Вибротрамбовка Советский патент 1986 года по МПК E01C19/38 E02D3/46 

ю

со Is:

Изобретение относится к строительству, а именно к машинам для уплотнения грунтов, дорожных покрытий и т.п. и может быть использовано для забивки в грунт различных конструктивных элементов.

Известна вибротрамбовка, содержащая корпус с бойками, уплотняющую плиту с наковальнями и имеющими упругие элементы направляющими,привод с кулачковым, механизмом, размещенным под корпусом 1.

Наиболее близкой к изобретению является вибротрамбовка, содержащая уплотняющую плиту с наковальнями,, на стойках которой смонтирован кривошипный привод ударного механизма со смещенными по фазе кривошипами, соединенными с основным и дополнительным шатунами, на свободных концах которых закреплены размещенные в направляющих ползуны-ударники, и подпружиненную реактивную массу с бойками 2.

Недостатками известных вибротрамбовок являются недостаточная эффективность уплотнения из-за сравнительно узкого диапазона устойчивой работы, а также недостаточная частота ударов, так как время свободного полета ударной части между ударами велико, причем оно возрастает с увеличением сопротивления уплотняемой среды, при этом увеличивается высота подскока. Поск ольку реакция ереды, на которую воздействуют рабочие органы ударно-вибрационного действи в значительной степени определяет длительность и величину силового водействия за каждый ударный цикл, их эффективность может быть увеличена при применении дополнительных сил, обеспечивающих прижатие ударной массы к ограничителю в моменты их взаимодействия, чем достигается увеличение энергии, совершающей полезную работу.

Известно, что ударный импульс зависит от Количества движения, п€федваемого ударной частью в грунт. Поэтому можно обеспечить передачу одного и того же количества движения меньшей по величине массой посредством увеличения скорости ее приложения, добиваясь при этом уменьшени металлоемкости рабочего органа.

Целью изобретения является повышение эффективности уплотнения грунта за счет обеспечения устойчивой работы вибротрамбовки в различных диапазонах частот.

Указанная цель достигается тем, что в виброустановке, содержащей уплотняющую плиту с наковальнями,на стойках которой смонтирован кривошипный привод ударного механизма со смещенными по фазе кривошипами, соединенными с основным и дополнительным шатунами, на свободных концах которых закреплены размещенные в направляющих ползуны-ударники, и подпружиненную реактивную массу с бойками, реактивная масса снабжена наковальней с механизмом ее вертикального перемещения, а ползуны-ударники направлены в противоположные сто роны и расположены соосно с наковальнями уплотняющей плиты и с реактивной массой.

На фиг.1 представлена принципиальная схема вибротрамбовки; на фиг.2 то же, положение элементов в исходном состоянии (при наличии начального зазора).

В корпусе 1 вибротрамбовки расположен кривошипно-шатунный привод ударного механизма с эксцентриковым валом 2 с маховиком,, Кривошип 3,имеющий эксцентриситет г , соединен с основным шатуном 4 длиной t , на свободном конце которого закреплен ползун-ударник 5, имеющий высоту S , взаимодействующий с наковальней 6, расположенной на уплотняющей плите 7 Кривощип 8, имеющий в зависимости от требуемого режима работы эксцентриситет г больший, меньший или равный

