RU73349U1 - DEBALANCE VIBRATOR WITH ADJUSTABLE PARAMETERS - Google Patents

Abstract

Вибропогружатель дебалансный с регулируемыми параметрами предназначен для погружения грунтовую среду и извлечения из нее строительных элементов и конструкций (железобетонных свай; металлического шпунта, металлических труб и стандартного профиля) посредством создания вибрационных профильных колебаний массы «вибропогружатель - свая».The unbalance vibro-loader with adjustable parameters is designed to immerse the soil environment and extract building elements and structures from it (reinforced concrete piles; metal sheet piles, metal pipes and standard profiles) by creating vibratory profile vibrations of the “vibro-loader-pile” mass.

Вибропогружатель может быть использован в промышленном, гражданском и гидротехническом строительстве при производстве работ вблизи зданий и сооружений.The vibro-loader can be used in industrial, civil and hydraulic engineering in the production of work near buildings and structures.

1. Вибропогружатель дебалансный с регулируемыми параметрами, содержащий виброблок с рядами цилиндрических, конических зубчатых передач, дебалансными валами, дифференциальным механизмом и приводными гидромоторами, виброгаситель с тороидальными пневматическими баллонами и захватного гидравлического устройства, отличающийся тем, что виброгаситель (виброизолятор) с вертикально расположенными тороидальными пневматическими баллонами, избыточное давление газа внутри которых регулируется в зависимости от приложенной внешней нагрузки, позволяет уменьшить передачу рабочей амплитуды виброколебаний на грузоподъемное устройство.1. The unbalance vibrator with adjustable parameters, containing a vibration unit with rows of cylindrical, bevel gears, unbalanced shafts, a differential mechanism and drive hydraulic motors, a vibration damper with toroidal pneumatic cylinders and a gripping hydraulic device, characterized in that the vibration damper (vibration isolator) with vertically located toroidal pneumatic cylinders, the excess gas pressure inside of which is regulated depending on the applied external load, p Allows you to reduce the transmission of the working amplitude of the vibrations to the lifting device.

2. Вибропогружатель по п.1, отличающийся тем, что верхний фланец и нижняя плита корпуса виброблока имеют по внешнему периметру ряд одинаковых соосных крепежных отверстий, для соединения двух или несколько однотипных виброблоков в единую рабочую систему для увеличения мощности вибропогружателя.2. The vibro-loader according to claim 1, characterized in that the upper flange and the lower plate of the vibro-block body have a series of identical coaxial mounting holes around the outer perimeter to connect two or more of the same type vibro-units into a single working system to increase the power of the vibro-loader.

3. Вибропогружатель по п.1, отличающийся тем, что коническо-планетарный регулятор дифференциального типа позволяет снизить пусковую мощность, исключить резонансные явления при запуске и остановке вибропогружателя, регулировать возмущающую силу и амплитуду колебаний в системе «вибропогружатель - погружаемый (извлекаемый) элемент».3. The vibro-loader according to claim 1, characterized in that the conical-planetary differential-type regulator can reduce the starting power, eliminate resonance phenomena when starting and stopping the vibro-loader, and regulate the disturbing force and amplitude of vibrations in the “vibro-loader - immersed (extracted) element” system.

4. Вибропогружатель по п.1, отличающийся тем, что герметичный корпус виброблока с возможностью поддува воздуха внутрь корпуса позволяет производить работы по погружению и извлечению свай в водной среде при строительстве причалов и причальных стенок.4. The vibro-loader according to claim 1, characterized in that the sealed vibro-block body with the possibility of blowing air into the body allows immersion and removal of piles in the aquatic environment during the construction of moorings and berth walls.

Description

Вибропогружатель дебалансный с регулируемыми параметрами предназначен для погружения грунтовую среду и извлечения из нее строительных элементов и конструкций (железобетонных свай; металлического шпунта, металлических труб и стандартного профиля) посредством создания вибрационных профильных колебаний массы «вибропогружатель - свая».The unbalance vibro-loader with adjustable parameters is designed to immerse the soil environment and extract building elements and structures from it (reinforced concrete piles; metal sheet piles, metal pipes and standard profiles) by creating vibratory profile vibrations of the “vibro-loader-pile” mass.

Вибропогружатель может быть использован в промышленном, гражданском и гидротехническом строительстве при производстве работ вблизи зданий и сооружений.The vibro-loader can be used in industrial, civil and hydraulic engineering in the production of work near buildings and structures.

