УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ КОШКОЙ ДИЗЕЛЬНОГО ШТАНГОВОГО МОЛОТА

Изобретение относится к области машиностроения (изготовление и эксплуатации сваебойных дизельных штанговых Молотов).
При строительстве для забивания свай выполняющих функцию фундамента для будущих промышленных корпусов или жилых домов особенно эффективного в сейсмических зонах применяются различные виды сваебойных Молотов: дизельные штанговые Молоты, дизельные трубчатые Молоты, гидравлические штанговые и трубчатые Молоты. В строительстве наибольшее распространение получили конструктивно простые дизельные штанговые Молоты различных модификаций с массой ударной части: 250-1800-2500-3200 кг.
Для эксплуатации дизельных Молотов необходимы копровые Установки соответствующей высоты и грузоподъемности.
Например, для сваебойных дизельного штангового Молота модели СП6В, имеющего массу ударной части 2500 кг, используется копровая Установка СП49Д, показанная на фиг.1, позволяющая забить сваи длиной до 12 метров с массой до 5 тонн.
В состав данной копровой Установки (СП49Д) входят - трактор 1 (Т-10Б), переоборудованный под навесную часть и копровые оборудование, включающее в себя: подвижную раму 2, гидрооборудование 3, несущую раму 4, боковые раскосы 7, мачту 8, оголовку 9, Молот 10 (СП6 В), наголовник 11, свайную стрелку 12, упор 13 и устройство для подтаскивания свай 14. Силовой привод - гидравлический. Управление копровой Установкой осуществляется из кабины трактора.
Дизельные штанговые Молоты относятся к сваебойным Молотам со свободным падением ударной части и распыливанием топлива форсункой.
Ударная часть представляет собой массивный корпус цилиндра с двумя боковыми отверстиями для направляющих штанг.
Кошка служит для подъема и сбрасывания ударной части при запуске Молота.
Дизельный штанговый Молот, показанный на фиг.2, фиг.3 и фиг.4, включает в себя: поршень 1 с поршневыми кольцами 2, жестко связанный с основанием 3, по бокам которого закреплены вертикально в специальных отверстиях две направляющие штанги 4, на которых подвижно установлен корпус цилиндра 5, где в специальном приямке жестко закреплен палец 6, при этом верхние концы обеих штанг жестко закреплены в двух боковых отверстиях траверсы 7 с помощью двух пальцев 8, причем под траверсой 7 удерживаемой копровой Установкой с помощью верхнего пальца 9
подвижно размещена кошка 10, на боковых стенках которой по середине установлен центральный вал 11, где на его консольной части снаружи жестко закреплен двуплечий рычаг 12, на обеих концах которого привязаны веревки 13 и 14, а внутри кошки 10 на середине центрального вала 11 так же жестко закреплен эксцентрик 15, связанный подвижно посредством паза с хвостиком крюка 17, сидящим на оси 16 кошки 10, удерживаемый от произвольного поворота крюка 17 пружиной растяжения 18, при этом в нижней части Молота в центральном отверстии основания 3 подвижно установлен наголовник 19, удерживаемый от выпадения пружиной сжатия 20 и серьгой 21, связанной посредством продольного паза со штифтом 22, жестко закрепленным в боковых стенках основания поршня 1.
Кроме выше перечисленных деталей в состав Молота входят - система его питания (форсунка 23 с трубопроводом 24 подачи топлива) и система смазки, устройство которых применительно к нашему случаю здесь подробно не рассматривается и на фиг.2 и фиг.3 не показаны.
Работа дизельного Молота осуществляется следующим образом. Подготовленный к работе дизельный штанговый Молот со свайным наголовником 19 поднимается копровой Установкой (СП49Д) на необходимую высоту для установки сваи (см. фиг.1). Свая должна стоять строго параллельно направляющим мачты копровой Установки и соосно с Молотом, после чего, Молот запускается в работу.
Первый сброс Кошкой ударной части производится при выключенной подаче топлива и средней высоте подъема ударной части, чтобы убедится в правильности установки Молота и отсутствии перекосов.
В исходном положении Молота, показанном на фиг.3, когда его ударная часть (корпус цилиндра 5) находится внизу, системой полиспастов копровой Установки опускается кошка 10 из верхнего
положения вниз, где поворотом двуплечего рычага 12 за веревку 14 производится «захват» крюком 17 за палец 6, закрепленный в корпус цилиндра 5, после чего кошка 10 вместе с корпусом цилиндра 5 поднимается системой полиспастов копровой Установки в крайнее верхнее положение, где устанавливается требуемая величина подачи топлива, обеспечивающая необходимую высоту подъема корпуса цилиндра 5, для выполнения его рабочих ходов.
