Вибрационное оборудование

Инициатива в деле развития вибрационного метода погру­жения свай принадлежит проф. Д. Д. Баркану.

В дальнейшем этот метод был развит и получил ценные на­учные « практические результаты в работах О. А. Савинова и А. Я. Лускина, Б. А. Татарникова, С. А. Цаплина и др.

Производственный опыт ряда строительных организаций, ус­пешно внедряющих виброметод в строительство, показывает, что во многих случаях, при наличии несвязных грунтов, а также грунтов пластичной консистенции, этот метод может дать зна­чительно больший эффект, чем ударный метод погружения свай.

В частности, оказалось, что при использовании вибропогру­жателей вместо свайных паровоздушных я дизельных молотов повышается производительность труда в 2,5-3 раза и снижа­ется стоимость производства работ в 1,5-2 раза.

 

 

Классификация вибрационного оборудования

 

Рис. 19 Классификация вибрационного оборудования, применяемого на свайных работах

 

Схема устройства вибропогружателей

 

Рис. 20 Схема устройства вибропогружателей: а - простейшего    типа;    б - с  подрессоренной    пригрузкой; 1 - электродвигатель;  2 - дебалансы;  3 - пригруз;   4 - наго­ловник;  5 - пружины

 

Современные конструкции вибрационных машин (рис. 19), используемых для погружения свай в грунт, в зависимости от режима работы и принципиального устройства, можно подраз­делить на две группы.

К первой группе относятся машины, режим работы которых основан на применении инерционного привода, воздействую­щего на сваю гармонической возмущающей силой. В эту груп­пу машин входят вибропогружатели продольного действия - простейшего типа и с подрессоренной пригрузкой.

Эти вибропогружатели получили в настоящее время наи­большее распространение и применение в строительстве.

Схема устройства вибропогружателя простейшего типа представлена на рис. 20,а, Отличительной особенностью этого вибропогружателя является простота конструкции.

Недостатком машин такого типа являются:

а)   невозможность раздельного управления амплитудой виб­раций и величиной погружающего давления;

б)   тяжелые условия работы электродвигателей;

в)   невозможность передачи на вибропогружатель сил, направленных по линии действия вибратора при его работе без помощи специального амортизатора. Это обстоятельство огра­ничивает возможность применения рассматриваемых машин на таких работах, как извлечение шпунта.

Вышеперечисленные недостатки ограничивают область при­менения вибропогружателей простейшего типа теми случаями, когда необходимая частота вибрации составляет 600- 800 кол/мин, а по технологическим условиям производства ра­бот применение направляющих устройств является приемле­мым и не вызывает существенного снижения производительно­сти машины и не увеличивает стоимости работ.

Для погружения в грунт сплошных и полых железобетон­ных свай применяются вибропогружатели простейшего типа ВП4, ВП-2.

Технические характеристики этих вибропогружателей приве­дены ниже.

 

Технические характеристики вибропогружателей простейшего типа

 

К этой же группе машин продольного действия относятся вибропогружатели с подрессоренной пригрузкой.

Схема устройства вибропогружателя с подрессоренной при­грузкой приведена на рис. 20,б. В конструкции данного вибра-погружателя учтены недостатки вибропогружателей, простей­шего типа. Наряду с этим, эти погружатели обладают следую­щими преимуществами: могут работать при извлечении свай без специальных амортизационных устройств, а также позволя­ют использовать в качестве привода электродвигатели с фазовым ротором, обладающим хорошими пусковыми данными.

Техническая характеристика    вибропогружателей с подрессоренной пригрузкой, выпускаемых отечественной   промышленностью, приведена ниже.

 

Техническая характеристика    вибропогружателей с подрессоренной пригрузкой

 

 

Ко второй группе машин для погружения свай относятся вибромолоты. У этого типа машин используется эффект удара. В качестве привода таких машин используются вибраторы инерционного типа, работающие в ударном режиме.

При действии возмущающей силы такого привода колеба­ния сваи характеризуются периодическим полигармоническим колебательным процессом.

В зависимости от связей вибропривода с погружаемой сваей, вибромолоты подразделяются на свободные и связанны в одну систему из двух масс.

