一种电磁打桩锤驱动参数设计方法技术

本公开实施例中提供了一种电磁打桩锤驱动参数设计方法，属于计算技术领域，具体包括：步骤1，获取对于待设计电磁打桩锤工作性能的初始约束条件；步骤2，建立复合坐标系并将待设计电磁打桩锤的运动过程映射至复合坐标系中的不同象限，得到待设计电磁打桩锤对应的矢量图；步骤3，根据初始约束条件和矢量图计算待设计电磁打桩锤的驱动参数。通过本公开的方案，使用复合坐标系和矢量图，简化相对复杂的求取永磁直驱电机驱动参数计算过程，提高计算效率、计算精度和实用性；清晰显示加速升锤或加速落锤的推力和加速度作用区，便于直观比较和分析参数特点，优化和保证参数设计质量；可用于其他种类打桩锤驱动参数描述和分析。于其他种类打桩锤驱动参数描述和分析。于其他种类打桩锤驱动参数描述和分析。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁打桩锤驱动参数设计方法


[0001]本公开实施例涉及计算
，尤其涉及一种电磁打桩锤驱动参数设计方法。

技术介绍

[0002]目前，市场现有的两种打桩锤，是柴油打桩锤和液压打桩锤。柴油锤是以锤体的落锤势能，引燃气缸中柴油，其势能加柴油燃爆能量形成锤击能，实现打桩。缺陷是污染。液压锤是以液压动力驱动锤体上升一个高度，以锤体的自由落锤(下抛)势能锤击做功，实现打桩。缺陷是效率较低，有液压油泄漏污染风险。
[0003]电磁打桩锤是用电磁直驱动力直接驱动打桩锤锤体实现打桩，电磁直驱电机产生电磁力驱动锤体作加速升锤运动和加速落锤运动，以锤体的加速落锤的末端动能形成锤击能，锤击桩体贯入地层做功，实现打桩。能源清洁，效率高。但是，要实现电磁打桩锤从原理变为产品，在电磁直驱动力下驱动打桩锤锤体实现打桩，如何描述电磁锤的驱动方式和设计电磁直驱电机的驱动参数，满足打桩锤工作能力的要求，是研发和制造电磁打桩锤产品首先要解决的问题，而现有公开的资料中，并没有对该问题进行描述或研究的相关信息。
[0004]可见，亟需一种高效精准，实用性强的电磁打桩锤驱动参数设计方法，包括电磁锤的驱动方式描述和电磁直驱电机的驱动参数设计，以满足设计电磁打桩锤产品的现实需要。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本公开实施例提供一种电磁打桩锤驱动参数设计方法，解决电磁打桩锤设计中的相关问题。
[0006]本公开实施例提供了一种电磁打桩锤驱动参数设计方法，包括：
[0007]步骤1，获取对于待设计电磁打桩锤工作性能的初始约束条件；
[0008]步骤2，建立复合坐标系并将所述待设计电磁打桩锤的运动过程映射至所述复合坐标系中的不同象限，得到所述待设计电磁打桩锤对应的矢量图；
[0009]步骤3，根据所述初始约束条件和所述矢量图计算所述待设计电磁打桩锤的驱动参数。
[0010]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述初始约束条件包括所述待设计电磁打桩锤的锤体质量m，所述待设计电磁打桩锤的最大升锤高度H2，所述待设计电磁打桩锤的最大锤击能E
4K
，锤击频率f。
[0011]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述复合坐标系中第一象限为所述待设计电磁打桩锤升锤运动的驱动加速升锤运动过程和上抛减速升锤运动过程的映射；
[0012]所述复合坐标系中第二象限为所述待设计电磁打桩锤落锤运动的驱动加速落锤运动过程和下抛加速落锤运动过程的映射。
[0013]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤2具体包括：
[0014]步骤2.1，假设锤体在上抛初始点动能E
2k
作用下，从原点向纵坐标正向上抛至最大
升锤高度H2(0－H2)，锤体在高度H2获得势能E
2p
，锤体从最大升锤高度H2向原点0自由落体(H2－0)，锤体获得原点0动能E
0k
，上抛初始点动能E
2k
和自由落体末端动能E
0k
大小相等，方向相反，其动能变量值为V
02
，在第一象限复合横坐标作动能变量V
02
点，同点对应有坐标值b0，即复合坐标点(V
02
/b0)，连接纵坐标H2点和复合横坐标V
02
点，得第一象限重力加速度作用线，或上抛运动矢量；
[0015]步骤2.2，在第二象限复合横坐标作动能变量V
02
点，同点对应有坐标值b0，连接纵坐标H2点和横坐标V
02
点，得第二象限重力加速度作用线，或自由落体运动矢量。
[0016]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤3具体包括：
[0017]步骤3.1，根据所述第一象限的矢量图和所述初始约束条件计算所述待设计电磁打桩锤的驱动加速升锤运动过程和上抛减速升锤运动过程对应的升锤驱动参数；
[0018]步骤3.2，根据所述第二象限的矢量图和所述初始约束条件计算所述待设计电磁打桩锤的驱动加速落锤运动过程和下抛加速落锤运动过程对应的落锤驱动参数。
[0019]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤3.1具体包括：
[0020]步骤3.1.1，当所述待设计电磁打桩锤升锤运动在驱动加速升锤运动阶段，电磁驱动力F1驱动锤体从原点0加速上升到上抛起始点高度H1，按预选的驱动力加速度a1值，计算电磁驱动力F1，从原点0出发，作a1作用线与上抛运动矢量相交，得交点坐标(b1，H1)和上抛起始点高度H1，从原点0至交点(b1，H1)的线段为驱动加速升锤矢量，得复合横坐标(V
12
/b1)，根据复合坐标正相关比例关系，求得上抛点起始动能变量值V
