молот для погружения в грунт строительных элементов

Формула изобретения

1. Молот для погружения в грунт строительных элементов, включающий силовой привод, ударник, направляющие для передвижения ударника, механизм передвижения ударника, кинематически связанный с силовым приводом, снабженный упором и имеющий фигурный вырез, и тягу, один конец которой соединен с ударником, отличающийся тем, что механизм передвижения ударника снабжен дополнительным упором и выполнен в виде установленной на оси с возможностью вращения и кинематически связанной с силовым приводом штанги, причем упор и дополнительный упор установлены на противоположных концах штанги, имеют выступы, выполнены утапливающимися в каналах штанги и приспособлены для периодического захвата тяги, которая выполнена гибкой, например, из каната и закреплена вторым концом на накопительном барабане, снабженном дополнительным приводом, при этом силовой привод включает электродвигатель и редуктор, низкоскоростная ось которого служит осью вращения штанги механизма передвижения ударника, редуктор силового привода снабжен козырьком, причем фигурный вырез выполнен в форме канавки, конечный участок которой выполнен прямолинейным и вертикальным и которая расположена на козырьке и стенке редуктора силового привода и служит направляющей для выступов упора и дополнительного упора во время подъема тяги с ударником, а направляющие для передвижения ударника закреплены в верхней и нижней опорных плитах, имеющих центральные каналы, при этом центральный канал в верхней опорной плите приспособлен для пропуска гибкой тяги, а центральный канал в нижней опорной плите - для прохода погружаемой сваи.

2. Молот по п.1, отличающийся тем, что он снабжен отклоняющими шкивами, центрирующими движение гибкой тяги и ударника по оси погружаемой сваи.

3. Молот по п.1 или 2 отличающийся тем, что он снабжен дополнительным шкивом, установленным на конце низкоскоростной оси редуктора силового привода для поддержания гибкой тяги в момент падения ударника.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам ударного действия и может быть использовано в строительстве для погружения в грунт свай, труб и других строительных элементов.

Известно устройство для забивания свай (авт.св. СССР 1346732, Е 02 D 7/08, опубл. в БИ 39 за 1987 г.), содержащее лебедку, подвешенную на ее тросе ударную массу и подъемно-сбрасывающий механизм в виде установленной на приводном валу обгонной муфты и закрепленного на ее наружной обойме рычага, причем подъемно-сбрасывающий механизм оснащен шкивом, смонтированным на наружной обойме обгонной муфты посредством подшипников, блоком, закрепленным на свободном конце рычага, и тормозом рычага в виде подпружиненной колодки, при этом трос лебедки запасован на шкиве и блоке рычага.

Известно также устройство для забивания свай (авт.св. СССР 1622521, Е 02 D 7/08, опубл. в БИ 3 за 1991 г.), являющееся усовершенствованием упомянутого выше устройства и снабженное упорами, установленными на рычаге, и параллельными кронштейнами, закрепленными на приводном валу с возможностью взаимодействия с упорами рычага, а обоймы обгонной муфты связаны между собой посредством тел качения.

Однако описанные устройства сложны по конструктивному исполнению и предполагают монтаж при работе в стационарных условиях без перемещения в пределах строительной площадки.

Известно устройство для погружения свай (авт.св. СССР 1479569, Е 02 D 7/08, опубл. в БИ 18 за 1989 г.), содержащее связанную с оголовком сваи каретку, ударник, установленный в ней с возможностью вертикального перемещения и фиксаций его в верхней части посредством стопорного механизма в виде крюка со скошенным концом, взаимодействующего с роликом, и рычага, при этом крюк жестко закреплен на верхнем торце ударника, нижний торец которого скошен в сторону горизонтальной полки крюка, а ролик и рычаг, который выполнен двуплечим, установлены на каретке, причем крюк обращен скошенным конусом к двуплечему рычагу и смещен относительно центра тяжести ударника в сторону, противоположную двуплечему рычагу, а ролик размещен между последним и крюком.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и необходимость использовать при работе с ним автокран, т.е. дополнительное специальное устройство.