Затем оператором-сваебойщиком производится «сброс Кошки» поворотом двуплечего рычага 12 за веревку 13, осуществляя вывод крюка 17 из зацепления с пальцем 6, в результате чего происходит свободное падение вниз корпуса цилиндра 5.
При ходе вниз заборная часть отверстия в корпусе цилиндра 5, представляющая собой обратный конус, обжимает поршневые кольца 2, размещенные на поршне 1, и при подходе на расстояние 40-50 мм к нижнему положению корпуса цилиндра 5 производится впрыск распыленного топлива в полость между торцем поршня 1 и торцем отверстия цилиндра, где под действием образовавшегося высокого давления происходит вспышка распыленного топлива, в результате чего происходит своеобразный «взрыв», энергия которого забрасывает вверх массу корпуса цилиндра 5 на высоту, зависящую от объема подачи топлива.
В момент достижения крайнего нижнего положения корпуса цилиндра 5 происходит соприкосновения его нижней торцевой поверхности с наголовником 19, внутри которого размещен верхний торец сваи, т.е. происходит удар, энергия которого забивает сваю на глубину, зависящую от плотности грунта.
В процессе выполнения рабочих ходов корпуса цилиндра 5 крюк 17 кошки 10 постоянно находится в повернутом положении, удерживаемый от самопроизвольного поворота пружиной растяжения 18, исключая возможность возникновения аварийного состояния, когда
в момент высокого заброса корпуса цилиндра 5 (при большой подаче объема топлива), может произойти зацепление крюка 17 с пальцем 6, что при ходе вниз кошки 10 вместе с корпусом цилиндра 5 приведет к разрыву канатов системы полиспастов копровой Установки.
Для останова рабочих ходов корпуса цилиндра 5 необходимо выключить подачу топлива в рабочую полость цилиндра. Повернув за веревку специальный двуплечий рычаг, жестко связанный с эксцентриковым валом регулирования подачи топлива (здесь не показаны), который перекроет подачу топлива и корпус цилиндра 5 останется в нижнем положении.
Чтобы включить повторную работу Молота необходимо опустить вниз кошку 10 с помощью системы полиспастов копровой Установки до соприкосновения с корпусом цилиндра 5 и произвести «захват» крюком 17 пальца 6, после чего поднять кошку 10 вместе с корпусом цилиндра 5 в верхнее исходное положение и выполнить все операции в вышеописанной последовательности.
К недостаткам конструкции дизельных штанговых Молотов следует отнести отсутствие дистанционного управления «сбросом» и «захватом» кошки, управление которыми осуществляется дерганием оператором-сваебойщиком за веревки, привязанными за концы двуплечего рычага 12, что требует постоянного присутствия операторам-сваебойщикам при работе Молота на улице и в дождь, и в метель, и в мороз (до -30°С), что затрудняет его работу, в то время как оператор-машинист управляет работой копровой Установкой из кабины трактора, т.е. находится в более комфортной обстановке.
С целью облегчения условий труда применительно к дизельным штанговым Молотам и для удобства их эксплуатации и управления мы предлагаем разработанное нами Устройство дистанционного управления «сброса» и «захвата» кошки дизельного штангового Молота, устройство которого представлено на фиг.5, фиг.6 и фиг.7.
Как видно из фиг.5 для обеспечения дистанционного управления кошкой дизельного штангового Молота, конструктивные изменения вносятся только в конструкцию самой кошки, где по сравнению с фиг.4 («старая кошка») вместо центрального вала 11 вводится удлиненный вал 25, а так же два крепежных болта 26, две опорные втулки 27 и 28, и редуктор, показанный на фиг.6 и фиг.7, который установлен снаружи консольно на заднем хвостике удлиненного вала 25, где так же консольно жестко закреплен двуплечий рычаг 12 с двумя веревками.
Здесь редуктор, показанный на фиг.6 и фиг.7, оснащен червячной парой, оригинальной торцевой предохранительной муфтой и автомобильным стартером, который является приводом для дистанционного управления кошкой дизельного штангового Молота, управляемым с помощью персонального пульта оператора-сваебойщика на улице или оператором-машинистом из кабины трактора.
