RU187341U1 - Винтовая свая - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к строительству и может быть использована для установки, перемещения и выравнивания пространственного положения внешних конструкций (зданий, сооружений и т.п.) на винтовых сваях, преимущественно в условиях вечной мерзлоты, ледяном или снежном основании и на их комбинациях, а также на неустойчивых грунтах. Требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей путем обеспечения возможности изменения пространственного положения внешних конструкций, а также в повышении надежности удержания внешних конструкций, достигается в винтовой свае, внешняя поверхность нижней цилиндрической части которой снабжена спиральной наружной лопастью и ее нижний конец заострен, а верхняя часть винтовой сваи снабжена функциональным оголовком, выполненным с возможностью закрепления элементов внешних конструкций, причем на нижней цилиндрической части винтовой сваи над спиральной наружной лопастью закреплен шарнирный участок винтовой сваи, выполненный с возможностью управления через соответствующие тяги винтовым приводом и обеспечивающий возможность отклонения от оси винтовой сваи и изменения направления погружения нижней цилиндрической части винтовой сваи в субстрат основания, а между нижней цилиндрической частью винтовой сваи и верхней частью винтовой сваи имеется средняя часть с участком квадратного сечения, выполненная с возможностью вращения и продольного перемещения под действием привода. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к строительству и может быть использована для установки и выравнивания пространственного положения внешних конструкций (зданий, сооружений и т.п.) на винтовых сваях, преимущественно в условиях вечной мерзлоты, ледяном или снежном основании и на их комбинациях, а также на неустойчивых грунтах.

Известна винтовая свая [RU 77618, U1, E02D 5/56, 27.10.2008], содержащая полый ствол с винтовой лопастью и прорезями со стороны нижнего торца, которые выполнены с возможностью формирования каналов для перемещения грунта внутрь ствола, при этом каждая прорезь в поперечном сечении торца ствола выполнена с образованием острого угла по направлению завинчивания сваи между осью симметрии прорези и осью, проходящей через центр поперечного сечения ствола и пересекающей прорезь.

Недостатком этого технического решения является его относительно узкие функциональные возможности, так как оно не позволяет обеспечить изменение пространственного положения находящейся над основанием (грунтом) своей части с целью обеспечения необходимой корректировки пространственного положения внешних конструкций, которые удерживаются сваями.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является винтовая свая [RU 158889, U1, E02D 5/56, 20.01.2016], содержащая полый цилиндрический ствол, внешняя поверхность которого снабжена спиралью, нижний конец заострен, а верхний снабжен функциональным оголовком, выполненным с возможностью закрепления элементов внешних конструкций, при этом, спираль размещена выше заострения, длина которого составляет 0,7-2 шага спирали, причем нижняя кромка спирали выполнена в виде ломаной линии с возможностью режущего воздействия на грунт, а причем нижняя кромка спирали заострена под острым углом к нижней поверхности спирали.

Недостатком наиболее близкого технического решения является его относительно узкие функциональные возможности, так как оно не позволяет обеспечить изменение пространственного положения находящейся над основанием (грунтом) своей части с целью обеспечения необходимой корректировки пространственного положения внешних конструкций, которые удерживаются сваями.

Это сужает арсенал технических средств, которые могут быть использованы в качестве винтовых свай для внешних конструкций (зданий, сооружений), функционирующих в условиях, требующих корректировку их пространственных положений, и снижает надежность удержания этих конструкций в условиях вечной мерзлоты, сыпучих и нестабильных грунтов и т.п.

Задача, которая решается в полезной модели, заключается в создании винтовых свай, которые позволяют обеспечить возможность изменения пространственного положения своего функционального оголовка, выполненного с возможностью закрепления элементов внешних конструкций, с целью обеспечения, при необходимости, изменения пространственного положения внешних конструкций, которые установлены на сваях, и повышения надежности их удержания сваями.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей винтовых свай путем обеспечения возможности изменения пространственного положения внешних конструкций, и повышении надежности удержания внешних конструкций.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в винтовую сваю, внешняя поверхность нижней цилиндрической части которой снабжена спиральной наружной лопастью и ее нижний конец заострен в форме конического наконечника, а верхняя часть винтовой сваи снабжена функциональным оголовком, выполненным с возможностью закрепления элементов внешних конструкций, согласно полезной модели, на нижней цилиндрической части винтовой сваи над спиральной наружной лопастью закреплен шарнирный участок винтовой сваи, выступающий над грунтом и выполненный с возможностью управления через соответствующие тяги винтовым приводом, а между нижней цилиндрической частью винтовой сваи и верхней частью винтовой сваи имеется средняя часть квадратного сечения, выполненная с возможностью вращения и продольного перемещения под действием привода.

