РОТОРНЫЙ СВАЙНЫЙ МОЛОТ

Полезная модель относится к средствам механизации свайных работ, в частности, к устройствам для погружения свай ударной нагрузкой.
Широкому распространению способа погружения свай ударной нагрузкой способствует возможность получения величины единичных ударов, соизмеримых с любой массой сваи и любыми грунтовыми условиями с помощью относительно простых по конструкции средств механизации процесса. Современный парк сваебойной техники представлен, в основном, трубчатыми дизель-молотами более десяти типоразмеров с массой ударной части от 600 до 5000 кг, которые работают на относительно недорогом жидком топливе (соляра) и обладают автономностью. Последняя положительная особенность в мирных условиях, как правило, теряет свое значение, поскольку, практически, каждый строительный объект, обеспечен источником электроснабжения и применение дизель-молотов становится нецелесообразным по условиям экологии (задымленность) и низкой пусковой способности при низких температурах воздушной среды и низкого коэффициента полезного действия.
Известен свайный молот ударного действия с электромеханическим приводом ударной части, а.с. СССР №1701829, Кл. Е 02 Д 7/08, который избавлен от недостатков дизель-молотов, но сохранивший их главное положительное свойство - возможность получения больших значений энергии единичного удара.
В известном свайном молоте ударная часть поднимается на заданную высоту с помощью троса, сочленяющего ее с механизмом привода, который установлен на направляющей трубе, внутри которой свободно перемещается ударная часть, а сам привод выполнен в виде двух храповых колес установленных с диаметрально расположенных сторон направляющей трубы и снабженных подпружиненными собачками, свободно установленными на валу механизма, а вал с помощью поводков сочленен с подъемным тросом.
При постоянном вращении вала механизма ударная часть за один оборот вала совершает один удар и один подъем. Известное устройство, по сравнению с дизель-молотом, позволяет повысить коэффициент полезного действия и снизит энергоемкость процесса погружения свай за счет сокращения затрат части кинетической энергии свободно падающей ударной части на сжатие рабочей смеси в камере сгорания.
Недостатком устройства является то, что 50% времени электродвигатель работает вхолостую, так как подъем ударной части осуществляется за половину оборота вала, а на время второго полуоборота ударная часть находится в состоянии покоя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является ударное устройство (свайный молот), авторское свидетельство №1079758, Е 02 Д 7/08, содержащее навешиваемую на стрелу копра раму, внутри которой на горизонтальной оси смонтирована с возможностью вращения направляющая труба, в которой свободно перемещается ударная масса. В нижней части рамы, между направляющей трубой и основным шаботом, установлен подпружиненный дополнительный шабот. На концах направляющей трубы установлены механизмы фиксации ударной массы в виде подпружиненных рычагов, удерживающих ударную массу от движения относительно трубы до выхода ее на расчетную позицию сброса, и упоры. Кроме того, ударное устройство содержит привод, включающий электродвигатель, гидравлическую муфту и редуктор, выходной вал которого сочленен с валом вращения направляющей трубы.
Устройство работает следующим образом.
После установки сваи на точку забивки включается электродвигатель, и направляющая труба вместе с находящейся внутри трубы ударной массой получает вращение. В верхнем положении ударная масса удерживается в направляющей трубе с помощью подпружиненного рычага, которым направляющая труба при выходе на вертикаль упирается в консоль рамы и поворачивается
в горизонтальной плоскости, освобождая ударную часть для свободного падения.
Во время падения ударной части направляющая труба зафиксирована с помощью упоров, которыми труба прижимается к дополнительному шаботу, чем обеспечивается соосное расположение ударной массы и погружаемой сваи. При соударении ударной массы с дополнительным шаботом он перемещается до упора в основной шабот и освобождает направляющую трубу для дальнейшего вращения. При повороте направляющей трубы на 90° ударная часть из нижнего крайнего положения перемещается в крайнее верхнее положение. Известное устройство надежно обеспечивает соосность ударной массы и погружаемой сваи в период соударения, чем повышается качество процесса и снижает энергоемкость по сравнению с устройством по а.с. №1701829 в два раза за счет того, что за один оборот вала ударная часть срабатывает дважды.
Недостатками устройства является ненадежность механизма фиксации ударной массы в направляющей трубе, выполненного в виде подпружиненных рычагов, удерживающих ударную массу от перемещения до выхода ее на позицию сброса. При «отказе» любой из четырех пружин с помощью которых управляются рычаги механизма фиксации, создается аварийная ситуация, приводящая к поломке молота.
Другим существенным недостатком устройства является необходимость в усиленном закреплении копровой стрелы на базовой машине с помощью системы расчалок для восприятия центробежных сил от вращающейся массы ударной части, значение которых возрастает с увеличением массы ударной части и скорости вращения направляющей трубы, что снижает производительность (скорость погружения сваи).