Из рассмотрения фиг.6 и фиг.7 видно, что в состав редуктора, являющегося составной частью кошки 10 (см. фиг.5), входят следующие детали: корпус редуктора 30 в двух боковых отверстиях которого размещены фланец 31 и фланец 32 автомобильного стартера 33, в отверстиях которых установлен червяк 34, внутри которого размещен хвостик вала 35 стартера 33, причем посредством двух продольных пазов, выполненных на торце червяка 34, осуществляется жесткая связь через штифт 36, закрепленный в основании хвостика вала 35, при этом к правому торцу корпуса редуктора 30 прикреплен четырьмя болтами 37 фланец 32, в кольцевой выточке которого установлен корпус автомобильного стартера 33, закрепленный четырьмя винтами 38 с помощью фланца 39, на верхнем торце корпуса редуктора 30 закреплена шестью винтами 40 крышка 41, а в поперечном сечении (по В-В, см. фиг.7)
на заднем хвостике удлиненного вала 27 размещено червячное колесо 42, находящееся в зацеплении с червяком 34, здесь корпус редуктора 30 с помощью двух поперечных отверстий установлен на ступице червячного колеса 42 и наружном диаметре распорной втулки 43, удерживаемый от поперечного осевого перемещения гайкой 44 через фланец 45, при этом внутри червячного колеса 42 в шести поперечных отверстиях размещены шесть пружин сжатия 46 и шесть фиксаторов 47, входящих своими конусными торцами в шесть конусных лунок, выполненных на торце распорной втулки 43, которая жестко связана посредством шпонки 48 с задним хвостиком удлиненного вала 27. Здесь соединение подпружиненных фиксаторов 47 с конусными лунками распорной втулки 43, представляет собой разновидность оригинальной торцевой муфты, обладающей новизной технического решения.
Работа обычного дизельного штангового Молота подробно описана выше.
Здесь мы только рассмотрим принцип работы Устройства дистанционного управления кошкой дизельного штангового Молота со встроенным в корпус кошки редуктором, оснащенным червячной передачей и оригинальной торцевой муфтой с приводом от автомобильного стартера (см. фиг.6 и фиг.7), питающегося от аккумулятора, установленного на тракторе копровой Установки.
Данное Устройство снабжено компактным переносным Пультом управления, в котором встроен трехпозиционный тумблер:
- при среднем положении переключателя (нейтральном), «все выключено»;
- при левом положении переключателя включается «сброс кошки»;
- при правом положении переключателя включается «захват кошки».
Работа дизельного штангового Молота, оснащенного Устройством дистанционного управления кошкой, осуществляется следующим образом.
Подготовительный к работе дизельный штанговый - Молот поднимается копровой Установкой на необходимую высоту для установки сваи и закреплении ее верхнего торца в отверстии наголовника 19 (см. фиг.3), после чего производится запуск Молота в работу.
В исходном положении Молота, показанном на фиг.3, когда его ударная часть (корпус цилиндра 5) находится внизу, системой полиспастов копровой Установки опускается кошка 10 из верхнего положения вниз, где перемещением переключателя на Пульте управления в положение «захват кошки», производится включение автомобильного стартера 33 (см. фиг.6 и фиг.7), при этом вал 35 передает правое вращательное движение посредством штифта 36 червяку 34, который начинает вращать червячное колесо 42, свободно сидящее на заднем хвостике удлиненного вала 27, вместе с шестью фиксаторами 47, находящимся в зацеплении своими конусными торцами с конусными лунками распорной втулки 43, жестко связанной шпонкой 48 с задним хвостиком удлиненного вала 27, который передает вращательное движение через шпонку эксцентрику 15, заставляя поворачиваться на оси 16 крюк 17, осуществляя его зацепление за палец 6, закрепленный в корпус цилиндра 5. При выполнении «захвата кошкой» крюк 17 упирается своей боковой стенкой в палец 6, при этом фиксаторы 47, прижимаемые пружинами 46 к конусным лункам распорной втулки 43, начинают «прощелкивать», т.е. пробуксовывать, предохраняя от поломки составные детали редуктора, после чего переключатель на Пульте управления устанавливается в среднее (нейтральное) положение
«все выключено» и правое вращение вала 35 автомобильного стартера 33 прекращается.
