Виброударное устройство Советский патент 1991 года по МПК E02D7/18 

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано как универсальное средство виброударного воздействия на грунты при погружении в них

свай и других конструктивных элементов, при разрушении прочных грунтов и подобных им материалов, а также при поверхностном уплотнении насыпных материалов.

Цель изобретения состоит в повышении эффективности и надежности работы устройства.

На фиг,1 изображено виброударное устройство с разрезом его ударников и связанных с ними кинематических элементов, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг,1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1,

Устройство включает наковальню 1, coj единенную посредством пружин 2 со стойками корпуса 3, внутри которого размещен привод двух ударников 4 и 5, представленных в плане в совокупности крестовой их форме. В каждый ударник вмонтирована пара гаек, введенных в зацепление с вертикально установленными относительно наковальни винтами. Так ударник 4 снабжен гайками 6 м 7 с противоположной навивкой в них резьб, допустим правой б и левой 7, сопряженных соответственно с аналогичными им по навивке резьб винтами 8 и- 9, Другой ударник 5 несет в себе гайки 10 и 11, сопряженные соответственно с винтами 12 и 13. Каждая пара винтов 8-9 и 12-13 связана между собой синхронизаторами 14 и 15 их противовращения, выполненными в виде двух одинаковых и введенных во внешнее зубчатое зацепление колес. Один из винтов каждой пары несет перемещаемое вдоль него (с помощью муфты, на чертеже не показанной) зубчатое колесо, введенное во внутреннее зацепление с эпициклом 16, Таким для винта 8 является колесо 17, а для винта 12 - колесо 18. При этом винты 8 и12 выполнены с противоположной навивкой резьб. Так, ес- лм винт 8, зацепленный с гайкой 6, имеет правую резьбу, то винт 12 должен иметь левую резьбу, а работающий с ним в паре винт 13 - опять противоположную (правую). Эпицикл 16 соединен с ведомым заеном планетарного импульсатора крутильных колебаний, в состав которого входят приводная от двигателя 19 солнечная шестерня 20 и введенные с ней в зацепление сателлиты 21, свободно и попарно размещенные на ведомом водила 22 и снабженные противо- фазно на них закрепленными грузами - де- балансами 23.

Работает предложенное устройство следующим образом.

От двигателя 19 солнечная шестерня 20 приводит во вращение сателлиты 21, которые ввиду своей противофазной неуравновешенности грузами 23 создадут на водиле 22 крутильные колебания (знакопеременный вращающий динамический момент, который затем будет передават ься на эпицикл 16, а от него - колесам 17 и 18 и скрепленным с ним винтам 8 и 12 и ввиду разной навивки своих резьб при однонаправленном вращении будут работать все время в противофазе. Если винт 8 намерен поднимать гайку 6, то винт 12 должен наоборот опускать свою гайку 10. Однако линейное перемещение гаек б и 10 по винтам 8 и 12 может иметь место только в том случае, если гайки будут защищены от вращения, для

0 чего они должны иметь соответствующие элементы вращательного стопорения. Последнее в данном устройстве выполнено за счет введения в каждый ударник второй винтовой пары. Поэтому винтовая пара 8-6

5 работает з одном ударнике 4 совместно с парой 9-7, а винтовая пара 12-10 в ударнике 5 совместно с парой 13-11. Две пары винтов в одном ударнике создают не только систему взаимостопорения гаек от их вра0 щения, но и систему взаимогашения в ударнике реактивных вращающих моментов от винтов, поскольку оба винта каждого ударника всегда вращаются в разные стороны и создают тем самым нулевой реактивный

5 вращающий момент. Именно-поэтому навивка резьб на винтах 8 и 9, а также 12 и 13 выбрана противоположной, у винта 8 - правая резьба, а у винта 9 - левая. Во втором ударнике наоборот, у винта 12 - левая резь0 ба, а у винта 13 - правая. Все винты имеют прилегающие к наковальне консольные концы. На фиг.1 и 2 представлен момент прижатия ударника 5 к наковальне 1, что при сжатии пружин 2 сопровождается подъемом

