Контрольные вопросы

1. На основе каких характеристик разрушаемой среды вы­бирается схема и режим работы машины?

2. Какие рабочие органы машины ударного действия вам известны? Какие из них наиболее перспективны7

3. Как оценивается эффективность использования дизель - молота, гидромолота, частоударного рыхлителя и др.

Рекомендуемая литература

1. Строительные машины: Учебник для студ. ВУЗов/Под ред. Д.П. Волкова— М.: Высшая школа, 2010.с. 218-223.

2. «Строительные машины. Справочник ». Том 1. «Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог». 5-е изд. перераб. под общей ред. Э.Н.Кузина. М.: Машиностроение, 2007. с. 185-194.

3. Суворов, Лубнин и др. «Машины и оборудование для погружения свай», М.: Высшая школа, 2007. 175 с.

.

СВАЕБОЙНЫЕ АГРЕГАТЫ - ВИБРОПОГРУЖАТЕЛИ

Лабораторная работа № 16 «Выбор рационального типа вибропогружателя»

Вибропогружатель, вибрационная машина для погружения в грунт свай, шпунтов, труб и т.п. элементов. Основной рабочий орган — вибровозбудитель, жёстко скрепляемый посредством наголовника с погружаемым элементом для передачи последнему колебаний (как правило, продольно-вертикальных). Направленные колебания корпуса вибровозбудителя создаются вращением дебалансов (несбалансированных грузов) в вертикальной плоскости. Различают В. трансмиссионного типа, в которых между двигателем и дебалансными валами имеется передача, и бестрансмиссионные с установкой дебалансов непосредственно на валах электродвигателей. В. наиболее широко применяют в гидротехническом строительстве для погружения металлических шпунтов в песчаные водонасыщенные грунты. Вибропогружатели используются для погружения и извлечения большого количества типов свай, включая различные шпунтовые балки, трубы, бетонные сваи, деревянные столбы и т.д. В арсенале вибропогружателей имеются несколько типов моделей, включая модели стандартной частоты, высокочастотные модели, и модели с изменяемым эксцентриковым моментом.

Установка оборудования возможна на кран и на экскаватор. Вибропогружатель, смонтированный на кран, работает от дополнительного энергоблока или с использованием гидравлического контура буровой установки или экскаватора.

Смонтированный на экскаватор, вибропогружатель работает, используя гидравлическую систему базовой машины.

Благодаря инновационным разработкам, погружение и извлечение свай с использованием вибропогружателей происходит до 10 раз быстрее, чем с применением других методов.

Простота сборки и эксплуатации вибропогружателей экономит рабочее время. Высокая частота вибрации в сочетании с силой погружения, передаваемой от экскаватора, и тяговой силой при извлечении обеспечивает впечатляющие результаты даже в вязком грунте.

Вибропогружатели для погружения и извлечения свай работают бесшумно, поэтому они предпочительны в условиях городской застройки.

Вибропогружатели для погружения и извлечения свай дна экскаваторах, применяются:

-для погружения и извлечения ограждений котлованов

-легких шпунтовых свай

-шпунтов с U - или Z-образными профилями

-двутавровых балок, труб, опор и т.д.

-в сочетании с трамбовочной плитой они могут использоваться для уплотнения грунта.

Они прекрасно подходят в качестве навесного оборудования для любых типов гидравлических экскаваторов и самоходных стреловых кранов.

Применение вибропогружателей позволяет:

-сократить время работы, благодаря простоте сборки и

обеспечить высокую частоту вибрации в сочетании с силой погружения, передаваемой от экскаватора

-обеспечить высокую тяговую силу при извлечении вязкого грунта

-работать с плавно изменяемой частотой, достигающей 3000 об/мин

-работать в непосредственной близости от соседних зданий сводя к минимуму резонанс и повреждения, наносимые строениям.

Преимущества вибропогружателей:

-Простая и быстрая замена ковша на вибропогружатель

-Низкие требования к гидравлической мощности

-Погружение и извлечение свай одним и тем же приспособлением

-Адаптация к различным условиям грунта посредством регулировки частоты, центробежной силы или тяговой силы.

-Непосредственное соединение вибропогружателя со сваей посредством гидравлического зажима.

-Короткое время настройки для погружения/извлечения

поворотная шестерня на 360° для упрощения юстировки

Вибропогружатели применяют для погружения свай в слабых водонасыщенных несвязных или малосвязных грунтах. Действие их основано на вибрации, которая передается грунту вокруг сваи.

Рмс.16.1. Общий вид вибропогружателя на базе гидравлического экскаватора

От направленных колебаний сопротивление грунта снижается, и свая под действием собственной массы вибропогружателя углубляется в грунт. Вибропогружатели бывают с жестким креплением узлов и с подрессорной пригрузочной плитой.