эксцентриситету г и сдвинутый по фазе относительно кривошипа 3 на угол 4 180 , соединен с дополнительным шатуном 9 длиной 1 , на свободном конце которого закреплен ползун-ударник 10, имеющий высоту S , взаимодействующий с дополнительной наковальней 11, установленной на реактивной массе 12 с помощью регулировочного болта 13, позволяющего изменять в вертикальной плоскости положение нижней части бойка относительно реактивной массы, чем достигается изменение (в исходном положении расстояния Н между наковальнями 6 и 1 1 Уплотняющая плита снабжена направляющими стойками 14, на концы которых навинчены гайки 15. На стойках 14 смонтирована реактивная масса 12, 3 снабженная бойками 16, взаимодейств ющими с плитой 7 через наковальни 1 и корпус 1 кривошипно-шатунного воз будителя колебаний, причем последни размещен между реактивной массой и уплотняющей плитой. Между гайками 1 и реактивной массой 12 на направляю щих 14 установлены упругие элементы 18. Ползуны-ударники ориентированы в противоположные стороны и перемещаются в установленных в верхней и нижней частях корпуса 1 направляющих 19 и 20, расположенных соосно относ тельно вертикальной оси. Вибротрамбовка работает следующи образом. Крутящий момент от двигателя пер дается на кривошипный вал 2. При эт ползуны-ударники 5 и 10 совершают в противоположных направлениях возврат но-поступательные движения в направ ляющих 19 и 20 относительно корпуса 1, периодически вступая во взаимодей ствие с наковальнями 6 и 11. В результате этого начинают совершать друг относительно друга возвратнопоступательные перемещения в вертикальной плоскости корпуса 1 уплотняющая плита 7 и масса 12. Режимы работы зависят, главным об разом, от скорости вращения кривошипного вала, величин эксцентриситетов г и Гд обоих кривошипов и соотношений между ними, соотношений между подвижными массами, жесткости упругих элементов, величины Н наименьшего из возможных расстояний меж ду наковальнями 7 и 11 (при контакта бойков 16 с наковальнями 17) и суммарного расстояния между ударными по верхностями ползунов-ударников 5 и 10 при их нахождении в верхней мертвой точке относительно корпуса 1, равного L г, 1 + s + г +1 + s;. Изменяя с помощью регулировочного устройства 13 величину Н, обеспечивают следующие режимы работы. При ,+S +J2+S2- г - г, т.е., когда величина Н почти равна расстоянию между ударными поверхностями ползунов-ударников при их нахождении в нижней мертвой точке, уплотняющее воздействие формируется за счет расталкивающего импульса ме214жду реактивной массой 12 и уплотняющей плитой 7, действующего в моменты раздвижки ползунов-ударников (при их движении от нижней и верхней мертвым точкам), ударного воздействия реактивной массы на плиту в моменты соударений бойков 16 по наковальням 17, что имеет место в этом случае при приближении ползунов-ударников к нижней мертвой точке. Максимальная амплитуда взаимных перемещений (при достаточной жесткости с других элементов 18) для безотрывного от верхнего ползуна-ударника 10 движения реактивной массы и уплотняющей плиты при описанных соотношениях на параметры составляет величину А 2 (г + г ), а максимальное значение скоростей относительного движения (при положении кривошипов в горизонтальном положении, т.е. когда угловое положение кривошипа 8 от вертикали по направлению вращения составляет угол о(. 90 ), равно V (г + г )-1 При взаимном перемещении реактивной массы и плиты в противоположные стороны упругие элементы 18 снижаются. После прохождения ползунамиударниками верхней мертвой точки реактивная масса под действием гравитационных сил и упругих элементов перемещается вниз. Бойки 16 и масса 12 ударяют по наковальням 17 уплотняющей плиты 7, а следовательрю, и на грунт. Сразу же после такого ударного воздействия ползуны-ударники вновь начинают расходиться, формируя при этом рассталкивающее воздействие, процесс повторяется. Таким образом, длительность вибрационно-ударного оздействия в описанном случае составляет половину периода вращения кривошипного вала. При I, + S, + I, + Sj - г,- г, , + S, + I, + S, + г, + г,(фиг.2) в исходном положении корпус 1 кривошипно-шатунного возбудителя колебаний, являющийся основной ударной массой вибротрамбовки, опираетя через ползун-ударник 5 на накоальню 6. Оба ползуна-ударника наодятся в их нижних мертвых точках, ричем верхний (дополнительный) полун-ударник находится ниже ударной

поверхности наковальни 11 на величину 6-H-h H-I -S, г

- V

I 111

- 0„ - г

.7 1.

В зависимости от заданной величины h и принятых размеров элементов кривошипно-шатунного механизма при вращении КРИВОШИПНОГО вала верхний ползун-ударник 10 вступает во взаимодействие с наковальней 11,установленной на реактивной массе 12, при повороте кривошипа 3 от вертикали на такой угол (О : о( 180°), при котором верхний ползун-ударник переместится от исходного положения на величину, равную заданному зазору h. При этом наиболее эффективным является угловое положение, при котором о(. 75 85 , так как скорости движения поршней-ударников имеют максимальные значения при положитель ных ускорениях.

До соприкосновения верхнего ударника с наковальней уплотняющая плита испытывает динамическое воздействие за счет отталкивания от него мае сы возбудителя колебаний (массы основной ударной части, заключенной в корпусе 1) со скоростью, равной скорости выдвижения ползуна-ударника 5.

В момент соприкосновения верхнего ударника 10 с наковальней 11 через кривошипно-шатунный механизм на плиту передается ударное воздействие, величина которого зависит от соотношений масс ползуна-ударника 1 О и реактивного ударного элемента 12 и скорости их соударения.

В зависимости от соотношений после удара между скоростями движения реактивной массы 12 относительно плиты 7 и скоростью раздвижки ползунов-ударников 5 и 10 последуюш,ее движение элементов вибротрамбовки может быть аналогичным описанному случаю при обеспечении максимальной амплитуды перемещений, равной А 2 (г + г ) -fi (при скоростях реактивной массы после удара, равно или меньшей скорости раздвижки), или с разделением реактивной массы и кривошипно-шатунного возбудителя колебаний с последующим повторным соударением (при скоростях реактивной массы, превьш1ающей в процессе ударного соударения скорость раздвжки ползунов), когда вновь соприкоснутся наковальня реактивной массы и верхний поршень, продолжающий перемещаться вверх. Ещё одно ударное воздействие имеет место при ударе бойков 16 реактивной массы-по наковальням 27 уплотняющей плиты. - При + S + + r -ь r кривошипно-шатунный возбудитель колебаний находится в исходном состоянии, как и при втором случае,разница в режимах работы при этих условиях заключается в том, что соударения верхнего ползуна-ударника наковальней реактивной массы могут происходить лишь при подскоках кривошипно-шатунного возбудителя колебаний относительно уплотняющей плиты при ударных взаимодействиях нижнего ползуна-ударника с последней.

