Строительная техника

Раздел: Строительство

Сваебойный молот состоит из следующих основных узлов: а) рабочего органа — подвижной ударной части, наносящей удары по свае (или вибрирующей части, передающей свае вибрацию); б) неподвижной части (станины, корпуса), обеспечивающей постоянство направления движения ударной части и конструктивно объединяющей все узлы молота; в) устройства для чередования рабочих и холостых ходов ударной части молота (или регулирования возмущающей силы вибрационных систем); г) наголовника, непосредственно воспринимающего удар падающей части молота (или вибрацию от вибросистемы).

Виды и классификация сваебойных молотов - они делятся на механические, паровоздушные, дизель-молоты и электрические (вибропогружатели и вибромолоты)

Паровоздушные молоты простого действия ( а) предназначены для погружения тяжелых свай (6 т и более). Они не сложны по конструкции, просты в эксплуатации, но из-за малой производительности (30—35 ударов в минуту) в гидротехническом строительстве применяются редко.

Паровоздушные молоты двойного действия (, б) представляют собой агрегаты, в которых, как было сказано, пар или сжатый воздух используется не только для подъема ударной части молота, но и для воздействия на нее при рабочем ходе. За счет этого длина рабочего хода сокращается без уменьшения энергии удара, и тем самым .значительно увеличивается частота ударов. Молоты двойного Действия имеют частоту ударов по свае 100—200 в минуту в тяжелых и средних моделях и до 500 и более — в легких моделях. Эти молоты получили широкое распространение в строительстве.

Паровоздушные молоты двойного действия ( 207, б и в и 208, а) предназначены для забивки в грунты свай и шпунта массой до 6—7 т во все грунты, причем они позволяют забивать как вертикальные, так и наклонные сваи, а также выполнять свайные работы под водой при глубине до 20 м. Они же используются для извлечения (выдергивания) свай и шпунта.

Основными узлами паровоздушного молота двойного действия ( 208, а) являются: неподвижный корпус, подвижной поршень с двусторонним штоком (ударная часть) и автоматическое парораспределительное устройство.

Возвратно-поступательное движение ударной части молота обеспечивается за счет попеременной подачи пара или сжатого воздуха в верхнюю (надпоршневую) или нижнюю (подпоршневую) полость парового цилиндра через золотниковое распределительное устройство 8. Золотник движется в золотниковой коробке под действием пара (сжатого воздуха) автоматически, таким образом, что его нижнему положению всегда соответствует верхнее положение поршня и наоборот. Изменяя давление подаваемого пара (сжатого воздуха), можно регулировать силу (энергию) удара молота.

К недостаткам паровоздушных молотов двойного действия относится их большой «мертвый вес» (отношение массы неподвижных частей к общей массе молота), достигающий 80%. Это объясняется тем, что при рабочем ходе поршня давление пара (сжатого воздуха), действуя сверху на поршень, стремится поднять корпус молота над сваей; этой силе противодействует только сила тяжести корпуса, который поэтому должен быть достаточно большим. Указанный недостаток в значительной мере устранен в дифференциальных молотах ( 207, в), «мертвый вес» которых снижен до 55—65%.

У дифференциальных молотов ( 207, в) внутри цилиндра ступенчатой формы на общем штоке расположены два поршня разных диаметров: верхний — большого и нижний — малого диаметра. Применение дифференциального поршня уменьшает «мертвый вес» молота.

Общим недостатком паровоздушных молотов является необходимость применения внешних источников энергии — от парового котла или компрессора, наличие которых усложняет сваебойную установку, увеличивает ее массу и снижает мобильность.

Что такое сваебойный дизель-молот — это устройство для забивания свай в землю. Принцип действия аналогичен работе дизельного двигателя. В трубчатом дизель-молоте цилиндр устанавливается на верхнюю часть сваи

Свайные дизель-молоты работают на жидком топливе по принципу двухтактных дизелей. В этом типе молотов конструктивно объединены в единый агрегат двигатель внутреннего сгорания и молот, а преобразование и использование энергии осуществляются в ходе единого рабочего процесса. По принципу ударного воздействия эти молоты относят к молотам простого (одностороннего) действия.

Ударная часть молота при рабочем ходе сжимает заключенную в его цилиндре порцию воздуха, которая благодаря этому нагревается до температуры самовоспламенения топлива. Порция последнего в конце хода сжатия впрыскивается в цилиндр посредством топливного насоса и воспламеняется. Расширяющиеся газы отбрасывают ударную часть вверх (холостой ход). При последующем падении (рабочий ход) ударная часть замыкает рабочее пространство со свежей порцией воздуха, производит сжатие последней, наносит удар по шаботу, и, попутно, с некоторым опережением приводит в действие топливный насос, впрыскивающий очередную порцию топлива.

