RU2246586C1

RU2246586C1 - Rotary pile-driving hammer

Info

Publication number: RU2246586C1
Application number: RU2003127654/03A
Authority: RU
Inventors: П.П. Супрун (RU); П.П. Супрун; А.П. Супрун (RU); А.П. Супрун
Original assignee: Дальневосточный государственный университет путей сообщения
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2005-02-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; mechanization of pile driving.

SUBSTANCE: invention relates to device for driving piles by impact load. Proposed rotary pipe-driving hammer contains frame, guide tube for impact mass with stops at ends movably installed in frame in its horizontal axis and connected with rotary drive, main anvil block, additional anvil block spring-loaded relative to frame and arranged between main anvil block and guide tube, and mechanism to fix impact mass in guide tube made in form of chute whose longitudinal axis is circular curve with center alignment with center of guide rotation. Lower end of chute is rigidly secured on lower belt of frame, and upper end, on upper belt. Walls of chute are provided with lugs to fix impact mass in guide tube at its rotation.

EFFECT: reliable fixing of impact mass with holding of mass at rotation of guide tube, improved reliability of hammer.

3 dwg

Description

Изобретение относится к средствам механизации свайных работ, в частности к устройствам для погружения свай ударной нагрузкой.The invention relates to means of mechanization of pile work, in particular to devices for immersing piles with shock loads.

Способ воздействия на погружаемую сваю ударной нагрузкой выгодно отличается от других способов простотой получения единичных ударов практически любой величины, что обусловило серийное производство более 10 типоразмеров трубчатых дизель-молотов с ударной массой от 600 до 5000 кг, чему способствовала в значительной степени и автономность этого типа молотов. Принимая во внимание тот факт, что подавляющий объем производства выполняется в условиях, когда объект обеспечен источником электроснабжения, применение дизель-молотов становится не целесообразным как по экологическим соображениям (задымление), так и по экономическим из-за низкого коэффициента полезного действия. При работе в условиях низкой температуры воздуха дизель-молоты обладают плохой пусковой способностью.The method of impacting a pile loaded with a shock load compares favorably with other methods by the simplicity of receiving single blows of almost any size, which led to the serial production of more than 10 standard sizes of tubular diesel hammers with an impact weight of 600 to 5000 kg, which was largely facilitated by the autonomy of this type of hammer . Taking into account the fact that the overwhelming volume of production is carried out under conditions when the facility is provided with a source of electricity, the use of diesel hammers becomes inappropriate both for environmental reasons (smoke) and for economic reasons due to the low efficiency. When operating in conditions of low air temperature, diesel hammers have poor starting ability.

В настоящее время применяются свайные молоты с электромеханическим приводом, которые избавлены от недостатков дизель-молотов, но сохранившие возможность получения больших значений энергии единичного удара.Currently, pile hammers with an electromechanical drive are used, which are relieved of the disadvantages of diesel hammers, but retaining the possibility of obtaining large values of the energy of a single blow.

Известно устройство для забивки свай (а.с. СССР №1701829, Кл. Е 02 D 7/08, 1989), включающее направляющую трубу, внутри которой размещена ударная часть, связанная с приводом в виде мотор-редуктора, соединенного с рычажно-храповым механизмом, и гидравлический шабот, выполненный с центральной сквозной проточкой, в которой размещены боек и сменные вкладыши. Направляющая труба снабжена опорной рамой, с диаметрально противоположных сторон направляющей трубы выполнены охватывающие храповые колеса механизма П-образные поводки с подпружиненными собачками, ребра которых свободно установлены на валу механизма, а полка шарнирно связанна с рамой. При этом нижняя часть направляющей трубы выполнена с окном для установки вкладышей.A device for driving piles (AS USSR No. 1701829, CL E 02 D 7/08, 1989), including a guide tube, inside which is placed the shock part associated with the drive in the form of a gear motor connected to a ratchet lever, is known. a mechanism, and a hydraulic shabot made with a central through groove, in which the striker and interchangeable inserts are placed. The guide tube is equipped with a support frame, from the diametrically opposite sides of the guide tube, ratchet wheels of the mechanism covering U-shaped leads with spring-loaded dogs are made, the ribs of which are freely mounted on the mechanism shaft and the shelf is pivotally connected to the frame. The lower part of the guide tube is made with a window for installing liners.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После заводки и закрепления сваи в наголовнике включается в работу мотор-редуктор, в результате чего получает вращение вал и храповые колеса, с помощью которых через собачки поводки поворачиваются до тех пор, пока не окажутся в крайнем нижнем положении, где по действием массы ударной части их скорость вращения становится большей скорости вращения вала, и рабочая связь собачек с храповыми колесами прерывается, что сопровождается свободным падением ударной части до соударения с шаботом.After winding and securing the piles in the headgear, the gear motor is turned on, as a result of which the shaft and ratchet wheels are rotated, with the help of which the leashes are turned through the dogs until they are in the lowest position, where, by the action of the mass of the shock the rotation speed becomes greater than the shaft rotation speed, and the working connection of the dogs with the ratchet wheels is interrupted, which is accompanied by the free fall of the shock part before the impact with the Shabot.