Для выполнения свайных работ вибропогружателям необходимо иметь копер или кран, грузоподъемностью не менее 25 т и источник энергии, мощностью не менее 100 кВт.To carry out pile work, vibration drivers need to have a pile driver or crane, with a lifting capacity of at least 25 tons, and an energy source with a capacity of at least 100 kW.

В настоящее время существует большое количество самых разнообразных конструкций вибропогружателей и наибольшее внимание разработчиков новых конструкций занимает, прежде всего, виброблок. В зависимости от типа вибровозбудителя вибропогружатели бывают низкочастотные (f<10 Гц) и высокочастотные (f>16,6 Гц). К главным параметрам вибропогружателя относятся статический момент дебалансов, вынуждающая сила, амплитуда и частота колебаний. Частота вращения дебалансных валов равна частоте колебаний вибровозбудителя.Currently, there are a large number of the most diverse designs of vibration dampers and the greatest attention of developers of new designs is occupied, first of all, by the vibration unit. Depending on the type of vibration exciter, vibration absorbers are low-frequency (f <10 Hz) and high-frequency (f> 16.6 Hz). The main parameters of the vibrator are the static moment of unbalance, driving force, amplitude and frequency of oscillations. The frequency of rotation of the unbalanced shafts is equal to the vibration frequency of the exciter.

Низкочастотные вибропогружатели применяют для погружения в однородные слабые грунты массивных железобетонных конструкций и свай длиной до 12 м.Low-frequency vibration absorbers are used to immerse massive reinforced concrete structures and piles up to 12 m long into homogeneous weak soils.

Такие вибропогружатели характеризуются малой частотой колебаний, значительной амплитудой колебаний, достаточно большими статическими моментами дебалансов, вынуждающей силой и суммарной массой.Such vibration absorbers are characterized by a low frequency of oscillations, a significant amplitude of oscillations, sufficiently large static moments of unbalance, driving force and total mass.

Вибропогружатели низкочастотные укомплектованы системой автоматического управления режимом погружения различных конструкций, которая обеспечивает плавную регулировку статического момента дебалансов, частоты колебаний, вынуждающей силы, амплитуды в зависимости от сопротивления грунта. С помощью командоконтроллера регулируется частота вращения дебалансов, а путем перемещения подвижной части дебалансов с помощью гидросистемы вибропогружателя изменяется статический момент. Для очистки внутренней полости сваи-оболочки от грунта в процессе погружения вибропогружатели имеют отверстие.Low-frequency vibro-loaders are equipped with an automatic control system for the immersion mode of various designs, which provides smooth adjustment of the static moment of unbalance, oscillation frequency, driving force, amplitude depending on soil resistance. Using the command controller, the speed of the unbalances is regulated, and by moving the moving part of the unbalances using the hydraulic system of the vibro-loader, the static moment changes. To clean the internal cavity of the pile-sheath from the soil during the immersion process, the vibration absorbers have a hole.

Высокочастотные вибропогружатели используют для погружения в малосвязные грунты конструкций с малым лобовым сопротивлением. Высокочастотные вибропогружатели имеют значительно меньший статический момент дебалансов по сравнению с низкочастотными не более 60 кН-см и соответственно меньшую до 10...14 мм амплитуду колебаний.High-frequency vibration absorbers are used for immersion in structures with low drag resistance in poorly connected soils. High-frequency vibration absorbers have a significantly lower static moment of unbalance compared to low-frequency vibrators of not more than 60 kN-cm and, accordingly, a vibration amplitude lower than 10 ... 14 mm.

С помощью регулятора основных параметров вибропогружатель становится универсальным, и может использоваться в качестве низкочастотного или высокочастотного. Регулировать основные параметры можно с помощью гидравлического привода, но такой регулируемый гидропривод имеет значительные потери мощности при работе гидромотора на низких частотах вращения. Сложной в исполнении является также конструкция центробежных вибровозбудителей с регулируемыми дебалансами с гидроприводом и в полевых условиях гидравлически регулируемые дебалансы не надежны.With the help of the regulator of the main parameters, the vibration absorber becomes universal, and can be used as a low-frequency or high-frequency. The main parameters can be adjusted using a hydraulic drive, but such an adjustable hydraulic drive has significant power losses when the hydraulic motor is operating at low speeds. The design of centrifugal vibration exciters with adjustable unbalances with hydraulic drive is also complicated in the field and hydraulically adjustable unbalances are not reliable in the field.

Известно изобретение RU 2077636 С1 (кл. 6 Е02D 7/18), где применяется виброблок, состоящий из соединения цилиндрического редуктора с планетарной передачей и регулируется распределительным валом. Привод осуществляется от электродвигателя с постоянной скоростью вращения.The invention is known RU 2077636 C1 (CL 6 E02D 7/18), where a vibratory block is used, consisting of a connection of a cylindrical gearbox with a planetary gear and regulated by a camshaft. The drive is carried out from an electric motor with a constant speed of rotation.