5 относительно наковальни корпуса со всей его начинкой и частичным выходом гаек 10 и 11 нижнего ударника 5 относительно концов его винтов 12 и 13. Для обеспечения поочередного и достаточно эффективного

0 соударения элементов 4 и 5 о наковальню 1 необходимо определить расстояние, которое должны проходить ударники от своего верхнего положения до наковальни. При этом необходимо учитывать следующее. По5 скольку в данном устройстве, как и в его прототипе в качестве привода использован планетарный импульсатор крутильных колебаний, создающий изменение вращающего момента по гармоническому закону, а пере0 дачи 16-17 и 16-18 преднамеренно выполнены как ускоряющие, поворот винтов 8-9 и 12-13 в одну и другую сторону будет превышать соответствующий поворот водила 22, что позволяет за полоборота водила (оно

5 поворачивается в одну сторону на 180°) повернуть винты на углы, в несколько раз большие, обеспечивающие при надлежащем выборе шага винтов необходимое вертикальное перемещение по ним гаек. Поскольку за полоборота водила вращающий момент на нем меняется от нуля через максимум и опять до нуля, линейное пере- мещение ударников будет происходить со скоростью, изменяющейся по этому же закону. А поэтому для придания каждому 5 ударнику при встрече его с наковальней скорости перемещения, близкой к максимальной, необходимо, чтобы расстояние перемещения ударника до наковальни не превышало 1/4 поворота водила. В этом 10 случае всю оставшуюся часть полугармонического изменения вращающего момента в виде осевой силы этот ударник будет дожи- мать наковальню. При этом, если оставшаяся от удара сила дожатия будет способна 15 необратимо деформировать расположенную под наковальней обрабатываемую среду, наковальня совместно с корпусом переместится вниз. Если же жесткость обрабатываемой среды после удара будет 20 больше жесткости пружин 2, т.е., если обрабатываемая среда под наковальней будет на данный момент неподатлива, то после удара при дожимании наковальни произойдет отжатие вверх корпуса, сопровождаю- 25 щееся сжатием пружин и частичным выходом контактируемого с наковальней ударника (в данном случае 5) из винтов 8-9. Этот процесс будет продолжаться до нулевого вращающего момента на водиле. За- 30 тем, когда водило начнет вращаться в другую сторону, обратное перемещение ударников будет одновременно сопровождаться перемещением вниз корпуса, в результате чего между попеременным 35 контактом ударников 4 и 5 с наковальней будет вибрировать весь корпус с периодом вращения водила и размахом колебаний, определяемым, как уже было сказано, жесткостью пружин и физико-механическими 40 свойствами обрабатываемой среды под наковальней. Поскольку периодический подъем корпуса при его возможном отжатии от наковальни после ударного на нее воздействия происходит совместно со всеми ее 45 винтами, гайками и ударниками, что увеличивает просвет между верхним ударником и наковальней, но сводит на нет это приращение при последующем опускании корпуса, предложенное устройство может быть зара- 50 нее настроено на любой режим работы, в том числе и самый оптимальный ударный режим, когда в момент контакта с наковаль- , ней скорость ударников достигает своего максимума. Для осуществления последнего 55 один из ударников должен располагаться на наковальне при несжатых пружинах, в то время как другой ударник должен находиться в приподнятом относительно наковальни положении на расстоянии, соответствующем 1/4 поворота водила. Если указанное расстояние будет соответствовать повороту водила меньше чем на 90°, то это уменьшит ударное воздействие, но зато увеличит послеударное давление на наковальню и более растянет его во времени. Единственное, что допускать нерационально, это пробег ударника вниз до наковальни на расстояние большее 1/4 оборота водила, поскольку в этом случае максимальная скорость перемещения ударника в его полезной работе уже не используется. Переход с одного режима на другой производится в нерабочем состоянии устройства выводом из зацепления с эпициклом 16 одного из колес 17 или 18. Тогда путем ручного проворота водила можно воздействовать на гайки одного ударника, оставляя неподвижным другой ударник. Возможность смены режимов работы предложенного обьекта с максимальным ударно- вибрационным воздействием на любой другой с уменьшенным ударным импульсом, но увеличенным и более растянутым во времени силовым контактным давлением делает это устройство достаточно универсальным.

