ГИДРОВРАЩАТЕЛЬ ДЛЯ ЗАВИНЧИВАНИЯ ВИНТОВЫХ СВАЙ

ГИДРОВРАЩАТЕЛЬ ДЛЯ ЗАВИНЧИВАНИЯ
Полезная модель относится к строительству и может быть использована при конструировании механизмов, предназначенных для завинчивания винтовых свай.
Научные исследования и производственный опыт применения винтовых свай подтвердили их техническую и экономическую целесообразность. Первоначальные затраты на изготовление таких свай в значительной степени окупаются за счет возможности их последующего вывинчивания. Эти преимущества выдвигают винтовые сваи на ведущее место в тех отраслях строительства, где затраты времени на погружение, универсальность применения, несущая способность, надежность в работе и возможность их многократного использования имеют первостепенное значение. В связи с этим особую актуальность приобретает задача усоверщенствования конструктивных рещений механизмов завинчивания свай.
Известно устройство 1, предназначенное для завинчивания винтовых свай. Устройство содержит корпус с расположенной внутри обоймой с вертикальными продольными пазами и полую муфту, на внутренней стороне которой образованы винтовые направляющие. Муфта выполнена составной, установлена на корпусе при помощи упругих элементов и соединена с обоймой посредством зубчатого сцепления. Недостатком устройства 1 является сложность кинематической схемы его привода, обусловленная непрерывностью процесса завинчивания.
2003123560
МПК7Е0207/22 ВИНТОВЫХ СВАЙ
завинчивания винтовых свай. Устройство содержит корпус с направляющей обоймой, имеющей продольные пазы, и приводные диски, которые соединены тягами с гидроцилиндром, а также механизм пригруза. Для увеличения производительности механизм пригруза выполнен в виде двух втулок с наружной винтовой нарезкой, жестко соединенных с приводными дисками. Корпус устройства снабжен двумя неподвижными, имеющимивнутреннюювинтовуюнарезкумуфтами,
взаимодействующими с втулками пригруза. Недостатком известного устройства 2, как и описанного выще устройства 1, является, кроме сложной кинематики привода, неудачная конструкция переключения храпового механизма, использующего собачки. Данная конструкция создает повыщенную опасность для персонала, обслуживающего установку.
Известно устройство 3 для погружения винтовых свай, которое содержит стержень с наголовником, свободно установленные на стержне втулку и маховик. На противоположных поверхностях маховика и наголовника выполнены зубья. Устройство снабжено приводом вращения, а также механизмом подъема маховика, который кинематически связан с втулкой. Вал привода вращения соосно соединен со стержнем, взаимодействующим с маховиком посредством щпоночного соединения. Стержень смонтирован на наголовнике,, а втулка - на маховике с возможностью вращения. К недостаткам известного -устройства 3, являющегося инерционным, следует отнести его больщую металлоемкость, а также сложность кинематической схемы привода маховика.
. Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство 4 для погружения винтовых свай, выбранное в качестве прототипа. Известное устройство 4 содержит храповую муфту, расположенную между опорными плитами, и
состоящую из цилиндрической обоймы с продольными пазами и закрепленными на ней храповыми колесами, каждое из которых выполнено из двух жестко соединенных между собой зубчатых дисков. Зубья одного из дисков ориентированы по часовой стрелке, а зубья другого диска - против часовой стрелки. Устройство 4 снабжено гидроцилиндром, шток которого оснащен поворотным крестообразным элементом с цилиндрическими упорами разновеликой длины. Упоры взаимодействуют с соответствующими храповыми колесами. Конструкция имеет целый ряд достоинств по сравнению с описанными выще аналогами. Оригинальной является конструкция крестообразного элемента, связанного со щтоком гидроцилиндра вращения и имеющего возможность поворота относительно продольной оси. За один оборот сваи осуществляется пять циклов. Однако известное устройство 4 имеет ряд недостатков, среди которых, прежде всего, следует отметить неравномерность нагрузок, действующих на подщипниковый узел механизма завинчивания. Это обусловлено тем, что крутящий момент прикладывается непосредственно к храповым колесам, а, следовательно, и к жестко связанной с ними цилиндрической обойме с установленной в ней сваей в одной точке. В связи с этим возникает опрокидывающий момент, что может привести к быстрому износу подщипникового узла и выходу его из строя. Кроме того, кинематика устройства обеспечивает только цикличность процесса завинчивания свай, что ограничивает функциональные возможности известного устройства 4. К недостаткам прототипа можно также отнести сложность конфигурации, а, следовательно, и технологии изготовления храповых колес, а также большие габариты устройства по высоте и его больщой вес.
Задачей предлагаемой полезной модели является повыщение надежности и эксплуатационнь х возможностей устройства, при существенном упрощении конструкции, уменьщении габаритов и веса
устройства.
