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建筑施工領(lǐng)域的打樁機(jī)分重力錘式和柴油錘式兩種。前者落錘沉重,整機(jī)龐大,不便運(yùn)輸;后者以柴油爆燃為動(dòng)力,噪聲大、尾氣排放嚴(yán)重,不符合未來施工“節(jié)能減排,綠色低碳”的趨勢(shì)。為保證樁機(jī)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,本作品采用新型的電磁彈射技術(shù)加速落錘。通過已制作完成的樣品可看到,此種電磁加速式打樁機(jī)擁有無噪聲污染、無尾氣排放;動(dòng)力來源(市電)清潔綠色;操作性、可控性好;制造和使用成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。
電磁彈射技術(shù)是未來工業(yè)、軍事領(lǐng)域重要的前沿應(yīng)用技術(shù),它具有峰值作用力大、無聲加速、無廢氣排放、可控性好等諸多優(yōu)點(diǎn),其在相關(guān)領(lǐng)域的部分應(yīng)用(如軍事領(lǐng)域中的電磁炮)即將改變傳統(tǒng)軍事模式。而其在工業(yè)領(lǐng)域的推廣剛剛開始,說明其市場(chǎng)潛力非??捎^。 在對(duì)現(xiàn)有的打樁技術(shù)進(jìn)行分析后,可知新型打樁機(jī)必須擁有以下特點(diǎn):
1 大幅度提高加速力峰值以縮短加速距離、減小落錘質(zhì)量;
2 打樁動(dòng)力來源必須綠色清潔以符合低碳環(huán)保要求;
3 落錘加速過程無噪聲,無尾氣排放以符合施工場(chǎng)地低噪聲、低廢氣指標(biāo);
4 打樁機(jī)樁擊動(dòng)力參數(shù)隨施工場(chǎng)地條件變化可調(diào),可控性好,易于使用。
而采用電磁能作動(dòng)力來源的電磁彈射技術(shù)則同時(shí)擁有以上優(yōu)點(diǎn)。 在對(duì)各種電磁彈射方式進(jìn)行進(jìn)一步的研究后,考慮到發(fā)射物體為質(zhì)量很大的鋼制圓柱狀落錘,我們最終選定使用電磁彈射領(lǐng)域中的“磁阻式”電磁彈射方式加速落錘。
磁阻式電磁彈射的應(yīng)用原理是“最小磁阻原則”,即磁力線總是要沿著磁阻最小的路線閉合。所謂磁阻,是指處于磁場(chǎng)中的物質(zhì)阻止線圈在其周圍建立磁通的能力。這個(gè)原則的外在表現(xiàn)是:任何一個(gè)磁場(chǎng)都會(huì)產(chǎn)生磁動(dòng)力矩,以使周圍磁阻小的物體盡可能地進(jìn)入其磁力線回路,而永磁鐵吸引鐵磁性物體就是這個(gè)原理的體現(xiàn)之一。本作品中,鐵磁性物體即為落錘,通電的螺線管即為磁鐵;而為獲得較大的吸引力矩,需要為螺線管通一個(gè)強(qiáng)電流,這個(gè)強(qiáng)電流在本作品中通過電容放電產(chǎn)生。這樣,螺線管,電容就建立起了電磁式樁擊的最核心部分。 在每一次樁擊過后,控制單元開啟充電回路再次為電容充電,同時(shí)控制牽引著末端帶有抓鉤的卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),將完成樁擊的落錘提起至合適位置,等待電容充電完畢后再次進(jìn)行樁擊。
以上便是電磁加速式打樁機(jī)基本的工作流程??紤]到施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和條件不同,樁擊流程和參數(shù)可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步修改細(xì)化,這時(shí),全電化操縱所帶來的“參數(shù)易修改”優(yōu)點(diǎn)便可以很好地體現(xiàn)。
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 二等獎(jiǎng)
1.2011年4月,在學(xué)?!疤魬?zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中,獲特等獎(jiǎng)。
2.已提交相關(guān)專利四項(xiàng),發(fā)明專利已進(jìn)入實(shí)質(zhì)審查階段