СТРОИТЕЛЬНАЯ МАШИНА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ МАШИНОЙ Российский патент 2014 года по МПК E02D7/00 E21B15/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к строительной машине, содержащей мачту, салазки, установленные с возможностью продольного перемещения вдоль мачты, канатную лебедку и канат, натянутый между салазками и канатной лебедкой. Кроме того, изобретение относится к способу эксплуатации строительной машины, в котором для ввода тела в грунт салазки перемещают вдоль мачты, при этом натянутый между салазками и канатной лебедкой канат разматывают с канатной лебедки.

Уровень техники

Строительной машиной указанного типа может быть, например, копер или бурильная машина. Такие копры или бурильные машины используются, в частности, при строительстве специальных подземных сооружений, например, для забивки в грунт шпунтовой стенки, сваи или трубы или для проходки скважины в грунте. Обычно строительная машина содержит несущее шасси, на котором установлена мачта с возможностью шарнирного поворота. Салазки служат для приема подлежащего вводу в грунт свайного тела или бурового привода для привода бурильной колонны с бурильным инструментом.

Натянутый между салазками и канатной лебедкой канат может быть, в частности, подъемным канатом, предназначенным для того, чтобы удерживать или поднимать салазки. В особенности при резких движениях салазок, например при забивке свайного тела или в процессе бурения, возникающие колебания передаются через канат на имеющиеся в определенных случаях направляющие или отклоняющие канатные блоки и на канатную лебедку. Это вызывает значительный износ каната, опор или тормоза канатной лебедки.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание строительной машины и способа эксплуатации строительной машины, которые обеспечивают по возможности экономичную эксплуатацию и, в частности, наименьший возможный износ компонентов строительной машины.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается в строительной машине, обладающей признаками по п.1, и в способе, обладающем признаками по п.11 формулы изобретения.

В соответствии с изобретением в строительной машине предусмотрено, что к канату между салазками и канатной лебедкой прилегает демпфирующий канатный блок, который прижимается к канату посредством пружинно-демпфирующего устройства.

В отношении способа эксплуатации в соответствии с изобретением предусмотрено обеспечение прилегания демпфирующего канатного блока к натянутому между салазками и канатной лебедкой канату и его прижатия к канату посредством пружинно-демпфирующего устройства.

Изобретение основано на осознании того, что колебания салазок в продольном направлении передаются вдоль каната, что оказывает воздействие на другие компоненты строительной машины, такие как опоры, канатные блоки и канатная лебедка. Эти передаваемые через канат колебания вызывают износ указанных компонентов.

Соответственно, первая основная идея изобретения состоит в том, чтобы демпфировать колебания, передаваемые через канат в его продольном направлении, для снижения передачи колебаний на другие компоненты строительной машины.

Другая основная идея изобретения состоит в том, чтобы обеспечить демпфирование колебаний с помощью напряженной пружинной демпфирующей системы. Канатный блок прижимается пружинной силой к канату и отклоняет его. За счет отклонения каната длина каната между салазками и канатной лебедкой увеличивается. При приложении к канату тягового усилия, например, при резком движении салазок, отклонение каната посредством предварительно напряженного демпфирующего канатного блока уменьшается и вследствие этого уменьшается осевое перемещение каната, в особенности в задней области между демпфирующим канатным блоком и канатной лебедкой. Для предотвращения колебаний каната пружинно-демпфирующее устройство содержит демпфирующий элемент.

Особенно эффективно демпфирование каната может осуществляться в строительной машине, которая выполнена в виде копра для забивки в грунт свайного тела. В таком копре салазки выполнены с возможностью установки в них свайного тела и предусмотрено ударное устройство, расположенное на салазках для забивки в грунт свайного тела. Ударное устройство может содержать, в частности, ударный молот, например, дизельный, гидравлический или пневматический молот или молот свободного падения. При работе молота салазки смещаются под давлением вниз, так что свайное тело, такое как элемент шпунтовой стены, может забиваться в грунт.

Эффективное демпфирование каната достигается благодаря тому, что пружинно-демпфирующее устройство содержит пружинный элемент и отдельный демпфирующий элемент. Пружинный элемент может представлять собой, например, пружину сжатия. Демпфирующий элемент, например, гидравлический, газовый демпфер или демпфер с текучей рабочей средой или механический демпфер, служит для того, чтобы предотвращать или снижать колебания пружины. Демпфирующий элемент может быть расположен внутри пружины. Пружинная и демпфирующая характеристики могут быть целенаправленно и независимо друг от друга отрегулированы в соответствии с создающимися силами. Можно также предусмотреть комбинированное пружинно-демпфирующее устройство, например, в виде газовой пружины давления.

