Универсальное вдавливающее устройство

Полезная модель относится к строительному оборудованию, а именно к вдавливающим устройствам, предназначено для безударного и бесшумного погружения в грунт свай, свай-оболочек, труб, шпунтов любых существующих типоразмеров и других свайных элементов, а также бурового инструмента для отбора проб при инженерно-геологических изысканиях, поиске и разведке месторождений полезных ископаемых по всей глубине скважины в виде монолитов, без деформации и разрушения проб, в том числе при обустройстве водяных скважин, и может быть использовано в гражданском, промышленном, военном, энергетическом и дорожном строительстве.
Известен аналог универсальное вдавливающее устройство в описании изобретения к патенту РФ №2388868, МПК E02D 7/00 от 24.02.2009, опубл. 10.05.2010, которое содержит грузовую траверсу, направляющие, сменный свайный наголовник и зубчатый инерционный самобалансный вибратор, включающий корпус, подшипниковые опоры, попарно-равнозначные жестко связанные между собой дебалансные зубчатые колеса и валы, объединенные в отдельные группы, связанные с приводом. Зубчатый инерционный самобалансный вибратор выполнен полигармоническим, попарно-равнозначные дебалансные зубчатые колеса и валы последовательно в мультиплицирующем порядке соединены друг с другом в два равнозначных вертикальных ряда. Дебалансные валы конечной верхней пары кинематически связаны с приводом вращательного движения, выполненным в виде блока из двух равнозначных механических передач и двух равнозначных двигателей, статические моменты дебалансов каждой дополнительной пары выбраны из условия необходимой несимметрии направленной суммарной направленной инерционной силы из диапазона 3÷7, при этом собственный вес универсального вдавливающего устройства выбран с учетом величины вышеуказанной несимметрии суммарной инерционной силы и величины наименьшего критического сопротивления срыву погружаемого элемента. В приводе вращательного движения могут быть применены асинхронные двигатели или серводвигатели.
Недостатки: недостаточно высокая производительность труда.
Известен прототип универсальное вдавливающее устройство в патенте на полезную модель РФ №114068, МПК E02D 7/20 от 27.10.2011, опубл. 10.03.2012, которое содержит грузовую траверсу, направляющие, зубчатый инерционный самобалансный вибратор, включающий корпус, подшипниковые опоры, попарно-равнозначные, жестко связанные между собой дебалансные валы, объединенные в отдельные группы, связанные с приводом вращательного движения. Оно выполнено одноимпульсным или двухимпульсным и содержит сменное захватное устройство, инерционный полигармонический самобалансный вибратор, включающий зубчатые шкивы, ремни, натяжные ролики, попарно-равнозначные дебалансные валы. Зубчатые шкивы, попарно-равнозначные дебалансные валы, оси которых расположены преимущественно в разных вертикальных плоскостях, последовательно в мультиплицирующем порядке соединены друг с другом посредством зацепления зубчатых шкивов, зубчатых ремней, количество которых может быть отлично от двух, в два равнозначных ряда, смонтированных в подшипниковых опорах несущих стенок корпуса. Зубчатые шкивы начальной пары рядовых соединений кинематически также связаны друг с другом, при этом количество дополнительных попарно-равнозначных дебалансных валов, присоединенных к начальной паре, выбрано из диапазона 2÷9, порядок частоты вращения каждой из них по отношению к начальной паре выбран целочисленным из диапазона 1÷18, дебалансные валы преимущественно конечной верхней пары кинематически соединены с приводом вращательного движения, связанного с выносным пультом и выполненного в виде блока из двух равнозначных механических передач и двух равнозначных двигателей, количество которых может быть отлично от двух, размещенных на верхней крышке корпуса или на боковых стенках корпуса работающих синхронно с возможностью плавного регулирования частоты вращения, статические моменты дебалансных валов каждой дополнительной пары выбраны из условия необходимого коэффициента несимметрии суммарной направленной инерционной силы из диапазона 3÷10. В приводе вращательного движения в качестве равнозначных двигателей могут быть применены электродвигатели, или гидромоторы или серводвигатели, работающие синхронно с возможностью плавного регулирования частоты вращения и управляемые выносным пультом. Создаваемые суммарные направленные инерционные силы выбраны из диапазона: 0,1-0,5, 0,5-25, 25-75, 75-110, 110-250, 250-500, 500-800, 800-1200, 1200-1500, 1500-3000 тонн.
Недостатки: недостаточно высокая производительность труда,
Технический результат: повышение производительности труда.
