Вібромолот для забивання свай

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

При будуванні пальових фундаментів будинків і споруджень застосовують два види паль - забивні (готові) залізобетонні або металеві й буронабивні палі, що влаштовують у вертикальні й круто похилих шпарах безпосередньо на місці робіт. При зведенні огороджень котлованів, колодязів і траншів використають металевий і залізобетонний шпунт. Для занурення паль і шпунта застосовують польопогружаючі агрегати, копри й копрове встаткування з пальовими занурювачами ударної, вібраційної, віброударної, вдавлюючої й вібровдавлюваної дії та для загвинчування паль. Деякі види встаткування використають також для витягування паль і шпунта із ґрунту (польовидьоргувачі).

Технологічний цикл занурення готових паль містить у собі операції захоплення й установки паль у проектне положення, занурення паль польопогружчиком до проектної відмітки, переміщення палебійної установки до місця занурення наступної палі. Польопогружчики різноманітні по конструкцій, виду споживаної енергії й принципу роботи. Класифікація пальових погружчиків наведена на рис. 1. У будівництві найбільше поширення одержали польопогружчики ударної дії, до яких відносяться пальові молоти.

Рис. 1. Класифікація пальових пальозанурювачів

Вібраційні машини для занурення в ґрунт паль, труб, шпунта й інших елементів і для витягу цих елементів прийнято підрозділяти на ненаголошені вібраційні, які називають віброзанурювачами, і ударно-вібраційні, які називають вібромолотами. Треба, однак, мати на увазі, що в багатьох випадках при роботі вібропогружчиків здійснюється ударний процес - періодичні удари торця палі об розташований під ним ґрунт. При роботі вібромолотів такі удари не відбуваються, а мають місце удари вібромолота по наковальні наголовника, що перебуває в контакті з палею.

Вібропогружчики виявляються ефективними тільки при зануренні елементів у ґрунти, що роблять слабкий опір. Вібромолоти можуть забезпечувати занурення в трохи більше опірні ґрунти. Для занурення в ще більш міцні ґрунти застосовують ударні машини: дизельні й пароповітряні молоти.

Вібромолоти повідомляють занурюють элементам, що, як вібраційні, так й ударні імпульси й забезпечують ефективне занурення в щільні ґрунти металевого шпунта довжиною до 13 м, металевих паль і труб довжиною до 20 м. Конструкції вібромолотів мають мало розходжень. Деякі типи молотів можуть працювати як в ударному, так й у безударному режимах залежно від твердості пружної системи, параметрів вібратора, опору ґрунту зануренню й т.д.

Вібромолоти використають також для занурення залізобетонних паль в однорідні водонасичені ґрунти та витягування із ґрунту труб, паль і шпунта.

1. Структурний аналіз та математичне моделювання вібромолотів

Відомий ряд схем вібромолотів. Деякі з них зображені на рис. 2. На рис. 2, а віброзбуджувач спрямованої дії 1 вільно лежить на верхньому торці палі 2, підстрибує під дією збурюючої сили, і, падаючи, повідомляє палі ударні імпульси. Найпоширеніша схема показана на рис. 2,б, де віброзбуджувач пов'язаний з наголовником 4 пружинами 3, жорсткість яких підбирається з умов здійснення одного з резонансів, можливих у цій системі.

На рис. 2, у представлений віброзбуджувач кругової дії. При великій поперечній піддатливості пружин ця схема мало відрізняється від схеми на рис. 2,б. Схеми на рис. 2, г, д відрізняються відповідно від схем на рис. 2, а, б наявністю пригрузочних плит 5, розташованих на податливих пружинах 6. У схемах на рис. 2, е, ж на відміну від попередніх удари наносяться не віброзбуджувачем, а додатковою болванкою 7, причому вводяться додаткові пружини 3'. Це звільняє віброзбуджувач від ударних навантажень, але ускладнює конструкцію й збільшує вагу машини.

Рис. 2. Схеми вібромолотів

На рис. 4 показаний загальний вид вібромолота, виконаного за схемою рис. 2,б. Двухвальний дебалансний віброзбуджувач 1 з вбудованими асинхронними електродвигунами з'єднаний з наголовником 2 пружинами 3. Шляхом загвинчування або відгвинчування гайок стяжних шпильок пружин можна зменшувати або збільшувати початковий зазор або натяг між бойком віброзбуджувача й наковальнею наголовника, регулюючи в такий спосіб режим роботи вібромолота.

