Устройство для вращения и продольного перемещения винтовых свай

Полезная модель относится к строительству и может быть использована для выравнивания и изменения положения сооружений, установленных на винтовых сваях, преимущественно в условиях вечной мерзлоты, ледяном или снежном основании и на их комбинациях, а также на неустойчивых грунтах, путем вращения (погружения вниз завинчиванием и подъема вверх вывинчиванием) винтовых свай и их продольного перемещения (выдвижения и втягивания) под низ и внутрь сооружения.
Известно устройство [RU 925131, A1, E02D 7/22, 27.02.2005], включающее опору с направляющими для свай, привод завинчивания свай и привод погружения опоры, выполненный в виде установленной на ней камеры сгорания, при этом привод завинчивания сваи выполнен в виде камеры сгорания, размещенной в образованной в теле сваи полости, с выхлопными соплами, направленными под углом к вертикали и по касательной к боковым стенкам камеры сгорания, причем обе камеры сгорания расположены последовательно соосно друг с другом.
Недостатком устройства является относительно низкая безопасность применения, вызванная использование камер сгорания, а также относительно узкие функциональные возможностями, поскольку оно может быть использовано только для погружения свай.
Известно также устройство [RU 34560, U1, E02D 7/22, 10.12.2003], содержащее 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, при этом храповые колеса установлены с возможностью свободного вращения относительно обоймы в одном направлении, число храповиков, взаимодействующих с каждым храповым колесом, дополнено до трех, при этом храповики кинематически сопряжены с выступами на торцевых поверхностях храповых колес и установлены с возможностью свободного вращения, гидравлический привод дополнен вторым гидроцилиндром, а штоки первого и второго гидроцилиндров соединены с соответствующими храповыми колесами.
Недостатком устройства относительно узкие функциональные возможностями, поскольку оно может быть использовано только для погружения (завинчивания) свай.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [RU 26058, U1, E02D 7/22, 10.11.2002], содержащее расположенную между опорными плитами храповую муфту, состоящую из обоймы с продольными пазами и закрепленными на ней двумя парами храповых колес, гидроцилиндр вращения, шток которого снабжен поворотным относительно продольной оси крестообразным элементом с упорами, имеющими разную длину, взаимодействующими с соответствующими храповыми колесами, причем обойма храповой муфты снабжена сменными трубчатыми вкладышами.
Недостатком устройства относительно узкие функциональные возможностями, поскольку оно может быть использовано только для погружения (завинчивания) свай. Однако, при решении задачи выравнивания и изменения положения сооружений, установленных на винтовых сваях возникает необходимость и вывинчивания свай вверх, а также и продольного, как правило малого, их перемещения. Еще одной особенностью процесса выравнивания и изменения положения сооружений является обеспечение надежного изменения положения свай, что очень трудно обеспечить для относительно тяжелых сооружений и особенностью грунтов, подвергаемых, например, промерзанию. В этих условиях известные устройства не обеспечивают надежное изменение пространственного положения свай.
