ТРУБЧАТЫЙ ДИЗЕЛЬ-МОЛОТ

Полезная модель относится к устройствам трубчатых дизель-молотов, предназначенных для забивки составных свай, шпунта и других элементов в мостовом, гидротехническом и промышленном строительстве.
Известен трубчатый дизель-молот, содержащий рабочий цилиндр с продувочными патрубками и отверстиями, составной ударник из двух частей, верхней и нижней, в каждой из которых расположена осевая цилиндрическая полость, шабот, основная камера сгорания и сообщающиеся с ней посредством впускных отверстий дополнительные камеры сгорания [1]. Недостатком этого дизель-молота является то, что для изменения величины ударной массы требуется извлекать верхнюю часть составного ударника из рабочего цилиндра или наоборот вставлять ее туда.
Известен трубчатый дизель-молот, в котором размещены составной из двух частей ударник, а на ловителе его направляющей трубы установлен механизм фиксации верхней части ударника при работе нижней частью с пневмобуфером, который канатом и штангой связан с подпружиненным стопором дополнительной камеры сгорания и полым поршнем золотникового затвора дополнительного продувочного отверстия на его рабочем цилиндре [2].
Недостатком этого трубчатого дизель-молота являются неопределенность соотношений масс частей ударника, сложные и недостаточно надежные конструкции дополнительных камер сгорания, золотникового затвора продувочного отверстия и устройств переключения режимов их работы.
Цель полезной модели - обеспечение надежной работы дизель-молота в обоих режимах: нижней частью ударника с пневмобуфером и составным ударником, а также системы переключения режимов за счет расчетного соотношения масс верхней и нижней частей ударника и изменения конструкции отдельных узлов дизель-молота.
На фиг. 1 изображен трубчатый дизель-молот в режиме работы с пневмобуфером (вид сбоку); на фиг. 2 - трубчатый дизель-молот в режиме работы с пневмобуфером (вид спереди); на фиг. 3 - трубчатый дизель-молот в режиме работы с составным ударником (вид сбоку); на фиг. 4 - трубчатый дизель-молот в режиме работы с составным ударником (вид спереди); на фиг. 5 показана верхняя часть ударника; на фиг. 6 показаны дополнительные камеры сгорания в рабочем положении (вид в плане); на фиг. 7 показан узел фиксации верхней части ударника в момент запирания ее защелками; на фиг. 8 показан узел фиксации верхней части ударника в момент, когда защелки зафиксированы ползунами цилиндрических стопоров; на фиг. 9 показан подъемно-сбрасывающий механизм с включенным в рабочее положение подъемным рычагом.
Трубчатый дизель-молот включает в себя рабочий цилиндр 1, шабот 2, ударник составной из двух частей 3 и 4, соответственно нижней и верхней, основную кольцевую камеру сгорания 5, образованную поверхностями взаимодействия нижней части 3 ударника и шабота 2, дополнительные камеры сгорания 6, направляющую трубу 7 с ловителем 8, топливную систему с насосом 9 и подъемно-сбрасывающий механизм 10.
Рабочий цилиндр 1 снабжен ниже основных продувочных патрубков 11 дополнительными продувочными отверстиями 12, причем каждое из них снабжено пробкой 13, выполненной в виде винта.
Каждая дополнительная камера сгорания 6 включает корпус, выполненный в виде втулки 14 с внутренней резьбой, в котором размещен облегченный регулируемый винт 15, устанавливаемый либо для полного запирания отверстия 16 в основную кольцевую камеру сгорания 5, либо в положение, соответствующее расчетному объему дополнительных камер сгорания 6.
Нижняя часть 3 ударника имеет цилиндрическую полость 17 и кольцевую проточку 18.
Верхняя часть 4 ударника снабжена штоком 19, соразмерным цилиндрической полости 17. Внутри штока 19 предусмотрена осевая полость 20. На штоке 19 установлены компрессионные кольца 21 из фторопласта. Непосредственно на верхней части 4 ударника имеется кольцевая проточка 22, конусный срез 23 и монтажная проушина 24.
