УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВИБРАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЙ, ГЕНЕРИРУЕМЫХ ВИБРАТОРОМ, ПО ОБЪЕКТАМ ДЛЯ ИХ ЗАГЛУБЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК E02D13/02 

Настоящее изобретение относится к устройству для передачи и перераспределения вибраций и напряжений, генерируемых вибратором, по объектам, таким как сваи, трубы или шпунты, для их заглубления, когда эти объекты характеризуются площадью горизонтального сечения, превышающей рабочую площадь вибратора.

Известно, что обычно используемые для таких целей вибраторы являются достаточно массивными устройствами, включающими в себя, по меньшей мере, одну пару эксцентрично расположенных относительно оси грузов, приводимых во вращательное движение с одинаковой скоростью в противоположном направлении с помощью привода.

В таких устройствах возникающие за счет вращения грузов центробежные силы складываются по направлению, определяющему рабочую ось. В других направлениях они частично компенсируются и полностью компенсируются в направлении, перпендикулярном рабочей оси.

Как правило, вибратор вывешивается с помощью троса на подъемном кране или другом подобном механизме с применением устройства (подвески), обеспечивающего перемещение вибратора в вертикальном направлении.

Если поперечное сечение объекта, который требуется "утопить", превышает рабочую площадь вибратора, то передача и перераспределение напряжений от вибратора к погружаемому объекту, как правило, осуществляются с применением кессона для передачи и перераспределения, выполняемого в виде стального сварного ящика, закрепленного с одной стороны, например, с помощью болтов, на нижней поверхности вибратора (обычно используемая "подошва" для крепления), и этот ящик с другой стороны оборудуется устройством для крепления, который можно приспособить к размерам забиваемого в грунт объекта. Роль такого ящика может играть пара параллельно расположенных листов с распоркой в виде крестовин, как это описано в патенте US-A-3224514.

В случае, если речь идет о сваях в виде трубы, то здесь это устройство включает в себя многостороннее приспособление, например, "с четырьмя сторонами", образованное четырьмя отрезками рельса или Т-образной балки, привинчиваемыми к ящикам, и гидравлическим захватом, смонтированным подвижным с возможностью фиксации на каждом из участков рельса или Т-образной балки.

Из-за интенсивных напряжений, возникающих в ящике, служащем для передачи и перераспределения вибраций, это устройство быстро выходит из строя и часто требуется его замена или переналадка.

Детальный анализ отслуживших свой срок ящиков показывает, что разрушения, проявляющиеся в виде трещин, расположенных вдоль по сварным швам и на основании участков, выступающих за "подошву" вибратора, связаны как с качеством сварки ящика, так и с неоднородными механическими условиями работы ящика в зонах сварки. Эти неоднородности особенно наглядно демонстрируют факт распределения переменных по знаку изгибов с частотой вибраций, возникающих в процессе работы вибратора.

В итоге целью изобретения, в частности, является устранение этих недостатков.

Для этого предлагается вибратор, включающий в себя короб, внутри которого расположена, по меньшей мере, одна пара центробежных грузов, расположенных эксцентрично; эти грузы приводятся с помощью механического привода во вращение с одинаковой скоростью, но в противоположном направлении; в устройстве имеется, по меньшей мере, один гидравлический захват, способный скользить по профилированному рельсу, закрепленному в нижней части этого короба.

Согласно изобретению этот вибратор отличается тем, что нижняя поверхность его короба образует "подошву", размеры которой очень близки к размерам поперечного сечения вибратора, и на этой подошве с помощью болтов закреплена пластина для перераспределения колебаний и передачи напряжений, причем размеры этой пластины превосходят размеры подошвы и на этой пластине с помощью болтов закреплен рельс с поперечным сечением в форме I.

В том случае, когда можно ограничиться только двумя точками закрепления, рельс является прямолинейным и несет на себе два гидравлических захвата.

Напротив, когда заглубляемый объект имеет форму трубы и для захвата требуется более двух точек, устройство для передачи и перераспределения вибрации и напряжений может включать в себя, по меньшей мере, одну крестовину, выполненную на базе профилированных рельсов в форме I и закрепленных с помощью болтов на опорной пластине, причем каждая из ветвей крестовины оборудуется гидравлическим захватом. Если величина передаваемого усилия этого требует, конструкция может включать в себя шесть отрезков рельса, где каждый снабжен захватом.

Таким образом, конструкция не требует применения сварки (за исключением, возможно, места перекрестья частей крестовины).

В результате в изобретении используется преимущество конструкций, имеющих форму I, как с точки зрения передачи усилий, так и работы конструкции на изгиб.

Кроме того, в конструкции удается добиться отличного согласования упругих деформаций крестовины с опорной пластиной и с несущей подошвой вибратора.

В итоге значительно возрастает срок службы устройства.