При всех признанных достоинствах этого виброблока, позволяющего изменять статический момент дебалансов, частоту колебаний, вынуждающую силу и амплитуду в зависимости от сопротивления грунта, конструкция его является сложной, многозвенной и металлоемкой. Редуктор с цилиндрическими, планетарными передачами и полыми валами с эксцентриками является оригинальным и трудоемок в изготовлении. Цилиндрические зубчатые передачи являются сами по себе шумными и в процессе эксплуатации при предложенном сочетании при изменении дебаланса создают грохот.With all the recognized advantages of this vibration unit, which allows you to change the static moment of unbalance, the oscillation frequency, the forcing force and amplitude depending on the soil resistance, its design is complex, multi-link and metal-intensive. The gearbox with cylindrical, planetary gears and hollow shafts with eccentrics is original and laborious to manufacture. Cylindrical gears are themselves noisy and during operation with the proposed combination, when the unbalance changes, they create a rumble.

От перечисленных недостатков избавлена предлагаемая конструкция дебалансного вибропогружателя с бесступенчато регулируемыми параметрами непосредственно в процессе эксплуатации.The proposed design of an unbalanced vibration absorber with steplessly adjustable parameters directly during operation was saved from these shortcomings.

Вибропогружатель (рис.1) состоит из виброблока 1, виброгасителя (виброизолятора) 2, захватного гидравлического устройства 3. С помощью установленных в редукторе эксцентриков и их вращения происходит перемещение вибропогружателя, вибрация происходит только вертикальной направленности. Парные эксцентрики вращаются с равной угловой скоростью в противоположных направлениях. Конструкция, погружаемая или извлекаемая, зажимается под редуктором специальным гидравлическим зажимом.The vibration absorber (Fig. 1) consists of a vibration unit 1, a vibration damper (vibration isolator) 2, a gripping hydraulic device 3. Using the eccentrics installed in the gearbox and their rotation, the vibration absorber moves, the vibration only occurs in a vertical direction. Paired eccentrics rotate with equal angular speed in opposite directions. The structure, immersed or retrieved, is clamped under the gearbox with a special hydraulic clamp.

Виброблок (рис.2) представляет собой жесткий корпус 4, внутри которого находятся дебалансы верхнего 5 и нижнего 6 рядов. Внутри корпуса установлен защитно-отражающий экран 7. Дебалансы с помощью шпонок 8 закреплены на валах 9, установленных на подшипниках 10. На дебалансах болтами 11 закреплены шестерни 12. Шестерни верхнего и нижнего рядов расположены на противоположных бортах. Между рядами дебалансных блоков находится регулятор 13. Снаружи находятся гидромоторы 14 (рис.3), механизм изменения фазы вращения дебалансов 15 и насос смазки 16. Верхняя часть корпуса имеет фланец 17 для крепления виброгасителя, а нижняя - плиту 18 с резьбовыми отверстиями для крепления захватных устройств. Нижняя плита корпуса имеет также по своему периметру ряд отверстий, повторяющих отверстия верхнего фланца, для соединения двух виброблоков в единую систему.The vibration unit (Fig. 2) is a rigid body 4, inside of which there are unbalances of the upper 5 and lower 6 rows. A protective-reflective screen is installed inside the housing 7. Imbalances with the help of dowels 8 are mounted on shafts 9 mounted on bearings 10. On unbalances, gears 12 are fixed by bolts 11. The gears of the upper and lower rows are located on opposite sides. There is a regulator 13 between the rows of unbalanced blocks. Outside there are hydraulic motors 14 (Fig. 3), a mechanism for changing the phase of unbalance rotation 15 and a lubrication pump 16. The upper part of the housing has a flange 17 for attaching a vibration damper, and the lower part has a plate 18 with threaded holes for attaching grippers devices. The bottom plate of the casing also has a number of holes along its perimeter, repeating the holes of the upper flange, for connecting two vibratory units into a single system.

Корпус виброблока представляет собой толстостенный сварной корпус, полностью герметичный, в который есть возможность подавать сжатый воздух и создать внутри него избыточное давление. Этим самым появляется возможность выполнять свайные работы с помощью вибропогружателя при строительстве речных и морских причалов и причальных стенок.The vibro-block body is a thick-walled welded body, completely sealed, into which it is possible to supply compressed air and create excess pressure inside it. This makes it possible to carry out pile work with a vibratory driver in the construction of river and sea berths and berth walls.