В принципе демпфирующий канатный блок может быть расположен в любом месте между салазками и канатной лебедкой. Однако для целей эффективного демпфирования каната предпочтительно располагать демпфирующий канатный блок как можно ближе к салазкам. Предпочтительно демпфирующий канатный блок расположен в области изменения направления каната в верхней области мачты. Под верхней областью мачты имеется в виду область вершины мачты и/или место примерно на высоте верхней конечной точки хода салазок вдоль мачты. Канат, который может быть назван также подъемным канатом, проходит от салазок вверх и направляется через устройство изменения направления на заднюю сторону мачты, откуда он идет к канатной лебедке.

Особенно эффективное демпфирование каната может достигаться за счет того, что демпфирующий канатный блок расположен между двумя стационарными канатными блоками. В частности, за счет этого обеспечивается эффективное отклонение каната демпфирующим канатным блоком между двумя стационарными канатными блоками. Предпочтительно стационарные канатные блоки являются блоками изменения направления, с помощью которых канат направляется от передней стороны мачты, на которой расположены салазки, на заднюю сторону мачты. При вертикальном положении мачты стационарные канатные блоки предпочтительно расположены поперечно рядом друг с другом, то есть расположены примерно на одной высоте. Предпочтительно демпфирующий канатный блок воздействует на горизонтально проходящий участок каната, когда мачта находится в вертикальном положении.

Далее, в конструктивном отношении имеет преимущества решение, когда блок установлен на качающемся рычаге. Качающийся рычаг, который может быть назван также поворотным отклоняющим рычагом, предпочтительно прижимается пружинно-демпфирующим устройством в направлении к канату, так что под действием пружинно-демпфирующего устройства демпфирующий канатный блок прилегает к канату и отклоняет его.

Предпочтительно качающийся рычаг находится под воздействием тяги или давления от пружинно-демпфирующего устройства.

В соответствии с изобретением предпочтительно качающийся рычаг и/или пружинно-демпфирующее устройство шарнирно укреплены на головном элементе мачты. Головной элемент может быть, в частности, разъемно укрепленным на основной части мачты кронштейном, на котором установлены качающийся рычаг и/или пружинно-демпфирующее устройство. В частности, предварительно смонтированный головной элемент вместе с качающимся рычагом и/или пружинно-демпфирующим устройством, а в определенных случаях и с блоками изменения направления, может быть укреплен на основной части мачты в виде сменного модульного узла.

Эффективное демпфирование каната при сравнительно недорогой конструкции может достигаться за счет того, что качающийся рычаг и стационарный канатный блок, по которому направляется канат, установлены с возможностью вращения вокруг одной и той же оси вращения. При этом одни и те же опорные пальцы могут использоваться для установки как стационарного канатного блока, так и качающегося рычага. Демпфирующий канатный блок, расположенный в непосредственной близости к стационарному канатному блоку, обеспечивает эффективное отклонение каната.

В следующем аспекте изобретения предусмотрено, что канатная лебедка выполнена с возможностью постоянного предварительного натяжения каната для предотвращения его провисания. Под постоянным предварительным натяжением следует понимать передачу на канат тяговой силы во время эксплуатации строительной машины. Благодаря этому предотвращается возможность того, что, например, в процессе забивки или в процессе бурения канат окажется слишком свободным и сойдет с направляющих канатных блоков. Предпочтительно предварительное натяжение каната лежит в диапазоне от 200 до 1000 кг и предпочтительно составляет около 500 кг.

В отношении способа изобретение относится в особенности к способу забивки в грунт свайного тела. При этом особенно предпочтительно подлежащим забивке в грунт телом является свайное тело, которое расположено на салазках. Для забивки в грунт свайного тела салазки подвергают воздействию удара. Способ может осуществляться, в частности, описанной выше строительной машиной.

Краткий перечень чертежей

Далее будет подробно описан предпочтительный пример осуществления изобретения, схематично показанный на приложенных чертежах. На чертежах:

фиг.1 изображает строительную машину по изобретению,

фиг.2 изображает устройство демпфирования каната в активном базовом состоянии и

фиг.3 изображает устройство демпфирования каната по фиг.2 при выполнении демпфирования каната.

Осуществление изобретения

На чертежах одни и те же или одинаково действующие компоненты обозначены одними и теми же позициями.

На фиг.1 показана на виде сбоку строительная машина 10 по изобретению. Строительная машина 10 содержит несущее транспортное средство или несущий агрегат 12 с нижней платформой 14 и верхней платформой 16, установленной на ней с возможностью поворота вокруг вертикальной оси. Нижняя платформа 14 может иметь ходовой механизм, например, гусеничный ходовой механизм.

