1 国内外发展现状

随着世界人口数量的快速增长，各种矿产资源被疯狂地采掘而面临枯竭；人类未来的生存与发展将越来越依靠蕴藏着巨大资源的海洋，未来各国的发展与竞争就是对海洋资源利用和开发的竞争^[11]。海洋资源的开发必然少不了打桩船的应用，大力开发海洋资源给打桩船行业带来极大的发展机遇，多种型号打桩船的生产与销售如图2所示。

国内打桩船桩架的变幅升降,过去都是采用电动卷扬机卷绕钢丝绳拖动的机械式升降机构.其缺点是需做较多的辅助工作,工作效率很低,打斜桩时桩架的角度调整很困难.因此，由液压系统控制取代传统机械作业成为打桩船变幅技术发展的新的趋势。液压传动系统具有能够实现无极调速，调速方便，而且调速范围大; 工作平稳，能快速启动，制动和频繁换向; 调节控制简单，操作非常方便，容易实现自动化，易于实现过载保护，使用寿命长; 液压元件已经实现了系列化、标准化、通用化，所以安装、调试、使用、维修都比较方便等优点。^[4、6]

由于传统设计理念，现有桩架变幅液压系统的装机功率普遍过高，智能化控制水平及系统效率偏低，从而造成了极大的能源浪费。最早的打桩船由柴油机带动发电机，再由发电机向电动机输送电能，最后由电动机驱动液压泵组，能量经过了三次转换，使得系统结构复杂，效率低。后来，打桩船是由一台双输出轴柴油机既驱动一部分液压泵组又驱动发电机，发电机向电动机输送电能，由电动机再驱动另一部分液压泵组，也存在柴油机结构复杂、通用性差等缺点。目前，打桩船采用由柴油机直接驱动液压泵组，具有结构配置相对简单、效率高等优点，是目前大型打桩船广泛采用的能量传递方式。但打桩船仍存在很多问题，例如：如何降低植桩时间、提高作业效率与节能，如何解决液压泵的排油压力与负载压

力不相适应导致的较大功率损失的问题，又如现有打桩船在打桩的全过程中，驱动主液压泵的柴油机一直处于运行状态，并未考虑柴油机的输出功率与负载功率的自动匹配；尽管在功率所需较小的施工环节，使部分液压泵处于卸荷状态，但功率损失仍然较大^[5]。

按照作业时的要求,桩架的摆动若以导板垂直位置为基准,则应能前倾30°、后仰15°,且还可以在这区间的任何位置较长时间地停留,其摆动轨迹如图3所示^[3]。

因此，研究如何降低桩架变幅液压系统的装机功率，并有效提高系统效率已成为打桩船液压系统设计的焦点问题。

2 课题设计的目的与意义

打桩船是港口、桥梁和水利建设的关键设备。桩架变幅液压系统对提高打桩船的安全性及提高工作效率具有至关重要的作用。本毕业设计的目的旨在设计一种高效安全的桩架变幅液压系统，能实现桩架的平稳升降动作，且具有速度无级调节、安全可靠、节能与功率智能匹配等特点。基于已知的各项数据参数，参考国内外目前的打桩船设计与研究现状，理论分析液压系统的的各部分效率，通过对打桩船作业工况的综合分析及基于负载敏感控制的液压系统的设计与分析，在原有的基础上降低桩架变幅液压系统的装机功率，并有效提高系统效率，达到合理配置液压系统的驱动功率，提高系统的安全性和节约能源的目的，按计划完成液压系统设计。