Коническо-планетарный регулятор (рис.4) представляет собой дифференциальный механизм и состоит из водила 19, на котором установлены планетарные конические шестерни 20, и блоки бортовых комбинированных шестерен 21. Снаружи на водиле закреплена поворотная цапфа 22, к которой присоединен механизм изменения фазы вращения дебалансов. Дебалансные блоки рядов связаны между собой через планетарные и бортовые комбинированные шестерни регулятора.The bevel-planetary regulator (Fig. 4) is a differential mechanism and consists of a carrier 19, on which planetary bevel gears 20 are mounted, and blocks of on-board combined gears 21. Outside, a rotary pin 22 is fixed to the carrier, to which a mechanism for changing the phase of unbalance rotation is connected . The unbalanced blocks of the rows are interconnected through planetary and onboard combined gears of the regulator.

Виброгаситель (виброизолятор) с вертикально расположенными тороидальными пневматическими баллонами имеет внутреннюю 23 и наружную 24 траверсы. Внешняя траверса является крышкой корпуса виброблока. Диски прикреплены с двух сторон к наружной траверсе в верхней части имеет поперечный грузоподъемный палец 27 и на ней закреплены тороидальные пневматические баллоны 25 с дисками 26.The vibration damper (vibration isolator) with vertically arranged toroidal pneumatic cylinders has an inner 23 and an outer 24 traverse. The external traverse is the cover of the vibro-block body. The disks are attached on both sides to the outer traverse in the upper part and have a transverse lifting pin 27 and toroidal pneumatic cylinders 25 with disks 26 are fixed on it.

Захватное устройство 3 состоит из каркаса с направляющим элементом 28 и присоединительной плитой 29. В каркас устанавливается домкрат 30 и прижимной упор 31.The gripping device 3 consists of a frame with a guide element 28 and a connecting plate 29. A jack 30 and a pressure stop 31 are installed in the frame.

Вибропогружатель работает следующим образом: гидромоторы 14 вращаются в противоположных направлениях и приводят во вращение дебалансные блоки верхнего 5 и нижнего 6 рядов и комбинированные шестерни регулятора. Планетарные шестерни водила связывают между собой комбинированные шестерни и при застопоренном водиле синхронизируют вращение дебалансных блоков. При повороте водила механизмом изменения фазы вращения дебалансов происходит относительное угловое смещение по фазе вращения бортовых комбинированных шестерен, т.е. происходит изменение суммарного статического момента дебалансов, и, соответственно, изменение суммарной динамической силы «на ходу».The vibrator is as follows: the hydraulic motors 14 rotate in opposite directions and rotate the unbalanced blocks of the upper 5 and lower 6 rows and the combined gears of the regulator. The planetary gears of the carrier connect the combined gears and, when the carrier is locked, synchronize the rotation of the unbalanced blocks. When the carrier rotates with a mechanism for changing the phase of rotation of the unbalances, a relative angular displacement occurs along the rotation phase of the onboard combined gears, i.e. there is a change in the total static moment of unbalances, and, accordingly, a change in the total dynamic force “on the go”.

Суммарная возмущающая динамическая сила вибропогружателя достигает максимума, когда центры тяжести дебалансных блоков верхнего и нижнего рядов совмещены по фазе - и равна «0», или когда центры тяжести рядов дебалансных блоков взаимно противоположно расположены.The total perturbing dynamic force of the vibration absorber reaches its maximum when the centers of gravity of the unbalanced blocks of the upper and lower rows are aligned in phase and equal to “0”, or when the centers of gravity of the rows of unbalanced blocks are mutually opposed.

Запуск и остановка вибропогружателя производится при «нулевом» суммарном статическом моменте дебалансов и «нулевой» динамической силе, что снижает потребляемую мощность при запуске и исключает прохождение системой «вибропогружатель - погружаемый (извлекаемый) элемент» резонансной зоны, соответственно, исключая большое динамическое воздействие на грузоподъемный механизм. Регулирование возмущающей силы вибропогружателя происходит посредством поворота водила регулятора «на ходу», при котором происходит относительное угловое смещение дебалансов верхнего и нижнего рядов.The vibrator is started and stopped at the “zero” total static moment of unbalance and “zero” dynamic force, which reduces the power consumption at startup and excludes the passage of the resonator zone through the “vibrator-immersed (immersed) element” system, respectively, eliminating a large dynamic effect on the load-lifting mechanism. Regulation of the disturbing force of the vibro-loader occurs by turning the carrier of the regulator “on the go”, at which the relative angular shift of the unbalances of the upper and lower rows occurs.