Основными преимуществами виброударных машин являются: простота конструкции, высокая погружающая способность малая энергоемкость и металлоемкость.

Перспективность широкого внедрения в строительство этого типа машин не вызывает сомнения. Однако в настоящее врем использование этих молотов ограничивается экспериментальными образцами. Что касается конструкций вибромолотов, выпускаемых серийно (типа С-467, С-402 и т. п.), то следует указать на их основной недостаток - весьма кратковременный срок службы электродвигателей, неустойчивость рабочего режима и др.

В целях ликвидации указанных недостатков вибромолотов на основании экспериментальных исследований, проведенны рядом организаций (Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства, Всесоюзным научно-исследовательским институтом электромеханики и др.), разработан способ повышения долговечности электродвигателей.

Сущность способа заключается в том, что обмотку статора электродвигателя  покрывают литой  пластмассовой  изоляцией армированной стальными стержнями.

При изготовлении литой изоляции используются термореактивные компаунды (полимеры), обладающие повышенной механической прочностью вусловиях    знакопеременных   нагрузок. Кроме того, литая  изоляция обладает высокой устойчивость против воздействия влаги, масла и температуры.

Срок продолжительности безаварийной работы такого дви­гателя по сравнению с изготавливаемыми серийно, применяемыми в качестве привода вибромашин,    увеличивается в 15- 25 раз.

Существует несколько принципиальных схем работы вибро­молотов.

Наиболее характерные схемы устройства молотов представ­лены на рис. 21. Вибромолот, изображенный на схеме I, со­стоит из вибратора направленного действия, установленного свободно на сваю.

Устройство вибромолота по схеме II отличается наличием пружин и наголовника, жестко соединенного со сваей.

Если погружатель, изображенный на схеме I, всегда работает как молот, то работа погружателя, выполненного по схеме II, может осуществляться как в ударном, так и в безударном режимах, в зависимости от жесткости упругой системы, пара­метров вибратора, сопротивления грунта погружению и т. д. В процессе работы вибропогружателя пружины способны на­капливать энергию, отдавая ее при ударах; в связи с этим    вибромолот изготовленный по схеме II, может иметь меньший вес, чем по схемеI. Эффективность работы вибромолота может быть увеличена за счет повышения значения сил, статически действующих в направлении погружения. На схемах III и IVприведены возможные варианты таких конструкций вибромолотов с дополнительным погружающим усилием Q, приложенным к сиcтеме через канаты от лебедки или от веса копрового агрегата. За последние годы большую работу по созданию и освоению новых эффективных конструкций вибромолотов провел Всесоюз­ный научно-исследовательский институт строительных и дорож­ных машин (ВНИИСДМ).

 

 

Рис. 21 Принципиальные схемы устройства вибромолотов:
I- 1 -вибратор   направленного  действия;   2 - свая;    II- 3 -вибромолот, 4 -пружины;   5 - наголовник;   6 -свая;     III- 7 -вибромолот;     8 -пригруз; 9 - свая;   IV- 10 -вибромолот;  11 - пружины;  12 -жесткие связи;    13 - на­головник с пригрузом;  14 - свая

 

К числу новых конструкций вибромашин такого типа отно­сятся вибромолоты С-834 и С-836.

Электрический вибромолот С-834 позволяет погружать же­лезобетонные сваи сечением 25х25 см длиной до 7 м. Вибромо­лот С-836 погружает железобетонные сваи сечением 30х30 см длиной до 9 м.

Конструкция этих молотов состоит из ударной части и на­головника, соединенных между собой пружинами.

Ударная часть представляет собой вибровозбудитель на­правленного действия с бойком. В корпус ударной части встроены два электродвигателя с дебалансами на валах. При колебаниях корпуса боек ударяет по наковалыне наголовника, соединенного со сваей.

При работе вибромолота С-834 не требуется жесткое сое­динение сваи с наголовником.

При погружении свай вибромолотом С-836 наголовник за­крепляется на сваях с помощью пневматических прижимов, пи­тание которых осуществляется от компрессора производитель­ностью до 0,4 м3/мин.

Технические характеристики    вибромолотов    типа С-834 С-836 приведены ниже.

 

 

Технические характеристики вибромолотов