Ниже приводится описание изобретения, приведенного в качестве варианта реализации, не ограничивающего его объема, со ссылками на чертежи, на которых:
фиг. 1 и 2 изображают основной вид и вид сбоку вибратора, оборудованного устройством для передачи и перераспределения усилий согласно изобретению;
фиг. 3 и 4 изображают соответственно вид снизу (фиг.3) и сбоку (фиг.4) устройства для передачи и перераспределения усилий вибратора, изображенного на фиг.1 и 2;
фиг. 5 изображает в увеличенном масштабе часть вибратора, изображенного на фиг.1, причем этот вид позволяет уточнить месторасположение крепежных болтов отрезков рельсов по отношению к опорной пластине;
фиг.6 и 7 изображают в увеличенном масштабе соответственно сечение вдоль оси (фиг.6) и поперечное сечение (фиг.7) сечение гидравлического захвата;
фиг. 8 изображают вид снизу устройства для передачи и перераспределения усилий, оборудованного шестью отрезками рельса.

В этих вариантах реализации вибратор 1 состоит из короба 2, выполненного в виде паралеллепипеда, внутри которого смонтированы три способных вращаться набора грузов М₁-М₄, M'₁-M'₄, M"₁-M"₄, каждый из которых включает в себя четыре сборки груз/шестерня, которые находятся во взаимном зацеплении.

Во вращение эти наборы грузов приводятся с помощью, по меньшей мере, одного гидравлического привода (в настоящем случае используется четыре гидравлических привода, два из которых МН₁, МН₂ показаны на фиг.1).

Перенос вибратора с помощью подъемного устройства, например, подъемного крана, выполняется с использованием подвески 3, снабженной амортизаторами, причем эта сборка монтируется на верхней части вибратора 1.

Как указывалось ранее, передача и перераспределение вибраций, генерируемых вибратором, на заглубляемые объекты (сваи, шпунты) обеспечивается за счет использования устройства перераспределения вибраций и напряжений, которое закрепляется с помощью болтов на подошве 5, являющейся конструктивно нижней поверхностью вибратора 1, причем ее размеры очень близки к размерам поперечного сечения вибратора.

В варианте выполнения, представленном на фиг.1-3, это устройство 4 снабжено опорной пластиной 6 с размерами, превосходящими размеры подошвы, и на ней с помощью болтов закреплена крестовина 7, каждая из сторон которой В₁-В₄ выполнена из отрезка профиля в виде рельса R, имеющего в сечении форму I.

Крепление крестовины 7 на опорной пластине 6 выполнено с использованием болтов, проходящих сквозь ряд сквозных отверстий Р, расположенных соответственно на уровне боковых сторон 8 с одной и с другой стороны вертикально расположенной сердцевины профиля Т.

Кроме того, это крепление с каждого конца отрезка рельса R снабжено рядом болтов (в данном случае пять болтов), проходящих насквозь через опорную пластину 6 и завинченных соответственно в отверстия Р' с резьбой, выполненные в поперечной боковине 8, причем оси этих отверстий расположены в продольной плоскости симметрии отрезка рельса R.

Это крепление с использованием болтов позволяет эффективно закреплять боковые края 8 рельса R (как правило, более широкие, чем боковые края 9) на опорной пластине 6, обеспечивая одновременно симметрию механической конструкции.

С помощью такого устройства удается более эффективно использовать механические свойства конструкций вида I как с точки зрения гибкости, так и передачи усилий (вибраций) между опорной пластиной 6 и гидравлическими захватами РН, смонтированными на рельсах на уровне боковых краев 9 и способными скользить по этим рельсам.

В варианте выполнения, изображенном на фиг.6 и 7, захваты РН выполнены в виде массивного корпуса, оборудованного с одной стороны профилированной выточкой G с сечением в форме Т, комплиментарной к нижней части рельса R (сердцевина А + боковой край 9), на которую выточка одевается и может по ней скользить.

Нижняя часть корпуса в сечении, выполненном перпендикулярно профилированной выточке G, имеет форму, близкую к U, со сравнительно массивными краями А₁, А₂, образующими щеки захвата. Эти края A₁, A₂ охватывают полость С, в которую помещается заглубляемый объект, например, край трубы, играющей роль сваи.

На внутренней стороне края A₁ привинчен башмак 11, внешняя сторона которого имеет накатку для обеспечения высокой степени шероховатости.

В свою очередь на краю A₂ в поперечном направлении выполнена проточка 12 (перпендикулярно оси U-образной полости), которая с внутренней стороны выходит напротив башмака. Эта проточка 12 играет роль цилиндра домкрата, поршень которого 13 может выходить в полость С под действием давления, развиваемого в жидкости гидропривода, и зажимать верхнюю часть детали, которую требуется заглубить.

Блокировка зажима РН по оси на профилированном рельсе R обеспечивается за счет использования пяти небольших гидравлических домкратов V₁-V₅ с вертикально ориентированными осями, которые расположены в корпусе, в гнезде L, открывающемся к нижней (горизонтальной) стенке выточки G.

Эти домкраты V₁-V₅ воздействуют на подвижную подошву S, направляемую по верхним краям гнезда L, и она под действием давления опирается на нижнюю поверхность рельса R, блокируя на нем захват РН в осевом направлении.

Такие устройства позволяют с легкостью приспосабливать вибратор к объектам различной формы и размеров.