Задачей, которая решается в предложении, является создание устройства, соединенного со свайным ростверком сооружения и обеспечивающего выравнивание сооружения путем перемещения винтовых свай как вниз, так и вверх относительно грунтового основания, а также при необходимости их продольное перемещение относительно ростверка. При этом устройство должно обладать высокой эксплуатационной надежностью выполнения возложенных функций, что обеспечивается, как это будет показано ниже, возможностью одновременного управления пространственным положение пары свай, расположенных относительно друг друга на малом расстоянии, что обеспечивает вращение свай без возможности сохранения крупных кусков грунта, прилипших или намерзшихся между витками лопастей этих свай.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства с одновременным повышением эксплуатационной надежности.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается в устройстве, содержащем два штока, каждый из которых соединен с соответствующей винтовой сваей и снабжен квадратным в сечении участком и проходит через отверстие съемного картера в общую кессонную полость ростверка, через округлые отверстия в картере, а через квадратные отверстия в съемной крышке приводного отделения и круглые в верху кессонной полости ростверка в нее входят снабженные вверху квадратными хвостовиками, а внизу фланцевыми головками домкратные винты, на каждом из которых навинчены сцепленные между собой верхняя - приводная корончатая гайка, вращаемая червячным приводом, и нижняя - упорная корончатая гайка, прижимаемая к верху кессонной полости ростверка подвижно соединенной с ней трубчатой втулкой, установленной нижним торцом в цилиндрический наконечник и имеющей полость квадратного сечения, а также червячный зубчатый венец, в зацеплении с которым входит червяк, жестко связанный валом с перфорированным концентрическими круговыми рядами отверстий диском, находящимся в зацеплении через отверстия одного из соответствующих рядов со звездочкой, которая совместно с регулировочными кольцами надеты на квадратный нижний конец вала, который снизу установлен в подпятник, а сверху снабжен гибким зубчатым колесом волнового сумматора, жесткое зубчатое колесо которого снабжено внешним червячным зубчатым венцом и содержит внутри кулачковый возбудитель волн волнового сумматора, который снабжен червячным зубчатым венцом, находящимся в зацеплении с червяком общего привода вращения винтовых свай, при этом накладка поворотного клеммного захвата фланцевой головки в нижней части домкратного винта разъемно соединена со штоком в его верхней части и на квадратном в сечении участке.
На чертеже представлено устройство для вращения и продольного перемещения винтовых свай (в разрезе) с двумя винтовыми сваями, для управления которыми оно предназначено, и субстратом основания (например, грунтом), а также ростверком 7.
На чертеже изображены стволы 1 винтовых свай и их спиральные лопасти 2, погруженные в субстрат 3 основания.
Каждая свая разъемно соединена со штоком 4, снабженным квадратным в сечении участком 5, и проходящим через отверстие съемного картера 6 в общую для двух свай кессонную полость ростверка 7, объединяющего все сваи сооружения. Через округлые отверстия в нем и квадратные отверстия в съемной крышке 8 приводного отделения в кессонную полость ростверка 7 входят снабженные вверху квадратными хвостовиками, а внизу фланцевыми головками домкратные винты 9. На каждом из них навинчены сцепленные между собой верхняя - приводная корончатая гайка 10, вращаемая червячным приводом 11, и нижняя - упорная корончатая гайка 12, прижимаемая к верху кессонной полости ростверка 7 подвижно соединенной с ней трубчатой втулкой 13, установленной нижним торцом в цилиндрический наконечник 14 и имеющей полость квадратного сечения, а также червячный зубчатый венец 15, в зацеплении с которым входит червяк 16, жестко связанный валом 17 с перфорированным концентрическими круговыми рядами отверстий диском 18, находящимся в зацеплении через отверстия одного из рядов со звездочкой 19, которая совместно с регулировочными кольцами 20 надеты на квадратный нижний конец вала 21, который снизу установлен в подпятник 22, а сверху снабжен гибким зубчатым колесом волнового сумматора, жесткое зубчатое колесо 23 которого кроме внутреннего зубчатого венца снабжено внешним червячным зубчатым венцом.
Кроме того, устройство содержит кулачковый возбудитель 24 волн волнового сумматора, который снабжен червячным зубчатым венцом 25, находящимся в зацеплении с червяком 26 общего привода 27 вращения свай. При этом накладка 28 поворотного клеммного захвата фланцевой головки в нижней части домкратного винта 9 разъемно соединена со штоком 4 в его верхней части и на квадратном в сечении участке 5.
Устройство работает следующим образом.
