Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для вибропогружения свайных элементов в грунт

Изобретение относится к вибрационной технике, в основном к устройствам для уплотнения грунтов и погружения в грунт или извлечения свайных элементов.

Известно устройство для вибропогружения свайных элементов в грунт, включающее корпус, размещенные в корпусе валы, гидравлический привод валов с регулятором частоты вращения, выполненные в виде поршней дебалансы, установленные с возможностью радиального перемещения относительно валов и управляющие устройства положения поршней относительно валов [1].

Это устройство позволяет регулировать частоту вращения дебалансов и положение каждого дебаланса относительно оси вала и, следовательно, регулировать усилие, прилагаемое на свайный элемент, однако является сложным и не обеспечивает достаточную точность и гибкость регулирования положения дебалансов относительно осей валов в зависимости от изменения геологических свойств грунта.

Результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в упрощении настройки оптимальных усилий устройства в соответствии с меняющимися геологическими свойствами пород по всей глубине вибропогружения свайных элементов.

Указанный результат достигается за счет того, что в устройстве для вибропогружения свайных элементов в грунт, включающем корпус, размещенные в корпусе валы, гидравлический привод валов с регулятором частоты вращения, выполненные в виде поршней дебалансы, установленные с возможностью радиального перемещения относительно валов, и управляющие устройства положения поршней относительно валов, его поршни размещены в радиальных цилиндрических выточках валов, каждый из поршней подпружинен и выполнен с наружной конической выточкой, а управляющее устройство положения каждого из поршней выполнено в виде подпружиненной втулки с распределительными окнами, золотника с впускной и выпускной кромками, управляющего устройства в виде пропорционального магнита, с якорем которого скреплен золотник, и датчика положения поршня относительно вала, выполненного в виде скрепленного с подпружиненной втулкой толкателя, взаимодействующего с наружной конической выточкой поршня. Устройство снабжено программатором, к входу которого подключен датчик скорости погружения свайного элемента, а его выходы соединены с регулятором частоты вращения гидропривода валов и управляющими устройствами положения поршней относительно валов, а также подключенным ко второму входу программатора информационным блоком.

Пример выполнения заявляемого устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема устройства со свайным элементом, на фиг. 2- общий вид устройства, на фиг. 3 - вид А, на фиг. 4 - разрез Б-Б, на фиг. 5 - место В, на фиг. 6 - схема управления устройства.

Устройство для вибропогружения свайных элементов в грунт, включает корпус 1, размещенные в корпусе валы 2, гидравлический привод 3 валов с регуляторами 4 частоты вращения, дебалансы, установленные с возможностью радиального перемещения относительно валов 2 и выполненные в виде поршней 5.

Поршни размещены в радиальных цилиндрических выточках 6 валов, каждый из поршней подпружинен пружиной 7 и выполнен с наружной конической выточкой 8.

Управляющее устройство 9 положения каждого из поршней выполнено в виде подпружиненной втулки 10 с распределительными окнами 11, сообщенными с напорной 12 и сливной 13 магистралями и надпоршневой полостью 14 поршня, золотника 15 с впускной 16 и выпускной 17 кромками, и пропорционального магнита 18, с якорем 19 которого скреплен золотник 15, и датчика положения поршня относительно вала, выполненного в виде скрепленного с подпружиненной втулкой 10 толкателя 20, взаимодействующего с наружной конической выточкой 8 поршня 5.

Устройство снабжено программатором 21, к входу 22 которого подключен датчик 23 скорости погружения свайного элемента 24, а его выходы 25, 26 соединены с регуляторами частоты вращения гидропривода валов 4 и управляющими устройствами 9 положения дебалансов.

Устройство также снабжено подключенным ко второму входу 27 программатора информационным блоком 28, в который заводят исходные параметры для получения оптимальных режимов вибропогружения свайных элементов.

Корпус 1 соединяется со свайным элементом посредством захвата 29. Синхронизация вращения валов осуществляют посредством шестерен 30.

Работает устройство следующим образом.

В информационный блок 28 вводятся оператором предварительные значения усилия, прилагаемого на свайный элемент, и частоты вибропогружения, в зависимости от геологических свойств грунта и конструкции сваи 24. От информационного блока 28 передаются исходные значения режима вибропогружения на программатор 21.

Программатор 21 вычисляет управляющие сигналы и подает их на управляющее устройства 4 и 9. Сигнал идет на обмотки пропорциональных магнитов 18 и, в зависимости от подаваемого напряжения, их якоря выдвигаются на определенные расстояния.

При этом каждый из золотников 15 перемещается вправо, и его впускная кромка 16 соединяет напорную магистраль 12 с надпоршневой полостью 14 поршня 5.

Поршень 5, преодолевая сопротивление пружины 7, перемещается вниз (то есть происходит изменение расстояние от оси вала до поршня). При этом толкатель 20 датчика положения поршня, скользя по конической выточке 8 поршня 5, продолжает перемещаться вправо под действием пружины гильзы.

При этом кромка золотника закрывает напорную магистраль и перемещение поршня прекращается.

Одновременно, от регулятора 4 частоты вращения производят изменение частот вращения гидравлического привада валов.

От датчика 23 поступает непрерывно информация о скорости погружения свайного элемента.

В процессе погружения свайного элемента программатор 21 вычисляет оптимальные частоты вращения валов и усилие на свайный элемент, и задает расстояние дебалансов от оси вращения валов, осуществляя обратную связь и добиваясь оптимальной производительности погружения свайного элемента в зависимости от меняющихся геологических свойств грунтов и конструктивных особенностях сваи при вибропогружении.

При массовом погружении свайных элементов в условиях стройки, данные о параметрах, при которых происходит оптимальная скорость погружения свайного элемента, можно заносить в информационный блок и использовать эти данных при погружении последующих элементов.

В программатор возможно ввести программные ограничения по величине параметров для того, чтобы предотвратить чрезмерные нагрузки на свайный элемент во избежание его поломки и деформации.

Таким образом, данное техническое решение позволит:

- повысить гибкость регулирования параметров устройства в соответствии с геологическими свойствами грунта при вибропогружении свайных элементов;

- получать оптимальную скорость погружения свайного элемента;

- упростить конструкцию устройства.

Источники информации

1. Патент РФ №2159309, МПК - E02D 7/18, E02D 3/074,1999.