Для достижения этого технического результата предлагается гидровращатель для завинчивания винтовых свай, который, как и наиболее близкий к нему, выбранный в качестве прототипа, содержит корпус с установленной внутри него обоймой, механизм завинчивания, включающий два храповых колеса, каждое из которых имеет возможность взаимодействия с соответствующим храповиком, и гидравлический привод, содержащий гидроцилиндр  со штоком. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного устройства 4, принятого за прототип, является то, что храповые колеса установлены с возможностью свободного вращения относительно обоймы в одном направлении. Число храповиков, взаимодействующих с каждым храповым колесом, дополнено до трех. Храповики кинематически сопряжены с выступами на торцевых поверхностях храповых колес и установлены с возможностью свободного вращения. Гидравлический привод дополнен вторым гидроцилиндром, а щтоки первого и второго гидроцилиндров соединены с соответствующими храповыми колесами. Для обеспечения работы гидровращателя в различных режимах его гидравлический привод может быть оснащен блоком управления. Выступы на торцевых поверхностях храповых колес могут быть выполнены в форме щестигран НИКОВ.
Технический результат, достигнутый в предлагаемой полезной модели, получен за счет следующего.
В заявляемой полезной модели предложена конструкция гидровращателя для завинчивания винтовых свай, в которой в отличие от прототипа по-новому выполнены кинематические пары: храповые колеса - храповики. И храповые колеса, и храповики, число которых увеличено до трех для каждого храпового колеса, выполнены «плавающими, самоустанавливающимися.- Благодаря этому нагрузка на подщипниковые
узлы механизма завинчивания гидровращателяраспределяется
равномерно, крутящий момент прикладывается к храповым колесам не в одной точке, как в прототипе, а в трех. В результате опрокидывающий момент практически отсутствует. Это существенно повышает срок службы подщипникового узла, а, следовательно, и надежность работы всей конструкции в целом.
Другим существенным признаком полезной модели является установка в гидровращателе второго гидроцилиндра. В результате этого образуются два независимо работающих механизма завинчивания. Каждый механизм состоит из храпового колеса, трех храповиков и гидроцилиндра. Такая кинематика позволяет управлять работой гидровращателя при помощи вновь введенной системы управления (см. пункт 2 формулы полезной модели). Задавая соответствующие алгоритмы работы системы управления, имеется возможность обеспечить цикличность либо непрерывность процесса завинчивания. Это существенно расщиряет функциональные возможности гидровращателя.
Кроме того, упростилась конструкция, а, следовательно, и технология изготовления храповых колес. Сложная конфигурация колес, порождающая значительные контактные напряжения, изменена на более простую и технологичную, а именно: храповые колеса на торцевых поверхностях имеют выступы, форма которых может быть, например, щестигранной (см. пункт 3 формулы полезной модели).
Конструкция гидровращателя в целом существенно упростилась, оно стало более компактным. Его габариты по высоте существенно уменьщены по сравнению с прототипом, уменьщен также вес гидровращателя.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет рещить поставленные задачи.
изображены:
на фиг. 1 - предлагаемый гидровращатель с приводом (общий вид);
на фиг. 2 - гидровращатель в сборе с гидроцилиндрами (общий вид);
на фиг. 3 - вид А на фиг. 2 (осевой разрез);
на фиг. 4 - блок управления гидровращателя (общий вид);
на фиг. 5 - вид Б на фиг. 1 (вид сверху на шланги, соединяющие гидроцилиндры с блоком управления гидровращателя);
на фиг. 6 представлен гидровращатель в сборе с кронштейном для установки на экскаватор;
на фиг. 7 - схема установки на экскаватор гидровращателя для завинчивания винтовых свай.
Гидровращатель состоит из корпуса 1, между вертикальных стоек 2, 3 которого (см. фиг. 3) в подшипниковых узлах 4, 5 устанавливается цилиндрическая обойма 6, предназначенная для закрепления винтовой сваи 7. На цилиндрическую обойму 6 надеты храповые колеса 8 и 9, разделенные между собой приваренной к цилиндрической обойме 6 щекой 10. Храповые колеса 8 и 9 выполнены в виде «беличьих колес, имеющих возможность свободного вращения относительно цилиндрической обоймы 6 в одном направлении, а именно против часовой стрелки. К торцевой поверхности каждого из храповых колес 8 и 9 приварены по 12 упоров 11(см. фиг. 2), имеющих шестигранную форму. Кроме того, храповые колеса 8 и 9 за счет зазоров имеют возможность перемещения в радиальном и осевом направлении. В щеке 10 (см. фиг. 3) жестко закреплены, например, вварены три втулки 12, соосно с которыми к цилиндрической обойме 6 приварены с каждой стороны по три втулки 13 и 14 соответственно. Втулки 12, 13 и 14 служат для установки осей 15. На осях 15на подшипниках 16 располагаются свободно
«Ь 3/Л540
устанавливающиеся храповики 17, взаимодействующие с упомянутыми выше щестигранными упорами 11, образуя с храповыми колесами 8 и 9 кинематические пары. Силовое :(амыкание элементов кинематических пар (храповиков 17 и щестигранных упоров 11 храповых колес 8 и 9) осуществляется при помощи пружин 18. Каждое из храповых колес 8 и 9 снабжено радиальными проущинами 19 (см. фиг. 2), предназначенными для соединения со щтоками 20 гидроцилиндров 21, 22 (см. фиг. 5), обеспечивающих работу механизма завинчивания. Гидроцилиндры 21, 22 закреплены на кронштейне 23, установленном в корпусе 1 гидровращателя и при помощи щлангов 24, 25 соединены с блоком 26 управления привода гидровращателя. Для установки гидровращателя на транспортное средство корпус 1 гидровращателя с помощью болтов 27 (см. фиг. 6) соединяется с кронштейном 28, на котором предусмотрены отверстия 29 для крепления кронштейна 28 с гидровращателем на упомянутое транспортное Средство.