Известное устройство, по сравнению с дизель-молотами, позволяет повысить коэффициент полезного действия молота и снизить энергоемкость процесса погружения свай. Это достигается тем, что исключаются затраты части кинетической энергии на сжатие рабочей смеси в камере сгорания.The known device, in comparison with diesel hammers, can increase the efficiency of the hammer and reduce the energy consumption of the process of piling. This is achieved by eliminating the cost of part of the kinetic energy for compression of the working mixture in the combustion chamber.

Недостатком устройства является то, что 50% времени электродвигатель работает вхолостую, так как за один оборот приводного вала ударная масса срабатывает только один раз.The disadvantage of this device is that 50% of the time the electric motor is idling, since for one revolution of the drive shaft, the shock mass only works once.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является ударное устройство (свайный молот), авторское свидетельство №1079758, Е 02 D 7/08. Свайный молот содержит навешиваемую на стрелу копра раму, внутри которой на горизонтальной оси смонтирована с возможностью вращения направляющая труба, в которой свободно перемещается ударная масса. В нижней части рамы, между направляющей трубой и основным шаботом, установлен подпружиненный дополнительный шабот. На конце направляющей трубы установлены механизмы фиксации ударной массы в виде подпружиненных рычагов, удерживающих ударную массу от движения до выхода ее на расчетную позицию сброса и упоры. Кроме того, ударное устройство содержит привод, включающий электродвигатель, гидравлическую муфту и редуктор, выходной вал которого сочленен с валом вращения направляющей трубы.The closest in technical essence and the achieved result is a percussion device (pile hammer), copyright certificate No. 1079758, E 02 D 7/08. The pile hammer contains a frame mounted on the copra boom, inside of which a guide tube is mounted with the possibility of rotation on the horizontal axis, in which the shock mass freely moves. In the lower part of the frame, between the guide tube and the main shabot, a spring-loaded additional shabot is installed. At the end of the guide tube, mechanisms for fixing the shock mass are installed in the form of spring-loaded levers that hold the shock mass from movement until it reaches its calculated dumping position and stops. In addition, the percussion device includes a drive including an electric motor, a hydraulic clutch and a gearbox, the output shaft of which is articulated with the shaft of rotation of the guide pipe.

После установки погружаемой сваи в наголовник включается электродвигатель, который через гидромуфту и редуктор передает вращение направляющей трубе. В верхнем положении ударная масса удерживается за счет рычага. При повороте направляющей трубы рычаг упирается в консоль и поворачивается в горизонтальной плоскости, растягивая при этом пружину и освобождая ударную массу. Во время падения ударной массы направляющая труба зафиксирована с помощью своих упоров, которые прижимаются к дополнительному шаботу, и тем самым обеспечивают соосное расположение ударной массы относительно погружаемой сваи. При соударении ударной массы с дополнительным шаботом он перемещается до упора в основной шабот и освобождает направляющую трубу для дальнейшего вращения. При повороте направляющей трубы ударная масса перемещается в крайнее верхнее положение.After installing the immersed pile in the headgear, an electric motor is switched on, which transmits rotation to the guide tube through the hydraulic coupling and gearbox. In the upper position, the impact mass is held by the lever. When the guide tube is rotated, the lever abuts against the console and rotates in a horizontal plane, while stretching the spring and releasing the shock mass. During the fall of the shock mass, the guide tube is fixed with its stops, which are pressed against an additional step, and thereby ensure the coaxial location of the shock mass relative to the immersed pile. When the shock mass collides with an additional swab, it moves all the way to the main swab and releases the guide tube for further rotation. When the guide tube is rotated, the shock mass moves to its highest position.

