Вибротрамбовка Советский патент 1992 года по МПК E01C19/38 

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению, и может быть использовано для вытрамбовывания слабых грунтов под столбчатые фундаменты зданий и сооружений

Известны устройства для выштамповы- вания грунтов ударного действия, состоящие из корпуса и снабженные различными вспомогательными элементами; трамбовочные машины ДУ-12Б, ДУ-12В.

Недостатком таких устройств является низкая производительность.

Более высокую производительность имеют машины вибрационного типа, однако качество уплотнения грунта при этом несколько ниже. При использовании машины, работающей по такой схеме, для выштампо- вывания грунтов под столбчатые фундаменты степень уплотнения грунтов в стенках котлована может быть недостаточной.

Наиболее близкой к изобретению является вибрационная машина для трамбовки, содержащая дебалансные возбудители, обеспечивающие перемещение машины в

горизонтальной плоскости, а также ее ПОЕО- рот.

Недостатком этой машины является отсутствие возможности плавного регулиро вания момента относительно оси машины

Целью изобретения является повышение эффективности уплотнения.

Повышение качества вытрамбовки стенок котлована достигается тем, что дебалан- сы установлены с возможностью перемещения вдоль осей своих валов, а на корпус трамбовки по осям симметрии граней выполнены конические выступы сегментного сечения.

Повышение производительности труда достигается тем, что отношение массы трамбовки, выраженной в тоннах, к максимальной величине возмущающей силы выраженной в тоннах силы, равно 1.3.

Наиболее широкое распространение е народном хозяйстве получили различные типы вибротрамбовок конической и пирамидной формы, снабженные дебалансными вибраторами

Ч .

03

еа

I i,. ц-

На фиг.1 изображена вибротрамбовка, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг. 1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1.

Вибротрамбовка содержит корпус 1 с коническими выступами 2 сегментного сечения. В верхней части корпуса установлен приводной электродвигатель 3, на валу которого закреплено зубчатое колесо 4. С колесом 4 взаимодействует колесо 5 вала 6, с колесом 5 - колесо 7 вала 8. На каждом из валов, установленным в подшипниковых опорах 9, закреплены с возможностью перемещения вдоль осей этих валов дебалан- сы 10.

Работа вытрамбовки осуществляется следующим образом.

Перед пуском двигателя дебалансы 10 L зна;,лчуг)отгя симметрично относитель- няиокоо л, .(рохомящей через центр масс uc.MfjuBKi v, перпендикулярно к осям валов ; I-, 8 ггсслияние от плоскости симметрии ,b;6i,(ja0 ic. ь зав/.симости от механических --зргктер отч.с грунта. Дебалансы установ- i ены на валах таким о&разом, что направление и.х зпзкуща. сщей силы вверх или вниз совпадает. 1осле включения электродвига- rej 3 момент с его вала передается зубчатым колесом 4 на колеса 5 и 7, вызывая вращение валов 6 и 8 навстречу друг другу. T/I этом верп-жапьные проекции возмущающих сил складывается, вызывая колеба- ния трамбовки вдоль ее вертикальной оси, а горизонтальные проекции этих сип взаим- умичюжаютсм ,зывая, однако, появле- ,-е сращаюше о знакопеременного момента. Этот ivc-меит обусловливает кру- т/ .ьныс . лебанмя корпуса 1 вокруг продольно и оси.

Под действиям вышеуказанных сил корпус приобретает продольные колебания, за счет которых происходит погружение трамбовки в грунт, и крутильные колебания, за счет которых происходит дополнительное вытрамбовывание стенок котлована. Наиболее сильное дополнительное уплотнение грунта произойдет вблизи граней корпуса, так как здесь имеет место максимальное перемещение поверхностей трамбовки, в середине граней дополнительное уплотнение грунта происходит за счет его смещения от периферии грани к центру.

Для создания упора перемещаемому грунту и применяются выступы 2, так как при повороте трамбовки в каждом следующем цикле опорная поверхность выступа смещается от уплотняемого грунта на некоторый угол, то выступ выполнен коническим с целью компенсации указанного смещения за счет своей формы. Сегментное сечение выступа выполнено с целью уменьшения сопротивления грунта колебательному движению трамбовки.