Крепление захвата на этих объектах, помимо всего прочего, облегчено за счет расширения Е полости с использованием экранов D, которые расположены наклонно по отношению к вертикали.

Разумеется, изобретение не ограничивается описанными вариантами реализации.

Например, устройство для передачи и перераспределения усилий может включать в себя большее число отрезков рельсов.

Так устройство (мультиплексное) может состоять из шести отрезков рельса Т₁-Т₆, расположенных в виде звезды, как это показано на фиг.8.

В этом варианте реализации отрезки рельса Т₁-Т₆ расположены попарно друг против друга по диаметру сборками в виде трех отрезков с Т₁ по Т₃ и с Т₄ по Т₆, ориентированных под углом 45^o друг относительно друга.

Гидравлические захваты РН₁-РН₃, закрепленные на сборках кусков рельсов с Т₁ по Т₃, расположены так, чтобы зажать цилиндрический объект максимального диаметра, в то время как зажимы РН₄-РН₆, несомые участками рельсов Т₄-Т₆, расположены так, чтобы захватывать объекты минимального диаметра.

Изобретение относится к области строительства, к устройствам для передачи и перераспределения вибрации и напряжений по объектам для заглубления, когда эти объекты, например сваи, трубы или шпунты, характеризуются площадью поперечного сечения, превышающей рабочую площадь вибратора. Вибратор включает расположенную в коробе, по меньшей мере, одну пару вращающихся с одной скоростью, но в противоположном направлении эксцентрически расположенных грузов, приводимых в движение от привода, и, по меньшей мере, один гидравлический захват, скользящий по профилированному рельсу, закрепленному на нижней части этого короба, нижняя поверхность короба образована подошвой, размеры которой близки к размерам поперечного сечения вибратора и на которой с помощью болтов закреплена опорная пластина для перераспределения вибраций и напряжений, размеры которой превосходят размеры подошвы, а профилированный рельс в сечении имеет форму I и прикреплен болтами к этой пластине. Изобретение позволяет повысить надежность устройства за счет перераспределения нагрузок и увеличить срок его службы. 8 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Вибратор, включающий расположенную в коробе (2), по меньшей мере, одну пару вращающихся с одной скоростью, но в противоположном направлении эксцентрически расположенных грузов (М₁, М'₁), приводимых в движение от привода (МН₁), и, по меньшей мере, один гидравлический захват (РН), скользящий по профилированному рельсу (R), закрепленному на нижней части этого короба (2), отличающийся тем, что нижняя поверхность (1) короба (2) образована подошвой (5), размеры которой близки к размерам поперечного сечения вибратора и на которой с помощью болтов закреплена опорная пластина (6) для перераспределения вибраций и напряжений, размеры которой превосходят размеры подошвы (5), а профилированный рельс (R) в сечении имеет форму I и прикреплен болтами к этой пластине (6). 2. Вибратор по п. 1, отличающийся тем, что он включает в себя крестовину (7), выполненную из отрезков профилированных рельсов в поперечном сечении в виде I и соединенных с помощью болтов с опорной пластиной (6), причем на каждом участке крестовины (В₁-В₄) расположен гидравлический захват (РН). 3. Вибратор по одному из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что крепление каждого отрезка рельса (R) на опорной пластине (6) выполнено с помощью болтов, проходящих через ряд сквозных отверстий (Р), оканчивающихся на уровне одного из боковых краев (8, 9) рельса (R) с одной и с другой стороны по отношению к сердцевине этого рельса (R). 4. Вибратор по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что боковой край (8) рельса (R), находящийся в контакте с опорной пластиной (6), шире, чем другой боковой край (9). 5. Вибратор по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что крепление каждого отрезка рельса (R) к опорной пластине (6) выполнено с помощью ряда болтов, проходящих через эту опорную пластину (6) и ввинченных в соответствующие отверстия (Р') с резьбой, выполненные в боковом краю (8) отрезка рельса (R) и имеющие оси, расположенные в продольной плоскости симметрии отрезка рельса (R). 6. Вибратор по п. 5, отличающийся тем, что отверстия с резьбой выполнены на каждом конце отрезка рельса (R). 7. Вибратор по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что крестовина включает в себя, по меньшей мере, четыре отрезка рельса (R). 8. Вибратор по одному из пп. 1-7, отличающийся тем, что захваты (РН), состоят из массивного корпуса, имеющего с одной стороны профилированную выточку (G) в форме Т в сечении, а с другой стороны корпус имеет форму U с массивными краями, образующими полость (С), в которую вводится край заглубляемого объекта, причем один из этих двух краев корпуса имеет поперечное проточенное отверстие, образующее цилиндр (12) домкрата, поршень (13) которого способен выходить в эту полость (С) для зажатия указанного края. 9. Вибратор по п. 8, отличающийся тем, что фиксация зажима (РН) по оси рельса (R) обеспечена с помощью гидравлических домкратов (V₁-V₅) с вертикально расположенными осями, воздействующих на подошву (S), опирающуюся на нижнюю поверхность рельса (R).