Основними елементами вібромолота є підпружинена ударна частина, нижня пригружаюча плита й наголовник.

Рис. 3. Принципова схема вібромолота

Ударна частина являє собою (рис. 3) двухвальний безтрансмісійний віброзбуджувач 1 спрямованих вертикальних коливань із ударником 3. У корпус віброзбуджувача вмонтовані два електродвигуни, на паралельних валах, що синхронно обертаються в різних напрямках, закріплені дебаланси 2 з регульованим статичним моментом. Ударна частина й нижня плита 4 з ковадлом 5 з'єднані між собою робочими пружинами 6. Наголовник 7 з'єднується із занурюючим элементом жорстко або надівається на нього вільно без закріплення. При обертанні дебалансів ударник 3 коливального віброзбуджувача наносить часті (до 24 Гц) удари по наковальні 5 установленої вільно на нижній плиті молота й передавального ударів елементу, що занурює безпосередньо. Режим роботи вібромолота (енергія й частота ударів) регулюється в процесі його роботи шляхом зміни зазору між ударником і ковадлом, домагаючись у кожному окремому випадку найбільшої продуктивності машини.

Віброзанурювачі й вібромолоти працюють у комплексі з копром або стріловим самохідним краном відповідної вантажопідйомності.

Маса вібромолотів лежить у межах від 0,05 до 6 т, статичний момент маси дебалансів - від 0,25 до 30 кг•м, частота збурюючої сили - від 680 до 1500 колив./хв, частота ударів - від 450 до 1500 уд/хв, енергія одного удару - від 0,12 до 17 кДж. Межі маси машини й енергії одного удару розрізняються більш ніж в 100 разів. Найменші машини призначені для занурення на невелику глибину голкофільтрів, електродів заземлення й т.п. тонких і легких елементів, а самі більші - для занурення важкого сталевого шпунта й залізобетонних паль.

Ударна швидкість вібромолотів не перевищує 2 м/с. При більшвисокій ударній швидкості різко знижується довговічність убудованих електродвигунів, а також підшипників дебалансних валів. Незважаючи на ряд спеціально прийнятих мір, ці вузли залишаються найбільш слабкими. Жорсткі межі ефективності вібромолотів обумовлені також обмеженою питомою потужністю електродвигунів (потужністю, що доводиться на одиницю їхньої маси) і обмеженою витривалістю сталевих пружин. При збільшенні розмірів машини ці обмеження стають все більше значними.

Рис. 4. Загальний вид вібромолота

Ударно-вібраційні системи можуть мати якісно помітні режими руху. Найбільший практичний інтерес представляють одне ударні періодичні рухи з періодом, рівним або кратним періоду збурюючої сили . При розрахунку параметрів пружинних вібромолотів, що представляють собою ударно-вібраційні системи з лінійною відновлюючою силою. При розрахунку параметрів безпружинних вібромолотів, які являють собою ударно-вібраційні системи з постійною відновлюючою силою.

Розрахунки й практика застосування вібромолотів свідчать, що гранична глибина й швидкість занурення зростають зі збільшенням імпульсу, одержуваного палею при ударі, твердості ґрунту (тобто зі зменшенням пружної деформації ґрунту) і пригрузки. Збільшенням останньої можна значно підвищити здатність, що занурює, вібромолота. На мал. 5, а наведені залежності граничної глибини занурення Н_пр від пригрузки Р_п, отримані для одного з вібромолотів. Суцільна крива ставиться до занурення в піщаний ґрунт, а штрихова - у суглинок. Великий виграш можна одержати й у тривалості забивання. На рис. 5,б зображені криві залежності I від глибини занурення Н для того ж вібромолота. Тут пригрузки Р1:Р2:Р3:Р4:Р5=0:1:2:3:4.

Звернувши увагу на те, що вібромолот здатний занурювати палю при нульовому значенні пригружаючої сили, відзначимо принципове розходження між ненаголошеним вібраційним й ударно-вібраційним зануреннями (або витягами). Ненаголошене вібраційне занурення можливе тільки при наявності достатньої постійної складової прикладених до палі сил, спрямованої убік занурення. Ця постійна складова і є занурюючою (або витягаючою) силою. Вібрація ж знижує опір ґрунту дії цієї сили.