Направляющая труба 7 снабжена продольной прорезью 25 и уголками 26 для движения вдоль них подъемно-сбрасывающего механизма 10, а также бобышками 27 для стыковки с рабочим цилиндром 1 и ловителем 8.
На ловителе 8 смонтированы два механизма фиксации 28 верхней части 4 ударника. Каждый механизм фиксации 28 представляет собой корпус 29 с вертикальным фигурным отверстием 30, в котором установлены подпружиненный упор 31 с вертикальным фигурным отверстием 32 и стопорным гнездом 33, а также отключающий фигурный клин 34. На корпусе 29 установлен кронштейн 35, на котором шарнирно закреплен подпружиненный отключающий рычаг 36, шарнирно соединенный с отключающим фигурным клином 34.
К нижней плоскости корпуса 29 закреплен цилиндрический стопор 37, содержащий подпружиненный ползун 38 с хвостовиком квадратного сечения, пропущенный через отверстие в корпусе 29. К нижнему концу подпружиненного ползуна 38 закреплен канат 39.
Подъемно-сбрасывающий механизм 10 имеет подъемный рычаг 40, кинематически связанный с включающе-выключающим рычагом 41, у которого справа включающий конец 42, взаимодействующий с включающим упором 43, а слева выключающий конец 44, срабатывающий при движении вниз в момент взаимодействия с выключающим упором 45 на уголке 26. На верхнем торце подъемно-сбрасывающего механизма установлена балочка 46. Отношение масс верхней части 4 ударника к нижней его части 3 составляет 1,15:1,0.
Трубчатый дизель-молот работает следующим образом.
Для настройки дизель-молота на режим работы нижней частью 3 ударника с пневмобуфером при зафиксированной верхней части 4 ударника регулируемые винты 15 дополнительных камер сгорания 6 завинчиваются до полного запирания отверстий 16, пробки 13 вывинчиваются из продувочных отверстий 12 и завинчиваются в холостые втулки для хранения.
Натяжением канатов 39 хвостовики квадратного сечения подпружиненных ползунов 38 выходят из гнезд 33 и освобождают упоры 31 от фиксации, которые под действием своих пружин выходят передними концами в полость ловителя 8.
Состыкованные нижняя 3 и верхняя 4 части ударника подъемным рычагом 40 подъемно-сбрасывающего механизма 10, вошедшем в зацепление с кольцевой проточкой 18 на нижней части 3 ударника при взаимодействии концевой части 42 рычага 41 с упором 43, поднимаются вверх, и конусный срез 23 верхней части 4 ударника раздвигает подпружиненные упоры 31. При дальнейшем ходе вверх в момент совмещения с кольцевой проточкой 22 подпружиненные упоры 31 входят в нее и фиксируют верхнюю часть 4 ударника. Затем на ходе вниз подъемно-сбрасывающего механизма 10 подъемный рычаг 40 под действием выключающего конца 44 рычага 41, взаимодействующего с упором 45 на направляющем уголке 26, выходит из зацепления с кольцевой проточкой 18, и нижняя часть 3 ударника падает вниз до соударения с шаботом 2. Дизель-молот готов к режиму работы только нижней частью 3 ударника (поршнем) с пневмобуфером.
