Гидравлический амортизатор для гашения вибрационных колебаний, передаваемых от вибратора
Применяется при производстве работ по вибропогружению вертикальных и наклонных свай из стальных труб, стального проката, железобетонных оболочек, а также глубинного виброуплотнения сыпучих материалов и бетонной смеси в скважинах с использованием автомобильного или гусеничного крана, вибратора дебалансного типа с наголовником для зажима сваи или виброинъектора и амортизатора для гашения колебаний, возбуждаемых вибратором при передаче их на стреловое оборудование крана. 1. Предлагаемый гидравлический амортизатор для гашения колебаний, передаваемых от вибратора к грузовой стреле крана, содержащий корпус, упругие элементы, гидравлические клапаны и грузозахватные проушины, отличающийся тем, что с целью обеспечения надежности и простоты в обслуживании, корпус выполнен в виде гидроцилиндра со штоком и проушинами, механически соединенный со стрелой крана и вибратором, а гидравлически с насосной станцией наголовника, при этом упругий элемент выполнен в виде набора заполненных рабочей жидкостью серийных рукавов высокого давления, которые одним концом подключены к рабочей (штоковой) полости гидроцилиндра, а другие их концы заглушены. 2. Гидравлический амортизатор по п.1, отличающийся тем, что с целью обеспечения регулирования характеристик упругости амортизатора рукава высокого давления подключены к полости гидроцилиндра через гидравлические распределители с ручным или автоматическим управлением. 3. Гидравлический амортизатор по п.1, отличающийся тем, что с целью расширения зоны регулирования характеристик, рукава высокого давления выполнены с различным внутренним диаметром и количеством слоев металлической оплетки. 4. Гидравлический амортизатор по п.1, отличающийся тем, что с целью демпфирования динамических нагрузок на стрелу крана, превышающих номинальные, он дополнительно снабжен пружинными амортизирующими элементами повышенной жесткости.
Полезная модель распространяется комплект оборудования на производство работ по вибропогружению вертикальных и наклонных свай из стальных труб, стального проката, железобетонных оболочек, а также глубинного виброуплотнения сыпучих материалов и бетонной смеси в скважинах с использованием автомобильного или гусеничного крана, вибратора дебалансного типа с наголовником для зажима сваи или виброинъектора и амортизатора для гашения колебаний, возбуждаемых вибратором при передаче их на стреловое оборудование крана.
Известны конструкции амортизаторов, в которых в качестве гасящего элемента используются витые и тарельчатые стальные пружины, устройства, выполненные из эластомеров, пневматические и гидропневматические изоляторы. Не умаляя достоинств известных технических решений, главным их недостатком является нерегулируемость упругих характеристик; в результате степень гашения виброколебаний изменяется в зависимости от режима вибратора и условий сил сопротивления погружения сваи или уплотнения материала, а также особенно в периоды разгона вибратора и его остановки; зачастую эффект гашения колебаний сводится к нулю.
Известны технические решения амортизаторов - гасителей колебаний, обеспечивающие регулируемость степени демпфирования в зависимости от режима работы вибросистемы. Патент Германии №2523732 класс E 02 D 7/18 выдан на конструкцию дебалансного вибратора, амортизатор которого выполнен в виде объемлющей вибратор рамы с верхним и нижним рядами стержней со спиральными пружинами, имеющими различную высоту. В результате, чем больше размах колебаний вибратора, тем большее количество пружин вступают а работу, увеличивая степень демпфирования колебаний, передаваемых на раму базовой конструкции. Недостатком этого технического решения является повышенная материалоемкость, значительный вес и недостаточная устойчивость работы в периоды изменения вибрационного режима работы вибратора, а также малый срок службы стержней, подвергающихся виброударным нагрузкам.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является амортизатор гашения динамических нагрузок при выбуривании глубинных скважин большого диаметра (разработки американской фирмы RUCER-Shaffer). Амортизатор содержит гидроцилиндр, пневмогидроаккумулятор, подключенный к рабочей полости гидроцилиндра и компрессор с блоком клапанов, подключенный к газовой полости пневмогидроаккумулятора. Регулируя давление с помощью компрессора и выпускного клапана, можно изменять его в газовой полости пневмогидроаккумулятора и регулировать демпфирующие характеристики гидроцилиндра. Однако данное техническое решение также недостаточно эффективно в работе, поскольку регулирование давления в пневмосистеме требует затрат времени и труда и более подходит для эксплуатации при низкой частоте ударов молота.