Технико-экономическое достоинство предлагаемого устройства выражается в оптимальном подборе совместных оценочных параметров как ударной, так и послеударной дожимающей наковальню сил, которые в отличие от прототипа всегда направлены по оси ударников с нулевым их эксцентриситетом и не зависят от данных какого-то конструктивного элемента (как кривошипа в прототипе), по разному проявляемого при генерировании этих сил; в возможном регулировании выбора относительного перемещения ударников между собой и наковальней, что дает выбор разного соотношения между ударной и дожимающей наковальню силами; в повышении надежности работы устройства за счет введения винтовых передач, обеспечивающих своим конст- руктивным оформлением устойчивую передачу наковальне мгновенных ударных импульсов и последующего ее дожатия, и тем самым отказа от КШМ с их нерациональным эксцентричным приложением указанных нагрузок, что вызывало в прототипе повышенный износ его шарнирных соединений (кривошипа с шатуном и шатуна с ударником).

Формула изобретения Виброударное уртройство, включающее корпус, соединенную с ним посредством пружин наковальню, коаксиально расположенные над ней ударники с механизмами их взаимного противофазного перемещения, кинематически связанными с ведомым звеном планетарного импульсатора крутильных колебаний, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности работы устройства, механизмы перемещения ударников выполнены в виде

ек - в ударнике,

винтовых пар с противоположной навивкой их резьб при расположении ведущих винтоа перпендикулярно наковальне, а ведомых га

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано как универсальное средство виброударного воздействия при погружении в грунты свай и подобных им конструктивных элементов, при разрушении прочных мерзлых грунтов, а также при поверхностном уплотнении насыпных строительных материалов. Цель изобретения состоит в повышении эффективности и надежности работы устройства. Устройство включает наковальню 1, соединенную посредством пружин 2 со стойками корпуса 3, в котором размещены планетарный импульсатор крутильных колебаний в виде кинематически связанных между собой элементов 20-23 и двух пар вертикальных винтов 12-13 и 8-9, связанных с выходным звеном планетарного импульса- тора посредством зубчатых передач 17-16 и 18-16. При этом каждая пара винтов выполнена с противоположной навивкой в них резьб, что позволяет при противоположном вращении каждой пары винтов противоположно воздействовать на сопряженные с ними гайки, закрепленные в расположенных над наковальней-ударниках 4 и 5, в результате чего падение одного из ударников всегда будет сопровождаться подъемом другого ударника, Зубчатые колеса 17 и 18 установлены на своих винтах с возможностью их осевого перемещения и закрепления, что позволяет при остановке устройства воздействовать на один из ударников, оставляя другой в покое и тем самым выбирать относительное между ними смещение, что в свою очередь определяет соответствующий режим работы устройства, дающий вполне определенное соотношение между ударной силой и послеударным прижатием наковальни, которое оказывает свое воздействие как на обрабатываемую среду, так и на стяжные пружины 2. При этом чем больше сопротивляемость среды, тем больше деформируются пружины, вызывая тем самым подъем корпуса с последующим его опусканием. Эта вибрация корпуса, меняясь по своей амплитуде от физико-механических свойств обрабатываемой среды, в той или иной мере все время будет иметь место наряду с импульсивным воздействием ударников на наковальню. И в этом проявляется адаптация данного устройства к изменяемым свойствам среды. 4 ил. W ья Ё sj о о Ј GC

W 21 23

Фиг.1

57/ 0

Фиг 2

V

/

15

15

I/

w

т;

. /

2

CD

/7

5-6

П

/

7 14

5

11 /J

Фие.З .

Ю

15

13

фиеМ