12
，并据此计算上抛起始点动能E
1k
，上抛起始速度V1，驱动加速升锤峰值功率P1，驱动加速升锤时间t1；
[0021]步骤3.1.2，当所述待设计电磁打桩锤升锤运动在上抛减速升锤运动阶段，锤体以上抛起始速度V1开始，从上抛起始点高度H1匀减速上升至最大升锤高度H2点，运动减速至0，从坐标点(b1，H1)到高度H2点的线段为上抛减速升锤运动矢量，得势能E
2p
，上抛减速升锤运动时间t2，整个升锤运动时间T
U
＝t1+t2；
[0022]步骤3.1.3，将m，H2，E
2p
，F1，H1，E
1k
，V1，P1，t1，t2，T
U
作为升锤驱动参数。
[0023]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤3.2具体包括：
[0024]步骤3.2.1，当所述待设计电磁打桩锤落锤运动在驱动加速落锤运动阶段，电磁驱动力F3和重力G同向作用于锤体，合力F2，锤体从落锤起始高度H2驱动加速下落至高度H3，根据选取的驱动力加速度a3值，计算电磁驱动力F3、合力加速度a2和合力F2，从落锤起点H2出发，作驱动力加速度a3作用线；
[0025]步骤3.2.2，当所述待设计电磁打桩锤落锤运动在下抛加速落锤运动阶段，锤体从下抛起始点高度H3，以下抛起始速度V3和下抛起始点动能E
3k
，在重力加速度g作用下，作下抛加速落锤运动，下落至原点0高度或锤击起始点，有复合横坐标复合坐标点(V
42
/b4)和末端动能或锤击能E
4k
，根据末端动能或锤击能E
4k
计算复合横坐标复合坐标点(V
42
/b4)中的动能变量值V
42
和末端速度V4，并根据复合坐标正相关比例关系，求得复合横坐标复合坐标点(V
42
/b4)中的b4值，从复合横坐标复合坐标点(V
42
/b4)，作重力加速度g作用线，有驱动力加速度a3作用线和重力加速度g作用线相交于(b3，H3)点，得下抛起始点高度H3，从落锤起始点H2到坐标点(b3，H3)的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁打桩锤驱动参数设计方法，其特征在于，包括：步骤1，获取对于待设计电磁打桩锤工作性能的初始约束条件；步骤2，建立复合坐标系并将所述待设计电磁打桩锤的运动过程映射至所述复合坐标系中的不同象限，得到所述待设计电磁打桩锤对应的矢量图；步骤3，根据所述初始约束条件和所述矢量图计算所述待设计电磁打桩锤的驱动参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述初始约束条件包括所述待设计电磁打桩锤的锤体质量m，所述待设计电磁打桩锤的最大升锤高度H2，所述待设计电磁打桩锤的最大锤击能E
4K
，锤击频率f。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于,所述复合坐标系中第一象限为所述待设计电磁打桩锤升锤运动的驱动加速升锤运动过程和上抛减速升锤运动过程的映射；所述复合坐标系中第二象限为所述待设计电磁打桩锤落锤运动的驱动加速落锤运动过程和下抛加速落锤运动过程的映射。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于,所述步骤2具体包括：步骤2.1，假设锤体在上抛初始点动能E
2k
作用下，从原点向纵坐标正向上抛至最大升锤高度H2(0－H2)，锤体在高度H2获得势能E
2p
，锤体从最大升锤高度H2向原点0自由落体(H2－0)，锤体获得原点0动能E
0k
，上抛初始点动能E
2k
和自由落体末端动能E
0k
大小相等，方向相反，其动能变量值为V
02
，在第一象限复合横坐标作动能变量V
02
点，同点对应有坐标值b0，即复合坐标点(V
02
/b0)，连接纵坐标H2点和复合横坐标V
02
点，得第一象限重力加速度作用线，或上抛运动矢量；步骤2.2，在第二象限复合横坐标作动能变量V
02
点，同点对应有坐标值b0，连接纵坐标H2点和横坐标V
02
点，得第二象限重力加速度作用线，或自由落体运动矢量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于,所述步骤3具体包括：步骤3.1，根据所述第一象限的矢量图和所述初始约束条件计算所述待设计电磁打桩锤的驱动加速升锤运动过程和上抛减速升锤运动过程对应的升锤驱动参数；步骤3.2，根据所述第二象限的矢量图和所述初始约束条件计算所述待设计电磁打桩锤的驱动加速落锤运动过程和下抛加速落锤运动过程对应的落锤驱动参数。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于,所述步骤3.1具体包括：步骤3.1.1，当所述待设计电磁打桩锤升锤运动在驱动加速升锤运动阶段，电磁驱动力F1驱动锤体从原点0加速上升到上抛起始点高度H1，按预选的驱动力加速度a1值，计算电磁驱动力F1，从原点0出发，作a1作用线与上抛运动矢量相交，得交点坐标(b1，H1)和上抛起始点高度H1，从原点0至交点(b1，H1)的线段为驱动加速升锤矢量，得复合横坐标(V
12
/b1)，根据复合坐标正相关比例关系，求得上抛点起始动能变量值V
12
，并据此计算上抛起始点动能E
1k
，上抛起始速度V1，驱动加速升锤峰值功率P1，驱动加速升锤时...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱更红，何杨东，
申请(专利权)人：长沙一派直驱科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：