Рассмотрим продольные колебания корпуса трамбовки. В конце каждого удара

трамбовка неподвижна и находится на грунте, При возмущающей силе, создаваемой дебалансами, с момента, когда сумма вертикальных составляющих возмущающей силы превысит силу тяжести трамбовки, начина0 ется ее движение вверх, которое будет ускоренным до тех пор, пока сумме вертикальных составляющих, пройдя свой максимум, не уменьшится до веса трамбовки. Трамбовка под действием силы тяжести, а затем и верти5 кальной составляющей, направленной вниз, продолжает подниматься с замедлением, достигая верхней точки подъема, скорость трамбовки в которой равна 0. Под действием собственного веса и направленной вкиз

0 составляющей возмущающей силы начинается ускоренное движение трамбовки вниз до удара о грунт. Величина энергии удара зависит от массы и квадрата скорости трамбовки. Таким образом, при заданной массе

5 необходимо достичь максимально возможной скорости удара, котора достигается величиной прикладываемой силы, или по известной силе, создаваемой дебалансами. подобрать массу, скорость движения кото0 рой в момент удара будет максиальной.

С целью определения оптимального соотношения возмущающей силы и массы трамбовки проводят методом числекнного лктефирования расчеты скоростей и пере5 мещений при различных комбинациях ука- заньых параметров.

В результате получают, что оптимальным является соотношение массы в тоннах к максимальной величине возмущающей си0 лы в тоннах 1:3. При этом высота подъема трамбовки 3 мм, а скорость ее в момент удара 0,4 м/с при частоте возмущающей силы 1440 Гц.

Если масса трамбовки больше уазан5 ной, то подъем ее происходит на меньшую величину и скорость в момент падения меньше.

При этом, направленная вниз суммарная возмущающая сила имеет свой макси0 мум в то время, когда удар уже произошел и оказывает на грунт статическое давление. Энергия удара в этом случае значительно падает,

Если масса трамбовки меньше указан5 ной, то трамбовка под действием возмущающей силы получает такую скорость в своем движении вверх, что в пределах рабочего цикла эта скорость не успевает погаситься. В результате, когда трамбовка приближается к грунту, возмущающая сила начинает

отрабатывать следующий цикл, составляющая возмущающей силы направлена вверх, скорость падения трамбовки замедляется и в момент контакта трамбовки с грунтом мала. Кроме того, в этом случае на два цикла работы дебаланса происходит только один удар, что сильно нижает производительность.

В оптимальном случае трамбовка под действием возмущающей силы поднимается, затем под действием возмущающей силы противоположного знака тормозится и разгоняется вниз. Момент начала удара, т.е. момент касания трамбовкой грунта, приблизительно совпадает с окончанием цикла работы дебалансов. К началу подъема трамбовки в следующем цикле, т.е. по достиже- нии возмущающей силой величины, превышающей силу тяжести трамбовки, удар закончится, трамбовка передаст имеющуюся кинетическую энергию грунту, уплотнив и переместив его.

Аналогично присходит работа и по дополнительному уплотнению стенок котлова6

0

5

0

на. В зависимости от механических характеристик грунта и момента инерции трамбовки путем изменения положения дебалансов относительно центра масс подбирается оптимальный режим работы.

Вытрамбовка может найти применение для вытрамбовывания котлованов под фундаменты зданий и сооружений в слабых грунтах.

Формула изобретения

Вибротрамбовка, содержащая корпус прямоугольного поперечного сечения с установленным на нем приводом с двумя де- балансами, выполненными с возможностью вращения навстречу друг к другу, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности уплотнения, корпус выполнен с коническими выступами с сечением по форме сегмента, дебалансы установлены с возможностью перемещения вдоль осей валов, а выступы размещены по осям симметрии граней корпуса.

А

Использование, вытрамбовывание слабых грунтов по столбчатые фундаменты зданий и сооружений. Сущность изобретения устройство содержит корпус прямоугольного поперечного сечения и привод с двумя дебалансами. Дебалансы выполнены с возможностью вращения навстречу друг другл Корпус выполнен с коническими выступами с сечением по форме сегмента. Дебалансы установлены с возможностью перемещения вдоль осей валов 3 ил.

Фие.1

1738890

вид А

Фиг.З