Ударно-вібраційне занурення можливе при відсутності згаданої постійної складової й може навіть здійснюватися в напрямку, протилежному постійній складовій (якщо вона не занадто велика). Необхідною умовою ударно-вібраційного занурення вібромолотом, що зв'язаний пружинами з палею, є наявність достатніх сил тертя палі об ґрунт; ці сили у відомому змісті є занурюючими.

Рис. 5. Криві залежності t від глибини занурення Н для вібромолота

В ударно-вібраційних машинах з відцентровим віброприводом спостерігається примітне явище: під час удару відбувається швидка зміна кутової швидкості дебалансів. Якщо удар вважати миттєвим, то зазначена зміна перетворюється в миттєвий стрибок кутової швидкості. Цей стрибок пояснюється тим, що дебаланси одержують зовніцентровий удар через підшипники. Величина стрибка кутової швидкості дебалансів визначається формулою:

(1)

де ц₀ -кут, під яким перебувають дебаланси в момент удару до напрямку забивання, J -- момент інерції дебалансів щодо осей їхнього обертання;

(2)

Коефіцієнт обумовлений по абсолютних швидкостях ударної частини й лежачий у межах --1?R?1, виражається через ньютонів коефіцієнт відновлення, що лежить у межах по формулі (m -- маса ударної частини, m_с -- маса палі)

(3)

Максимальна ударна швидкість вібромолота при миттєвому ударі:

(4)

має місце при ц₀ = R/2. Звідси:

(5)

Енергія удару (Дж):

(6)

де m - маса ударної частини молота, кг; v - ударна швидкість вібромолота, м/с (v?2 м/с); R - умовний коефіцієнт відновлення швидкості при ударі (-1 ? R ? +1)

Наведені залежності необхідно враховувати при розгляді режиму обертання й нагрівання електродвигунів ударно-вібраційних машин і при уточненому дослідженні динаміки цих машин.

2. Основні параметри вібромолотів і діапазон їхніх раціональних значень

Вібромолоти характеризуються тими ж параметрами, що й віброзанурювачі, а також енергією й частотою ударів. Їхні технічні характеристики наведені в табл. 1.

Таблиця 1 Технічні характеристики вібромолотів

3. Способи регулювання параметрів, автоматизація роботи та визначення максимальних можливостей вібраційної системи вібромолота

Для ознайомлення з особливостями й методами регулювання параметрів вібраційних машин розглянемо приклад автоматизації роботи пружинного вібромолота для забивання паль.

Відмінною рисою більшості вібраційних машин є кінематична невизначеність руху їхніх робочих органів. Це значить, що закон руху робочого органа залежить від динамічних факторів: реакцій мас, що приєднують до нього, і твердостей, а також дисипативних опорів, що виникають при його русі. Така особливість робить машину чутливою до змін умов роботи й у деяких випадках підвищеної чутливості (наприклад, у резонансних вібромашин) може привести до порушення нормального режиму. Але, з іншого боку, ця особливість робить вібраційні машини підходящим об'єктом автоматичного регулювання, тому що, по-перше, чим вище чутливість об'єкта регулювання, тим менша потужність потрібно для перекладу його з одного режиму в іншій. По-друге, у ряді випадків, використовуючи динамічні особливості регульованої вібромашини, можна істотно спростити систему автоматики.

Автоматизація виробничих процесів стала нагальною потребою. Вона дає можливість зменшити кількість обслуговуючого персоналу, підвищити продуктивність устаткування, поліпшити умови праці, підвищити якість виконуваної роботи. При наявності системи автоматичного регулювання можна реалізувати дуже вигідні, але нестійкі у звичайних умовах режими роботи вібраційних машин. Крім автоматизації технологічного режиму в ряді випадків актуальні завдання автоматизації привода, наприклад запуску машин, що проходять через проміжні резонанси, або забезпечення заданої різниці фаз двох або декількох віброзбуджувачів, що приводять у коливання один робочий орган, а також автоматизація контролю якості виконуваної роботи.

