RU47017U1

RU47017U1 - HIGH FREQUENCY DIRECTIONAL VIBRO LOADER

Info

Publication number: RU47017U1
Application number: RU2005107169/22U
Authority: RU
Inventors: П.П. Супрун
Original assignee: ГОУ ВПО "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС)
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2005-08-10

Abstract

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.The utility model relates to construction, in particular to vibrating pile driving machines used in the construction of industrial-civil, transport and other facilities. The solution is aimed at increasing the intensity of immersion of the object in the soil, due to the strictly directed action of the disturbing force, and reducing energy intensity. The specified technical result is achieved by the fact that in a high-frequency directional vibrator, which includes a vibration exciter, an electric motor, a shaft drive, a headgear and a suspension, the vibration exciter is made of a housing inside which there are two pairs of circular treadmills, two shafts, each of which has two pairs of diametrical slots, the axes of which are rotated 90 ° relative to each other, the shafts are eccentric with respect to the treadmills, and unbalanced masses, in the form of rods, are installed In the diametrical slots with the possibility of free movement in them, the drive of the shafts is made in the form of a gear mounted inside the vibration exciter case and connected to the electric motor by a V-belt drive, and the suspension is made in the form of two rods, with loading plates and a traverse fixed to them. Such a design of the vibration absorber allows one to achieve a strict directivity of the disturbing force only towards the object of influence and increases the frequency of the pulses without increasing the number of revolutions of the drive shaft to such a frequency that the process of immersion of the pile into the ground is almost identical to the immersion of the pile by the indentation method, i.e. . least energy intensive.

Description

Полезная модель относится к строительству, в частности к вибрационным машинам для погружения свай, используемых при строительстве промышленно-гражданских, транспортных и других объектов.The utility model relates to the construction, in particular, to vibratory pile driving machines used in the construction of industrial-civil, transport and other facilities.

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).A known vibro-driver, comprising a housing, shafts with unbalances mounted in the housing and connected to each other with the possibility of synchronization, a gripping device rigidly connected to the housing, a shaft drive with unbalances, consisting of a hydraulic pump equipped with a power regulator and a safety valve, and a hydraulic motor with matching gear (patent No. 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.This design of the vibro driver increases its ultimate immersion ability, provides automatic adaptation of the vibrator parameters to changing soil conditions and the depth of immersion and reduces the impact of dynamic forces on the base machine.

Недостатком известного вибропогружателя является высокая стоимость и малая надежность оборудования при эксплуатации, громоздкость конструкции вибропогружателя.A disadvantage of the known vibrator is the high cost and low reliability of the equipment during operation, the bulkiness of the design of the vibrator.

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- The closest in technical essence to the proposed solution is a high-frequency vibrator B-108, containing a vibration exciter, consisting of a housing, inside of which are mounted two shafts with unbalanced masses, articulated between themselves by gears with the possibility of rotation in different directions, an electric motor rigidly mounted on the vibration exciter housing, drive shafts from an electric motor, made in the form of double-row roller chains, a headband mounted in the lower part of the housing, and a suspension mounted on the housing. (Smorodinov M.I. Special machines and equipment for the construction of foundations and

ментов/ Смородинов М.И, Ерофеев Л.В., Федоров Б.С. и др. - М.: Машиностроение, 1972,стр. 190,рис. 127).cops / Smorodinov M.I., Erofeev L.V., Fedorov B.S. et al. - M.: Mechanical Engineering, 1972, p. 190, fig. 127).

Известное решение позволяет повысить надежность устройства в эксплуатации и снизить его стоимость.The known solution allows to increase the reliability of the device in operation and reduce its cost.

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.A disadvantage of the known solution is that it does not provide the required directional action of the perturbing force, since it externally manifests itself only at those moments when the centers of gravity of all unbalanced masses are either in the lowest position on the circular path of their movement, or in the extreme upper one. In the first case, the disturbing force acts in the direction of the vibration object, and in the second, on the contrary, in the direction of the vibration absorber body.

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.For each revolution of the drive shaft, each unbalanced mass acts once in the right direction and once in the opposite direction, i.e. 50% of working time is wasted without profit.

Задача предлагаемого решение заключается в создании вибропогружателя, который обеспечивал бы строго направленное действие возмущающей силы, повышение интенсивности погружения объекта в грунт и снижение энергоемкости.The objective of the proposed solution is to create a vibrator, which would provide a strictly directed action of a disturbing force, increase the intensity of immersion of the object in the ground and reduce energy intensity.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

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- In the known device containing a vibration exciter, consisting of a housing and two shafts with unbalanced masses mounted inside the housing for rotation in different directions, an electric motor mounted on the housing, a shaft drive, a headguard mounted on the lower part of the housing, and a suspension mounted on the housing , two pairs of circular treadmills are additionally installed in the vibration exciter case, one pair for each shaft, each shaft is eccentric with respect to the treadmills and is made with two pairs of dia central slots, the axes of which are rotated 90 ° relative to each other, unbalanced masses are made in the form of rods installed in diametrical slots with the possibility of free movement in them and interaction of

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.each with its treadmill, while the number of unbalanced masses is equal to the number of diametrical slots, the shaft drive is made in the form of a gear set inside the vibration exciter case and connected to the V-belt drive by an electric motor, and the suspension is made in the form of two rods, with loading plates fixed to them and traverse.