Гидровращатель для завинчивания винтовых свай работает следующим образом.
Ствол сваи 7 с помощью переходника соединяется с цилиндрической обоймой 6 и фиксируется в ней с помощью пальца (на фиг. не показан). Включается гидросистема и приводятся в работу гидроцилиндры 21, 22, которые через храповые колеса 8 и 9 передают свае 7 крутящий момент. Когда гидроцилиндры 21 и 22 совершают прямой ход, происходит защелкивание кинематических пар (храповиков и храповых колес), при этом храповые колеса самоустанавливаются, их щестигранные упоры 11 упираются в плоские участки трех храповиков 17 и начинается вращение цилиндрической обоймы 6 с закрепленной в ней сваей 7. При обратном ходе гидроцилиндров 21 и 22 храповики 17 отжимаются от шестигранных упоров 11 и происходит свободное вращение храповых колес 8 и 9 в обратную сторону (холостой ход). В
процессе работы каждое храповое колесо 8 и 9 гидровращателя работает как самостоятельный механизм от своего гидроцилиндра. В зависимости от алгоритма работы, установленного с помощью блока 26 управления привода гидровращателя и схемы включения гидроцилиндров 21 и 22 гидровращатель может работать в следующих режимах: 1- поочередная работа гидроцилиндров;
2- одновременная работа гидроцилиндров в разных фазах;
3- одновременная работа гидроцилиндров в одном направлении (либо рабочий, либо холостой ход). Первый режим - самый продолжительный по времени и самый легкий, меньше всего нагруженный с точки зрения механических усилий. Второй режим самый быстрый по времени с наиболее равномерными нагрузками. Режим обеспечивает непрерывное завинчивание свай. Третий режим режим максимальных нагрузок на храповые колеса (нафузки удвоены). По времени - режим такой же продолжительный, как первый.
Как уже указывалось выше, предлагаемый гидровращатель может быть установлен на любое транспортное средство (железнодорожное, колесное, гусеничное и др.). При необходимости гидровращатель может быть использован для создания крутящего момента большой величины как стационарное оборудование. Гидровращатель легко монтируется на любых грузоподъемных устройствах, например, на экскаваторах с гидроприводом и автомобильных кранах как съемное навесное оборудование.
Схема установки гидровращателя для завинчивания винтовых свай на грузоподъемный механизм экскаватора представлена на фиг. 7. На схеме обозначены следующие основные узлы:
30- экскаватор;
3/дзио
33- гидровращатель (механизм завинчивания);
34- установленная в гидровращатель свая;
35- гидроцилиндр, обеспечивающий изменение положения стрелы
36- гидроцилиндр, предназначенный для поворота гидровращателя 33 при завинчивании винтовых свай под углом (в пределах 30 - 40°).
Устройство работает следующим образом.
С грузоподъемного механизма 30 (см. фиг. 7), в качестве которого может быть использован, например, экскаватор ЕК-18, снимают ковш и на посадочные отверстия экскавато за устанавливают кронщтейн 28 с гидровращателем 33. Стрелу 31 экскаватора 30 с помощью гидроцилиндра 35 опускают вдоль грунта и в храповую муфту гидровращателя 33 заводят ствол сваи 34, который крепится к обойме механизма завинчивания. После этого с помощью стрелы 31 устанавливают сваю 34 в вертикальное или наклонное положение и включают гидросистему (на фиг. не показана), обеспечивающую завинчивание сваи 34 на требуемую глубину.
Таким образом, предлагаемый гидровращатель для завинчивания винтовых свай, имеющий описанную выще конструкцию, обеспечивает повыщение надежности и эксплуатационных возможностей устройства, при этом существенно упрощается конструкция устройства, а также уменьщаются его габаритьт и вес.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:
1.Авт.свид. № 395546, кл. Е 02 D 7/22, опубл. 1973 г.
2.Авт.свид. № 574503, кл. Б 02 D 7/22, опубл. 1977 г.
3.Авт.свид. № 1604933, кл. Е 02 D 7/22, опубл. 1990 г.
4.Авт.свид. JNo 1726656, кл. Е 02 D 7/22, опубл. 1992 г. - прототип.
1М)йЬШ)