Затем кошка 10 вместе с корпусом цилиндра 5 поднимается системой полиспастов копровой Установки в крайнее верхнее положение, где устонавливается требуемая величина подачи топлива, обеспечивающая необходимую высоту подъема корпуса цилиндра 5, для выполнения его рабочих ходов.
Для запуска Молота в работу необходимо переместить переключатель на Пульте управления в положение «сброс кошки», в результате чего происходит включение левого вращения вала 35 автомобильным стартером 33, который через «червячную пару» и «торцевую предохранительную муфту», встроенные в редуктор, в вышеописанной последовательности заставляют поворачиваться на оси 16 крюк 17 в обратную сторону, выводя из зацепления крюк 17 с пальцем 6, в результате чего корпус цилиндра 5 свободно падает вниз, осуществляя запуск Молота, который начинает выполнять возвратно-поступательные рабочие ходы, обеспечивая забивание сваи в грунт.
В процесс работы Молота крюк 17 находится в повернутом (отведенном) положении во избежание возникновения аварийной ситуации, описанной выше.
Для останова рабочих ходов корпуса цилиндра 5 необходимо выключить подачу топлива в рабочую полость цилиндра (механизм подачи топлива здесь не рассматривается, поэтому и не показан).
Чтобы выключить повторную работу дизельного штангового Молота, оснащенного Устройством дистанционного управления кошкой, необходимо из верхнего положения опустить кошку 10 вниз с помощью системы полиспастов копровой Установкой до соприкосновения с корпусом цилиндра 5 и произвести «захват» крюком 17 пальца 6 соответствующим включением тумблера на
Пульте управления, после чего поднять кошку 10 вместе с корпусом цилиндра 5 в верхнее исходное положение и выполнить все операции в вышеописанной последовательности.
Известно, что все отечественные и зарубежные гидравлические сваебойные Молоты имеют Устройства дистанционного управления, поскольку они оснащены мощными и емкими гидростанциями, требующие для их работы гидронасосы производительностью до 200 литров в минуту, развивающие рабочее давление в гидросистемах до 20-25 МПа, и питание от электросети - 380 Вольт для электродвигателей мощностью до 60 кВт, поэтому при данных условиях легко осуществить не только дистанционное управление, но и программное управление Молотами.
Совершенно другая ситуация сложилась у дизельных Молотов, где копровая Установка оснащена системой гидропривода с насосом производительностью Q=100 л/мин и напряжением V=24 Вольта, питающим ее гидроаппаратуру. Силовые электродвигатели мощностью 1,5-2,0 кВт с напряжением V=24 Вольта отечественная промышленность не изготовляет, отсюда и возникают определенные трудности с выбором силовых приводов для обеспечения дистанционного управления кошкой и регулирования подачи топлива, поэтому дизельными Молотами приходится управлять вручную с помощью веревок.
Поскольку наше предприятие изготавливает в достаточно большом количестве сваебойные дизельные штанговые Молоты модели СП6В с массой ударной части равной 2500 кг, то на основании вышеизложенного мы выбираем в качестве прототипа данную модель Молота, применительно к которому мы разработали Устройство дистанционного управления кошкой дизельного штангового Молота, где в качестве силового привода использован автомобильный стартер
с помощью N=1,2 кВт и напряжением V=12 Вольт, что в конечном счете позволило нам решить вышеназванную проблему.
В качестве силового привода для дистанционного управления кошкой может быть использован любой другой электродвигатель мощностью N=1,2-1,5 кВт, имеющий частоту вращения выходного вала порядка п=1500 об/мин и питание от сети с напряжением V=12 Вольт или 24 Вольта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Молот сваебойный дизельный штанговый модели СП6В с массой ударной части равной 2500 кг - Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Стерлитамак. ОАО «Завод строймаш»; 2005 г.
2. Молоты сваебойные - Общие технические Условия. ГОСТ Р51041 - 97. М.: ГОСТСТАНДАРТ РОССИИ. 1997 г.
3. Копер навесной модели СП-49Д - Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Стерлитамак. ОАО «Завод строймаш»; 2005 г.
4. Анурьев В.И. - Справочник конструктора-машиностроителя, том - 2; с.183-240 (Муфты); М.: Машиностроение. 1980 г.
5. Анурьев В.И. - Справочник конструктора-машиностроителя, том - 2; с.384-409 (Червячные передачи); М.: Машиностроение. 1980 г.
6. Анурьев В.И. - Справочник конструктора-машиностроителя, том - 3; с.495-506 (Червячные редукторы). М.: Машиностроение. 1980 г.