молот

Формула изобретения

Молот для погружения в грунт строительных элементов, включающий направляющие, в которых движется ударник, силовой привод, управляемую муфту и накопительный барабан на валу, отличающийся тем, что ударник с помощью гибкого элемента длиной, равной ходу ударника, подвешен непосредственно на накопительном барабане, установленном на фланце направляющих и выполненном за одно целое с ведомой частью управляемой муфты, при этом накопительный барабан имеет возможность независимого вращения и осевого перемещения относительно своего вала.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение предназначено для использования в строительстве для забивания в грунт металлических труб, свай, шпунта в вертикальном направлении и, в частности, может быть использовано при строительстве морских эстакад.

Известен гидромолот (см. Б. Г.Лызо, Ю.В.Дмитриевич. Новые конструкции сваебойных молотов. М., 1969). В гидромолоте в качестве рабочего тела использована жидкость, подаваемая под давлением от гидронасоса базовой машины или насосной станции. Гидромолот состоит из ударника, совершающего возвратно-поступательное движение в направляющей трубе, рабочего цилиндра, штока, поршня, поршневого аккумулятора с жидкостной пружиной, золотника, механически не связанного с ударником, и наголовника.

Гидромолот отличается компактностью, высокими удельными показателями, может работать без копровой установки, что имеет решающее значение при сооружении морских эстакад. Недостатком является сложность конструкции силового привода и схемы управления молотом. Гидромолоты двойного действия по патенту N 1383263 (Франция) и по патенту N 1195680 (ФРГ) имеют конструктивные отличия, но принципиальная схема та же.

Известен паровоздушный молот двойного действия (см. А.В. Суворов, В.В. Лубнин, В. З.Заикина. Машины и оборудование для погружения свай. М.: Высшая школа, 1984). В качестве энергоносителя используется энергия сжатого воздуха или пара. Молот состоит из парового цилиндра и ударной части, соединенной с поршневым штоком, удары которой передаются свае через шабот. Управление молотом автоматическое с помощью распределительного устройства. Небольшие габариты и простота в эксплуатации дают возможность производить работы без копра. Основной недостаток паровоздушных молотов - потребность в постороннем источнике энергии, а также низкий КПД, не превышающий 10%.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности к достигаемому результату аналогом (прототипом) является механический молот (см. И. И. Косоруков. Свайные работы. М.: Высшая школа, 1974) включающий ударник, который двигается по направляющим копровой мачты, силовой привод состоящий из двигателя внутреннего сгорания и фиксационной лебедки, размещенных на платформе базовой машине-тракторе. Ударник с помощью троса фрикционной лебедки, который огибает блок, расположенный в верхней части копровой мачты, поднимается на необходимую высоту для нанесения удара. Затем выключают барабан фрикционной лебедки. Ударник падает, увлекая за собой трос, свободно сматывающийся с расторможенного барабана. Холостые и рабочие хода чередуются последовательными включениями и выключениями барабана лебедки, выполняемыми машинистом копра.

Механические молоты конструктивно просты и долговечны в работе. Недостатком механического молота является низкая производительность, обусловленная невысокой частотой ударов 10 - 12 ударов в минуту, ввиду ручного управления молотом. Еще одним недостатком является то, что механический молот неработоспособен без базовой машины-трактора и без мачты копра, т.к. для приведения его в работу необходимы силовой привод, размещенный на тракторе и направляющие, размещенные вдоль мачты копра.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением - повышение эффективности процесса забивания в грунт погружаемых элементов.

Поставленная задача решается за счет того, что ударник с помощью гибкого элемента длиной, равной ходу ударника, подвешен непосредственно на накопительном барабане, установленном на фланце направляющих и выполненным за одно целое с ведомой частью управляемой муфты, при этом накопительный барабан имеет возможность независимого вращения и осевого перемещения относительно своего вала.

Такая конструкция молота обеспечивает автоматическое управление работой молота, что позволяет увеличить частоту ударов и за счет этого повысить производительность и эффективность процесса загружения строительных элементов. Одновременно отпадает необходимость использовать для работы молота копровую мачту и силовой привод базовой машины-трактора, что важно на практике, например, при возведении морских эстакад.

Сущность предлагаемого технического решения иллюстрируется чертежами, где обозначено: фиг. 1 - продольный разрез молота; фиг. 2 - вид сверху.

Сущность предлагаемого устройства проиллюстрируем на примере его конкретного исполнения.

Предназначенный для погружения металлической трубы 1 молот 2 состоит из следующих основных узлов и деталей: ударника 3, который центрируется и направляющих, выполненных в виде направляющей трубы 4, силового привода, включающего электродвигатель 5 и редуктор 6. На тихоходном валу 7 редуктора 6 установлена ведущая часть 8 управляемой муфты (в данном случае кулачковой). Ведомая часть 9 управляемой муфты выполнена за одно целое с накопительным барабаном 10, размещенным на валу 11. Ударник 3 с помощью гибкого элемента, например стального каната 12, подвешен непосредственно на накопительном барабане 10, который имеет возможность вращаться и совершать осевые перемещения относительно вала 11. Вал 11 со стороны редуктора опирается на тихоходный вал 7 редуктора 6, с противоположной стороны - на положительную опору 13, установленную на фланце 14 направляющей трубы 4. В кольцевую проточку накопительного барабана 10 вставлена вилка 15, которая с помощью тяг 16 соединена с двумя электромагнитами 17, 18. Между подшипниковой опорой 13 и накопительным барабаном 10 на валу 11 установлена возвратная пружина 19. Во фланце 14 и в направляющей трубе 4 выполнены выхлопные отверстия 20, 21. На фланце 14 имеется конечный выключатель 22, который включает электромагниты 17, 18. Отключающий электромагниты конечный выключатель 23 расположен в нижней части направляющей трубы 4, к которой соосно жестко прикреплено переходное устройство 24, с размещенными в нем шаботом 25 и амортизатором 26. Заодно с переходным устройством 24 выполнен опорный фланец 27. В переходное устройство 24 вставлен забиваемый в грунт элемент 1 (в рассматриваемом случае в виде трубы).