На чертеже представлены:

на фиг. 1 - конструкция винтовой сваи с выпрямленным (слева внизу) и с отклоненным на 90° (справа внизу) положениями ее нижней цилиндрической части, а также с элементами внешнего управления;

на фиг. 2 - поперечные сечения винтовой сваи по А-А и Б-Б;

на фиг. 3 - продольное сечение винтовой сваи по В-В.

Нижняя цилиндрическая часть винтовой сваи имеет корпус 1 с продольными шлицевыми канавками внутри и со спиральной наружной лопастью 2 снаружи, над которой с помощью снабженного разъемным манжетом патрубка 3 закреплен шарнирный участок, содержащий управляемые через тяги 4 винтовым приводом 5 и взаимно кинематически связанные шарниры 6, соединенный со средней частью 7 винтовой сваи, имеющей участок квадратного сечения. Средняя часть 7 выполнена с возможностью вращения червячным приводом 8 и продольного перемещения винтовым домкратом 9 с червячным приводом 9 под управлением, например, компьютеризированной системы 10 с центральным блоком относительно свайного ростверка 11, на котором базируются устанавливаемые внешние конструкции (здание, сооружение и т.п.).

Вращение обеспечивается питаемым через токосъемные кольца и щетки электродвигателем 12 и соединенным с ним гибким приводным валом 13. Компьютеризированная система 10 через аналогичные токосъемные кольца и щетки получает информацию об угловом положении и вращении от имеющего на конце шестигранную головку, помещенную во внутреннее углубление конического наконечника 14, сигнального вала 15 с нанизанными на него чередующимися распорными кольцами 16 сферической и цилиндрической вешней формы, Внутри части сваи расположен автоматически переключаемый редуктор-мультипликатор с предварительной циклоидальной передачей, размещенной в образующем ее коронное кольцо стакане 17, и основной планетарной передачей, содержащий общий для этих передач снабженный эксцентриковым участком трубчатый центральный вал 18. На этом эксцентриковом участке установлена крестообразная циклоидальная пластина 19, в четыре круглые периферийные отверстия которой свободно вставлены значительно меньшего диаметра цилиндрические выступы на диске трубчатого винтового червяка 20 планетарной передачи.

С ним в зацеплении находятся три косозубых сателлита 21 бочкообразной формы, установленные на осях 22 между соединенными общим основанием тремя стойками 23 водила планетарной передачи и находящиеся также в зацеплении с периферийным для этой передачи прямозубым внутренним зубчатым венцом кулачковой муфты 24.

Ее внешняя поверхность имеет шлицевые гребни, на которые змееобразно надета кольцевая упругая прокладка 25, а торцевая поверхность снабжена трапециевидными кулачками, находящимися в контакте с ответной формы кулачками кулачкового кольца 26, установленного на торцевой части 27 барабана сцепления, способного в нем вращаться и взаимодействующего посредством трения своей скоростной воронки 28 сцепления со скоростным конусом 29 сцепления или своего силового конуса 30 сцепления с силовым кольцом 31 сцепления, а также с водилом через рейки 32 накладок барабана сцепления. Этот барабан имеет переходную шайбу 33, а водило имеет крышку 34.

Кроме того, редуктор-мультипликатор содержит перечисляемые в последовательности их установки при сборке редуктора-мультипликатора фиксационную шайбу 35, большое 36 и малое 37 антифрикционные кольца, фиксационное кольцо 38 с периферийными пружинами 39. Редуктор-мультипликатор содержит также лепестковую кольцевую пружину 40 и выполненные разъемными на две половины червячный хомут 41 и снабженный гранеными выступами центральный хомут 42 со вставками 43, повторяющими форму его граненых выступов.

Используется предложенная винтовая свая следующим образом.

При расположении спиральной наружной лопасти 2 корпуса 1 в воздухе, воде и в ином жидком или сыпучем субстрате основания, не обеспечивающем достаточного сопротивления вращению корпуса 1, происходит фрикционное сцепление скоростной воронки 28 барабана сцепления и скоростного конуса 29 сцепления на центральном валу 18, обеспечиваемое прижимающим их друг к другу действием пружин 39 и 40. В этом случае передаваемое гибким валом 13 от двигателя 12 вращение через центральный вал 18 передается водилу планетарной передачи через барабан сцепления, благодаря расположению реек накладок 32 последнего в пазах стоек 23 водила.

