СВАЕБОЙНЫЙ МОЛОТ Российский патент 2007 года по МПК E21C37/00 E02D7/08 

Изобретение относится к машинам ударного действия и может быть использовано в горной и других отраслях промышленности для разрушения негабаритов, забивки свай, сейсмических исследований и других работ.

Известен сваебойный молот, включающий корпус с электромагнитными катушками прямого и обратного ходов бойка (АС СССР №497405, кл. Е 21 С 3/16, 1970).

Недостатком этого устройства является большое количество обмоточного провода на изготовление и низкий КПД.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является сваебойный молот по патенту RU №2123090, Е 02 D 7/08, 10.12.1998, который включает сваебойный молот, содержащий корпус, в котором с возможностью перемещения установлен цилиндрический боек с датчиком его положения и соединенным с нижним концом тягового органа, компрессионную камеру, шабот, приводной механизм, включающий связанные между собой приводной двигатель с муфтой сцепления, коробку перемены передач, главную передачу, тормозной механизм и систему управления тормозным механизмом и сваебойным молотом.

Устройство имеет низкий КПД.

Задача изобретения - увеличение КПД сваебойного молота.

Поставленная задача достигается тем, что в сваебойный молот, содержащий корпус, в котором с возможностью перемещения установлен соединенный с нижним концом тягового органа цилиндрический боек с датчиком его положений, компрессионную камеру, шабот, приводной механизм, включающий связанные между собой приводной двигатель с муфтой сцепления, коробку перемены передач, главную передачу, тормозной механизм и систему управления тормозным механизмом и сваебойным молотом, а тормозной механизм состоит из тормозного гидроцилиндра, внутреннего и внешнего тормозных барабанов, связанных между собой тормозными накладками, а приводной механизм снабжен связанным с коробкой передач карданным валом с дифференциалом и приводными полуосями. Причем на каждую приводную полуось подвижно насажена подвижная полая втулка с внутренним тормозным барабаном со стороны внешнего тормозного барабана, а также приводным валом с шестернями по краям, причем на подвижную полую втулку в средней ее части, между подшипниковыми опорами, насажена шестерня, связанная с шестерней приводного вала, имеющей большее количество зубьев, при этом в нижней части корпуса под цилиндрическим бойком образована вакуумная камера, тяговый орган, выполненный ленточным и закрепленный в средней части приводного вала, причем подвижная полая втулка с внутренним тормозным барабаном связана через тормозной гидроцилиндр и гибкий гидравлический шланг с системой управления сваебойным молотом и приводным электродвигателем или ДВС, а корпус приводного механизма снабжен пригрузочной массой. Кроме того, в сваебойном молоте, в его нижней части между корпусом и шаботом установлен гидропневматический амортизатор, при этом внутри шабота также установлен амортизатор, а компрессионная камера сваебойного молота выполнена с возможностью сообщения с внешней средой, при этом между верхней частью корпуса и цилиндрическим бойком установлена нормально растянутая пружина.

На чертеже показана конструктивная схема сваебойного молота в положении бойка непосредственно перед ударом.

Сваебойный молот состоит из шабота 1 с пневматическим 2 и пластмассовым 3 амортизаторами, цилиндрического корпуса 4 с датчиком верхнего 5 и нижнего положений 6 и цилиндрического бойка 7 в верхней части, связанного нижним концом ленточного тягового органа (ЛТО) 8, верхний конец которого укреплен на средней части приводного вала 9, который концами помещен в две подшипниковых опоры 10 и 11, между которыми на этот вал насажено зубчатое колесо 12, которое связано с зубчатым колесом 13 с большим количеством зубцов, это колесо насажено на внешнюю втулку 14, закрепленную в верхних частях этих же подшипниковых опор 10, 11, эта подвижная втулка подвижно насажена на приводную полуось 15 с фланцем 16, скрепленным с внешним тормозным барабаном 17, подвижно вращающимся относительно подвижной втулки 15 с барабаном 18, который через тормозные накладки 19 с тормозным гидроцилиндром 20 связан с внешним тормозным барабаном 17, внешняя втулка через возвратную пружину 21 связана с одной из подшипниковых опор 11, полуоси 15 другими концами через дифференциал, связанный с карданным валом, коробкой перемены передач и муфтой сцепления с приводным электрическим или двигателем ДВС 22, электродвигатель 22 питается от частотно-регулируемого электропривода с системой управления (на чертеже не показаны). Подшипниковые опоры 10, 11 вместе с двигателем и коробкой перемены передач установлены на корпусе приводного механизма 23, который установлен на верхней части цилиндрического корпуса сваебойного молота 4, а на верхнюю часть корпуса приводного механизма 23 установлена масса пригруза 24, нижняя часть корпуса молота шаботом 1 устанавливается на забиваемую сваю 25. Тормозной цилиндр с тормозным механизмом связан гибким шлангом 26.