Подъемно-сбрасывающий механизм 10 опускается вниз, включающий конец 42 рычага 41 взаимодействует с включающим упором 43, и его подъемный рычаг 40 входит в зацепление с кольцевой проточкой 18. Затем он поднимает нижнюю часть 3 ударника вверх, при этом шток 19 верхней части ударника 4 входит в цилиндрическую полость 17 с образованием повышенного давления в камере сжатия 20. При взаимодействии выключающего конца 44 рычага 41 с выключающим упором 45 подъемный рычаг 40 расцепляется с нижней частью ударника 3, которая ускоренно падает. При падении нижняя часть 3 ударника взаимодействует с насосом 9 топливной системы, производится подача топлива на шабот 2, сжимается воздух в «малом» рабочем цилиндре после перекрытия нижних отверстий 12, и происходит удар по шаботу, распыл топлива в основной камере сгорания 5, самовозгорание рабочей смеси, образование газов, которые двигают нижнюю часть 3 ударника, имеющего компрессионные кольца, вверх и одновременно создают давление через шабот на забиваемый элемент. При движении нижней части 3 ударника вверх происходит выхлоп отработавших газов после открытия нижних отверстий 12, затем всасывание свежего заряда воздуха, сжатие воздуха в камере сжатия 20 пневмобуфера и обратный ход вниз с выполнением, ранее описанных процессов.
Для настройки дизель-молота на режим работы составной ударной частью (нижняя часть 3 ударника + верхняя часть 4 ударника) регулируемые винты 15 вывинчиваются на величину, обеспечивающую необходимый суммарный объем дополнительных камер сгорания 6, пробки 12 переставляются в продувочные отверстия и плотно их закрывают. Подъемно-сбрасывающий механизм 10 в холостом положении поднимается до упирания баночкой 46 в подпружиненные выключающие рычаги 36, при этом фигурные клинья 34 опускаются вниз и отжимают защелки 31 в заднее положение. Освобожденная от фиксации верхняя часть 4 ударника падает вниз и стыкуется с нижней частью 3 ударника. Хвостовики квадратного сечения подпружиненных ползунов 38 цилиндрических стопоров 37 попадают в гнезда 33 отжатых защелок 31 и фиксируют их. Фигурные клинья 34 под действием подпружиненных выключающих рычагов 36 поднимаются в верхнее положение до момента упирания их стопорных стержней в нижние плоскости корпусов 29.
Подъемно-сбрасывающий механизм 10 пускается вниз, его включающий конец 42 взаимодействует с включающим упором 43, а связанный кинематически с концом 42 подъемный рычаг 40 входит в зацепление с кольцевой проточкой 18 на нижней части ударника 3. Затем с помощью каната подъемно-сбрасывающий механизм 10 поднимает составной ударник на расчетную высоту. При взаимодействии выключающего конца 44 рычага 41 подъемно-сбрасывающего механизма 10 с упором 45 на уголке 26 на спуске происходит расцепление подъемного рычага 40 с кольцевой проточкой 18 нижней части 3 ударника и падение составного ударника. В ходе падения при взаимодействии с насосом 9 топливной системы производится подача топлива на шабот, сжатие воздуха в «большом» рабочем цилиндре после перекрытия выхлопных патрубков 11, удар по шаботу, распыл топлива в суммарной камере сгорания, самовозгорание рабочей смеси, образование рабочих газов, которые двигают вверх составной ударник и одновременно создают давление на забиваемый элемент через шабот. После выхлопа отработавших газов происходит всасывание свежего заряда воздуха нижней частью ударника 3 с его небольшим торможением, причем образующийся зазор между торцами частей ударника локализуется образованием вакуума. После исчерпания запаса кинетической энергии составной ударник двигается вниз. Происходят ранее описанные процессы. Цикл одного удара на этом заканчивается.
Экспериментально установлено, что при соотношении масс нижней части 3 ударника к верхней части 4 ударника в пропорции 1:1,15 и более, послеударный отскок характерен отсутствием расстыковки частей ударника. Это явление способствует более устойчивой работе дизель-молота в режиме составного ударника.
Источники информации
1 Патент на полезную модель «Трубчатый дизель-молот» №39613 от 14.04.2004 г., МПК E02D 7/12, опубликовано 10.08.2004 г., Бюл. №22.
2 SU Авторское свидетельство на изобретение «Трубчатый дизель-молот» №1717724 от 02.01.1990 г.