Как и в описанных случаях при движении ползуна-ударника 5 в направлении от нижней к верхней мертвым точкам (что имеет место при перемещеНИИ кривошипа 3 в диапазоне угла его поворота О :ё oL 4 180°) происходит отталкивание корпуса 1 возбудителя колебаний от уплотняюп1;ей плиты.

При этом, в зависимости от скорости oJ вращения вала 2 могут реализоваться (при прочих равных условиях) следующие режимы работы.

Вибрационный режим реализуется в результате колебаний корпуса криво- шипно-шатунного возбудителя колебаний относительно уплотняющей плиты 7 с размахом колебаний А 2г, , с такой частотой cj , при которой не обеспечиваются условия отрыва ползунаударника 5 от наковальни 6.

Статические моменты неуравновешенных масс вибратора при этом могут быть с достаточной степенью приближения определены как произведения массы всего возбудителя колебаний за вычетом масс обоих ползунов-ударников и величины эксцентриситета г, кривошипа 3 и массы ползуна-ударника и величины эксцентриситета г связанного с ним кривошипа 8.

Реактивная масса 12 в этом случае действует как безинерционный пригруз на плиту 7.

Одноударный ударно-вибрационный режим реализуется при работе на таких частотахcJ, при которых обеспечивается отрыв ползуна-ударника 5 от наковальни 6 в результате колебаний корпуса 1 с размахом А 2г,однако подскоки недостаточно велики 7 для обеспечения взаимодействия верх него ползуна-ударника 10 с наковаль ней 11. Величина ударного импульса в момент соприкосновения ползуна-ударника 5 с наковальней 6 определяется величиной суммарной скорости свобод ного падения корпуса 1 и скорости перемещения относительно этого корпуса ползуна-ударника 5. Двухударный ударно-вибрационный режим реализуется при работе на таких скоростях вращения -и) вала возбудителя колебаний, при которых в результате ударного взаимодействия возбудителя колебаний с плитой подскоки корпуса 1 становятся достаточ ными для обеспечения возможности взаимодействия верхнего ползуна-уда ника 10 с наковальней 11. Рабочий цикл при этом складывается из следующих этапов движения ударного взаимодействия кривошйпношатунного возбудителя колебаний с плитой - полет корпуса 1 в направлении от плиты 7 к реактивной массе 12, ударное взаимодействие кривошипно-шатунного возбудителя колебаний с реактивной массой при соприкосновении ударных поверхностей верхнего ползуна-ударника 10 с наковальней 1 .8 11, в результате которого реактивная масса 12 начинает перемещаться по направляющим в направлении от плиты 7, деформируя упругие элементы 18, а корпус 1 возбудителя колебаний начинает перемещаться по направлению к плите со скоростью, равной разнице между скоростью перемещения ползуна-ударника 10 относительно корпуса 1 и скоростью движения реактивной массы, свободный полет корпуса в направлении от реактивной массы к плите после разделения массы возбудителя колебаний и реактивной массы,ударное взаимодействие возбудителя колебаний с плитой через ползун-ударник 5 и наковальню, ударное взаимодействие реактивной массы 12 с плитой 7 через бойки 16 и наковальни 17 в результате падения этой массы под действием гравитационных сил и сил упругих элементов с высоты, на которую она была перемещена при взаимодействии с возбудителем колебаний. Время цикла уплотнения, число и частота ударов назначаются с учетом свойств грунта, требуемых плотности и глубины уплотнения. Такое выполнение вибротрамбовки позволяет, кроме того, расширить диапазон ее применения благодаря простоте перестройки режимов работы.

БИБРОТРАМБОВКА, содержащая уплотняющую плиту с наковальнями,на стойках которой смонтирован кривошипный привод ударного механизма со смещенньп ш по фазе кривошипами, соединенными с основным и дополнительным шатунами, на свободных концах которых закреплены размещенные в направляющих ползуны-ударники, и подпружиненную реактивную массу с бойками, отличающаяся тем, что, с целью повьппения эффективности уплотнения грунта за счет обеспечения устойчивой работы вибротрамбовки в различных диапазонах частот, реактивная масса снабжена наковальней с механизмом ее вертикального перемещения, а ползуны-ударники направлены в противоположные стороны и распо§ ложены соосно с наковальнями уп-; лотняющей плиты и с реактивной мас(/ сой.

/// /// /// /// /// Y // /// /// ///

Фш.2