Боек 7 установлен в корпусе 4 подвижно, но герметично. При этом в нижней части корпуса 4 создается вакуумная камера 27, а в верхней части компрессионная камера 28. На чертеже эта камера изображена сообщающейся с окружающей средой.

Сваебойный молот работает следующим образом.

Вначале запускается ДВС или электродвигатель, причем электродвигатель плавно разгоняется от частотно-регулируемого электропривода с включенной муфтой сцепления и коробкой передач, установленной на первую (низкую) передачу или даже на заднюю передачу, имеющую большее передаточное число. ДВС также с холостого хода, включив муфту сцепления и коробку передач на низшую ступень, разгоняется до наименьшей скорости. Эту операцию осуществляют установив сваебойный молот на сваю 25. Двигатель 22, вращаясь, приводит в движение полуось 15 с фланцем 16, скрепленным с внешним тормозным барабаном 17, который небольшим моментом вращения, создаваемым тормозными накладками 19, приводит во вращение внутренний тормозной барабан 18, который втулкой 14 через насаженную на нее шестерню 12 передает вращающий момент на шестерню 13, насаженную на конец приводного вала 9. На вал 9 в средней его части закреплен ленточный тяговый орган 8, который вторым концом связан с верхом бойка 7. Эта лента подтягивается и готова к работе. В момент включения сваебойного молота в работу включается штатный тормозной механизм путем нажатия специальным приводом толкателя клапана тормозного механизма (на чертеже не показано). В шланг 26 подается импульс повышенного давления. Срабатывает тормозной гидроцилиндр 20, обеспечивая накладками 19 сцепление тормозного барабана 17 с внутренним тормозным барабаном 18, который втулкой 14 приводит во вращение шестерню 12, находящуюся в зацеплении с шестерней 13 с большим количеством зубцов, которая насажена на вал 9, который, создав необходимый вращающий момент, начинает наматывать на себя ленточный тяговый орган 8. В качестве ЛТО используется прочная сталь, например, марки СТ-45. Так, сталь такой марки сечением 45×3 мм выдерживает циклическую работу в течение нескольких лет с усилием более 15 тс. Для сваебойных же молотов на энергии ударов 30-35 кДж при забивке стандартных железобетонных свай требуется усилие для подъема бойков массой 2-2,5 т.

Боек 7 с помощью ЛТО, поднимаясь вверх, создает разрежение в вакуумной камере 27, которая создает бойку дополнительное противодействующее усилие. При подходе бойка к датчику верхнего положения 5 его сигналом тормозной механизм растормаживается, боек силой тяжести и силой вакуумной камеры 27 тормозится и затем разгоняется в обратном направлении до предударной скорости. Боек 7, подойдя к датчику нижнего положения 6, выдает сигнал на новое включение тормозного устройства, а сам боек наносит удар по шаботу 1, который через амортизационную прокладку 3 передает энергию удара свае 25. Ударная скорость бойка достигает величины 6 м/с, поэтому в момент удара корпус молота отстает от движения сваи с шаботом, чтобы смягчить удар корпуса о шабот, между ними устанавливается более мягкий амортизационный элемент в виде пневмокамеры 2. Для компенсации реакции усилия бойка на корпус молота при прямом ходе бойка весь молот пригружается инертной массой 24.

В нашем случае для повышения ударной мощности и, соответственно, производительности работ сваебойный молот имеет двойной режим работы. Ход бойка выбран равным около 0,5 м, а скорость его подъема ЛТО около 0,5 м/с. При этом частота ударов имеет наиболее оптимальную величину, равную 60 уд/мин. Гибкий шланг 26 имеет также длину около 0,5 м. Для того чтобы ЛТО, особенно после удара, всегда был в предварительно потянутом состоянии, в конструкцию введена возвратная пружина 21, с одной стороны связанная с подвижной втулкой 14, а с другой с неподвижной опорой 11. ЛТО предварительно намотан на вал 9 с запасом по длине, равным максимально возможному, с учетом ограничений, ходу шабота после удара по нему бойком. Чтобы этот ход был небольшим, работу по забивке начинают малыми энергиями ударов, путем регулирования хода бойка вверх. При забивке стандартных железобетонных свай сечением 35×35 см с энергиями удара 30 кДж и частотой ударов 1 Гц мощность, потребляемая приводным электродвигателем, будет равна 30/η (кДж), где η - КПД коробки перемены передач вместе с редуктором, созданным шестернями 12, 13, может быть равен 0,9-0,95. Такой высокий КПД нельзя получить ни электромагнитными молотами (30-40%), ни гидромолотами (40-45%). Т.е. для создания таких сваебойных молотов, по производительности превышающих применяемые в настоящее время дизель-молоты в 4-5 раз, в качестве приводных двигателей могут быть использованы стандартные ДВС класса ВАЗ-101÷ВАЗ-113 или электродвигатели мощностью 30-35 кВт.

