高成秀[1]2001年在《振动锤的参数优化及自适应控制》文中研究指明本论文介绍了振动锤的工作原理、性能参数以及国内外的发展现状。提出设计制造能根据不同的地基状况自动改变其参数的振动锤，使其工作在最佳的打桩状态，提高打桩效率。 本论文主要从以下四个方面进行了分析和设计：一是地基土固有频率的估计。根据它来改变振动锤的振动速度，使振动锤与地基土发生共振；二是控制系统的设计。利用控制装置，然后根据参数估计的结果来改变振动锤的振动频率，实现自动打桩，这样可以提高振动锤的打桩效率和质量；叁是振动锤转速的调节，要使振动锤的振动频率和地基土的固有频率相等，就要能实现振动锤的无级变速及控制；四是机械激振系统的设计。本课题对振动锤的某些参数进行控制，设计出用自适应控制系统控制振动锤的某几个参数（如转速，偏心力矩）来适应不同工况下的打桩要求的自动振动锤。这样即可以减少施工单位资金开支（因为施工单位为满足不同工况打桩要求而购买多种型号的振动锤），用一个振动锤代替了多个振动锤，同时也不需要因地基土的改变而更换振动锤。因此，采用自适应控制理论设计的振动打桩锤将对增加经济效益和提高劳动生产率都有重要意义。
高成秀, 杨建军[2]2002年在《自适应控制的自动打桩振动锤》文中进行了进一步梳理振动锤利用共振理论设计 ,自适应控制系统在线测试地基土的参数 ,实时控制振动锤振动频率 ,使其工作在最优状态。计算机仿真表明这种控制方案可行
范增辉[3]2013年在《双马达振动锤关键参数设计及同步控制研究》文中提出液压振动锤以其施工效率高、沉桩能力强、工作噪音小等优势已成为桩基础施工中应用广泛的桩工机械。但是,使用传统方法设计的振动锤在粘土中沉桩时,经常出现施工效率低与齿轮传动系统可靠性低的问题。对此,本文针对适用于粘性土沉桩的液压振动锤关键参数与同步传动控制系统进行了研究,主要做了以下几点工作：1、借助土力学与振动沉桩理论,建立了粘土沉桩的振动锤动力学模型,通过引入无量纲功率与无量纲振幅,揭示了地基土阻尼、沉桩压下力对振动沉桩系统振幅与功率等关键参数的影响规律,其研究结果为适用于粘性土沉桩的振动锤关键参数的设计提供了理论依据。2、在粘土沉桩的振动锤液压系统负载特性研究基础上,提出了针对粘土沉桩的新型双马达同步液压系统控制方案；利用适用于粘土沉桩的振动锤参数设计方法,对ZZY40B型液压振动锤进行了参数的设计与修正,并对其关键液压元件进行了计算选型。3、针对提高双马达系统同步性能,提出一种复合式同步控制策略的模糊控制方法,建立了电液比例闭环控制系统数学模型,并应用MATLAB软件,进行了双马达同步控制系统的仿真研究,结果表明：该控制器具有较高的同步控制精度与较强的抗干扰能力。4、开展了双马达振动锤同步控制的实验研究；验证了本文提出的复合式模糊控制策略有效的提高了振动锤在振动沉桩过程中同步传动系统的可靠性。
张平均[4]2011年在《共振式水泥混凝土路面破碎车控制及故障诊断系统的关键技术研究》文中研究指明进入二十一世纪以来国内公路建设发展迅速,其中水泥混凝土道路占有相当数量,需要维修和改造的水泥混凝土道路越来越多,迫切需要解决废旧混凝土的再生利用问题。本文研究共振式水泥混凝土路面破碎车及其关键技术(简写为共振式路面破碎车),具有重要的理论意义和经济价值。本文从共振式路面破碎车的研制要求出发,研究了共振破碎频率控制、破碎行进速度控制和共振轴的故障诊断等关键技术,满足了该种新型路面工程车辆的应用需求,主要工作如下：针对共振破碎频率、行走速度的高精性能控制要求,在经典控制模型的基础上,重点分析了模型中影响控制性能的非线性因素和不确定性项,建立了该种车辆电液比例泵控马达速度控制系统的动态数学模型。研究了基于动态递归模糊神经网络(Dynamic Recurrent Fuzzy Neural Networks, DRFNN)的自适应反推控制算法,将影响频率控制性能的主要参数项确定为DRFNN的辨识对象,在MATLAB环境下进行的数学仿真验证了该控制算法的可行性,并通过车载控制系统的调试,结果表明了该控制算法的有效性,满足了共振式路面破碎车对破碎频率的控制要求。