Благодаря отличительным признакам достигается возможность строгой направленности возмущающей силы только в сторону объекта воздействия и повышение частоты импульсов не увеличивая числа оборотов приводного вала.Thanks to the distinguishing features, it is possible to strictly direct the disturbing force only towards the object of influence and increase the frequency of the pulses without increasing the speed of the drive shaft.

На фиг.1 показана принципиальная схема высокочастотного вибропогружателя направленного действия, на фиг.2 сечение I-I на фиг.1.Figure 1 shows a schematic diagram of a high-frequency directional vibrator, figure 2 section I-I in figure 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.The high-frequency directional vibrator contains a vibration exciter consisting of a housing 1, inside of which two pairs of circular racetracks 2 are installed, for example, rolling bearings, two shafts 3, each of which is made with two pairs of diametrical slots 4, the axes of which are rotated 90 relative to each other °, unbalanced mass 5 made in the form of rods that are installed in diametrical slots 4 with the possibility of free movement in them, an electric motor 6 mounted on the housing 1 of the vibration exciter, with water shafts, consisting of a gear 7 installed inside the housing 1 of the exciter (figure 2) and a V-belt transmission 8 (figure 1), articulating the engine 6 with the gear 7, the headgear 9, mounted in the lower part of the housing 1 of the exciter, suspension, made of rods 10, rigidly fixed to the body 1 of the exciter, and attached to the rods 10, the loading plates 11 and the removable traverse 12.

При работе вибропогружателя на погружение свай в агрегате со стреловым или башенным краном условие работоспособности вибропогружателя может быть представлено формулой (1)When the vibro driver is used to immerse piles in an aggregate with a jib or tower crane, the condition for the vibrator driver to function can be represented by the formula (1)

P=Q₁+Q₂+Q₃+RP = Q ₁ + Q ₂ + Q ₃ + R

где Р -погружающая способность агрегата, Q₁ - вес сваи, Q₂ - вес вибропогружателя, Q₃ - вес пригруза, R=(2mw²r)η 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, η - кпд учитывающий потери мощности на преодоление его трения.where P is the immersion ability of the unit, Q ₁ is the weight of the pile, Q ₂ is the weight of the vibrator, Q ₃ is the weight of the load, R = (2mw ² r) η is the magnitude of the force acting on the pile of the vibrator, m is the mass of one unbalanced mass, w - the angular speed of the shafts, g is the maximum distance from the center of rotation of the shaft to the center of gravity of the unbalanced mass, η is the efficiency taking into account the power loss to overcome its friction.

С целью получения наибольшего значения Р из выражения (1) определяется по условиям грузоподъемности крана максимально допустимая сила пригруза - О₃.In order to obtain the highest value of P from the expression (1), the maximum allowable load force is determined according to the crane loading conditions - O ₃ .

Наименьшее значение Р_min=Q₁+ Q₂+RThe smallest value of P _min = Q ₁ + Q ₂ + R

При согласовании заданной несущей способности сваи и погружающей способности вибропогружателя работа его осуществляется следующим образом.With the coordination of the given bearing capacity of the piles and the immersion ability of the vibrator, its operation is as follows.

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.A vibrator with a pile fixed in his headgear is pushed into a shallow leader depth of about 0.5-1.0 m with a crane, after which, when the brake winch is released, the vibrator is switched on.

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.The force effects from the operation of the vibro driver mechanism on the pile are manifested in the form of a disturbing force, as the resultant of two parallel forces, each of which lies on a straight line passing through the center of rotation of the shaft and the point farthest from this center on the circular treadmill, and the frequency of the disturbing force on pile per unit time is defined as the double number of pairs of unbalanced masses (rods) installed in the slots of the drive shafts.

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.The last design feature makes it possible to increase the pulse frequency to a frequency such that the process of immersing the piles into the ground is almost identical to immersing the piles by the indentation method (least energy-intensive), and this is not achieved by increasing the number of revolutions of the drive shafts, which negatively affects the operation of the bearings, but by increasing the number of unbalanced masses.

Если при работающем сваепогружателе свая остановилась, то это означает что свая способна нести нагрузку заранее определенную по формуле (1).If the pile has stopped while the pile driver is operating, this means that the pile is able to carry a load predetermined by formula (1).

Эта особенность позволяет получить достоверную оценку о несущей способности каждой сваи, не прибегая к другим инструментальным методам.This feature allows you to get a reliable assessment of the bearing capacity of each pile, without resorting to other instrumental methods.

Claims

A high-frequency directional vibrator, comprising a vibration exciter, consisting of a housing and two shafts with unbalanced masses mounted rotatably in the housing inside the housing, an electric motor mounted on the housing, a shaft drive, a headrest mounted on the bottom of the housing, and a suspension mounted on casing, characterized in that in the casing of the vibration exciter there are additionally two pairs of circular treadmills, one pair per shaft, each shaft is eccentrically mounted wearing to the treadmills and made with two pairs of diametrical slots, the axes of which are rotated 90 ° relative to each other, unbalanced masses are made in the form of rods installed in the diametrical slots with the possibility of free movement in them and the interaction of each with its treadmill, while the number unbalanced masses is equal to the number of diametrical slots, the drive shaft is made in the form of a gear mounted inside the vibration exciter housing and connected to the V-belt drive electric motor s, and the suspension is in the form of two rods fixed on them with prigruzochnymi plates and crosspiece.