ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ВИБРОПОГРУЖАТЕЛЬ НАПРАВЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к строительству, в частности к вибрационным машинам для погружения свай, используемых при строительстве промышленно-гражданских, транспортных и других объектов.
Известен вибропогружатель, содержащий корпус, валы с дебалансами, смонтированные в корпусе и связанные друг с другом с возможностью синхронизации, устройство, захватывающее сваю, жестко соединенное с корпусом, привод валов с дебалансами, состоящий из гидронасоса снабженного регулятором мощности и предохранительным клапаном, и гидромотора с согласующим редуктором (патент №2098557, E02D7/18, 1995).
Такая конструкция вибропогружателя повышает его предельную погружающую способность, обеспечивает автоматическую адаптацию параметров вибропогружателя к изменяющимся грунтовым условиям и глубине погружения и снижает воздействие динамических усилий на базовую машину.
Недостатком известного вибропогружателя является высокая стоимость и малая надежность оборудования при эксплуатации, громоздкость конструкции вибропогружателя.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является высокочастотный вибропогружатель В-108, содержащий вибровозбудитель, состоящий из корпуса, внутри которого смонтированы два вала с дебалансными массами, сочлененные между собой шестернями с возможностью вращения в разные стороны, электродвигатель, жестко установленный на корпусе вибровозбудителя, привод валов от электродвигателя, выполненный в виде двухрядных роликовых цепей, наголовник, закрепленный в нижней части корпуса, и подвеска, закрепленная на корпусе. (Смородинов М.И. Специальные машины и оборудование для устройства оснований и фунда-
ментов/ Смородинов М.И, Ерофеев Л.В., Федоров Б.С. и др. - М.: Машиностроение, 1972,стр. 190,рис. 127).
Известное решение позволяет повысить надежность устройства в эксплуатации и снизить его стоимость.
Недостатком известного решения является то, что оно не обеспечивает требуемого направленного действия возмущающей силы, так как она внешне проявляется только в те моменты, когда центры тяжести всех дебалансных масс оказываются либо в крайнем нижнем положении на круговой траектории их движения, либо в крайнем верхнем. В первом случае возмущающая сила воздействует в направлении объекта вибрации, а во втором, наоборот - в сторону корпуса вибропогружателя.
За каждый оборот приводного вала каждая дебалансная масса один раз воздействует в нужном направлении и один раз в противоположном, т.е. 50% рабочего времени затрачивается впустую без пользы.
Задача предлагаемого решение заключается в создании вибропогружателя, который обеспечивал бы строго направленное действие возмущающей силы, повышение интенсивности погружения объекта в грунт и снижение энергоемкости.
Поставленная задача решается следующим образом.
В известном устройстве, содержащим вибровозбудитель, состоящий из корпуса и двух валов с дебалансными массами, смонтированными внутри корпуса с возможностью вращения в разные стороны, электродвигатель, установленный на корпусе, привод валов, наголовник, закрепленный в нижней части корпуса, и подвеску, закрепленную на корпусе, в корпусе вибровозбудителя дополнительно установлены две пары круговых беговых дорожек по одной паре на каждый вал, каждый вал установлен эксцентрично по отношению к беговым дорожкам и выполнен с двумя парами диаметральных прорезей, оси которых повернуты относительно друг друга на 90°, дебалансные массы, выполненны в виде стержней, установленных в диаметральных прорезях с возможностью свободного перемещения в них и взаимодействия ка-
ждого со своей беговой дорожкой, при этом количество дебалансных масс равно количеству диаметральных прорезей, привод валов выполнен в виде зубчатой передачи, установленной внутри корпуса вибровозбудителя и соединенной с электродвигателем клиноременной передачей, а подвеска выполнена в виде двух штанг, с закрепленными на них пригрузочными плитами и траверсой.
Благодаря отличительным признакам достигается возможность строгой направленности возмущающей силы только в сторону объекта воздействия и повышение частоты импульсов не увеличивая числа оборотов приводного вала.
На фиг.1 показана принципиальная схема высокочастотного вибропогружателя направленного действия, на фиг.2 сечение I-I на фиг.1.
Высокочастотный вибропогружатель направленного действия содержит вибровозбудитель, состоящий из корпуса 1, внутри которого установлены две пары круговых беговых дорожек 2, например, подшипников качения, два вала 3, каждый из которых выполнен с двумя парами диаметральных прорезей 4, оси которых повернуты относительно друг друга на 90°, дебалансные массы 5, выполненые в виде стержней, которые установлены в диаметральных прорезях 4 с возможностью свободного перемещения в них, электродвигатель 6, установленный на корпусе 1 вибровозбудителя, привод валов, состоящий из зубчатой передачи 7, установленной внутри корпуса 1 вибровозбудителя (фиг.2) и клиноременной передачи 8 (фиг.1), сочленяющей двигатель 6 с зубчатой передачей 7, наголовник 9, закрепленный в нижней части корпуса 1 вибровозбудителя, подвеску, выполненную из штанг 10, жестко закрепленных на корпусе 1 вибровозбудителя, и закрепленные на штангах 10 пригрузочные плиты 11 и съемную траверсу 12.
При работе вибропогружателя на погружение свай в агрегате со стреловым или башенным краном условие работоспособности вибропогружателя может быть представлено формулой (1)
1
2
3
P=Q+Q+Q+R
1
2
3
2
где Р -погружающая способность агрегата, Q - вес сваи, Q - вес вибропогружателя, Q - вес пригруза, R=(2mwr)η величина силового воздействия на сваю работающего вибропогружателя, m - масса одной дебалансной массы, w - угловая скорость валов, г - максимальное расстояние от центра вращения вала до центра тяжести дебалансной массы, η - кпд учитывающий потери мощности на преодоление его трения.
3
С целью получения наибольшего значения Р из выражения (1) определяется по условиям грузоподъемности крана максимально допустимая сила пригруза - О.
min
1
2
Наименьшее значение Р=Q+ Q+R
При согласовании заданной несущей способности сваи и погружающей способности вибропогружателя работа его осуществляется следующим образом.
В мелкую, глубиной порядка 0,5-1,0 м лидерную скважину с помощью крана заводят вибропогружатель с закрепленной в его наголовнике сваей, после этого при расторможенной грузовой лебедке включается в работу вибропогружатель.
Силовые воздействия от работы механизма вибропогружателя на сваю проявляются в виде возмущающей силы, как равнодействующей двух параллельных сил, каждая из которых лежит на прямой, проходящей через центр вращения вала и наиболее удаленной от этого центра точки на круговой беговой дорожке, а частота воздействия возмущающей силы на сваю в единицу времени определяется как двойное число пар дебалансных масс (стержней), установленных в прорезях приводных валов.
Последняя особенность конструкции дает возможность увеличивать частоту импульсов до такой частоты, при которой процесс погружения сваи в грунт будет практически идентичен погружению сваи способом вдавливания (наименее энергоемким), причем это достигается не за счет увеличения числа оборотов приводных валов, что отрицательно сказывается на работе подшипников, а за счет увеличения числа дебалансных масс.
Если при работающем сваепогружателе свая остановилась, то это означает что свая способна нести нагрузку заранее определенную по формуле (1).
Эта особенность позволяет получить достоверную оценку о несущей способности каждой сваи, не прибегая к другим инструментальным методам.