Известное устройство обеспечивает соосность между ударной массой и погружаемым элементом в период соударения, что позволяет повысить производительность при погружении свай.The known device provides alignment between the shock mass and the immersed element during the collision period, which improves productivity when immersing piles.

Недостатками устройства является ненадежность механизма фиксации ударной массы в направляющей трубе, выполненного в виде подпружиненных рычагов, удерживающих ударную массу до выхода ее на позицию сброса. При “отказе” любой из четырех пружин, с помощью которых управляются рычаги механизма фиксации, создается аварийная ситуация и поломка молота, что сводит все положительные свойства к нулю.The disadvantages of the device is the unreliability of the mechanism for fixing the shock mass in the guide tube, made in the form of spring-loaded levers holding the shock mass until it reaches the dumping position. In case of “failure” of any of the four springs, with the help of which the levers of the locking mechanism are controlled, an emergency situation and breakage of the hammer are created, which reduces all positive properties to zero.

Задачей изобретения является увеличение надежности фиксации ударной массы, т.е. получение механизма фиксации со 100% надежностью.The objective of the invention is to increase the reliability of fixation of the shock mass, i.e. obtaining a fixing mechanism with 100% reliability.

Для решения поставленной задачи в известном свайном молоте, содержащем раму, направляющую трубу для ударной массы, выполненную с упорами на концах, подвижно установленную в раме на ее горизонтальной оси и соединенную с приводом поворота, основной шабот, дополнительный шабот, подпружиненный относительно рамы и расположенный между основным шаботом и направляющей трубой, и механизм фиксации ударной массы в направляющей трубе, механизм фиксации ударной массы выполнен в виде лотка, продольная ось, которого выполнена в виде круговой кривой с центром, совмещенным с центром вращения направляющей, причем нижний конец лотка жестко закреплен на нижнем поясе рамы, а верхний на верхнем поясе, при этом стенки лотка выполнены с лапками для осуществления фиксации ударной массы в направляющей трубе при ее вращении.To solve the problem in a known pile hammer, containing a frame, a guide tube for the shock mass, made with stops at the ends, movably mounted in the frame on its horizontal axis and connected to the rotation drive, the main shabot, an additional shabot, spring-loaded relative to the frame and located between the main shabot and the guide tube, and the mechanism for fixing the shock mass in the guide tube, the mechanism for fixing the shock mass is made in the form of a tray, the longitudinal axis of which is made in the form of a circular curve with the center aligned with the center of rotation of the guide, and the lower end of the tray is rigidly fixed on the lower belt of the frame, and the upper on the upper belt, while the walls of the tray are made with tabs for fixing the shock mass in the guide tube during its rotation.

На фиг.1 показана принципиальная схема роторного свайного молота; на фиг.2 - вид А на фиг.1 молота; на фиг.3 - сечение I-I на фиг.2.Figure 1 shows a schematic diagram of a rotary pile hammer; figure 2 is a view And figure 1 hammer; figure 3 is a section I-I in figure 2.

