Молот для погружения в грунт строительных элементов

Молот для погружения в грунт строительных элементов

Реферат

Техническое решение относится к строительству и предназначено для забивания в грунт свай, шпунтов, металлических труб и других строительных элементов в вертикальном направлении.

Известен механический молот (см. Косоруков И.И. Свайные работы. М.: Высшая школа, 1974, с.56), включающий ударник, который установлен в направляющих копровой мачты, и силовой привод, состоящий из двигателя внутреннего сгорания и фрикционной лебедки, размещенных на раме базовой машины. Ударник с помощью троса соединен с барабаном фрикционной лебедки.

Недостатком механического молота является низкая производительность, обусловленная невысокой частотой ударов: 10÷12 ударов в минуту ввиду ручного управления молотом.

Известно устройство для забивания свай (по авт.св. СССР №1775528, кл. Е02D 7/08, опубл. в БИ №42 за 1992 г.), содержащее ударную часть, механизм ее перемещения в виде колеса, ось которого кинематически связана с приводом, и тягу, один конец которой шарнирно соединен с ударной частью, а другой - с колесом, при этом колесо выполнено с фигурным вырезом на его диске и тяга установлена с возможностью контакта с поверхностью фигурного выреза через палец, при этом вырез в диске колеса выполнен сегментным.

Недостатком этого устройства является размещение его на погружаемой свае, что делает устройство неустойчивым в эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и совокупности существенных признаков является молот по патенту РФ №2186175, кл. Е02D 7/08, опубл. в БИ №21 за 2002 год, который включает корпус с установленным в нем с возможностью осевого перемещения ударником, шабот и привод, соединенный гибким элементом с ударником. В ударнике выполнено гнездо, в которое вставлена подвижная тяга и охватывающий ее силовой элемент (амортизирующее устройство), находящийся в напряженном состоянии при помощи фланца, закрепленного на верхнем торце ударника, причем сила, с которой предварительно сжат силовой элемент, равна весу ударника.

Недостатком этого устройства является пониженная надежность молота вследствие наличия в ударнике упомянутого гнезда, резко ослабляющего ударник, работающий в циклическом ударном режиме.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении надежности работы молота за счет повышения надежности его ударника.

Поставленная задача решается тем, что в молоте для погружения в грунт строительных элементов, включающем корпус, установленный в нем с возможностью осевого перемещения ударник, шабот, амортизирующее устройство и соединенный гибким элементом с ударником привод, смонтированный на раме, связанной с корпусом, согласно техническому решению в верхней части корпуса по его периметру выполнена с торца кольцевая канавка, в которой размещено выполненное кольцевым указанное амортизирующее устройство, а рама привода имеет по нижней торцевой поверхности кольцевой выступ, который размещен в указанной кольцевой канавке корпуса и оперт на кольцевое амортизирующее устройство, при этом рама привода закреплена на корпусе с возможностью осевого перемещения. Отсутствие в ударнике гнезда повышает надежность молота, при этом функции, выполняемые в прототипе силовым элементом, охватывающим гибкую тягу и находящимся в напряженном состоянии, в заявляемом молоте выполняет кольцевое амортизирующее устройство, размещенное в кольцевой канавке корпуса и находящееся в напряженном состоянии за счет опертого на него кольцевого выступа рамы привода, обеспечивающего сжатие кольцевого амортизирующего устройства усилием, не меньшим веса ударника, что создает возможность осевого перемещения рамы привода. Указанная совокупность признаков позволяет отказаться от гнезда с силовым элементом в ударнике, что повышает надежность работы молота. Кроме того, надежность функционирования молота достигается за счет надежности его гибкого элемента, которая обеспечивается в момент начала подъема ударника, когда на гибкий элемент действует большая «ударная» нагрузка, обусловленная разностью скоростей в начальный момент подъема ударника: скорости ударника, близкой к нулю, и скорости накатывания гибкого элемента на барабан лебедки привода. Снижение нагрузки на гибкий элемент в этот момент обеспечивается амортизирующим устройством, размещенным в кольцевой канавке корпуса.

Целесообразно раму привода закрепить на корпусе с помощью шпилек, пропущенных в радиальных отверстиях стенок кольцевой канавки корпуса и радиальных отверстиях кольцевого выступа рамы привода, причем для осевого перемещения рамы привода последние отверстия выполнить удлиненными в осевом направлении на длину, равную величине хода кольцевого амортизирующего устройства при его разжатии. Указанная совокупность признаков наиболее просто позволяет обеспечить надежность работы молота.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется примером конкретного выполнения и чертежом, на котором приведен общий вид молота для погружения в грунт строительных элементов, осевой разрез.

Молот для погружения в грунт строительных элементов (далее - молот) состоит из корпуса 1, ударника 2, установленного в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения привода 3, включающего электрическую лебедку. В нижней части корпуса 1 установлен шабот 4, совмещенный с наголовником. Ударник 2 соединен гибким элементом 5 (далее - трос) с приводом 3, размещенным на раме 6, которая снабжена по нижней торцевой поверхности кольцевым выступом 7 (далее - выступ 7). Корпус 1 молота имеет кольцевую канавку 8 (далее - канавка 8), выполненную по периметру в верхней части с торца корпуса 1, в которой размещено кольцевое амортизирующее устройство 9 (далее - амортизирующее устройство 9), на которое оперт выступ 7, причем рама 6 привода 3 закреплена на корпусе 1 с возможностью осевого перемещения.

В качестве амортизирующего устройства 9 могут быть использованы резиновые кольца, металлические пружины, пневмокамера и т.п. В рассматриваемом примере амортизирующее устройство 9 набрано из чередующихся колец из мягкой и твердой резины.