На верхней платформе 16 установлена мачта 20 или направляющая стрела копра с возможностью шарнирного поворота под действием устройства 24 шарнирного поворота. С помощью устройства 24 шарнирного поворота мачта или направляющая стрела копра может перемещаться по горизонтали и/или вертикали относительно несущего агрегата 12. Кроме того, может быть предусмотрено, что устройство 24 шарнирного поворота обеспечивает возможность укладки мачты 20 в примерно горизонтально транспортное положение. Устройство 24 шарнирного поворота содержит, по меньшей мере, один подъемный цилиндр 26.

Мачта 20 или направляющая стрела копра содержит основной элемент 54 и направляемый вдоль него подвижный элемент 56. За счет перемещения подвижного элемента 56 относительно основного элемента 54 может изменяться рабочая высота мачты 20 или направляющей стрелы копра.

На мачте 20 или направляющей стреле копра установлены с возможностью продольного перемещения салазки 22 по типу рамы. Для этого мачта 20 снабжена направляющей 21 для салазок 22, проходящей вдоль продольного направления мачты. Салазки 22 расположены на передней стороне 18 мачты 20.

Салазки 22 подвешены на канате 30, который может называться также подъемным канатом. Канат 30 проходит от салазок 22 сначала вверх к головной области 17 мачты 20 и там направляется с помощью устройства 34 изменения направления на задней стороне 19 мачты 20. Оттуда канат 30 проходит к канатной лебедке 28, которая расположена, например, на несущем агрегате 12, как это показано на чертеже. Альтернативно канатная лебедка 28 может быть расположена на задней стороне мачты. Между устройством 34 изменения направления на головке мачты и канатной лебедкой 28 канат 30 может направляться одним или несколькими канатными блоками 29.

В верхней области мачты 20 находится головной элемент 32 мачты с кронштейном 33, на котором расположен один или несколько канатных блоков 58 для управляющего каната 36. Кроме того, головной элемент 32 мачты несет устройство 34 изменения направления для каната 30 и демпфирующее устройство 40 для каната.

Устройство 34 изменения направления содержит первый стационарный канатный блок 38 и второй стационарный канатный блок 39. Между канатными блоками 38, 39 в качестве части демпфирующего устройства 40 расположен демпфирующий канатный блок 42, который прижимается к канату 30 с предварительным напряжением и отклоняет его между канатными блоками 38, 39.

Компоненты демпфирующего устройства 40 показаны на фиг.2 и 3. Демпфирующий канатный блок 42 установлен с возможностью вращения на качающемся рычаге 44. В свою очередь качающийся рычаг 44 установлен с возможностью поворота вокруг оси 46 поворота и предварительно напряжен с помощью пружинно-демпфирующего устройства 48. Пружинно-демпфирующее устройство 48 содержит пружину 50, выполненную в виде пружины сжатия, и демпфирующий элемент 52, расположенный внутри пружины 50 или пружинного элемента. Пружинно-демпфирующее устройство 48 шарнирно прикреплено с одной стороны к качающемуся рычагу 44 и с другой стороны к головному элементу 32 мачты. Пружина 50 и демпфирующий элемент 52 проходят от качающегося рычага 44 наклонно вверх, так что демпфирующий канатный блок 42 прижимается к канату 30 сверху.

Строительная машина 10 может быть, в частности, копром для забивки в грунт свайного тела. Для этого на выполненных в виде рамы салазках 22 предусмотрено ударное устройство 60, с помощью которого на салазки 22 может передаваться удар, вследствие чего присоединенное к салазкам 22 свайное тело может забиваться в грунт. Ударное устройство 60 содержит ударный молот 62 или бабу копра, которые могут быть выполнены, например, в виде молота свободного падения, дизельного молота, гидравлического молота или в виде вибрационной бабы копра. Молот содержит, в частности, забивной груз, воздействующий на салазки 22. Альтернативно или дополнительно могут быть предусмотрены также вращающиеся массы, передающие на салазки 22 удары или вибрацию. На салазках 22 имеется соединительное устройство 23, с помощью которого может присоединяться свайное тело, например, предварительно изготовленная бетонная свая или элемент шпунтовой стены.