Роторный свайный молот состоит из расположенной на мачте 1 с возможностью перемещения рамы 2, внутри которой установлена с возможностью вращения в вертикальной плоскости направляющая труба 3, на торцах которой закреплены упоры 4 ударной массы 5, которая помещена в направляющей трубе 3 и свободно перемещается относительно нее, привода вращения направляющей трубы 3, который включает мотор-редуктор 6 и гидротрансформатор 7, установленные в средней части рамы 2 на полке 8, дополнительного шабота 9, подпружиненного относительно нижнего пояса 10 рамы 2, основного шабота 11, лотка 12, выполненного по круговой кривой с центром, совмещенным с центром вала 13, с помощью которого направляющая труба 3 получает вращение от мотор-редуктора 6, и свайного наголовника 14, установленного в нижнем поясе 10 рамы 2.The rotary pile hammer consists of a frame 2 located on the mast 1 with the possibility of moving the frame 2, inside of which a guide tube 3 is mounted for rotation in the vertical plane, at the ends of which are fixed the stops 4 of the shock mass 5, which is placed in the guide tube 3 and freely moves relative to it rotation drive of the guide pipe 3, which includes a gear motor 6 and a torque converter 7 installed in the middle of the frame 2 on the shelf 8, an additional boot 9, spring-loaded relative to the lower belt 10 of the frames s 2, the main shabot 11, the tray 12, made in a circular curve with the center aligned with the center of the shaft 13, with which the guide tube 3 receives rotation from the gear motor 6, and pile pile head 14 installed in the lower belt 10 of the frame 2.

Роторный свайный молот работает следующим образом.Rotary pile hammer works as follows.

После установки погружаемой сваи 15 в наголовник 14 включается электродвигатель 6, который через гидротрансформатор 7 передает вращение направляющей трубе 3. При совмещении осей направляющей трубы 3 и основного шабота 11 упоры 4 упираются в дополнительный шабот 9. В результате чего направляющая труба 3 совершает кратковременную остановку на время свободного падения ударной массы 5 из верхнего положения до соударения с дополнительным шаботом 9, который, опускаясь до соударения с основным шаботом 11, освобождает направляющую трубу для дальнейшего вращения. Кратковременная (доли секунды) остановка направляющей трубы воспринимается гидротрансформатором без отрицательных последствий на работу мотор-редуктора 6.After installing the immersed pile 15 in the headgear 14, the electric motor 6 is turned on, which transmits the rotation of the guide tube 3 through the torque converter 7. When the axes of the guide tube 3 and the main shabot 11 are combined, the stops 4 abut against an additional shabot 9. As a result, the guide tube 3 makes a short stop the free fall time of the shock mass 5 from the upper position to the collision with an additional step 9, which, descending to the collision with the main step 11, releases the guide tube for further of rotation. Short-term (fractions of a second) stop of the guide tube is perceived by the torque converter without negative consequences for the operation of the gear motor 6.

После соударения с основным шаботом ударная масса с помощью направляющей трубы 3 выводится на лоток 12, в котором торец ударной массы своей проточкой 16 зависает на лапках 17 лотка 12. Выход направляющей трубы 3 на вертикаль совпадает с контактом упоров 4 в дополнительный шабот 9 и выходом ударной массы своей проточкой 16 из лапок 17 лотка 12, в результате чего ударная масса при зафиксированном положении направляющей трубы 3 свободно падает, реализуя потенциальную энергию на погружение сваи 15. Оснащение молота гидротрансформатором позволяет в широком диапазоне менять при необходимости число ударов молота, а выполнение механизма фиксации в виде лотка достигается высокая надежность работы молота.After the collision with the main shabot, the shock mass with the help of the guide pipe 3 is output to the tray 12, in which the end face of the shock mass hangs on the tabs 17 of the tray 12 with its groove 16. the mass of its groove 16 from the legs 17 of the tray 12, as a result of which the shock mass at a fixed position of the guide tube 3 freely falls, realizing the potential energy to immerse the piles 15. Equipping the hammer with a torque converter allows a wide com range to change, if necessary, the number of hammer blows, and the implementation of the locking mechanism in the form of a tray is achieved high reliability of the hammer.

Claims

A rotary pile hammer containing a frame, a guide tube for the shock mass, made with stops at the ends, movably mounted in the frame on its horizontal axis and connected to the rotation drive, the main shabot, an additional shabot, spring-loaded relative to the frame and located between the main shabot and the guide pipe and a mechanism for fixing the shock mass in the guide tube, characterized in that the mechanism for fixing the shock mass is made in the form of a tray, the longitudinal axis of which is made in the form of a circular curve with the center, nnym with the center of rotation of the guide, the lower end of the chute is rigidly fixed to the lower tier of the frame, and the top - by the upper belt, the tray formed with lugs for fixing the impact weight in the guide tube as it rotates.