提出了基于自适应反推滑模的行走速度控制算法。针对不同工况下的速度控制要求,设计了转场工况下的自适应反推滑模控制算法并进行了系统的稳定性分析；研究了破碎工况下基于RBF神经网络(Radical Basis Function Neural Networks,RBFNN)的自适应反推滑模控制算法,该算法满足了破碎工况下系统对行走速度的高精度控制要求。针对振动轴机械结构复杂,振动信号非线性强的特点,研究提出了基于振幅的非线性PCA (Nonlinear Principal component analysis, NLPCA)故障特征提取方法,简化了离散隐马尔科夫模型(Discrete Hidden Markov Model, DHMM)参数的训练方法,降低了算法中浮点数的运算量,满足了其故障诊断的要求。研制了基于双CAN现场总线网络的共振式路面破碎车车载控制系统。采用EPEC控制器和CANopen/CAN2.0技术,设计共振式路面破碎车控制系统的体系结构,完成了上下位机的硬件设计和软件编程,并在共振式路面破碎车样机上完成了安装调试,相关控制软件已申报软件着作权。
刘指先[5]2011年在《四轴液压振动桩锤的同步特性及其控制研究》文中研究表明液压振动桩锤的施工效率高,沉桩功率大,对周围环境影响小,使得其成为了目前已得到广泛运用的环保桩工机械。但是,目前使用的液压振动桩锤几乎全部都是采用同步齿轮来实现强迫同步的。而由于地基负载的复杂性,同步齿轮在施工过程中往往会受到严重的摩擦和冲击,从而大大缩短了振动桩锤的使用寿命。对此,本文提出了将自同步理论运用于振动桩锤的方法,以期减少系统的摩擦和冲击,提高振动桩锤的使用寿命。本文的主要内容有：1、首先分析了二轴激振系统的同步性条件,并以此为基础,再以四轴振动桩锤为研究对象,针对四轴激振系统的单纯自同步振动难以实现的问题,对四轴激振系统进行了动力学分析,得出了四轴激振系统实现自同步的必要条件以及系统实现垂直方向自同步振动的充分条件。2、对四轴液压振动桩锤的控制系统进行了建模分析,利用MATLAB软件设计了参数自校正模糊相位差控制器,并对控制系统响应特性进行了仿真研究。3、在四轴振动桩锤的动力学分析以及对其控制系统研究的基础上,对四轴液压振动桩锤进行了整体建模,并对系统的同步性能进行了仿真研究。4、对二轴激振系统进行了试验研究,实验分别研究转速、偏心块质量和摩擦阻矩对系统同步性的影响,以此来验证本文理论的正确性。经理论研究与实验验证表明：在去掉同步齿轮的情况下,本文的自适应模糊相位差控制系统能够控制自同步条件达到预期的控制效果,实现了四轴液压振动桩锤的控制自同步,从而大大减少了系统的摩擦和冲击,提高了系统的使用寿命,同时,也为新型的液压自同步振动桩锤的设计提供了一定的理论和技术支持。
贺建超[6]2011年在《液压振动桩锤沉桩能力及调频调距液压控制系统研究》文中研究指明液压振动桩锤是一种以油压力为驱动力,产生偏心激振、强迫桩土振动,使地基土液化以实现轻松沉桩的新型环保桩工机械。目前,工程机械界对液压振动沉桩技术的研究主要集中在桩锤设备研制和试用上,对振动沉桩机理的研究,尤其在振动桩锤沉桩能力和地基土液化特性分析,一直缺乏系统完善的理论体系。针对以上问题,本文主要做了以下工作：(1)在工程调研以及查阅大量文献的基础上,对振动沉桩系统地基土的动力特性和液化条件进行分析总结,从土层的极限动应力状态和动剪切强度理论出发,根据极限平衡条件(Mohr-Coulomb强度准则),建立振动锤沉桩能力力学计算模型,确定振动桩锤沉桩阻力,提出了近共振频率计算的新方法。(2)运用有限差分程序FLAC3D的流固耦合动力时程分析模块,采用Mohr-Coulomb模型和Finn液化本构关系,建立桩土相互作用分析模型,预测振动锤的沉桩能力,并对不同沉桩参数对沉桩能力和地基土液化特性进行了对比研究。