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. Решение направлено на повышение интенсивности погружения объекта в грунт, за счет строго направленного действия возмущающей силы, и снижение энергоемкости. Указанный технический результат достигается тем, что в высокочастотном вибропогружателе направленного действия, который включает вибровозбудитель, электродвигатель, привод валов, наголовник и подвеску, вибровозбудитель выполнен из корпуса, внутри которого установлены две пары круговых беговых дорожек, два вала, в каждом из которых выполнены по две пары диаметральных прорезей, оси которых повернуты относительно друг друга на 90°, валы установлены эксцентрично по отношению к беговым дорожкам, и дебалансные массы, в виде стержней, установленных в диаметральных прорезях с возможностью свободного перемещения в них, 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. Такая конструкция вибропогружателя позволяет достичь строгой направленности возмущающей силы только в сторону объекта воздействия и повышает частоту импульсов, не увеличивая при этом числа оборотов приводного вала, до такой частоты, при которой процесс погружения сваи в грунт будет практически идентичен погружению сваи способом вдавливания, т.е. наименее энергоемким.

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)

P=Q ₁+Q₂+Q₃+R

где Р -погружающая способность агрегата, Q ₁ - вес сваи, Q₂ - вес вибропогружателя, Q₃ - вес пригруза, R=(2mw ²r) 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, - кпд учитывающий потери мощности на преодоление его трения.

С целью получения наибольшего значения Р из выражения (1) определяется по условиям грузоподъемности крана максимально допустимая сила пригруза - О₃.

Наименьшее значение Р_min=Q₁+ Q ₂+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.

Высокочастотный вибропогружатель направленного действия, содержащий 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, отличающийся тем, что 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 выполнены в виде стержней, установленных в диаметральных прорезях с возможностью свободного перемещения в них и взаимодействия каждого 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.