Технический результат в универсальном вдавливающем устройстве, выполненном одноимпульсным или двухимпульсным, содержащем, направляющие, инерционный полигармонический самобалансный вибратор, включающий зубчатые шкивы, ремни, натяжные ролики, попарно-равнозначные дебалансные валы, при этом зубчатые шкивы, попарно-равнозначные дебалансные валы, оси которых расположены преимущественно в разных вертикальных плоскостях, последовательно в мультиплицирующем порядке соединены друг с другом посредством зацепления зубчатых шкивов, зубчатых ремней, количество которых может быть отлично от двух, в два равнозначных ряда, смонтированных в подшипниковых опорах несущих стенок корпуса, зубчатые шкивы начальной пары рядовых соединений кинематически связаны друг с другом, дополнительные попарно-равнозначные дебалансные валы, присоединенные к начальной паре, количество которых выбрано из диапазона 2÷9, порядок частоты вращения каждой из них по отношению к начальной паре выбран целочисленным из диапазона 1÷18, дебалансные валы, преимущественно конечной верхней пары кинематически, соединенные с приводом вращательного движения, связанного с выносным пультом и выполненного в виде блока из двух равнозначных механических передач и двух равнозначных двигателей, количество которых может быть отлично от двух, размещенных на верхней крышке корпуса или на боковых стенках корпуса работающих синхронно с возможностью плавного регулирования частоты вращения, статические моменты дебалансных валов каждой дополнительной пары выбраны из условия необходимого коэффициента несимметрии суммарной направленной инерционной силы из диапазона 3÷10, привод вращательного движения, где в качестве равнозначных двигателей могут быть применены электродвигатели, или гидромоторы, или серводвигатели, работающие синхронно с возможностью плавного регулирования частоты вращения и управляемые выносным пультом, с создаваемыми суммарными направленными инерционными силами с диапазонами: 0,1-0,5, 0,5-25, 25-75, 75-110, 110-250, 250-500, 500-800, 800-1200, 1200-1500, 1500-3000 тонн достигается за счет того, что универсальное вдавливающее устройство дополнительно содержит вращатель, который соединен со своим приводом вращательного движения погружаемого элемента и имеет подшипниковые опоры и узел, обеспечивающий крепление погружаемого элемента к вращателю.
Повышение производительности труда достигается за счет того, что универсальное вдавливающее устройство дополнительно содержит вращатель, который соединен со своим приводом вращательного движения погружаемого элемента и имеет подшипниковые опоры и узел, обеспечивающий крепление погружаемого элемента к вращателю.
В отличие от аналогов при вдавливании погружаемого элемента вращатель с подшипниковыми опорами, соединенный со своим приводом вращательного движения погружаемого элемента обеспечивает безостановочный процесс погружения при наличии в грунтах I-IV категории обломков скальных пород, позволяя при этом погружаемому элементу разрушать и отодвигать в сторону встречающиеся обломки скальных пород, не останавливая при этом процесс погружения. Не затрачивается время на проведение дополнительных мероприятий по извлечению погружаемого элемента, его замене на породоразрушающий инструмент. Меньше затрачивается рабочего времени на вдавливание в грунт погружаемого элемента на необходимую глубину, соответственно большее количество погружаемых элементов вдавливают в грунт за единицу времени. При инженерно-геологических изысканиях, поиске и разведке месторождений полезных ископаемых меньше затрачивается рабочего времени для отбора проб при работе с буровым инструментом. Поэтому повышается производительность труда.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенных в формуле полезной модели, неизвестна. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии условию патентоспособности «новизна» и условию промышленной применимости.
Сущность полезной модели поясняется рисунком, где
на фигуре изображена схема универсального вдавливающего устройства с погружаемым элементом.