Без продольного перемещения стволов 1 свай относительно ростверка 7 эти сваи синхронно поворачиваются под действием привода 27, вращающего жестко связанные валом червяки 26, поворачивающие червячные колеса 25 с кулачковыми возбудителями 24 волновых сумматоров. При неподвижных приводах 11 винтовых домкратов внешние жесткие зубчатые колеса 23 сумматоров также остаются неподвижными и вращение возбудителей 24 вызывает обратное замедленное вращение гибких зубчатых колес вверху выходных валов 21 волновых сумматоров. Нанизанные на нижние квадратные концы валов 21 зубчатые звездочки 19, вращаясь вместе с валами 21, поворачивают перфорированные диски 18 за счет зацепления зубьев звездочек 19 в отверстиях перфорированных дисков 18, расположенных на них на одинаковых расстояниях от их центров, то есть одинаковыми концентрическими круговыми рядами. Вместе с дисками 18 поворачиваются связанные с ними валами 17 червяки 16, поворачивая, в свою очередь, сцепленные с ними червячные колеса 15 втулок 13 и штоки 4, установленные своими квадратными в сечении участками 5 в квадратных полостях втулок 13.
Поворот штоков 4 передается разъемно установленным на них винтовым сваям через их стволы 1, что приводит к ввинчиванию (или вывинчиванию) этих свай из субстрата 3 основания в зависимости от направления их поворота и направления закручивания спиральных лопастей 2 этих свай.
Продольное перемещение свай относительно ростверка 7 независимо друг от друга вызывается вращением приводов 11, которые одновременно с помощью червячных передач вращают верхние - приводные корончатые гайки 10 домкратов и жесткие зубчатые колеса 23 волновых сумматоров. Верхние корончатые гайки 10 сцеплены с нижними - упорными корончатыми гайками 12 зубьями их корон. Совместное вращение корончатых гаек 10 и 12 на домкратном винте 9 приводит к его продольному перемещению, так как его квадратный хвостовик пронизывает крышку 8 приводного отделения через квадратное отверстие в ней, что предотвращает вращение домкратного винта 9.
Имеющиеся в нижней части винтов 9 фланцевые головки с возможностью осевого вращения фиксируются клеммными захватами в верху шкивов 4 с помощью разъемно соединенных с ними накладок 28. Фланцевые головки домкратных винтов 9 передают от них шкивам 4 только продольные перемещения, не влияя на вращение шкивов 4.
Связь продольного перемещения домкратных винтов 9 с дополнительным вращением штоков 4 осуществляется через механизмы основного вращения свай благодаря тому, что приводы 11 винтовых домкратов с помощью червячных передач помимо верхних корончатых гаек 10 дополнительно вращают жесткие зубчатые колеса 23 волновых сумматоров, добавляя к вращению их гибких зубчатых колес вверху валов 21 это дополнительное вращение, передающееся вместе с основным вращением штокам 4 и стволам 1 винтовых свай с их лопастями 2.
Передаточное отношение механизма вращения свай рассчитано таким образом, чтобы дополнительное вращение свай по числу оборотов совпало с отношением продольных перемещений свай относительно ростверка 7 к шагу подъема их спиральных лопастей 2.
При необходимости замены установленных свай на сваи с другим шагом подъема их спиральной лопасти 2, это осуществляется с обеими сваями, во избежание взаимного зацепления их спиральных лопастей 2. При этом в кессонной полости ростверка 7, в которую уходят штоки 4 свай, осуществляется перестановка регулировочных колец 20 над и под зубчатыми звездочками 19, чтобы переместить зацепление их зубьев из одного кругового концентрического ряда отверстий перфорированных дисков 18 в другой ряд и соответствующим образом изменить передаточное отношение механизма вращения свай, приведя его в соответствие с шагом подъема их спиральных лопастей 2.
Перекрытие областей циркуляции спиральных лопастей 2 винтовых свай предотвращает вращение вместе со сваями крупных комьев субстрата 3 основания, парализующих ввинчивающее и вывинчивающее действие лопастей 2 в случаях чрезмерного прилипания и/или примерзания к ним субстрата 3 основания. Этим самым обеспечивается эксплуатационная надежность устройства, а возможностью как вертикального перемещения сооружения на неподвижных сваях, так и вертикально перемещения свай вверх и вниз путем из вращения в субстрате основания, обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства. Последнее очень важно при обеспечении регулировании положения ростверка.