Таким образом, поставленная задача по созданию сваебойного молота с высоким КПД достигается полностью.

Сваебойные молоты серийно могут выпускаться в двух исполнениях:

1) с двигателями ДВС,

2) с асинхронными электродвигателями, питающимися от частотно-регулируемых электроприводов.

Такие сваебойные молоты обоих исполнений отличаются высокими экологическими и энергетическими характеристиками и могут выпускаться в соответствии с необходимым рядом по энергиям ударов.

Изобретение относится к машинам ударного действия и может быть использовано в горной, строительной и других отраслях промышленности. Технической задачей изобретения является увеличение КПД сваебойного молота. Сваебойный молот, содержит корпус, в котором с возможностью перемещения установлен соединенный с нижним концом тягового органа цилиндрический боек с датчиками его положений, компрессионную камеру, шабот, приводной механизм, включающий связанные между собой приводной двигатель с муфтой сцепления, коробку перемены передач, главную передачу, тормозной механизм и систему управления тормозным механизмом и сваебойным молотом. Тормозной механизм состоит из тормозного гидроцилиндра, внутреннего и внешнего тормозных барабанов, связанных между собой тормозными накладками, а приводной механизм снабжен связанным с коробкой передач карданным валом с дифференциалом и приводными полуосями. При этом на каждую приводную полуось подвижно насажена подвижная полая втулка с внутренним тормозным барабаном со стороны внешнего тормозного барабана, а также приводным валом с шестернями по краям. Причем на подвижную полую втулку в средней ее части, между подшипниковыми опорами, насажана шестерня, связанная с шестерней приводного вала, имеющей большее количество зубьев. В нижней части корпуса под цилиндрическим бойком образована вакуумная камера. Тяговый орган выполнен ленточным и закреплен в средней части приводного вала. Подвижная полая втулка с внутренним тормозным барабаном связана через тормозной гидроцилиндр и гибкий гидравлический шланг с системой управления сваебойным молотом и приводным электродвигателем или ДВС. Корпус приводного механизма снабжен пригрузочной массой. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Сваебойный молот, содержащий корпус, в котором с возможностью перемещения установлен соединенный с нижним концом тягового органа цилиндрический боек с датчиками его положений, компрессионную камеру, шабот, приводной механизм, включающий связанные между собой приводной двигатель с муфтой сцепления, коробку перемены передач, главную передачу, тормозной механизм и систему управления тормозным механизмом и сваебойным молотом, отличающийся тем, что тормозной механизм состоит из тормозного гидроцилиндра, внутреннего и внешнего тормозных барабанов, связанных между собой тормозными накладками, а приводной механизм снабжен связанным с коробкой передач карданным валом с дифференциалом и приводными полуосями, причем на каждую приводную полуось подвижно насажена подвижная полая втулка с внутренним тормозным барабаном со стороны внешнего тормозного барабана, а также приводным валом с шестернями по краям, причем на подвижную полую втулку в средней ее части между подшипниковыми опорами насажена шестерня, связанная с шестерней приводного вала, имеющей большее количество зубьев, при этом в нижней части корпуса под цилиндрическим бойком образована вакуумная камера, тяговый орган выполнен ленточным и закреплен в средней части приводного вала, причем подвижная полая втулка с внутренним тормозным барабаном связана через тормозной гидроцилиндр и гибкий гидравлический шланг с системой управления сваебойным молотом и приводным электродвигателем или ДВС, а корпус приводного механизма снабжен пригрузочной массой.2. Сваебойный молот по п.1, отличающийся тем, что в его нижней части между корпусом и шаботом установлен гидропневматический амортизатор, при этом внутри шабота также установлен амортизатор.3. Сваебойный молот по п.1, отличающийся тем, что компрессионная камера выполнена с возможностью сообщения с внешней средой, при этом между верхней частью корпуса и цилиндрическим бойком установлена нормально растянутая пружина.