Известен молот для забивки свай (авт.св. СССР 1349358, Е 02 D 7/06, опубл. в БИ 39 за 1988 г.), содержащий корпус с направляющими, установленный в них ударник, трособлочный привод его подъема с захватом и ограничитель перемещения ударника, при этом молот снабжен штангой, один конец которой соединен с трособлочным приводом, а другой выполнен с кольцевым пазом и конусом, взаимодействующим с захватом, который выполнен в виде закрепленной на ударнике втулки с конической внутренней торцевой расточкой, подпружиненным фиксатором, установленным на боковой поверхности втулки и взаимодействующим с кольцевым пазом штанги, а ограничитель перемещения ударника выполнен в виде троса, один конец которого прикреплен к фиксатору, а другой закреплен на наголовнике сваи.

Недостатком этого молота является низкая надежность узла фиксирования ударной части в верхнем положении вследствие наличия в нем 11 взаимодействующих деталей, часть которых в процессе работы может быстро выходить из строя.

Известен молот для забивки свай (авт. св. СССР 374413, Е 02 d 7/08, опубл. в БИ 15 за 1973 г.), включающий трособлочный привод, корпус, раму и ударную часть, которая установлена с возможностью перемещения в направляющих рамы, монтированной, в свою очередь, с возможностью перемещения в корпусе, причем на противоположных торцах ударной части закреплены ограничители вертикального перемещения, выполненные в виде подпружиненных штоков, соединенных между собой тягами.

Недостатком этого молота является сложность конструкции ограничителей вертикального перемещения и их ненадежность в связи с тем, что в работе ограничителей вертикального перемещения задействовано 13 элементов.

Наиболее близким к заявляемому молоту по технической сущности, достигаемому результату и совокупности существенных признаков (прототипом) является устройство для забивания свай (авт.св. СССР 1775528, Е 02 D 7/08, опубл. в БИ 42, 1992 г.), содержащее ударную часть, механизм ее перемещения в виде колеса, ось которого кинематически связана с приводом, и тяги, один конец которой шарнирно соединен с ударной частью, а другой - с колесом, которое выполнено с фигурным вырезом на его диске, а тяга установлена с возможностью контакта с поверхностью фигурного выреза через палец. Достоинство устройства - возможность работы в полуавтоматическом режиме.

Недостатком этого устройства является то, что рама с приводом размещена на штанге, установленной на свае, совместно с которой движется ударная часть, причем штанга установлена на свае через оголовок, и вся система опускается вслед за погружаемой сваей. Установка устройства на погружаемой свае делает его неустойчивым в эксплуатации и не исключает перекосы и колебания молота и ударника.

Другим недостатком прототипа является отсутствие в конструкции этого устройства приспособлений или других устройств, обеспечивающих установку сваи на точку ее забивания, а также отсутствие механизмов, позволяющих установить молот на погружаемую сваю.

Технической задачей предлагаемого решения является обеспечение устойчивой работы молота в автоматическом режиме и исключение перекосов и случайных колебаний за счет того, что молот размещают непосредственно на земле в месте забивания сваи.

Поставленная задача решается тем, что молот для погружения в грунт строительных элементов включает силовой привод, ударник, направляющие для передвижения ударника, механизм передвижения ударника, кинематически связанный с силовым приводом, снабженный упором и имеющий фигурный вырез, и тягу, один конец которой соединен с ударником. Согласно техническому решению механизм передвижения ударника снабжен дополнительным упором и выполнен в виде вращающейся на оси и кинематически связанной с силовым приводом штанги, причем упор и дополнительный упор установлены на противоположных концах штанги, имеют выступы, выполнены утапливающимися в каналах штанги и приспособлены для периодического захвата тяги, которая выполнена гибкой, например из каната, и закреплена вторым концом на накопительном барабане, снабженном дополнительным приводом. При этом силовой привод включает электродвигатель и редуктор, низкоскоростная ось которого служит осью вращения штанги механизма передвижения ударника, редуктор силового привода снабжен козырьком, причем фигурный вырез выполнен в форме канавки, конечный участок которой выполнен прямолинейным и вертикальным и которая расположена на козырьке и стенке редуктора и служит направляющей для выступов упора и дополнительного упора во время подъема тяги с ударником, а направляющие для передвижения ударника закреплены в верхней и нижней опорных плитах, имеющих каналы, при этом канал в верхней опорной плите приспособлен для пропуска гибкой тяги, а канал в нижней опорной плите - для прохода погружаемой сваи.

Использование гибкой тяги совместно с вращающейся штангой, закрепленной на низкоскоростной оси редуктора силового привода, обеспечивает автоматизированный процесс работы молота по погружению сваи, а закрепление верха и низа направляющих, по которым движется ударник, в жестких связях, выполненных в виде опорных плит с каналами, обеспечивает возможность монтажа молота на земле в месте погружения сваи, что, в свою очередь, обеспечивает устойчивость молота в процессе его работы, исключая перекосы и случайные колебания.