Рис.16.2. Конструктивное исполнение вибропогружателя

Более совершенными являются вибропогружатели с подрессорной пригрузочной плитой. Российская промышленность выпускает низкочастотные и высокочастотные вибропогружатели. Низкочастотные создают 300.700 колебаний в минуту, имеют общую массу 4,5.9 т и могут развивать усилие 160.480 кН. Применяются низкочастотные вибропогружатели для погружения тяжелых железобетонных свай-оболочек и шпунтовых рядов. Высокочастотные вибропогружатели с частотой 1300.1500 кол/мин применяют для погружения более легких свай.

Цель работы: ознакомление с назначением, устройством и расчетом основных параметров вибропогружателя для выбора рационального типажа к конкретным условиям строительства

Содержание: рассчитать возмущающую силу вибратора; определить угловую скорость вращения валов дебалансных масс; определить потребную мощность двигателя вибропогружателя; подобрать рациональный тип вибропогружателя для заданных условий строительства.

Методическая последовательность проведения расчета заключается в следующем:

1. В соответствии с вариантом задания по справочникам (указанным в списке используемой литературы) найти требуемые для расчета параметры рабочего режима строительной машины.

2. Получить у преподавателя задание и наименование программного обеспечения для выполнения расчета на ЭВМ . 3.Выполнить расчеты возмущающей силы вибратора; угловой скорости вращения валов дебалансных масс; потребной мощности двигателя вибропогружателя; подобрать рациональный тип вибропогружателя для заданных условий строительства.

4.Исследовать влияние условий работы на режим работы машины вибрационного действия и ее производительность. Построить графики зависимости типажа машины, глубины погружения и прочности грунта на ее производительность.

5.Написать заключение по выполненному расчету и исследованию, указать марку базовой машины, рационального типа вибропогружателя, отметить рациональный режим его работы .

Методика расчёта

Вибропогружатели предназначены для погружения в грунт свай, шпунтов, оболочек. Для погружения элементов небольшой массы (шпунты, трубы, балки) служат высокочастотные вибропогружатели, для погружения элементов большой массы - низкочастотные.

1. Определить критическое сопротивление сваи переме­щению относительно грунта, Н:

Т_кр = L*H*τ_кр,

где L - периметр поперечного сечения сваи; Н - полная глубина забивки сваи(см. табл. 17.)

2. Возмущающая сила вибратора, Н:

Q=k_y * T_кр ,

где k_у - коэффициент, учитывающий влияние упругости грунта (для тяжёлых свай k_у = 0,6; для лёгких k_у = 1).

3. Статический момент дебалансов вибратора, Нм:

S_CT=g*A*m/k_c,

где g - ускорение свободного падения; А - амплитуда колебаний (для песчаных лёгких грунтов - 6... 10 мм, для глинистых тяжёлых - 8...17 мм);

m - масса вибропогружателя(см. табл. 17.1), т;

k_c — коэффициент, учитывающий тип сваи (k_c=0,8 для железобетонных свай, k_c ⁼ 1 для всех остальных элементов).

4. Угловая скорость вращения валов дебалансов (частота колебаний), 1/с:

,

где g - ускорение свободного падения.

5. Средняя мощность двигателя вибропогружателя, кВт:

N = S_CT *ω.

6. По полученным данным, пользуясь табл. 17.2 и 17.3. выбрать тип вибропогружателя , выписать его основные данные (выполнить расчёт свай тяжёлого и лёгкого типа) и выполнить схему рабочего оборудования.

Таблица 16.1. Индивидуальные варианты заданий

№	Свая и оболочки	Масса вибро­погру­жателя, т	Пло­щадь сечения свай, см2	Дли­на сваи, I	Масса сваи, т mсв	τкр, МПа	Глу­бина забив­ки, м	Грунт
1	Стальная круглая r = L = 2*π*r	0,8	100	10	0,7	0,06	5	Лёгкий
2				12	0,8		6
3				18	1,8		8
4		0,9	225	18	1,8	0,08	8	Средний
5				10	0,7		6
6				18	1,8		12
7		1,1	100	18	1,8	0,1	12	Тяжёлый
8		1,2		18	1,8		12
9	Деревянная квадратная S = a2 L=4*a	1,2	64	13	0,7	0,06	8	Лёгкий
10				14	0,8		8
11				15	0,9		7
12				16	0,8		6
13				17	1		8
14	Железобетонная труба δ =10см r1=r2-δ L = 2*π*r2	4,5	900	7	1,1	0,06	5	Лёгкий
15				8	1,3		5
16				8	. 2,4		6
17				10	4,5		7
18				12	1,4		8
19				14	4,2		9
20		10	1600	16	5,1	0,1	9	Средний
21				20	7,8		15
22	Стальная труба δ=5 см	25	1800	25	23	0,08	20	Лёгкий
23				30	40		15
24				25	45		20
25				40	50		28
26				30	58		20
27	Железобетонная квадратная труба	2	20* 20	10	2,4	0,01	4	средний
28				8	1,3		5
29				18	1,3		6
30				18	1,6		7