Цікавим й практично важливим завданням є розробка системи автоматичного налагодження вібромолотів і вібротрамбівок у режимі найбільш сильних ударів при умовах, що змінюються, роботи. Неоднорідність механічних властивостей ґрунтів дуже велика, а ручне налагодження вимагає високої кваліфікації оператора й навіть при цьому умові залишається досить недосконалою. Тому звичайно не роблять ніякого поточного налагодження, що приводить до значного недовикористання потенційних можливостей ударно-вібраційних машин.

Ми вже підкреслювали вигідність резонансних вібромашин. Чим ближче до резонансу налагоджена система, тим більшефективним стає її робота. Тільки в умовах автоматичного втримання заданого налагодження можуть працювати резонансні вібромашини, характеризуємі високими коефіцієнтами резонансного посилення.

Великих кількісних й особливо якісних результатів можна чекати від автоматизації процесів вібраційного ущільнення бетонних сумішей, вібраційного формования залізобетонних і бетонних виробів, вібраційного просівання, вібраційного помолу та ін. Повною мірою автоматизація роботи вібромашин може бути використана лише в системі комплексної автоматизації виробництва. Для ознайомлення з особливостями й методами автоматизації вібраційних машин розглянемо приклад автоматизації роботи пружинного вібромолота для забивання паль.

Вібромолот, будучи істотно нелінійною системою, здатний здійснювати якісно різні режими руху. Навіть при роботі в одному режимі можливі різні значення ударної швидкості, а отже різна ефективність роботи машини, що залежить від налагодження. При цьому оптимальне налагодження виявляється різним для різних умов роботи. Так, краще налагодження в початковий період забивання, як правило, значно відрізняється від кращого налагодження наприкінці забивання, оптимальне налагодження при проходженні глинистого ґрунту відрізняється від оптимального налагодження при проходженні піщаного ґрунту.

Налагодження вібромолота можна здійснити шляхом зміни одного з наступних параметрів: маси ударної частини, статичного моменту маси дебалансів, твердості пружин, що з'єднують ударну частину з наголовником, початкового зазору або натягу між бойком ударної частини й ковадлом наголовника, швидкості обертання дебалансів. Практично найбільш доцільні останні два способи.

При розробці системи автоматичного регулювання насамперед необхідно вибрати величини, що підлягають регулюванню. Як міра ефективності роботи вібромолота звичайно приймають енергію одиничного удару або ударний імпульс. Обидві ці величини залежать від ударної швидкості, тобто швидкості ударної частини безпосередньо перед ударом. Оптимальне те налагодження, при якій ударна швидкість досягає максимального значення. Тому може здатися доцільним регулювання величини ударної швидкості шляхом установки на вібромолоті чутливого елемента (датчика), що сприймає ударну швидкість або іншу величину, що можливо перетворити в ударну швидкість. При відхиленні ударної швидкості від максимального значення датчик включав би керуючий механізм, що повертає ударну швидкість до максимуму.

Така схема регулювання виявляється недоцільною. Насамперед при зміні зовнішніх умов, що впливають на роботу вібромолота, у загальному випадку змінюється й максимум ударної швидкості, що досяжна в нових умовах. Отже, саме по собі зміна ударної швидкості не завжди можна інтерпретувати як відхід від оптимального режиму або наближення до нього. Оскільки немає єдиної максимальної ударної швидкості, остільки вона непридатна як критерій оцінки режиму роботи.

Далі, якби навіть такий критерій існував, залишалося б невідомим, у якому напрямку необхідно змінювати параметри вібромолота для повернення до оптимального режиму. Дійсно, як система ударно-резонансна, вібромолот досягає резонансу ударної швидкості при певнім відношенні частоти сили, що змушує, до власної частоти ударної вібрації. Як при зниженні цього відношення, так і при підвищенні його величина ударної швидкості зменшується. Виходить, саме по собі падіння ударної швидкості не дає відомостей про напрямок, у якому треба регулювати параметри машини. Використання в цьому випадку якої-небудь складної системи екстремального керування з пошуком напрямку регулювання не виправдано економічно.