(3)在前文振动频率和偏心矩对沉桩能力和液化特性影响的研究基础上,根据振动沉桩系统的要求,设计了调频调矩液压控制系统,针对额定激振力为1600kN的中低频振动桩锤的液压系统的元件选型计算,对电液比例调频调矩控制系统进行数学建模研究。最后针对近共振频率计算的新方法进行了现场试验研究,验证了理论的正确性。本研究对预测振动桩锤的沉桩能力、确定液压振动桩锤沉桩阻力、选择合理的沉桩参数提高沉桩效率,具有重大的实用价值,为液压振动桩锤在桩基工程更好地推广应用提供有益的参考依据。
吴伟传[7]2012年在《基于沉桩负载的液压振动桩锤齿轮传动系统动态特性研究》文中指出液压振动桩锤以其沉桩能力强、施工效率高、适用地质范围广对周围环境影响小等优势成为了一种目前应用广泛的环保型桩工机械。但是,振动沉桩过程中齿轮系统面临复杂多变的土力学因素、独特的偏心回转负载特性、多种形式的内、外部激励,加上缺乏有针对性的研究,目前国产的桩锤齿轮普遍存在工作噪音大、可靠性低、使用寿命短的问题。对此,本文专门针对液压振动桩锤沉桩负载和齿轮传动系统的动态特性进行研究,主要工作如下：1、借助有限元分析手段,以ZZY80型液压振动桩锤为对象,研究了振动桩锤齿轮箱转子系统的固有特性。研究表明：考虑齿轮耦合的模态包含单转子主导模态和因齿轮耦合产生的弯扭耦合新模态,这一更全面的分析结果能够有效防止系统的共振破坏。2、借助土动力学和振动理论,在桩锤系统动力学建模分析的基础上,仿真研究了桩锤激振器的负载特性,针对给定的地质条件,预测了振动沉桩过程中的负载振动阻力矩、系统油压、地基土的动刚度和动阻尼、近共振频率特性。3、针对双轴惯性激振器直齿轮副,建立了齿轮振动系统机电液混合模型。仿真研究了负载振动阻力矩、齿轮侧隙、齿轮静传递误差、系统阻尼对齿轮动态特性的影响,并以ZZY80型液压振动桩锤为对象,进行了齿轮侧隙合理化设计,有效地降低了齿轮的动载荷,提高了振动桩锤齿轮传动系统的动态性能和工作可靠性。4、在振动沉桩施工现场对特定的激振频率下沉桩过程的液压系统油压与沉桩深度的关系进行实验研究,验证了振动沉桩过程系统负载理论和仿真分析的正确性。
张磊[8]2010年在《高频液压振动打桩的亚塑性模型分析与数值分析》文中进行了进一步梳理高频液压振动锤是一种以油压为驱动力的新型环保桩工机械，以其高效、经济、环保等优点而备受青睐，广泛应用于土木工程、海洋工程、港口工程与桥梁工程；但是其沉桩理论落后于实际应用，这种局限性会阻碍高频液压振动锤优势的发挥。对于高频振动打桩的研究，主要有试验研究和数值分析方法两种。本文主要研究高频振动打桩的数值模型--VIPERE模型。针对该模型不能量化、无法直接得出打桩的沉桩速率以及打桩过程对周围土体的影响等因素，在Holeyman、Vanden Berghe等人研究的基础上，将VIPERE模型程序化。本文首先系统介绍VIPERE模型中土体采用的由Bauer和Gudehus提出的亚塑性本构关系及其参数，同时对该模型的几何模型、桩与土的性状定以及其综合计算方程进行描述，编制程序。其次将模型振动打桩结果与瑞典皇家实地测试的结果初步比较，论证程序在实际工程中的适用性；同时将程序计算与Vanden Berghe计算结果进行对比分析，分别从桩侧反力、桩底反力和桩的贯入速率等方面，比较两种计算结果，验证程序的正确性；此外，对高频振动打桩引起的孔隙水压力、有效应力、桩周土的状态和应力波的传播等做初步的分析。然后对振动打桩参数进行分析，讨论激振参数、土参数、模型参数和桩参数对打桩效果的敏感性，进而指导实际工程中高频振动打桩的应用。最后，基于PLAXIS8.2岩土工程分析软件的动力模块分析高频振动锤打桩相关问题,主要对沉桩的位移、振动沉桩的应力场、超孔隙水压力的分布做简要的动力分析，并与前面的模型相互验证和比较。