При резком перемещении салазок 22 вниз, например, под действием ударного устройства 60, на канат 30 воздействует осевая сила, которая разматывает канат 30 с канатной лебедки 28, и, соответственно, при подъема салазок 22 подтягивает канат. Вследствие натяжения каната 30 при резком перемещении демпфирующий канатный блок 42 перемещается против действия предварительного напряжения пружинно-демпфирующего устройства 48, в результате чего отклонение каната уменьшается, как это показано на фиг.3. При этом демпфируется резкое перемещение каната 30, и вначале происходит только его небольшое разматывание с канатной лебедки 28. Далее демпфирующий канатный блок 42 вновь прижимает канат 30 в первоначальное положение отклонения и тем самым вызывает остальное разматывание с канатной лебедки 28.

Таким образом, при ударе ударного молота и следующем за ним разматыванием каната демпфирующее устройство 40 демпфирует колебания заднего каната между вторым стационарным канатным блоком 39 и канатной лебедкой 28, в частности, до тех пор, пока ударный молот не придет в новый контакт со сваей, свайным телом или салазками. Демпфирующий элемент 52 обеспечивает демпфирование колебаний пружинного элемента 50. В данном примере выполнения второй стационарный канатный блок 39 может быть назван также выходным канатным блоком головки мачты.

В строительной машине по изобретению, в особенности в области так называемого заднего каната, значительно снижается износ компонентов. Благодаря этому, в частности, может быть повышена долговечность опор канатных блоков и канатной лебедки.

Группа изобретений относится к области строительства, а именно к строительной машине для забивки в грунт шпунтовой стенки, сваи или трубы или для проходки скважины в грунте и способу её управления. Строительная машина содержит мачту, салазки, установленные с возможностью продольного перемещения вдоль мачты, канатную лебедку и канат, натянутый между салазками и канатной лебедкой. Между салазками и канатной лебедкой к канату прилегает демпфирующий канатный блок, который прижимается к канату посредством пружинно-демпфирующего устройства. Обеспечивается экономичная эксплуатация, в частности наименьший возможный износ компонентов строительной машины. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Строительная машина, содержащая мачту (12), салазки (22), установленные с возможностью продольного перемещения вдоль мачты (12), канатную лебедку (28) и канат (30), натянутый между салазками (22) и канатной лебедкой (28), отличающаяся тем, что к канату (30) между салазками (22) и канатной лебедкой (28) прилегает демпфирующий канатный блок (42), который прижат к канату (30) посредством пружинно-демпфирующего устройства (48).

2. Строительная машина по п.1, отличающаяся тем, что выполнена в виде копра для забивки в грунт свайного тела, салазки (22) выполнены с возможностью установки в них свайного тела, и предусмотрено ударное устройство (60), расположенное на салазках (22) для забивки в грунт свайного тела.

3. Строительная машина по п.1, отличающаяся тем, что пружинно-демпфирующее устройство (48) содержит пружинный элемент (50) и отдельный демпфирующий элемент (52).

4. Строительная машина по п.1, отличающаяся тем, что демпфирующий канатный блок (42) расположен в области изменения направления каната (30) в верхней области мачты (12).

5. Строительная машина по п.1, отличающаяся тем, что демпфирующий канатный блок (42) расположен между двумя стационарными канатными блоками (38, 39).

6. Строительная машина по п.1, отличающаяся тем, что демпфирующий канатный блок (42) установлен на качающемся рычаге (44).

7. Строительная машина по п.6, отличающаяся тем, что качающийся рычаг (44) находится под воздействием тяги или давления от пружинно-демпфирующего устройства(48).

8. Строительная машина по п.6, отличающаяся тем, что качающийся рычаг (44) и/или пружинно-демпфирующее устройство (48) шарнирно укреплены на головном элементе (32) мачты (12).

9. Строительная машина по любому из пп.6-8, отличающаяся тем, что качающийся рычаг (44) и стационарный канатный блок (39), по которому направляется канат (30), установлены с возможностью вращения вокруг одной и той же оси (46) вращения.

10. Строительная машина по п.1, отличающаяся тем, что канатная лебедка (28) выполнена с возможностью постоянного предварительного натяжения каната (30) для предотвращения его провисания.

11. Способ эксплуатации строительной машины (10), в частности, строительной машины (10), охарактеризованной в любом из пп.1-10, в котором перемещают салазки (22) вдоль мачты (12) для ввода тела в грунт, и разматывают с канатной лебедки (28) канат, натянутый между салазками (22) и канатной лебедкой (28), при этом обеспечивают прилегание демпфирующего канатного блока (42) к натянутому между салазками (22) и канатной лебедкой (28) канату (30) и его прижатие к канату (30) посредством пружинно-демпфирующего устройства (48).

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что подлежащее вводу в грунт тело является свайным телом, которое расположено на салазках (22), при этом салазки (22) подвергают воздействию удара для забивки свайного тела в грунт.