Универсальное вдавливающее устройство содержит направляющие 1, вращатель 2, который соединен со своим приводом вращательного движения погружаемого элемента 39 и имеет подшипниковые опоры 3 и узел 40, обеспечивающий крепление погружаемого элемента к вращателю 2, инерционный полигармонический самобалансный вибратор 4, включающий зубчатые шкивы 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, зубчатые ремни 14, 15, натяжные ролики 16, количество которых должно быть не менее трех один из которых может выполнять функцию опорного ролика, попарно-равнозначные дебалансные валы 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, при этом зубчатые шкивы 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, попарно-равнозначные дебалансные валы 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, оси которых могут быть расположены как в одной, так и в разных вертикальных плоскостях, последовательно в мультиплицирующем порядке соединены друг с другом посредством зацепления зубчатых шкивов 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, зубчатых ремней 14, 15, количество которых может быть отлично от двух, в два равнозначных ряда, смонтированных в подшипниковых опорах 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 несущих стенок корпуса 5, а зубчатые шкивы начальной пары рядовых соединений кинематически также связаны друг с другом, при этом количество дополнительных попарно-равнозначных дебалансных валов, присоединенных к начальной паре, выбрано из диапазона 2÷9, порядок частоты вращения каждой из них по отношению к начальной паре выбран целочисленным из диапазона 1÷18. Дебалансные валы преимущественно конечной верхней пары кинематически соединены со своим приводом вращательного движения 33, связанного с выносным пультом 34 и выполненного в виде блока из двух равнозначных механических передач и двух равнозначных двигателей 36, количество которых может быть отлично от двух, размещенных на верхней крышке 37 корпуса 5, на боковых 38 или несущих стенках корпуса работающих синхронно с возможностью плавного регулирования частоты вращения. Статические моменты дебалансных валов каждой дополнительной пары выбраны из условия необходимого коэффициента несимметрии суммарной направленной инерционной силы из диапазона 3÷10, при этом в приводе вращательного движения 33 в качестве равнозначных двигателей могут быть применены электродвигатели или гидромоторы или пневмомоторы, или серводвигатели, работающие синхронно с возможностью плавного регулирования частоты вращения и управляемые выносным пультом 34, который также соединен с приводом вращательного движения погружаемого элемента 39. В этом приводе в качестве двигателей могут быть применены электродвигатели или гидромоторы или пневмомоторы, или серводвигатели, или мотор-редукторы. Создаваемые суммарные направленные инерционные силы выбраны из диапазона: 0,1-0,5, 0,5-25, 25-75, 75-110, 110-250, 250-500, 500-800, 800-1200, 1200-1500, 1500-3000 и 3000-7000 тонн.
Устройство работает следующим образом.
Заявляемое устройство, установленное в направляющих мачты базовой машины посредством направляющих 1, подводят на точку погружения. Подают погружаемый элемент 35, в качестве которого может быть свая, свая-оболочка, труба, шпунт, буровой инструмент и закрепляют его с помощью узла 40 к вращателю 2. С помощью выносного пульта 34 включают привод вращательного движения погружаемого элемента 39 вращателя 2 в сторону его соединения погружаемым элементом 35. Посредством выносного пульта 34 включают привод вращательного движения 33, крутящий момент валов двигателей 36, расположенных на верхней крышке 37 или боковых стенках 38 корпуса 5, через механические передачи передается на зубчатые шкивы 24 (крутящий момент от двигателя может подаваться на любое из дебалансных звеньев любого из равноценных рядов. Мультиплицирующий порядок построения механизма, в свою очередь, позволяет выбрать наиболее целесообразное звено подключения привода с точки зрения энергоресурсосбережения и внешней рабочей компановки изделия) связанные неподвижным соединением со своими дебалансными валами 32 и находящимися в своих подшипниковых опорах 13, далее крутящий момент передается на зубчатые шкивы 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17 посредством зубчатых ремней 14 и 15, натянутых с помощью своих натяжных роликов 16, связанные неподвижным соединением со своими дебалансными валами 31, 30, 29, 28, 27, 26, 25 находящимися в своих подшипниковых опорах 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6 расположенных в несущих стенках корпуса 5. Попарно синхронно и синфазно вращающиеся в противоположных направлениях дебалансные валы 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 создают суммарную направленную инерционную силу инерционного полигармонического самобалансного вибратора 4. Эта сила посредством подшипниковых опор 3, вращателя 2 и узла 40, обеспечивающего крепление погружаемого элемента 35 к вращателю 2, передается на погружаемый элемент 35, в зависимости от условий работы привод вращательного движения погружаемого элемента 39 может быть как включенным так и выключенным, при этом происходит вдавливание в грунт погружаемого элемента 35 на глубину равную рабочему ходу устройства. Затем посредством выносного пульта 34 выключают привод вращательного движения дебалансных валов 33 и привод вращательного движения погружаемого элемента 39, если он был включен.
С помощью выносного пульта 34 включают привод вращательного движения погружаемого элемента 39 в сторону разъединения узла 40 с погружаемым элементом 35 и поднимают устройство, установленное в направляющих мачты базовой машины на исходную позицию. Затем при необходимости подают следующий погружаемый элемент 35 для наращивания к узлу 40, который обеспечивает крепление погружаемого элемента 35 к вращателю 2 и цикл повторяют необходимое количество раз. Извлечение погружаемого элемента выполняется в обратной последовательности. При выполнении работ, связанных с отбором проб грунта погруженный элемент извлекают.
Технико-экономический эффект от использования предлагаемого технического решения выражается в повышении производительности труда в 1,5-2 раза.