2261

На основе гидравлических ударных устройств изготавливают гидротрамбовки, рыхлители активного действия, гидроломы, перфораторы и др.

На рис. 31. приведена схема гидравлического ударного устройства. Управление гидроударным устройством осуществляется с помощью специального блока управления, который подаёт сигналы на электромагнит гидравлического распределителя 5.

Электромагнит перемещает золотник гидравлического распределителя 5, переключая гидроударное устройство из режима холостого хода в режим рабочего хода и наоборот.

Рис. 31. Схема гидроударного устройства: 1 – пневмоаккумулятор (содержит сжатый газ

под большим давлением); 2 – взводящая полость; 3 – сливная полость; 4 – подвижная часть;

5 – двухпозиционный гидравлический распределитель с электромагнитным управлением;

6 – регулируемый насос; 7 – переливной клапан: 8 – гидробак

В режиме холостого хода рабочая жидкость поступает во взводящую полость 2, при этом подвижная часть 4 перемещается вверх, сжимая газ в пневмоаккумуляторе 1, накапливая энергию сжатого газа. В режиме рабочего хода гидравлический распределитель 5 соединяет взводящую полость 2 со сливной полостью 3. При этом энергия

- 60 -

газа, сжатого в пневмоаккумуляторе 1 передаётся подвижной части 4, происходит удар.

На рис. 32 приведена конструктивная схема гидромолота. Гидромолоты устанавливаются на одноковшовые экскаваторы в качестве навесного оборудования и предназначены для разрушения асфальтобетонных покрытий, кирпичной кладки, элементов строительных конструкций и др.

Подачу рабочей жидкости в гидромолот обеспечивают двухпозиционный гидравлический распределитель с электромагнитным управлением, насос, предохранительный клапан.

При взводе поршня 1 рабочая жидкость поступает в подпоршневое пространство через канал в бойке 2. Поршень 1 при этом поднимается вверх, дополнительно сжимая газ в полости 4 пневмоаккумулятора.

Рис. 32. Схема гидромолота:

1 – поршень; 2 – ударная часть (боёк); 3 – рабочий инструмент (долото, зубило);

4 – полость пневмоаккумулятора; 5 – корпус;

6 – двухпозиционный гидравлический распределитель с электромагнитным управлением; 7 – насос;

8 – предохранительный клапан

- 61 -

При рабочем ходе подпоршневое пространство соединяется со сливной гидролинией, поршень под действием сжатого газа устремляется вниз и, набрав скорость, ударяет по бойку 2, передавая ему свою кинетическую энергию. Боёк 2 непосредственно контактирует с инструментом 3 и передаёт ему энергию удара. Инструмент 3 наносит удары непосредственно по разрушаемому материалу.

Частота ударов гидромолота зависит от настройки блока управления, который подаёт управляющие импульсы тока на электромагнитную катушку гидравлического распределителя 6.

Конструктивное исполнение гидромолотов может быть различным в зависимости от назначения и фирмы-разработчика.

Основные параметры гидромолотов различных фирм, навешиваемых на одноковшовые экскаваторы, находятся, обычно, в следующих пределах:

-энергия удара 1,5…8 кДж;

-частота ударов 120…500 1/мин (2…8,3 1/с):

-эффективная мощность 9…20 кВт:

-масса бойка 20…50 кг.

1.17.Поведение материалов под действием вибрации

1.17.1. Влияние вибрации на сыпучие тела

При воздействии вибрации на сыпучее тело, оно приобретает подвижность, текучесть. Такое состояние сыпучего тела называют

псевдоожижением.

В этом состоянии сцепление между частицами ослабевает, частицы приближаются друг к другу, объём пор и пустот уменьшается, сыпучее тело уплотняется. Наибольшее уплотнение сыпучего тела достигается при виброускорениях близких к ускорению свободного падения.

При дальнейшем увеличении виброускорения частицы сыпучего тела начинают терять контакт с вибрирующим рабочим органом, разрушаются связи между частицами, сыпучее тело разрыхляется, его частицы начинают усиленно циркулировать по объёму сыпучего материала. Такое состояние сыпучего тела называется виброкипением.

- 62 -

Переход от состояния псевдоожижения к состоянию виброкипения осуществляется при виброускорениях, превышающих ускорение свободного падения.

При действии вибрации на сыпучие тела, снижается коэффициент трения между частицами, углы внутреннего и внешнего трения.

Эффект виброкипения сыпучей среды используют при решении вопросов вибротранспортирования, вибпропросеивания сыпучей среды, виброобъёмной обработке деталей и т.д.

1.17.2. Действие вибрации на конструкционные материалы

Вибрация различным образом влияет на хрупкие и пластичные конструкционные материалы (стали, пластмассы, цветные металлы).