Предлагаемый гидравлический амортизатор для гашения колебаний, передаваемых от вибратора к грузовой стреле крана лишен вышеперечисленных недостатков и наиболее промышленно применим в эксплуатации за счет того, что он обеспечивает высокую надежность работы в режиме вибрации, простоту в эксплуатации и техническом обслуживании и регулируемость упругости системы подвески в зависимости от режима работы вибратора на установленной частоте колебаний и под влиянием внешних сопротивлений.
Промышленная применимость предлагаемого амортизатора обеспечивается тем, что он включает в себя корпус, выполненный в виде гидроцилиндра со штоком и проушинами, механически соединенный со стрелой крана и вибратором, а гидравлически с насосной станцией наголовника. Упругие элементы выполнены в виде набора заполненных рабочей жидкостью серийных рукавов высокого давления, одним концом подключенных к рабочей (штоковой) полости гидроцилиндра, а другие их концы заглушены. Для обеспечения регулирования характеристик упругости амортизатора рукава высокого давления подключены к полости гидроцилиндра через гидравлические распределители с ручным или автоматическим управлением.
На чертеже 1 изображен общий вид комплекта оборудования, оснащенного гидравлическим амортизатором для гашения колебаний, передаваемых от вибратора к грузовой стреле крана.
Оборудование для вибропогружения свайных элементов и глубинного виброуплотнения материалов включает в себя вибратор дебалансного типа 1, насосную станцию 2, свайный элемент или глубинный виброуплотнитель 3, амортизатор 4 и крюковую подвеску 5 грузового крана. Вибратор (гидравлического типа) состоит из корпуса 6, внутри которого размещены дебалансы 7 с вибровалами и гидромоторами; в нижней части корпуса расположен гидравлический наголовник 8, обеспечивающий жесткий захват свайного элемента или виброуплотнителя 3. В корпусе имеются опоры 9, сквозь которые продеты вертикальные стержни 10 с проушинами 11 и упорами 12, на стержнях расположены пружины 13 и 14, образующие систему упругой подвески вибратора на тросах 15. Амортизатор 4 представляет собой гидроцилиндр, имеющий шток с проушиной 16, поршень 17 и корпус 18, в нижней части которого расположена направляющая штока 19. В поршне 17 и направляющей 19 установлены подвижные уплотнения 20 в виде колец или манжет и антифрикционные опоры 21.
Насосная станция 2 оборудована насосными агрегатами 22 и 23, масляным баком 24 и реверсивными распределителями 25 и 26. С помощью насосного агрегата 22 и распределителя 25 производится запуск и остановка гидромоторов 7 с дебалансами; с помощью насосного агрегата 23 и распределителя 26 производится управление гидроцилиндрами наголовника 8 (зажим, удержание и разжим свайного элемента 3). К насосному агрегату 23 дополнительно гидравлически подключен реверсивный распределитель 27, одна из его рабочих гидравлических линий 28 подключена через отверстие 29 к штоковой полости гидроцилиндра, а другая линия 30 - через отверстие 31 к его поршневой полости. Гибкие линии 28 и 30 выполнены из рукавов высокого давления и вместе с гибкими трубопроводами, идущими от насосной станции
к гидромоторам 7 и наголовнику 8, образуют жгут длинномерных гидравлических связей виброоборудования, подвешенного на кране с расположенной на земле насосной станцией. На насосной станции также смонтирована группа реверсивных распределителей 32, которые с помощью гибкого трубопровода 33 гидравлически связаны с линией 28. Рабочие линии 35, выведенные из распределителей 32, выполнены из рукавов высокого давления различных типов и представляют собой заполненные рабочей жидкостью гибкие столбы, закрытые в верхней части заглушками 35.
Использование гидравлического амортизатора для гашения колебаний, передаваемых от вибратора к грузовой стреле крана, производится в следующем порядке. Гидравлический амортизатор 4 вывешивают на крюке 5 крана, а проушину его штока 16 тросами 15 соединяют с проушинами 11 системы подвески вибратора 1, в наголовнике 8 которого зажат свайный элемент или виброуплотнитель 3. Весь собранный комплект поднимается вверх краном, и свайный элемент вертикально располагают на точке его погружения в грунт. С помощью насосного агрегата 23 и распределителя 27 поршень 17 гидроцилиндра 4 устанавливается в среднее положение, после чего распределитель 27 устанавливают в запертое (нейтральное) положение. С помощью насосного агрегата 22 и распределителя 25 приводят во вращение гидромоторы дебалансов 7, изменяя частоту их вращения регулятором насоса 22.
