ВИБРОПОГРУЖАТЕЛЬ ДЕБАЛАНСНЫЙ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

Вибропогружатель дебалансный с регулируемыми параметрами предназначен для погружения грунтовую среду и извлечения из нее строительных элементов и конструкций (железобетонных свай; металлического шпунта, металлических труб и стандартного профиля) посредством создания вибрационных профильных колебаний массы «вибропогружатель - свая».
Вибропогружатель может быть использован в промышленном, гражданском и гидротехническом строительстве при производстве работ вблизи зданий и сооружений.
Для выполнения свайных работ вибропогружателям необходимо иметь копер или кран, грузоподъемностью не менее 25 т и источник энергии, мощностью не менее 100 кВт.
В настоящее время существует большое количество самых разнообразных конструкций вибропогружателей и наибольшее внимание разработчиков новых конструкций занимает, прежде всего, виброблок. В зависимости от типа вибровозбудителя вибропогружатели бывают низкочастотные (f<10 Гц) и высокочастотные (f>16,6 Гц). К главным параметрам вибропогружателя относятся статический момент дебалансов, вынуждающая сила, амплитуда и частота колебаний. Частота вращения дебалансных валов равна частоте колебаний вибровозбудителя.
Низкочастотные вибропогружатели применяют для погружения в однородные слабые грунты массивных железобетонных конструкций и свай длиной до 12 м.
Такие вибропогружатели характеризуются малой частотой колебаний, значительной амплитудой колебаний, достаточно большими статическими моментами дебалансов, вынуждающей силой и суммарной массой.
Вибропогружатели низкочастотные укомплектованы системой автоматического управления режимом погружения различных конструкций, которая обеспечивает плавную регулировку статического момента дебалансов, частоты колебаний, вынуждающей силы, амплитуды в зависимости от сопротивления грунта. С помощью командоконтроллера регулируется частота вращения дебалансов, а путем перемещения подвижной части дебалансов с помощью гидросистемы вибропогружателя изменяется статический момент. Для очистки внутренней полости сваи-оболочки от грунта в процессе погружения вибропогружатели имеют отверстие.
Высокочастотные вибропогружатели используют для погружения в малосвязные грунты конструкций с малым лобовым сопротивлением. Высокочастотные вибропогружатели имеют значительно меньший статический момент дебалансов по сравнению с низкочастотными не более 60 кН-см и соответственно меньшую до 10...14 мм амплитуду колебаний.
С помощью регулятора основных параметров вибропогружатель становится универсальным, и может использоваться в качестве низкочастотного или высокочастотного. Регулировать основные параметры можно с помощью гидравлического привода, но такой регулируемый гидропривод имеет значительные потери мощности при работе гидромотора на низких частотах вращения. Сложной в исполнении является также конструкция центробежных вибровозбудителей с регулируемыми дебалансами с гидроприводом и в полевых условиях гидравлически регулируемые дебалансы не надежны.
Известно изобретение RU 2077636 С1 (кл. 6 Е02D 7/18), где применяется виброблок, состоящий из соединения цилиндрического редуктора с планетарной передачей и регулируется распределительным валом. Привод осуществляется от электродвигателя с постоянной скоростью вращения.
При всех признанных достоинствах этого виброблока, позволяющего изменять статический момент дебалансов, частоту колебаний, вынуждающую силу и амплитуду в зависимости от сопротивления грунта, конструкция его является сложной, многозвенной и металлоемкой. Редуктор с цилиндрическими, планетарными передачами и полыми валами с эксцентриками является оригинальным и трудоемок в изготовлении. Цилиндрические зубчатые передачи являются сами по себе шумными и в процессе эксплуатации при предложенном сочетании при изменении дебаланса создают грохот.
От перечисленных недостатков избавлена предлагаемая конструкция дебалансного вибропогружателя с бесступенчато регулируемыми параметрами непосредственно в процессе эксплуатации.
Вибропогружатель (рис.1) состоит из виброблока 1, виброгасителя (виброизолятора) 2, захватного гидравлического устройства 3. С помощью установленных в редукторе эксцентриков и их вращения происходит перемещение вибропогружателя, вибрация происходит только вертикальной направленности. Парные эксцентрики вращаются с равной угловой скоростью в противоположных направлениях. Конструкция, погружаемая или извлекаемая, зажимается под редуктором специальным гидравлическим зажимом.