Это вращение через стойки 23 и оси 22 заставляет косозубые сателлиты 21 циркулировать вокруг червяка 20, совершающего встречное этой циркуляции вращение под действием предварительной циклоидальной передачи, в которой возбуждаемая вращением эксцентрикового участка центрального вала 18 крестообразная циклоидальная пластина 19 изнутри обкатывает коронное кольцо в стакане 17, закрепленном в патрубке 3. При этом пластина 19 совершает вращение вокруг своего центра в направлении обратном направлению указанной обкатки и возбуждающего вращения снабженного эксцентриковым участком центрального вала 18.

Вращение пластины 19 передается червяку 20 через цилиндрические выступы на его диске, вставленные в периферийные отверстия пластины 19. Это вращение соосно вращению центрального вала 18, но осуществляется в противоположном ему направлении со вчетверо меньшей скоростью и увеличенным крутящим моментом. Из-за встречного циркуляции сателлитов 21 вращения находящегося с ними в зацеплении червяка 20 сателлиты 21 приобретают вращение вокруг осей 22 и, находясь также в зацеплении с прямозубым внутренним зубчатым венцом кулачковой муфты 24, передают ей вращение в направлении вращения центрального вала 18, но с увеличенной скоростью. Это вращение передается находящемуся с муфтой 24 в шлицевом зацеплении корпусу 1 и его спиральной лопасти 2. Так реализуется режим мультипликатора, позволяющий винтовой свае эффективно функционировать в качестве шнекового движителя, будучи погруженной в воду, жидкую грязь, рыхлый снег или мелкий песок.

Переключение в режим редуктора происходит автоматически следующим образом. При смене субстрата основания на более плотный, а также при вхождении лопасти 2 на корпусе 1 винтовой сваи в этот субстрат при ее погружении в основание в качестве опорного элемента фундамента возрастание сопротивления вращению корпуса 1 приводит к сжиманию прокладки 25 в шлицевом зацеплении корпуса 1 и расположенной внутри него кулачковой муфты 24. Указанное сжатие вызывается небольшим поворотом муфты 24 относительно корпуса 1 и кулачкового кольца 26, связанного с корпусом 1 через фиксационное кольцо 38 и пружины 39. Трапециевидные кулачки на торце муфты 24 и на кольце 26, скользя друг по другу своими наклонными поверхностями, отжимают от муфты 24 кольцо 26, охватывающее с возможностью вращения торец барабана сцепления, где закреплена скоростная воронка сцепления 28, которая, при этом, теряет фрикционный контакт со скоростным конусом сцепления 29.

Это отжимание от муфты 24 кольца 26 с торцом барабана сцепления смещает весь барабан, включающий три накладки 32 и переходную шайбу 33, в которой закреплен силовой конус сцепления 30, входящий в результате такого смещения во фрикционный контакт с силовым кольцом сцепления 31, прикрепленным через стакан 17 к патрубку 3. Вследствие такого фрикционного контакта блокируется относительно патрубка 3 вращение водила планетарной передачи, своими стойками 23 охватывающего рейки накладок 32 барабана сцепления. Циркуляция сателлитов 21 прекращается, и вращение заключенного между ними и находящегося с ними в зацеплении червяка 20 приводит к вращению сателлитов 21 относительно неподвижных осей 22. При этом, находящаяся с сателлитами 21 в зацеплении своим внутренним прямозубым зубчатым венцом муфта 24 продолжает свое вращение в прежнюю (как для мультипликатора, и противоположную червяку 20) сторону, но со скоростью, меньшей, чем у червяка 20 во столько раз, во сколько число зубьев внутреннего венца муфты 24 больше числа заходов винта червяка 20.

Учитывая, что благодаря предварительной циклоидальной передаче червяк 20 вращается в сравнении с центральным валом 18 в противоположную сторону с меньшей скоростью и большим моментом, изменение направления вращения в планетарной передаче с зафиксированными осями 22 сателлитов 21 приводит к тому, что муфта 24 и связанный с ней шлицевым соединением через прокладку 25 корпус 1 части сваи в режиме редуктора совершает медленное вращение в том же направлении, что и приводимый через гибкий вал 13 двигателем 12 центральный вал 18, но с гораздо меньшей скоростью и большим крутящим моментом. Этот момент обеспечивается с таким расчетом, чтобы быть достаточным для ввинчивания спиральной лопасти 2 в ожидаемой плотности субстрат основания как при погружении сваи в него, так и при шнековом движении по его поверхности.

Информация о вращении корпуса 1 передается в центральный блок компьютеризированной системы управления 10 посредством гибкого сигнального вала 15, сцепленного своим шестигранным концом с внутренней стороной конического наконечника 14 и коаксиально проходящего внутри центрального вала 18, гибкого приводного вала 13, ротора двигателя 12, а после преобразования (например, сельсином) вращения вала 15 в электрический сигнал - по проводам через токосъемные кольца и щетки. В центральном блоке компьютеризированной системы 10 информация о вращении нижних цилиндрических частей свай обрабатывается в сочетании с информацией о повороте и продольном перемещении их стволов средних частей 7, а также об отклонении нижних цилиндрических частей при сгибании свай в шарнирах. На основе этой обработки и задач, введенных оператором компьютеризированной системы 10, в ее центральном блоке вырабатываются команды, согласованно управляющие всеми приводами предлагаемой винтовой сваи.

Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям (заключающимся в том, что, на нижней цилиндрической части винтовой сваи над спиральной наружной лопастью закреплен шарнирный участок винтовой сваи, выступающий над грунтом и выполненный с возможностью управления через соответствующие тяги винтовым приводом, а между нижней цилиндрической частью винтовой сваи и верхней частью винтовой сваи имеется средняя часть квадратного сечения, выполненная с возможностью вращения и продольного перемещения) достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей винтовой сваи путем обеспечения возможности изменения пространственного положения внешних конструкций, а также в повышении надежности удержания внешних конструкций.

Claims (3)

1. Винтовая свая, внешняя поверхность нижней цилиндрической части которой снабжена спиральной наружной лопастью и ее нижний конец заострен в форме конического наконечника, а верхняя часть винтовой сваи снабжена функциональным оголовком, выполненным с возможностью закрепления элементов внешних конструкций, согласно полезной модели, на нижней цилиндрической части винтовой сваи над спиральной наружной лопастью закреплен шарнирный участок винтовой сваи, выполненный с возможностью управления через соответствующие тяги приводом вращения и обеспечивающий возможность отклонения от оси винтовой сваи и изменения направления погружения нижней цилиндрической части винтовой сваи в субстрат основания, а над нижней цилиндрической частью винтовой сваи между ее шарнирным участком и верхней частью винтовой сваи имеется средняя часть с участком квадратного сечения, выполненная с возможностью вращения и продольного перемещения под действием привода.

2. Винтовая свая по п. 1, отличающаяся тем, что шарнирный участок винтовой сваи содержит два последовательно размещенных шарнира, обеспечивающих отклонение нижней цилиндрической части винтовой сваи от оси винтовой сваи более чем на 90° и прохождение через шарниры вала привода вращения нижней цилиндрической части винтовой сваи.

3. Винтовая свая по п. 1, отличающаяся тем, что ее нижняя цилиндрическая часть, снабженная спиральной наружной лопастью и выполненная с заостренным нижним концом в форме конического наконечника, имеет редуктор привода вращения, содержащий планетарную передачу, центральный вал, соединенный с валом привода вращения, и механизм автоматической смены передаточного отношения с преобразованием редуктора, включающий силовое кольцо сцепления, барабан сцепления и соединенные с ним скоростную воронку сцепления и силовой конус сцепления, а также скоростной конус сцепления, установленный на центральном валу редуктора привода вращения с возможностью осевого смещения и обеспечением совместного вращения с валом привода вращения, упругую прокладку и кулачковую муфту, связанную шлицевым зацеплением через эту прокладку с корпусом нижней цилиндрической части и несущую на своей внутренней поверхности периферийный зубчатый венец, кулачковое кольцо, соединенное с барабаном сцепления с возможностью вращения в нем этого барабана, который соединен с водилом планетарной передачи с обеспечением их совместного вращения и с возможностью смещения относительно водила вдоль оси этого вращения при взаимодействии кулачков на торце кулачковой муфты с ответными кулачками кулачкового кольца, упруго закрепленного внутри корпуса нижней цилиндрической части сваи с обеспечением совместного вращения с ним, а также с обеспечением осевого смещения относительно этого корпуса при взаимодействии кулачков кулачковой муфты и кулачкового кольца во время их малого поворота друг относительно друга, вызываемого частичным смятием упругой прокладки в шлицевом зацеплении кулачковой муфты и корпуса нижней цилиндрической части под действием сопротивления субстрата основания, при этом кулачковая муфта совместно с барабаном сцепления выполнены с возможностью расцепления его скоростной воронки и скоростного конуса сцепления и блокировки вращения барабана и водила планетарной передачи относительно винтовой сваи вследствие сцепления силового конуса с силовым кольцом сцепления, когда тормозящий момент субстрата, сопротивляющегося вращению в нем корпуса нижней цилиндрической части, достигает величины, обеспечивающей достаточное частичное смятие упругой прокладки в шлицевом зацеплении кулачковой муфты и корпуса нижней цилиндрической части, причем, когда величина этого момента не достигнута, барабан сцепления вращает водило планетарной передачи совместно с центральным валом, с которым связан посредством сцепления скоростной воронки и скоростного конуса сцепления.

Images