剛度，因為主平臺上分布著不均勻的不同載荷，且為了避免干涉和受力的考慮，各個部件的位置也大致固定，這時就要求主平臺應更加具備抗彎的能力，抵抗變形的能力，所以注重計算了主平臺的剛度校核。首先我們將主平臺抽象為等截面的直桿，桿件的四種變形有軸向拉伸或壓縮，剪切，扭轉，彎曲，由于我們研究的是桿件的彎曲，所以將主平臺以回轉中心為端點，抽象為懸臂梁，再將梁上各力進行分析，取彎曲變形最大處的一點，進行剛度校核。

抗彎強度校核：

最大撓度計算：

配重處為P值最大處，E為彈性模量，I為慣性矩，將具體數值帶入公式，得出撓度為可承受范圍內。

6 此主平臺的突出優點

1）結構整體性強，維修簡便。

2）全部為板材焊接，受力合理，穩定性強，可靠性高，不易發生側翻。

3）前后支腿采用三點支承，前后均可調節，操作性強。

4）回轉靈活度高，干涉性小，反應迅速，適用范圍廣。

5）全部由剛性體結構組成，全為箱型結構，剛性好。

6）抗彎效果好，可承受大載荷，施工效率高。

7 結束語

通過對折塔履帶式螺桿樁機主平臺的主要功能及設計理念，結構組成及各部件的布置等的介紹，以及剛度的校核，得出此樁機主平臺設計合理，受力均衡，并且得出受力最大處為主平臺后部，為以后類似樁機的設計提供了理論基礎。

參考文獻

[1]曾禮平，王衛英，劉建偉.打樁機回轉平臺的靜動態有限元分析[J].建筑機械，2012（1）.

[2]馮士慧，王兆虹.三支點打樁機的穩定性計算[J].建筑機械，1999（4）.

[3]材料力學（第4版）[M].北京科技大學，東北大學，2012.

作者簡介

汪美娜（1985-），女，遼寧沈陽人，助理工程師，從事機械設計及制造工作。endprint