Под действием создаваемой вибрации свайный элемент начинает погружаться в грунт, что сопровождают постепенным опусканием крюка 5 крана до момента полного погружения элемента до заданной отметки. Затем гидромоторы вибратора останавливают, наголовник размыкают и производят захват нового свайного элемента. В случае необходимости извлечения свайного элемента из грунта производят захват наголовником его верхней части и включают вибратор. Постепенно поднимая крюк крана и вывешенные на нем амортизатор с вибратором, производят виброизвлечение свайного элемента из грунта и его укладку на площадку. В обоих случаях (вибропогружение и виброизвлечение) колебания, создаваемые вибратором, передаются на крюк крана, но при этом происходит их гашение в амортизаторе. Эффект гашения колебаний достигается за счет того, что поршень 17 со штоком 16 имеет возможность перемещаться относительно друг друга, совершая возвратно-поступательное движение, совпадающее по частоте и амплитуде колебаниям вибратора 1.
Когда дебалансы 7 вибратора движутся вниз, ими создается усилие, стремящееся погрузить сваю. Под влиянием этой силы поршень 17 также движется вниз, сжимая жидкость в штоковой полости гидроцилиндра 4. Давление передается также во внутреннюю полость рукава 28. В силу своих упругих свойств рукав начинает под нарастающим давлением увеличивать свой объем, забирая часть жидкости из штоковой полости гидроцилиндра и давая тем самым возможность поршню 17 частично сместиться относительно корпуса 4 и снизить усилие на крюке 5 крана. При ходе дебалансов вверх усилие на шток снижается, объем рукава в силу его упругости уменьшается, и жидкость из него частично поступает в штоковую полость гидроцилиндра, возвращая поршень 17 на место. Относительное перемещение поршня со штоком и корпуса обеспечивает изоляцию крюка крана от колебательных движений, и при
этом сохраняется возможность совместное перемещение амортизатора и вибратора вниз или вверх с усилием, создаваемым весом колеблющейся конструкции. Подключение к штоковой полости с помощью распределителей 32 одного или нескольких дополнительных рукавов 34 позволяет регулировать объем их деформации и усилие сопротивления этой деформации, что позволяет повышать степень гашения колебаний при различных режимах работы вибратора.
Приращение объема рукава под давлением ограничено величиной предельного давления, после чего рукав практически теряет свои свойства упругости; поэтому в случае возникновения такой ситуации амортизатор превращается в жесткий стержень, и динамические нагрузки на кран могут стать критическими. Чтобы избежать подобного режима вибратор снабжен пружинами 13 и 14, которые вступают в работу в качестве аварийного гасящего средства. Регулируемость упругости пружин не требуется, ввиду краткосрочности перегрузок и редких случаев их возникновения на практике.
Полезная модель помимо повышения надежности и высокого коэффициента гашения колебаний, передаваемых от вибратора к грузовой стреле крана, обеспечивает получение технико-экономической эффективности за счет применения недорогих и качественно изготавливаемых в широком ассортименте рукавов высокого давления, широко применяемых в гидросистемах строительных и других видов машин и оборудования взамен дорогостоящих и дефицитных упругих элементов, изготавливаемых, чаще всего, по индивидуальным заказам.
1. Гидравлический амортизатор для гашения колебаний, передаваемых от вибратора к грузовой стреле крана, содержащий корпус, упругие элементы, гидравлические клапаны и грузозахватные проушины, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде гидроцилиндра со штоком и проушинами, механически соединенного со стрелой крана и вибратором, а гидравлически - с насосной станцией наголовника, при этом упругие элементы выполнены в виде набора заполненных рабочей жидкостью серийных рукавов высокого давления, которые одними концами подключены к рабочей (штоковой) полости гидроцилиндра, а другие их концы заглушены.
2. Гидравлический амортизатор по п.1, отличающийся тем, что серийные рукава высокого давления подключены к полости гидроцилиндра через гидравлические распределители с ручным или автоматическим управлением.
3. Гидравлический амортизатор по п.1, отличающийся тем, что снабжен пружинными амортизирующими элементами, жесткость которых обеспечивает демпфирование динамических нагрузок на стрелу крана, превышающих номинальные.