Виброблок (рис.2) представляет собой жесткий корпус 4, внутри которого находятся дебалансы верхнего 5 и нижнего 6 рядов. Внутри корпуса установлен защитно-отражающий экран 7. Дебалансы с помощью шпонок 8 закреплены на валах 9, установленных на подшипниках 10. На дебалансах болтами 11 закреплены шестерни 12. Шестерни верхнего и нижнего рядов расположены на противоположных бортах. Между рядами дебалансных блоков находится регулятор 13. Снаружи находятся гидромоторы 14 (рис.3), механизм изменения фазы вращения дебалансов 15 и насос смазки 16. Верхняя часть корпуса имеет фланец 17 для крепления виброгасителя, а нижняя - плиту 18 с резьбовыми отверстиями для крепления захватных устройств. Нижняя плита корпуса имеет также по своему периметру ряд отверстий, повторяющих отверстия верхнего фланца, для соединения двух виброблоков в единую систему.
Корпус виброблока представляет собой толстостенный сварной корпус, полностью герметичный, в который есть возможность подавать сжатый воздух и создать внутри него избыточное давление. Этим самым появляется возможность выполнять свайные работы с помощью вибропогружателя при строительстве речных и морских причалов и причальных стенок.
Коническо-планетарный регулятор (рис.4) представляет собой дифференциальный механизм и состоит из водила 19, на котором установлены планетарные конические шестерни 20, и блоки бортовых комбинированных шестерен 21. Снаружи на водиле закреплена поворотная цапфа 22, к которой присоединен механизм изменения фазы вращения дебалансов. Дебалансные блоки рядов связаны между собой через планетарные и бортовые комбинированные шестерни регулятора.
Виброгаситель (виброизолятор) с вертикально расположенными тороидальными пневматическими баллонами имеет внутреннюю 23 и наружную 24 траверсы. Внешняя траверса является крышкой корпуса виброблока. Диски прикреплены с двух сторон к наружной траверсе в верхней части имеет поперечный грузоподъемный палец 27 и на ней закреплены тороидальные пневматические баллоны 25 с дисками 26.
Захватное устройство 3 состоит из каркаса с направляющим элементом 28 и присоединительной плитой 29. В каркас устанавливается домкрат 30 и прижимной упор 31.
Вибропогружатель работает следующим образом: гидромоторы 14 вращаются в противоположных направлениях и приводят во вращение дебалансные блоки верхнего 5 и нижнего 6 рядов и комбинированные шестерни регулятора. Планетарные шестерни водила связывают между собой комбинированные шестерни и при застопоренном водиле синхронизируют вращение дебалансных блоков. При повороте водила механизмом изменения фазы вращения дебалансов происходит относительное угловое смещение по фазе вращения бортовых комбинированных шестерен, т.е. происходит изменение суммарного статического момента дебалансов, и, соответственно, изменение суммарной динамической силы «на ходу».
Суммарная возмущающая динамическая сила вибропогружателя достигает максимума, когда центры тяжести дебалансных блоков верхнего и нижнего рядов совмещены по фазе - и равна «0», или когда центры тяжести рядов дебалансных блоков взаимно противоположно расположены.
Запуск и остановка вибропогружателя производится при «нулевом» суммарном статическом моменте дебалансов и «нулевой» динамической силе, что снижает потребляемую мощность при запуске и исключает прохождение системой «вибропогружатель - погружаемый (извлекаемый) элемент» резонансной зоны, соответственно, исключая большое динамическое воздействие на грузоподъемный механизм. Регулирование возмущающей силы вибропогружателя происходит посредством поворота водила регулятора «на ходу», при котором происходит относительное угловое смещение дебалансов верхнего и нижнего рядов.
Смазка и охлаждение шестерен вибропогружателя осуществляется насосом 16 (рис.1), который забирает смазочную жидкость из корпуса виброблока из-под защитно-отражающего экрана и подает ее по трубопроводам в подшипниковые узлы и в зону взаимного контакта шестерен. Насос приводится во вращение от дебалансного вала.
В конструкции применены конические и цилиндрические передачи, унифицированные с наиболее распространенными автомобильными приводами. В результате унификации упрощается конструкция виброблока, снижается шум, изменение фазы дебалансов от 0 до 180 град. происходит бесшумно и не сопровождается повышенной ненаправленной вибрацией из-за применения тороидальных виброгасителей. Вибрационные колебания в направлении подвесного устройства крана, на котором монтируется вибропогружатель, уменьшены в несколько раз и регулируются в зависимости от рабочей нагрузки. Предлагаемая конструкция полностью соответствует требованиям ГОСТ Р 51363-99 «Вибропогружатели. Общие технические условия».