Дизель-молоты отличаются от паровоздушных энергетической автономностью, высокой транспортабельностью, экономичностью и отсутствием громоздкого котельно-компрессорного оборудования. В строительстве получили распространение два вида дизель-молотов— штанговые и трубчатые. У молотов штангового типа ( 208, б) ударной частью является подвижной цилиндр 12, перемещающийся по направляющим штангам 10, укрепленным в основании поршневого блока 13, который опирается на шабот 14. Направляющие соединены в своей верхней части траверсой 11. В трубчатых дизель-молотах ударной частью является тяжелый поршень, передвигающийся в неподвижном цилиндре в виде открытой сверху трубы.

Распыление дизельного топлива в камере сгорания у штанговых молотов форсуночное, а у трубчатых — ударное.

Трубчатый дизель-молот ( 208, в) имеет неподвижный рабочий цилиндр 19, усиленный ребрами жесткости. Ударной частью является поршень 16 с уплотнительными кольцами, совершающий возвратно- поступательное движение в рабочем цилиндре. Снизу на головке поршня имеется сферический выступ, который при соударении поршня с шаботом 21 входит в сферическую выемку 20 в его верхней части. До соударения в эту выемку впрыскивается насосом 15 порция топлива, разбрызгивание которого происходит в момент соударения поршня с шаботом. Топливо поступает в насос из резервура 17. Воздух входит, а выхлопные газы выталкиваются через продувочные окна — патрубки 18. Насос автоматически включается поршнем при его движении вниз.

Работа трубчатого дизель-молота ( 209) начинается с момента, когда его поршень, поднятый при помощи лебедки в верхнее положение (/), автоматически отсоединяется и начинает падать вниз (II). Это является началом первого такта молота. На его протяжении потенциальная энергия поднятого вверх поршня превращается в кинетическую и передается свае в форме удара. Одновременно происходит продувка цилиндра, подача топлива, сжатие воздуха и образование рабочей смеси разбрызгиванием от удара. Воспламенение рабочей смеси происходит в момент удара (III).

Второй такт молота начинается движением его поршня вверх (IV). При этом протекают следующие процессы: сгорание топлива, расширение газов, всасывание воздуха и частичная продувка цилиндра при движении поршня вверх. Работа расширения газов затрачивается на подъем поршня в верхнее положение, на преодоление сопротивления движению ударной-части вверх, а также на работу деформации и погружения сваи.

Трубчатые дизель-молоты развивают энергию удара, в 2—3 раза большую, чем штанговые при одинаковых весовых показателях. Погружающая способность трубчатых молотов также в 2—3 раза выше, чем штанговых. В настоящее время производство штанговых дизель-молотов прекращено.

В СССР созданы конструкции трубчатых дизель-молотов с водяным и воздушным охлаждением и в северном исполнении с весом ударной части от 600 до 9000 кгс; последние — впервые в мировой практике. Весьма перспективными являются также гидравлические молоты: испытанные на практике гидромолоты двойного действия с энергией удара 300 и 2000 кгс-м показали высокую эффективность.

Основными параметрами сваебойных молотов является энергия удара, частота ударов, мощность молота, вес ударной части и скорость ее движения в момент удара.

На интенсивность погружения сваи большое влияние оказывает число ударов молота в единицу времени. Чем чаще наносятся удары, тем эффективнее проходит забивка сваи. Это объясняется тем, что сопротивление грунта погружению сваи не одинаково на протяжении действия удара. Когда грунт находится в статическом состоянии, сопротивление грунта велико. Под действием удара грунт у сваи приходит в движение и его сопротивление значительно уменьшается (резко снижаются силы трения). При определенной частоте ударов окружающий сваю грунт будет оставаться разрыхленным и, следовательно, сопротивление его погружению сваи уменьшится.

Интенсивность забивки сваи зависит также от соотношения массы сваи Р и ударной части молота Q. Чем это соотношение меньше, тем выгоднее используется энергия удара. Практически отношение P/Q должно находиться в пределах 0,5—2,0.

Потери на деформацию сваи, наголовника и молота значительно быстрее возрастают при увеличении скорости движения ударной части, чем при увеличении ее массы. Поэтому из нескольких молотов с одинаковой энергией удара следует выбирать такой, у которого масса ударной части больше.

Практически допустимым пределом скорости движения ударной части свайного молота в момент удара является скорость 6 м/с. При более высоких скоростях ударной части энергия будет затрачиваться на деформацию, т. е. на разрушение головы сваи и наголовника.