Регулювання потужності електродвигунів вібромолота ще менш доцільно, чим регулювання ударної швидкості. Потужність двигунів перебуває в прямій залежності від ударної швидкості, і тому зазначені недоліки повністю властиві й такій схемі регулювання. Додатковим важливим дефектом подібної схеми є значна залежність потужності від інших факторів, крім ударної швидкості. Регулювання сили струму в обмотках електродвигунів привело б до ще більших помилок, оскільки сила струму навіть при постійній напрузі мережі залежить від коефіцієнта потужності, що може мінятися при зміні зовнішніх умов роботи машини.

Для обґрунтування вибору регульованої величини й регулюючого впливу системи автоматики необхідно звернутися до динаміки вібромолота. Значення безрозмірної ударної швидкості було визначено залежністю

(7)

Якщо змінною величиною в системі є початковий безрозмірний зазор-натяг те, продиференціювавши по ньому рівність (7) і прирівнявши похідну нулю, одержимо вираження для максимальної ударної швидкості при заданому значенні:

(8)

Ця швидкість досягається при величині безрозмірного зазору

(9)

де f дається рівністю:

(10)

Підставивши це значення у формули:

(11)

одержуємо початковий фазовий кут дебалансів, тобто кут, під яким вони розташовані до напрямку забивання в момент удару, що відповідає максимальної ударної швидкості:

(12)

Ця рівність показує, що для режимів з максимальною ударною швидкістю фаза сили, що змушує, у момент удару дорівнює° 270 незалежно від значення параметрів, при яких досягнуть максимум ударної швидкості, а також від величини цього максимуму. На рис. 6 представлені криві залежності безрозмірної ударної швидкості й фазового кута ц від о₀ або г.

Суцільними кривими показані залежності, що відповідають одному значенню а штриховими - іншому значенню. Ми бачимо що, хоча змінилися значення максимуму безрозмірної ударної швидкості й безрозмірного зазору, при якому цей максимум досягнуть, в обох випадках максимуму безрозмірної ударної швидкості відповідає та сама фаза збурюючої сили у момент удару.

Рис. 6. Залежність безрозмірної ударної швидкості й фазового кута ц від о₀ або г

У реальних умовах роботи вібромолота завдяки дії ряду додаткових факторів, не врахованих у схематизації, показані на рис. 6 криві, зберігаючись якісно, трохи переміщаються й деформуються, але максимуму ударної швидкості у всіх випадках відповідає однакова фаза дебалансів при ударі, рівна приблизно 250-255°. Параметри вібромолота й умови його роботи (у тому числі маса елемента, що занурює, його форма, досягнута глибина занурення, опір ґрунту, величина додаткової пригрузки) у рамках прийнятої схематизації впливають на значення величин г і R. Зміни г і R викликають зміна ударної швидкості й значень, що відповідають їй г_m та о_оm. Однак цьому значенню, що змінилися, продовжує відповідати все те ж значення кута ц_m.

Ця особливість ударно-вібраційних систем дозволяє вирішити завдання самоналагодження вібромолота на оптимальний режим роботи без використання складних схем, властивим екстремальним системам регулювання. Завдання налагодження вібромолота на режим з найбільшою ударною швидкістю заміняються завданням про підтримку заданої фази збурюючої сили у момент удару. Якщо слідом за умовами, що змінюються, роботи вібромолота система автоматичного регулювання буде здійснювати такий регулюючий вплив на машину, щоб фаза збурюючої сили у момент удару зберігала постійне оптимальне значення при зовнішніх умовах, що змінюються, то робота вібромолота автоматично буде підтримуватися в режимі найбільш сильних ударів.

Напрямки удосконалення вібраційної системи вібромолота.

Система автоматичного регулювання може бути побудована на принципі порівняння моментів часу удару й проходження дебалансами встановленого положення.

Розглянемо варіант такої системи, блок-схема якого представлена на рис. 7. Система складається із двох частин: блоку включення й блоку реверса. Блок включення працює в такий спосіб. Імпульс датчика оптимального кута повороту дебалансов ФС₁ надходить на вхід кип-реле КРС, де він формується в П-образный імпульс заданої тривалості. З виходу кип-реле сформований імпульс у негативній полярності подається на вхід логічного осередку И₄ й у позитивній полярності від інвертора НЕ на вхід з логічного осередку И₃. Одночасно на входи д логічних осередків И₃ й И₄ від датчика моменту удару ДФП подається сформований кип-реле імпульс удару в негативній полярності. Тривалість останнього імпульсу в багато разів менше тривалості П-образного імпульсу. В оптимальному режимі роботи вібромолота повинне відбуватися збіг імпульсів удару й оптимального кута повороту дебалансів, тобто імпульсів, що подаються на входи д и к логічного осередку И₄. При збігу імпульсів на виході логічного осередку И₄ з'являється сигнал, що подається на вхід н тригера ТрЗ і перекидаючої його в друге стійке положення. На виході логічного осередку И₃ при цьому сигналу немає.