Молот 2, например, при сооружении морских эстакад работает следующим образом. Забиваемый элемент 1 устанавливается в вертикальном положении, при этом его нижний конец опирается на морское дно, а верхняя часть удерживается в вертикальном положении, заранее выполненном кондуктором, имеющим жесткую связь с уже построенной частью морской эстакады. Затем на забиваемую трубу 1 устанавливают молот 2, при этом верхний конец забиваемой трубы 1 проходит внутрь переходного устройства 24 до соприкосновения с шаботом 25. Для приведения молота 2 в работу к его электрической схеме (не показана) подается электроэнергия, в результате чего электродвигатель 5 начинает вращаться. Через эластичную муфту вращение передается на быстроходный вал редуктора 6. После редуцирования качество оборотов тихоходного вала 7 составляет один оборот за 1 - 2 с. С такой же скоростью вращается и ведущая часть управляемой муфты 8. В этот момент ударник 3 под действием силы тяжести находится в нижнем положении и опирается на шабот 25. Стальной канат 12 расслаблен. На шабот 25 через амортизатор 26 и опорный фланец 27 опирается и вся остальная конструкция молота 2. В этом положении конечный выключатель 23 находится во взаимодействии с нижней кромкой ударника 3, в результате чего электромагниты 17, 18 выключены. При отключенных электромагнитах накопительный барабан 10 под действием возвратной пружины 19 сдвинут в сторону ведущей части управляемой муфты 8 и она находится в зацеплении с ведомой частью 9 управляемой муфты, выполненной за одно целое с накопительным барабаном 10. За счет этого при включении электродвигателя 5 накопительный барабан 10 начинает вращаться со скоростью тихоходного вала 7 редуктора 6. Стальной канат 12 наматывается на накопительный барабан 10. Начинается процесс взвода ударника 3 - подъема его до того момента, пока не сработает конечный выключатель 22, который включает электромагниты 17, 18. Воздух из пространства над ударником 3 выходит в атмосферу через выхлопное отверстие 20 и входит в пространство под ударником через выхлопное отверстие 21. Под действием осевой силы, возникающей от включенных электромагнитов 17, 18 и передающейся к накопительному барабану 10 через тяги 16 и вилку 15, накопительный барабан 10 смещается вправо. Управляемая кулачковая муфта размыкается. Возвратная пружина 19 сжимается. Накопительный барабан 10 под действием силы тяжести ударника 3 и натяжного стального каната 12 начинает вращаться в обратную сторону, при этом накопительный барабан 10 удерживается в крайнем правом положении электромагнитами 17, 18. Стальной канат 12 увлекается падающим ударником 3 сматывается с накопительного барабана 10. В конце рабочего хода ударник 3 наносит удар по шаботу 25. Через шабот 25 удар передается забиваемой трубе 1, которая за один удар углубляется в грунт на 0,5 - 3 см, в зависимости от свойств грунта. На такое же расстояние отходит вниз от амортизатора 26 шабот 25. Одновременно корпус молота 2 движется вниз до соприкосновения с шаботом 25, при этом удар корпуса молота 2 о шабот 25 смягчается амортизатором 26, что исключает динамические нагрузки на силовой привод. Переходное устройство 2 не дает возможности молоту 2 сдвинуться с забиваемой трубы 1. В этот же момент срабатывает конечный выключатель 23, который отключает электромагниты 17, 18 и цикл повторяется.

Как видно из описания, управление молотом происходит в автоматическом режиме. Процесс взвода ударника, рабочий ход ударника, нанесение удара по верхнему торцу забиваемой трубы происходит без вмешательства человека, в результате чего удается увеличить в несколько раз частоту ударов молота, а значит в такой же степени увеличить эффективность и производительность длительности погружения строительных элементов в грунт по сравнению с прототипом.

Молот в конструктивном отношении прост и поэтому долговечен. Для его непосредственной работы, т.е. для процесса погружения строительных элементов в грунт становится не нужным трактор, как это имеет место при работе механического молота. Также отпадает необходимость использовать при работе молота мачту копра для направления и удерживания молота. Направляющим и удерживающим элементом при работе молота является забиваемая труба. Этот фактор является решающим при сооружении морских эстакад, т.к. забивание опор эстакады (металлических труб) происходит на значительном расстоянии от края уже построенной части эстакады. Поставить копровую установку просто не на что. В случае использования предлагаемого молота забиваемая труба удерживается в вертикальном положении кондуктором, имеющим жесткую связь с уже построенной частью эстакады. Предлагаемый молот имеет большой КПД, достигший 80%, т.к. потери в силовом приводе, состоящем из электродвигателя, редуктора и управляемой муфты, минимальны. Молот компактен - имеет в высоту минимально возможные габариты, т.к. его тяговый элемент - стальной канат закручиваясь наматывается на накопительный барабан, т.е. тяговый элемент не выполнен в виде жесткого стержня, увеличивающего высоту молота, как это имеет место в гидромолоте (аналог).

Таким образом, предложенное техническое решение - молот обеспечивает решение поставленной задачи - увеличение эффективности процесса погружения строительных элементов в грунт и обеспечение безкопровой работы.