Пример. При массе ударной части Q=1000 кг, числе ударов - 40 в минуту, что соответствует n=20 оборотам вала, высоте сброса - 2 м и расстоянии от центра вращения направляющей трубы до центра тяжести ударной части -
R=3 м центробежная сила, действующая в области вращения направляющей трубы, составит:
За вычетом тормозящих сил трения ударной массой о металл направляющей трубы фактическая центробежная сила составит:
ф
р-1222,8-1000·0,1=1112,8 кг.с
Столь значительная величина центробежных сил делает устройство повышенной опасности в эксплуатации и ограничивает возможность наращивания массы ударной части и числа ударов в единицу времени.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое решение состоит в повышении производительности за счет сведения к нулю влияния центробежных сил на ударную массу и за счет повышения надежности фиксации ударной массы.
Для достижения указанного технического результата в известном устройстве, содержащем раму, направляющую трубу, выполненную с упорами на концах, подвижно установленную в раме на ее горизонтальной оси и соединенную с приводом поворота, ударную массу, установленную внутри направляющей трубы с возможностью свободного перемещения, основной шабот, дополнительный шабот, подпружиненный относительно рамы и расположенный между основным шаботом и направляющей трубой, и механизм фиксации ударной массы в направляющей трубе, дополнительно установлена вторая направляющая труба с ударной массой внутри ее, установленная на общей оси с первой направляющей трубой с возможностью вращения в параллельных плоскостях в разные стороны, с одинаковой угловой скоростью и синхронно, а механизм фиксации ударных масс выполнен в виде лотков, продольные оси которых расположены по круговым кривым с центрами, совмещенными с центром вращения направляющих труб, при этом нижние и верхние концы лотков жестко закреплены соответственно на нижнем и на
верхнем поясах рамы, а стенки лотков выполнены с лапками для осуществления фиксации ударных масс в направляющих трубах.
Отличительными признаками предлагаемого устройства от известного, наиболее близкого к нему, являются наличие второй направляющей трубы с ударной массой, установленной на общей оси с первой направляющей трубой с возможностью вращения в параллельных плоскостях в разные стороны, с одинаковой угловой скоростью и синхронно, и выполнение механизма фиксации общих ударных масс в виде лотков, продольные оси которых расположены по круговым кривым с центрами совмещенными с центром вращения направляющих труб, при этом нижние и верхние концы лотков жестко закреплены соответственно на нижнем и на верхнем поясах рамы, а стенки лотков выполнены с лапками для осуществления фиксации ударных масс в направляющих трубах.
Благодаря отличительным признакам достигается возможность в достаточной степени взаимно уравновесить центробежные силы, действующие во время работы молота на ударные массы, повысить надежность фиксации ударной массы, что позволяет снять ограничение по массе ударных частей и по числу ударов, т.е. скорости вращения направляющих труб, что способствует повышению скорости погружения сваи, а, следовательно, повышению производительности.
На фиг.1 показана принципиальная схема роторного свайного молота, на фиг.2 то же, вид по стрелке «А» на фиг.1. Устройство содержит установленную на мачте 1 с возможностью свободного по ней перемещения пространственную раму 2, внутри которой установлены с возможностью вращения в вертикальной плоскости две направляющих трубы 3 и 4, на торцах которых закреплены упоры 5; две ударные массы б, которые помещены в направляющих трубах и свободно перемещаются внутри последних; привод вращения направляющих труб, который включает мотор-редуктор 7, фрикционную муфту 8, установленные на верхней части пространственной рамы 2; передаточный вал 9, соединяющий выходной вал фрикционной муфты 8 с
коническим редуктором 10, с помощью которой направляющие трубы получают вращение; дополнительный подпружиненный шабот 11, основной шабот 12, два лотка 13, выполненных по круговой кривой с центром, совмещенным с осью вращения направляющих труб, и свайный наголовник 14. Роторный свайный молот работает следующим образом. После установки погружаемой сваи 15 в наголовнике 14 включается мотор-редуктор 7 и с помощью фрикционной муфты 8, вала 9 и конического редуктора 10, направляющие трубы 3 и 4 с находящимися внутри них ударными массами 6 начинают вращаться. Момент, когда обе ударные массы 6 находятся в крайней верхней точке (одновременно) совпадает с выходом ударных масс 6 из лотков 13 и контактом упоров 5 в подпружиненный шабот 11, является началом свободного одновременно падения обеих ударных масс.
Весь отрезок времени падения ударных масс до нижнего крайнего их положения направляющие трубы 3 и 4 фиксируются вертикально в результате контакта упоров 5 с подпружиненным шаботом 11. При соударении ударных масс 6 с шаботом 11 последний проседает, освобождая трубы 3 и 4 для дальнейшего вращения. Краткую остановку труб обеспечивает работа фрикционной муфты 8