Рис. 7. Блок-схема системи автоматичного регулювання

При розбіжності імпульсів, навпаки, сигнал з'являється на виході логічного осередку И₃ і подається на вхід тригера Трз, а на виході логічного осередку И₄ сигнал відсутній. Таким чином, при розбіжності імпульсів удару й кута повороту дебалансів тригер Трз перебуває в першому стійкому положенні, при якому реле РА2, що управляє виконавчим механізмом, включає його роботу. При збігу ж імпульсів тригер Трз перебуває в другому стійкому положенні, при якому реле РА2, а отже, і виконавчий пристрій, виключені.

Змінюючи за допомогою кип-реле КРС тривалість П-образного імпульсу, що подається на осередки порівняння, можна регулювати величину зони нечутливості, у якій виконавчий пристрій виключений. Таким шляхом досягається регулювання припустимої неузгодженості моменту удару й моменту проходження дебалансами оптимального положення, а отже припустимого відхилення ударної швидкості від її максимуму.

Блок реверса працює в такий спосіб. При розбіжності керуючих імпульсів фазочутлива схема реверса визначає знак різниці фаз оптимального кута повороту дебалансів і моменту удару й у відповідності зі знаком різниці фаз задає напрямок руху виконавчого пристрою, тобто рух на збільшення або на зменшення зазору між бойком і ковадлом, або швидкості обертання дебалансів. Із цією метою на виходи а й б тригера Тр1 подаються імпульси датчиків кута повороту дебалансів. Один з них ФС₁ відповідає оптимальному положенню дебалансів, а другий ФС₂, що грає допоміжну роль, зрушать стосовно першого на 180° і служить для зворотного перекидання тригера Тр1. Імпульс ФС₁, перекидає тригер у перше стійке положення, а імпульс ФС₂ -- у друге.

Таким чином, поки дебаланс рухається в I й II квадрантах, на виході г є нульова напруга, а на виході в -- постійну напругу. При русі дебаланса в III й IV квадрантах постійна напруга є на виході г і нульова напруга-- на виході в. Сигнал з виходу в тригера Тр1 подається на вхід е осередку збігу И₁ сигнал з виходу г подається на вхід ж осередку збігу И2. На входи й осередків И₁ й И2 подаються від інвертора НЕ сформовані імпульси кута повороту дебаланса (зони нечутливості) у позитивній полярності, а на входи д -- сформований імпульс удару.

Отже, якщо імпульс удару випереджає імпульс ФС₁ і відбувається тоді, коли дебаланс перебуває в IV квадранті, на виході осередку И₂ з'являється імпульс, що подається на вхід тригера Тр2 і перекидає його в друге стійке положення. Якщо імпульс удару відстає від імпульсу ФС₁ і відбувається тоді, коли дебаланс перебуває в I квадранті, на виході осередку И1 з'являється імпульс, що подається на вхід л тригера Тр2 і перекидає його в перше стійке положення. У першому стійкому положенні тригера Тр2 реле РА1 включене й задає напрямок руху виконавчого пристрою, наприклад на збільшення зазору між бойком і ковадлом або на збільшення швидкості обертання дебалансів. У другому стійкому положенні тригера Тр2 реле РА1 виключено, і при цьому задається протилежний напрямок руху виконавчого пристрою.

Для керування зазором-натягом між бойком ударної частини вібромолота 2 і ковадлом наголовника можна на додаток до пружин установити пневмобалони 1 схеми виконавчого пристрою, зображеної на рис. 8, а. Друга група пневмобалонів 3 установлена в натискному пристрої, призначеному для підвищення або зниження тиску в пневмобалонах обох груп, з'єднаних шлангом 5. При первісному налагодженні в балони подається через ніпель 6 стиснене повітря. Регулювання тиску здійснюється за рахунок зміни обсягу пневмобалонів 3 гвинтом 7, що приводять від електродвигуна, що одержує команди від системи автоматичного регулювання. При цьому піднімається або опускається рухлива траверса 4. Зміна тиску в пневмобалонах 1 викликає відповідна зміна початкового зазору або натягу між бойком і ковадлом. На рис. 8, б показаний автоматично керований за викладеною схемою вібромолот, що забиває залізобетонну палю.