蒋新华, 张平均, 彭晋民[9]2011年在《共振式水泥混凝土路面破碎车共振频率和振幅的控制研究》文中认为基于共振式水泥混凝土路面破碎车共振机构的载荷分析,给出了共振频率和振幅的模型。针对共振机构电液比例控制系统的非线性和不确定性问题,建立基于比例泵控马达的频率控制数学模型,设计了自适应反推滑模的频率控制算法;针对系统模型中的不确定项,给出了各参数项的自适应律;基于Lyapunov函数,证明了频率输出跟踪的渐近收敛。仿真和车载实验结果表明,该方法具有较好地频率跟踪性能,能满足共振式水泥混凝土路面破碎车的施工作业要求。
刘建鹏[10]2012年在《高频振动打桩及其对邻近环境的影响》文中研究指明高频液压振动桩锤具有低振感、低噪音、自重轻、机动性强等优点,所以高频打桩在国内外许多实际工程中被广泛采用。然而,桩的贯入不仅使周围土体的性质发生变化,而且可能对邻近结构产生影响。近年来,打桩对周围环境影响的研究一直是一个重要的课题。本文使用有限元程序ABAQUS建立高频打桩的叁维模型,对高频打桩引起的周围土层性质、邻近桩基以及混凝土框架结构的影响进行了研究。主要研究的土体为软粘土,采用摩尔库伦本构模型,参数选用不排水强度指标,分析步算法采用显式算法,模型采用有限元与无限元耦合的模型,近场土体采用实体单元C3D8R,远场土体采用无限单元CIN3D8。桩的贯入运用了一种特殊的方法,即桩轴线处建立半径为1mm的管,把管和土之间的接触设为光滑,打桩时,土与管分离,桩可以随着管向下贯入,从而形成了打入桩和周围土体之间的接触关系,其中打入桩和圆管采用刚体模拟。高频振动锤的参数参考ICE815C振动锤参数,力作用在桩顶的参考点上,荷载曲线采用正弦曲线,打桩频率取25Hz。本文简单阐述了高频振动沉桩以及打桩引起地面振动的基本原理,并对前人所做的研究进行了详细地总结和归纳,包括试验研究、理论分析和数值分析,同时介绍了有限元程序ABAQUS关于高频打桩分析的基本理论。对高频液压振动锤沉桩的贯入过程进行了有限元模拟,分析了沉桩过程中桩周土体性状的变化,性状包括了土体的应力、位移、加速度、速度等,研究了振动锤参数、土体参数、桩径、桩土摩擦系数等因素对贯入的影响。得出了桩尖周围土体的水平应力和竖向应力发生了应力突变的现象,即桩周土的应力比原来初始地应力的数值大,桩尖两边分别出现最大正负剪应力。最后模拟了在邻近结构旁打桩的过程,包括了在单桩和四根桩的桩旁打桩、带承台的桩旁打桩以及在四层混凝土框架结构旁打桩。分析了贯入过程对既有桩和混凝土框架结构内力、位移、速度、加速度等的影响,并研究了振动锤参数、土体参数、桩径、桩土摩擦系数等因素对既有桩内力的影响。得出了打桩过程中,既有桩和框架结构内力的变化规律。
参考文献：
[1]. 振动锤的参数优化及自适应控制[D]. 高成秀. 甘肃工业大学. 2001
[2]. 自适应控制的自动打桩振动锤[J]. 高成秀, 杨建军. 兰州工业高等专科学校学报. 2002
[3]. 双马达振动锤关键参数设计及同步控制研究[D]. 范增辉. 中南大学. 2013
[4]. 共振式水泥混凝土路面破碎车控制及故障诊断系统的关键技术研究[D]. 张平均. 中南大学. 2011
[5]. 四轴液压振动桩锤的同步特性及其控制研究[D]. 刘指先. 中南大学. 2011
[6]. 液压振动桩锤沉桩能力及调频调距液压控制系统研究[D]. 贺建超. 中南大学. 2011
[7]. 基于沉桩负载的液压振动桩锤齿轮传动系统动态特性研究[D]. 吴伟传. 中南大学. 2012
[8]. 高频液压振动打桩的亚塑性模型分析与数值分析[D]. 张磊. 福州大学. 2010
[9]. 共振式水泥混凝土路面破碎车共振频率和振幅的控制研究[J]. 蒋新华, 张平均, 彭晋民. 振动与冲击. 2011
[10]. 高频振动打桩及其对邻近环境的影响[D]. 刘建鹏. 福州大学. 2012
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