Наличие канавки на стенке редуктора силового привода и на его козырьке, конечный участок которой выполнен прямолинейным и ориентирован по вертикали и по которой движется выступ упора, захватившего гибкую тягу с подвешенным на ней ударником, обеспечивает надежность удержания гибкой тяги на упоре, а при входе выступа упора на прямолинейный вертикальный участок канавки упор получает возможность повернуться в вертикальной плоскости и утопиться в канале штанги, благодаря чему гибкая тяга соскальзывает с упора и ударник падает вниз.

В момент удара ударника по наголовнику сваи последняя углубляется в грунт на некоторую глубину h. Вследствие этого для нанесения следующего удара длина гибкой тяги должна быть увеличена на величину h. Это осуществляется за счет поворота накопительного барабана на угол, соответствующий опусканию сваи за время удара - величине h. Поворот накопительного барабана осуществляется с помощью дополнительного привода. Кроме того, дополнительный привод и накопительный барабан используются совместно с гибкой тягой для доставки очередной сваи к точке ее погружения в грунт и ее установки в молоте в вертикальное положение.

Таким образом, предложенное устройство решает поставленную задачу, обеспечивая за поворот штанги на угол 180^o подъем ударника до верхней заданной точки, откуда происходит свободное падение ударника до соударения со сваей.

Целесообразно молот снабдить отклоняющими шкивами, центрирующими движение гибкой тяги и ударника по оси погружаемой сваи.

Отклоняющие шкивы центрируют движение гибкой тяги и ударника по оси погружаемой сваи, что исключает перекосы и случайные колебания, опасные при работе молота в автоматическом режиме.

Целесообразно молот снабдить дополнительным шкивом, установленным на конце низкоскоростной оси редуктора силового привода для поддержания гибкой тяги в момент падения ударника.

Когда упор, подхватывая гибкую тягу с ударником, достигает верхней точки и гибкая тяга скатывается с утопившегося в своем канале в штанге упора, она вместе с ударником падает вниз, при этом у гибкой тяги имеется некоторый запас длины, и это может способствовать случайному появлению петли, что приведет к порыву гибкой тяги. Дополнительный шкив, устраняя эту возможность, способствует обеспечению работы молота в нормальном режиме способствуя решению технической задачи.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется примером конкретного выполнения и чертежами, где на фиг.1-3 представлен молот в трех видах, соответствующих трем положениям его механизма передвижения ударника, а на фиг. 4-7 приведен механизм передвижения ударника в разные моменты его работы.

На фиг. 1 показано положение, когда ударник движется вверх, поднимаемый упором штанги.

На фиг. 2 - положение, когда упор достиг вертикального прямолинейного участка канавки на козырьке и стенке редуктора силового привода.

На фиг. 3 - положение после нанесения удара по свае, когда равномерно вращающаяся штанга своим дополнительным упором захватила гибкую тягу, начав процесс подъема ударника.

На фиг.4 показана вращающаяся штанга в положении, соответствующем фиг.1.

На фиг.5 приведен разрез I-I на фиг.4.

На фиг.6 показана вращающаяся штанга в положении, соответствующем фиг.2, когда верхний упор утоплен в канале штанги, а гибкая тяга упала с верхнего упора и повисла на шкиве, закрепленном на оси штанги.

На фиг.7 приведен разрез II-II на фиг.6.

Молот для погружения в грунт строительных элементов содержит силовой привод, включающий электродвигатель 1 (фиг.1) и редуктор 2, ударник 3, гибкую тягу 4, направляющие 5 для передвижения ударника 3, механизм передвижения ударника, включающий установленную на низкоскоростной оси 6 редуктора 2 штангу 7 с утапливающимися упором 8 и дополнительным упором 9 на ее концах. Гибкая тяга 4 одним концом закреплена на ударнике 3, второй ее конец закреплен на накопительном барабане 10 (фиг.2), снабженном дополнительным приводом, включающим редуктор 11 и электродвигатель 12. Направляющие 5 ударника 3 закреплены в нижней опорной плите 13 (фиг.1), например, с центральным каналом 14 и в верхней опорной плите 15, например, с центральным каналом 16, на которой с помощью опор 17 (фиг.3) закреплен редуктор 2. На направляющих 5 для передвижения ударника 3 установлены отклоняющие шкивы 18 (фиг.3), закрепленные на направляющих 5 и верхней опорной плите 15 с помощью распорок 19. Редуктор 2 снабжен козырьком 20, образующим общую плоскость с его стенкой. На стенке редуктора 2 и его козырьке 20 образован фигурный вырез в виде канавки 21 (фиг.2). Погружаемая свая 22 снабжена наголовником 23. На оси 6 редуктора 2 установлен дополнительный шкив 24 (фиг.4).