Рис. 8. Автоматично керований вібромолот керований за викладеною схемою

Зіставлення занурення паль вібромолотом з автоматичним регулюванням режиму роботи й звичайним вібромолотом з тими ж параметрами показує наступні переваги, що дають системою автоматичного регулювання: підвищення продуктивності машини не менш чим на 20% за рахунок скорочення часу забивання палі (особливо у випадках щільних ґрунтів) і ліквідації втрат часу на ручне налагодження машини; підвищення гарантованої здатності занурення паль у зв'язку з тим, що вібромолот завжди працює в режимі найбільш сильних ударів; збільшення граничної глибини занурення; поліпшення умов праці обслуговуючого персоналу й підвищення безпеки робіт внаслідок відпадання необхідності перебувати в безпосередній близькості до забиваємої палі.

4. Визначення продуктивності установки

При виборі машин для виконання будівельних робіт певного виду та об'єму за основу приймають їх техніко-експлуатаційні та техніко-економічні показники, при співвідношенні їх оптимальних типорозмірів та кількості машин для виконання необхідних технологічних операцій.

Основним техніко-експлуатаційним показником будівельних машин є їх продуктивність. Продуктивність визначається кількістю продукції, вираженої в певних одиницях вимірювання (т, м3, м2, м), яку машина виробляє (переробляє) або переміщує за одиницю часу - годину, зміну, місяць або рік.

Розрізняють три категорії продуктивності машин: конструктивну, технічну та експлуатаційну.

Конструктивна продуктивність Пк - максимально можлива продуктивність машини, отримана за 1 годину безперервної, за розрахункових умов роботи, швидкостях робочих рухів, навантаженнях на робочий орган з урахуванням конструктивних властивостей машини і високої кваліфікації оператора.

Для машин періодичної дії використовується формула

(13)

де q - кількість матеріалу, що виробляється машиною за один цикл роботи, м3 або т;

n - розрахункове число циклів роботи машини за годину.

При розрахунку конструктивної продуктивності не враховуються умови виробництва робіт і перерви (простій) в роботі машини - технологічні (пов'язані з технологією виробництва робіт), організаційні (пов'язані з організацією робіт), за метеорологічними умовами і випадкові. Конструктивну продуктивність використовують в основному для попереднього порівняння варіантів проектованих машин, призначених для виконання одного і того ж технологічного процесу. Ця продуктивність є початковою для розрахунку продуктивності машин в реальних умовах експлуатації.

Технічна продуктивність П_т - максимально можлива продуктивність машини, яка може бути досягнута в конкретних виробничих умовах даним типом машини з урахуванням конструктивних властивостей і технічного стану машини, високої кваліфікації машиніста і найбільш досконалої організації виконуваного машиною технологічного процесу за 1 годину безперервної роботи:

(14)

де К_у - коефіцієнт, що враховує конкретні умови роботи машини.

Експлуатаційна продуктивність визначається реальними умовами використання машини з урахуванням неминучих перерв в її роботі, кваліфікації машиніста і може бути вартовий, змінною, місячною і річною.

Годинна експлуатаційна продуктивність:

(15)

де К_в - коефіцієнт використання машини за часом протягом зміни, що враховує перерви на технічне обслуговування і ремонт машини, зміну робочого устаткування, пересування машини по території об'єкту, втрати часу за метеорологічними умовами, відпочинок машиніста;

К_м=0,85.0,95 - коефіцієнт, що враховує кваліфікацію оператора і якість управління. вібромолот ударний технічний

Змінна експлуатаційна продуктивність:

(16)

де Т_зм - кількість годин в зміні.

Експлуатаційна продуктивність є головним робочим параметром, по якому підбирають комплекти машин для комплексної механізації технологічно зв'язаних трудомістких процесів в будівництві. У комплект машин входять ті, що погоджено працюють основна (ведуча) і допоміжні машини, взаємно пов'язані по продуктивності, основним конструктивним параметрам і що забезпечують заданий темп виробництва робіт.