Рама 6 привода 3 закреплена на корпусе 1 с помощью шпилек 10, которые пропущены в радиальных отверстиях: 11 стенок канавки 9 и 12 выступа 7 рамы 6. Упомянутые отверстия распределены равномерно по окружностям соответствующих элементов молота. Радиальные отверстия 12 по периметру выступа 7 выполнены удлиненными в осевом направлении на длину, равную ходу амортизирующего устройства 9 при его разжатии.

Ударник 2 снабжен подвеской 13, закрепленной на его верхней торцевой поверхности, на которой укреплен трос, второй конец которого закреплен на барабане упомянутой электрической лебедки привода 3.

Шабот 4, совмещенный с наголовником (поз. не обозначен), имеет с нижней стороны углубление, в котором размещен амортизатор 14 и головная часть погружаемой сваи 15.

Молот работает следующим образом. Ударник 2 с помощью троса электрической лебедкой привода 3, работающей в автоматическом режиме, поднимается на необходимую, заранее заданную, высоту для нанесения удара. Затем барабан электрической лебедки автоматически растормаживается. Ударник 2 падает, увлекая за собой трос, свободно сматывающийся с расторможенного барабана, и в конце рабочего хода наносит удар по шаботу 4, который передает удар погружаемой свае 15 через амортизатор 14.

Самым неблагоприятным в процессе работы молота является момент начала подъема ударника 2. Это происходит потому, что скорость наматывания троса на барабан электрической лебедки на всем протяжении подъема ударника 2 постоянна или изменяется незначительно ввиду жесткой механической характеристики асинхронных электродвигателей, используемых в электрических лебедках. Скольжение у электродвигателей такого типа не превышает 2÷5%. Поэтому в момент начала подъема ударника 2 происходит резкий рывок, сравнимый с ударной нагрузкой. Расчеты показывают, что при ударнике 2 массой 4 тонны и при скорости наматывания троса на барабан 0,25 м/с сила натяжения троса в момент отрыва ударника 2 от шабота 4 может достигать 40÷50 тонн. Такая ударная нагрузка может вывести из строя механизм электрической лебедки и разорвать трос. Чтобы этого не происходило, в предлагаемом молоте процесс подъема ударника 2 происходит следующим образом.

Включается электрическая лебедка привода 3, работающая в автоматическом режиме. Трос начинает наматываться на ее барабан с постоянной скоростью 0,25 м/с. После того как будет выбрана слабина троса, он резко натягивается, и, когда сила натяжения троса станет равной весу ударника 2, последний, находящийся до этого в неподвижном состоянии, начинает постепенно разгоняться с заданным ускорением а. Чем меньше будет ускорение а, с которым поднимается ударник 2, тем меньше будет натяжение троса в первоначальный момент подъема. Но скорость наматывания троса на барабан постоянна и равна в нашем случае 0,25 м/с, а скорость ударника 2 в первоначальный момент подъема ввиду его большой инерционности много меньше скорости троса. Поэтому, чтобы компенсировать эту разницу скоростей, амортизирующее устройство 9 начинает дополнительно сжиматься в канавке 8 за счет силы натяжения троса, тянущего раму 6 привода 3 вниз, что позволяет снизить нарастание скорости подъема ударника 2 и соответственно уменьшить его ускорение а.

После нанесения удара по шаботу 4 ударник 2 находится в крайнем нижнем положении, нагрузка на амортизирующее устройство 9 равна весу ударника 2, а после начала его подъема начинает увеличиваться на величину дополнительного натяжения троса. Как только ударник 2 начинает приподниматься, сжатое амортизирующее устройство 9 за счет запасенной в нем потенциальной энергии сжатия начинает разжиматься и дополнительно приподнимает ударник 2, воздействуя на кольцевой выступ 7 на нижней торцевой поверхности рамы 6, поднимая последнюю вместе с приводом 3 на некоторую фиксированную высоту, равную величине хода амортизирующего устройства 9, и тем самым уменьшая натяжение троса. После окончания подъема молот подготовлен к следующему удару. Чтобы шпильки 10, скрепляющие раму 6 с корпусом 1 молота, не препятствовали поднятию рамы 6, радиальные отверстия 12 в выступе 7 выполнены удлиненными в осевом направлении на длину, равную величине хода амортизирующего устройства 9 при его разжатии.

В момент удара ударника 2 по шаботу 4 усилие удара через амортизатор 14 передается головной части погружаемой сваи 15.

1. Молот для погружения в грунт строительных элементов, включающий корпус, установленный в нем с возможностью осевого перемещения ударник, шабот, амортизирующее устройство и соединенный гибким элементом с ударником привод, смонтированный на раме, связанной с корпусом, отличающийся тем, что в верхней части корпуса по его периметру выполнена с торца кольцевая канавка, в которой размещено выполненное кольцевым указанное амортизирующее устройство, а рама привода имеет по нижней торцевой поверхности кольцевой выступ, который размещен в указанной кольцевой канавке корпуса и оперт на кольцевое амортизирующее устройство, при этом рама привода закреплена на корпусе с возможностью осевого перемещения.

2. Молот по п.1, отличающийся тем, что рама привода закреплена на корпусе с помощью шпилек, пропущенных в радиальных отверстиях стенок кольцевой канавки корпуса и радиальных отверстиях кольцевого выступа рамы привода, причем для осевого перемещения рамы привода последние отверстия выполнены удлиненными в осевом направлении на длину, равную величине хода кольцевого амортизирующего устройства при его разжатии.