Упоры 8 и 9 размещены в каналах 25 и 26 (фиг.5) штанги 7 и могут вращаться на своих осях 27, размещенных в стенках каналов 25 и 26. Перемещаясь совместно со штангой 7, упоры 8 и 9 могут находиться в разных местах молота, в частности занимать либо нижнее положение (упор 9 на фиг.2, фиг.4-7), либо верхнее положение (упор 8 на фиг.1, фиг.4-7). В верхнем положении упоры 8 и 9, подойдя к вертикальному участку канавки 21, поворачиваются вниз под действием веса ударника 3, утапливаясь в своих каналах 25-26 в штанге 7. Пройдя верхнее положение и приближаясь к нижнему положению, упоры 8 и 9 поворачиваются вниз под действием собственного веса относительно штанги 7 и некоторого эксцентриситета их центров тяжести относительно их осей вращения 27. Упоры 8, 9 имеют выступы 28.

Молот работает следующим образом.

В исходном состоянии ударник 3 (фиг.1) находится в промежуточном положении между наголовником 23 и опорной плитой 15 (фиг.1). При включении электродвигатель 1 силового привода начинает вращать низкоскоростную ось 6 редуктора 2, которая вращает штангу 7 (по часовой стрелке). В этом положении упоры 8 и 9 штанги 7 выдвинуты. Упор 8 с помощью выступа 28 (фиг.5) двигается по криволинейной траектории, задаваемой канавкой 21 (фиг.1). Гибкая тяга 4, закрепленная на накопительном барабане 10, огибает выдвинутый упор 8 и вместе с ним перемещается вверх, поднимая ударник 3. В момент подхода выступа 28 к вертикальному участку канавки 21 упор 8 под действием веса ударника 3 повернется вниз (фиг. 5) и утопится в канале 25 штанги 7. Благодаря этому гибкая тяга 4 соскользнет с упора 8 и повиснет на шкиве 24 (фиг.2, 6), а ударник 3 упадет по направляющим 5 вниз и нанесет удар по наголовнику 23 сваи 22 (фиг. 2). Переместившийся к этому времени вниз упор 9 (фиг.2) под действием собственного веса повернется вокруг своей оси 27 и выйдет из канала 26 штанги 7 (фиг.5) и продолжит движение вместе со штангой 7 (которая движется по часовой стрелке), захватит гибкую тягу 4 (фиг.6, фиг.3) и начнет поднимать ударник 3 вверх. Цикл повторится.

Таким образом, за полный оборот штанги 7 ударник 3 произведет два удара по наголовнику 23 сваи 22.

Шкивы 18, удерживаемые распорками 19 (фиг.3), обеспечивают движение гибкой тяги 4 по оси сваи 22, исключая возможные перекосы ударника 3 и его колебания.

Накопительный барабан 10 и его дополнительный привод, включающий электродвигатель 12 и редуктор 11 (фиг.2), обеспечивают необходимое удлинение гибкой тяги 4, связанное с постепенным понижением наголовника 23 по мере погружения в грунт сваи 22. Накопительный барабан 10 после каждого удара ударника 3 приводится во вращение дополнительным приводом за счет включения его электродвигателя 12. Необходимая при этом система передачи сигнала на включение электродвигателя 12 на чертежах не показана.

Дополнительный привод с накопительным барабаном 10, кроме названной функции, предназначены для установки забиваемой сваи 22 в молоте на точку ее погружения. Для выполнения этой операции гибкая тяга 4 отсоединяется от ударника 3 и растягивается до места нахождения предназначенной к забиванию сваи 22. Последняя соединяется с гибкой тягой 4 и с помощью дополнительного привода и накопительного барабана 10 подтягивается к молоту. Затем гибкая тяга 4 накидывается на шкив 24 и с помощью дополнительного привода поднимается и устанавливается на намеченную точку погружения между направляющими 5 и закрепляется в конструкции молота.