Експлуатаційна продуктивність основної машини повинна бути рівною або декілька меншої (на 10…15%) експлуатаційної продуктивності допоміжних машин.

5. Макроструктурна схема вібромолота

При створенні макроструктурної схеми розглядається загальна конструкція машини. Основними елементами вібромолота є підпружинена ударна частина, нижня пригружаюча плита й наголовник (див. рис.9).

Рис. 9. Макроструктурна схема вібромолота

6. Мікроструктурна схема вібромолота

При розробці мікроструктурної схеми необхідно обрати відповідний механізм машини та розглянути його будову.

Рис. 10.Будова вібромолота: 1-ковадло; 2-бойок; 3-корпус віброзбуджувача; 4-вібростійкий електродвигун; 5-клемна коробка; 6-блок; 7-скоба; 8-віброзбуджевач; 9-вісь ротора; 10-дебаланси; 13-наголовних; 11-кабель пульта керування; 12-верхні робочі пружини; 14-проставка; 15-вісь скоби; 16- нижні пружини; 17-штанги пружин; 18-гайки регулювання пружини;19-стопорний гвинт наголовника; 20-пульт керування;

Рис. 11. Мікроструктурна схема прежинного вібромолота

Висновки

Вібраційні машини й процеси одержали широке й різноманітне застосування в будівництві, виробництві будівельних матеріалів й у багатьох інших галузях. Віброзбуджувачі загального призначення й глибинні віброзбуджувачі випускаються в масовому масштабі. Вібраційні процеси формування залізобетонних виробів і виробів з неармованого бетону зайняли пануюче положення. Вібраційні грохоти, вібромолоти експлуатуються на безлічі будівництв і будівельних підприємств. Значне поширення одержали вібраційні машини для ущільнення ґрунту, дорожніх підстав і покриттів. Ущільнення й здрібнювання, змішання й сепарація, забивання паль і буравлення шпар, розвантаження змерзшихся матеріалів із транспортних засобів і розробка мерзлих ґрунтів, навантаження насипних матеріалів і відмивання піску й гравію - це далеко не повний перелік технологічних переділів, у яких цілеспрямоване застосування вібраційних машин приносять більшу користь.

Істотним гальмом у розвитку й розширенні сфер застосування вібраційної техніки стала недостатня поінформованість широкого кола інженерів про динамік вібраційних машин і процесів. При конструктивній простоті більшості вібраційних машин їхнього динаміка й динаміка вібраційних процесів виявляються досить складними.

А саме тому даний курс є надзвичайно важливішим у наш час для успішної роботи в області вібраційної техніки й новітніх технології необхідне вивчення з єдиної точки зору певного комплексу теоретичних методів аналізу, практичних відомостей і рекомендацій щодо вібраційних систем машин.

Бібліографічний список

1. Сергеев В. П. Строительные машины и оборудование: Учеб. для вузов по спец. «Строит. машины и оборудование».-- М.: Высш. шк., 1987. -- 376 с.: ил.

2. Бауман В. А., Быховский И. И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. Учебное пособие для студентов строительных и автомобильно-дорожных вузов. М., «Высш. школа», 1977. 255 с. с ил.

3. Гальперин М.Г., Домбровский Н.Г. «Строительные машины» М.: Высшая школа 1980г.

4. Белецкий Б.Ф. Булгакова И.Г. «Строительные машины и оборудование» Ростов - на - Дону : «Феникс» 2005 г.

5. Сапожников М.А. «Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций» М.: Высшая школа 1971г.

6. Бауман В.А. «Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов» М.: Машиностроение 1970г.

7. Белецкий Б. Ф. Строительные машины и оборудование: Справочное пособие для производственников-механизаторов, инженерно-технических работников строительных организаций, а также студентов строительных вузов, факультетов и техникумов. / Белецкий Б. Ф., Булгакова И. Г. Изд. второе, переработ, и дополн. -- Ростов н/Д: Феникс, 2005. -- 608 с. -- (Строительство).

8. Добронравов С.С., Дронов В.Г. Строительные машины и основы автоматизации: Учеб. для строит, вузов. -- М.: Высш. шк., 2001. -- 575 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru