ЭЛЕКТРОМОЛОТ
ELECTRO-HAMMER

Изобретение относится к горной и строительной промышленности и может быть использовано для погружения тяжелых железобетонных свай или свай оболочек.
Известен электромолот, содержащий корпус с трехфазной обмоткой статора линейного асинхронного двигателя, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен якорь-боек, шабот с амортизатором [Патент №2315181, Малахов А.П. Опубл. 20.01.2008, Бюл. №2].
Но в этом электромолоте вследствие прямого удара якорем-бойком по шаботу и далее через амортизатор по свае происходит частое разрушение этих элементов и самой сваи, что приводит к ненадежной работе всего электромолота.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электромолот [Патент №2282029 RU, Малахов А.П., Аносов В.Н., Глазырин М.В. Опубл. 20.08.2006, Бюл. №23], являющийся прототипом и содержащий корпус с трехфазной обмоткой статора, в котором подвижно установлен якорь-боек, опирающийся на камеру повышенного давления воздуха в верхней части шабота с амортизатором.
Недостатком такого устройства является отсутствие согласующего элемента между якорем-бойком и погружаемой сваей, что приводит к ненадежной работе электромолота.
Задачей изобретения является повышение надежности работы электромолота.
Указанная задача достигается тем, что в электромолот, содержащий корпус со статором, якорь-боек, шабот с амортизатором, введены штуцер с гидропроводами, гидрогазовый аккумулятор, согласующий элемент, который размещен в корпусе электромолота в его нижней части, а якорь-боек установлен на наковальню, выполненную в виде поршня, через шток связанного с поршнем меньшего диаметра и помещенного в гидроцилиндр меньшего диаметра, который установлен на гидроцилиндр большего диаметра с поршнем большего диаметра, нижняя плоскость которого своим штоком связана с шаботом, установленным на сваю, причем образованная верхняя полость гидроцилиндра малого диаметра гидропроводом связана с нижней полостью гидроцилиндра большего диаметра и с гидрогазовым аккумулятором, а нижняя часть гидроцилиндра меньшего диаметра своим гидропроводом связана со штуцером с обратным клапаном.
На чертеже изображен продольный разрез предлагаемого электромолота.
Электромолот состоит из якоря-бойка 1, корпуса 2 со статором с цилиндрической нижней частью, в которой помещена наковальня 3 с согласующим элементом в виде поршня со стержнем 4 и поршнем меньшего диаметра 5, помещенного в гидроцилиндр меньшего диаметра 6, своей нижней частью установленного на гидроцилиндр большего диаметра 7 с поршнем большего диаметра 8, своим штоком в нижней части 9 связанным с шаботом 10, установленным непосредственно на погружаемый элемент 11.
Шабот своей верхней частью 12 установлен подвижно относительно корпуса электромолота, установленного своей нижней частью на амортизатор 13, который уложен на шабот 10, установленный на сваю 11. Образованные верхняя полость 14 гидроцилиндра меньшего диаметра и нижняя полость 15 гидроцилиндра большего диаметра связаны между собой гидропроводом 16, которой также гидропроводом 17 связан с гидрогазовым аккумулятором 18 повышенного давления, а нижняя часть гидроцилиндра меньшего диаметра также гидропроводом 19 через обратный клапан 20 связана с быстроразъемным штуцером (на чертеже не показан), полость 21 между поршнями меньшего диаметра 5 и большего диаметра 8 заполнена жидкостью повышенного давления.
Устройство работает следующим образом.
Электромолот шаботом 10 с направляющей верхней частью 12 устанавливается на погружаемую сваю 11. При этом корпус 2 электромолота своей нижней частью опускается на амортизатор 13. Предварительно от гидрогазового аккумулятора 18 через гидропроводы 16 и 17 полости 14 и 15 заполняются жидкостью повышенного давления, и поршень 5 в гидроцилиндре 6 со штоком 4 наковальней 3 поднимается якорь-боек 1 по внутренней поверхности корпуса 2 и занимает верхнее предударное положение. Полость 21 через гидропровод 19 с обратным клапаном 20 через штуцер также заполняется жидкостью повышенного давления.
При подаче электропитания переменной частоты на статор корпуса 2 якорь-боек 1 начинает создавать возвратно-поступательные перемещения, нанося удары по наковальне 3, от которой ударные импульсы через шток 4 передаются на поршень меньшего диаметра 5, от которого создающееся повышенное давление в полости 21 передается на верхний торец поршня 8 большего диаметра. Создавшееся высокое давление в полости 21 действует одинаково на оба поршня 5 и 8. Вследствие того что площади этих поршней различны, то и силы, действующие на них, не одинаковы и подчиняются соотношению
.
То есть силы поршней относятся друг к другу как площади поршней или как квадраты их диаметров.
Известно, что для забивки стандартной железобетонной сваи требуются усилия в момент удара бойка в соответствии с соотношением
,
-3
где m - масса бойка (кг) обычно составляет 2-5 тонны, v - скорость бойка в момент удара (м/с) 5-5,5 м/с, а время соударения t(с) обычно бывает равным 10·10 с.
Отсюда и сила в момент удара по свае может достигать величины 1,5-2,0 МН, а импульсная мощность в момент удара составляет 5-10 МВт. Эта мощность тратится на упругие деформации шабота, сваи и так называемое «разжижение грунта» в месте сцепления со сваей и разрушение самой сваи.
Чтобы процесс погружения сваи был непрерывным при сохранении создаваемых усилий, электромолот снабжается согласующим элементом в виде гидравлического трансформатора усилий с двумя гидроцилиндрами меньшего 6 и большего 7 диаметров. Это дает возможность при сохранении величин усилий, производимых по свае, на порядок уменьшить усилия, создаваемые бойком 1 по наковальне 3 и поршню 5 соответственно, что позволяет одновременно увеличить также на порядок частоту ударов.
Таким образом, предложенная конструкция электромолота позволяет значительно повысить надежность его работы.