Смазка и охлаждение шестерен вибропогружателя осуществляется насосом 16 (рис.1), который забирает смазочную жидкость из корпуса виброблока из-под защитно-отражающего экрана и подает ее по трубопроводам в подшипниковые узлы и в зону взаимного контакта шестерен. Насос приводится во вращение от дебалансного вала.Lubrication and cooling of vibrator driver gears is carried out by pump 16 (Fig. 1), which takes lubricant fluid from the vibro-block housing from under the protective-reflective screen and feeds it through pipelines to the bearing units and into the area of mutual contact of gears. The pump is driven in rotation from an unbalanced shaft.

В конструкции применены конические и цилиндрические передачи, унифицированные с наиболее распространенными автомобильными приводами. В результате унификации упрощается конструкция виброблока, снижается шум, изменение фазы дебалансов от 0 до 180 град. происходит бесшумно и не сопровождается повышенной ненаправленной вибрацией из-за применения тороидальных виброгасителей. Вибрационные колебания в направлении подвесного устройства крана, на котором монтируется вибропогружатель, уменьшены в несколько раз и регулируются в зависимости от рабочей нагрузки. Предлагаемая конструкция полностью соответствует требованиям ГОСТ Р 51363-99 «Вибропогружатели. Общие технические условия».The design uses bevel and cylindrical gears, unified with the most common automotive drives. As a result of unification, the design of the vibration unit is simplified, noise is reduced, the phase of the unbalance is changed from 0 to 180 degrees. occurs silently and is not accompanied by increased non-directional vibration due to the use of toroidal vibration dampers. Vibration vibrations in the direction of the suspension device of the crane, on which the vibrator is mounted, are reduced several times and are regulated depending on the working load. The proposed design fully complies with the requirements of GOST R 51363-99 “Vibro-loaders. General specifications. "

Claims (4)

1. Вибропогружатель дебалансный с регулируемыми параметрами, содержащий виброблок с рядами цилиндрических, конических зубчатых передач, дебалансными валами, дифференциальным механизмом и приводными гидромоторами, виброгаситель с тороидальными пневматическими баллонами и захватным гидравлическим устройством, отличающийся тем, что виброгаситель (виброизолятор) с вертикально расположенными тороидальными пневматическими баллонами, избыточное давление газа внутри которых регулируется в зависимости от приложенной внешней нагрузки, позволяет уменьшить передачу рабочей амплитуды виброколебаний на грузоподъемное устройство.1. The unbalance vibrator with adjustable parameters, containing a vibration unit with rows of cylindrical, bevel gears, unbalanced shafts, a differential mechanism and drive hydraulic motors, a vibration damper with toroidal pneumatic cylinders and a gripping hydraulic device, characterized in that the vibration damper (vibration isolator) with vertically located toroidal pneumatic cylinders, the excess gas pressure inside of which is regulated depending on the applied external load, according Allows you to reduce the transmission of the working amplitude of the vibrations to the lifting device. 2. Вибропогружатель по п.1, отличающийся тем, что верхний фланец и нижняя плита корпуса виброблока имеют по внешнему периметру ряд одинаковых соосных крепежных отверстий для соединения двух или несколько однотипных виброблоков в единую рабочую систему для увеличения мощности вибропогружателя.2. The vibro-loader according to claim 1, characterized in that the upper flange and the lower plate of the vibro-block body have a series of identical coaxial mounting holes along the outer perimeter for connecting two or more of the same vibro-units into a single working system to increase the power of the vibro-loader. 3. Вибропогружатель по п.1, отличающийся тем, что коническо-планетарный регулятор дифференциального типа позволяет снизить пусковую мощность, исключить резонансные явления при запуске и остановке вибропогружателя, регулировать возмущающую силу и амплитуду колебаний в системе «вибропогружатель - погружаемый (извлекаемый) элемент».3. The vibro-loader according to claim 1, characterized in that the conical-planetary differential-type regulator can reduce the starting power, eliminate resonance phenomena when starting and stopping the vibro-loader, and regulate the disturbing force and amplitude of vibrations in the “vibro-loader - immersed (extracted) element” system. 4. Вибропогружатель по п.1, отличающийся тем, что герметичный корпус виброблока с возможностью поддува воздуха внутрь корпуса позволяет производить работы по погружению и извлечению свай в водной среде при строительстве причалов и причальных стенок.

4. The vibro-loader according to claim 1, characterized in that the sealed vibro-block body with the possibility of blowing air into the body allows immersion and removal of piles in the aquatic environment during the construction of moorings and berth walls.