ZYB600F型液压静力压桩机悬臂强度的分析

副标题#e#   0引言
   
    液压静力压桩机是实施静力压桩工法的关键施工设备。这种设备施工时具有无震动、无噪声、无油污飞溅、施工质量好、使用费用低、工作效率高、压桩速度快、操作者劳动强度低等特点，是环保型桩工机械。正因为液压静力压桩机具有以上特点，所以在现代建筑基础施工领域中得到了广泛的应用。但由于液压静力压桩机的工作条件不好，工况复杂，致使压桩机的悬臂在工作中易发生严重变形或开裂，从而降低其使用寿命或因不能满足工程施工的要求而影响施工。
   
    液压静力压桩机悬臂结构的设计，大多是利用材料力学知识来进行强度分析，往往注重宏观结构和制造工艺等方面的要求，而忽略了其微观特征。有限元分析方法是用有限个单元将连续体离散化，通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值分析方法。有限元法把连续体离散成有限个单元，每个单元的场函数是只包含有限个待定节点参量的简单场函数，这些单元场函数的集合就能近似代表整个连续体的场函数。根据能量方程或加权残量方程可建立有限个待定参量的代数方程组，求解此离散方程组就得到有限元法的数值解门。故本文利用有限元分析方法，在短船悬空、长船着地支撑时一对角线上的两个支腿油缸支撑，另一对角线上的两个支腿油缸悬空这一最不利工况下，对液压静力压桩机悬臂进行静态分析，阐述液压静力压桩机悬臂受力特征，分析悬臂变形或开裂的原因，探讨悬臂的结构优化途径
   
    1  ZYB600F型液压静力压桩机基本结构
   
    ZYB600F型液压静力压桩机的基本结构如图1所示，主要由悬臂梁、配重、悬臂、机身、短船和长船等组成。
   

    2悬臂受力分析及强度校核
   
    液压静力压桩机在实际工作中，因地质条件和路面情况等因素的不同，在短船悬空、长船着地支撑时，可能出现一对角线上的两个支腿油缸支撑，另一对角线上的两个支腿油缸悬空的情况。由材料力学中的相关知识可知，在这种工况下，悬空的悬臂可简化为一悬臂梁.其受力情况如图2所示。
   

    图中:A-悬臂的外端点;B-横梁与悬臂接触的几何中心;Fb横梁和配重在悬臂上的压力;C-支腿油缸的支撑点;Fc-支腿油缸的支撑反力;D-悬臂与机身的连接点，解除该点的约束，可用机身连接点对悬臂的约束反力Rd和Ma来代替;Mr-横梁及配重对该悬臂产生的扭矩。
   
    根据液压静力压桩机设计的资料及工作要求，现已知横梁质量mhl=8t，机身质量mjs=80t，长船质量mcc=20t ,短船质量mdc=24t，配重mpx=240t。我们利用材料力学知识对悬臂进行分析与计算，可得:Rd=Fb=6.4*105(N);MD ≈154*107(Nmm);MT207.4*107 (Nmm)。
   
    根据受力特点和力学原理分析，可知其危险截面可能在D处.而D截面的结构尺寸及形状如图3所示。
   

    因此，在此工况下D截面处的正应力小于许用值，因此是安全的。