При воздействии вибрации на хрупкие материалы в местах концентрации напряжений образуются усталостные микротрещины, которые постепенно достигают значительных размеров, что в итоге приводит к внезапному разрушению конструкции при отсутствии каких либо видимых причин.

Поэтому при строительстве морских и речных судов иллюминаторам придают округлую форму, чтобы не создавать зоны концентрации напряжений в корпусе судна. Алюминиевые детали корпуса и крыльев самолётов до сих пор соединяют заклёпками, иллюминаторы пассажирских самолётов выполняют овальной формы. Детали металлоконструкции автомобильных и железнодорожных мостов также, чаще всего, соединяют заклёпками (клёпаные соединения создают минимальную концентрацию напряжений).

Для повышения срока службы высоконагруженных деталей (валы, оси, шестерни), повышения износоустойчивости, устойчивости к знакопеременным нагрузкам, в том числе и к вибрациям, используют специальные методы поверхностной обработки деталей - цементирование, азотирование, поверхностная закалка и т.д.

В результате поверхность детали приобретает высокую прочность и твёрдость, внутри детали материал сохраняет свою пластичность, что препятствует распространению усталостных трещин, приводящих к внезапным разрушениям.

При проектировании и изготовлении деталей, подвергаемых действию вибрации и знакопеременным нагрузкам, принимают спе-

- 63 -

циальные меры для предотвращения образования зон концентрации напряжений. Например, при переходе от одного диаметра вала к другому используют галтели (плавные закругления), поверхность деталей шлифуют и полируют, чтобы устранить микрориски, наносимые обрабатывающим инструментом, которые также могут спровоцировать начало развития усталостных трещин.

В пластичных материалах под действием длительных вибрационных воздействий наблюдается явление виброползучести – процесс изменения размеров и формы деталей под действием вибрации.

1.18. Вибрационные сортировочные машины

Процесс разделения сыпучего материала на классы по крупности зёрен называется грохочением или сортировкой.

Наибольшее распространение получил способ разделения массы путём просеивания на грохотах. Основной частью грохота является просеивающая поверхность, которая выполняется либо в виде сита, либо в виде решета.

Сита изготавливаются из плетёной стальной проволоки. В местах переплетения проволока сваривается контактной сваркой.

Решёта изготавливают методом штамповки из листовой стали или резины.

По конструктивному исполнению грохоты могут быть неподвижными, барабанными ( виде вращающегося наклонного барабана с отверстиями различной величины), вибрационными.

В свою очередь вибрационные грохоты по конструктивному исполнению могут быть:

-эксцентриковые с жёстким приводом;

-инерционные наклонные;

-инерционные горизонтальные.

На рис. 33 изображена схема наклонного эксцентрикового грохота. Грохот состоит из короба 1, который наклонён к горизонту под углом 15...25 . Короб подвешен на опорных пружинах 2. Грохот приводится в движение электродвигателем 3, который с помощью клиноремённой передачи 4 вращает эксцентриковый вал 8.

- 64 -

Сыпучий материал просеивается через сита 6 и 7, для снижения динамических нагрузок на подшипники на эксцентриковом валу 8 установлены противовесы 5.

Рис. 33. Схема наклонного эксцентрикового грохота

Эксцентриковые грохоты совершают круговые колебания с постоянной амплитудой. Размер сита составляет 1500х3750 мм, амплитуда колебаний А = 3…4.5 мм, частота колебаний f = 800…1400 1/мин.

На рис. 34 изображена схема инерционного наклонного грохота.

Рис. 34. Схема инерционного наклонного грохота

- 65 -

Данная конструкция грохота отличается от ранее рассмотренной тем, что приводной вал 8 прямой, крепится на подшипниках прямо к коробу, который опирается через пружины 2 на основание. Колебания возникают за счёт круговой возмущающей силы, возникающей при вращении дебалансов 5.

Форма колебаний зависит от расположения дебалансов и способа подвески короба (круговые или линейные колебания).

Вотличие от эксцентриковых грохотов у инерционных грохотов

сувеличением нагрузки (массы материала) амплитуда колебаний автоматически уменьшается, защищая конструкцию от перегрузки.

Винерционных грохотах имеется возможность использовать вибрацию направленного действия. Регулирование амплитуды колебаний в инерционных грохотах осуществляется заменой дебалансов.

1.19. Вибропогружатели

Вибропогружатели представляют собой механизмы, передающие погружаемым в грунт элементам колебания определённой частоты, амплитуды и направления, в результате которых обеспечивается их постепенное погружение.

Рис. 35. Схема вибропогружателя:

1 – электродвигатель; 2 – вибровозбудитель;

3 – наголовник; 4 – свая

Вибропогружатели применяются и в тех случаях, когда нужно извлечь из грунта элементы конструкций – шпунт, сваи и т.д.

- 66 -

Работа вибропогружателя основана на резком снижении коэффициента трения между грунтом и поверхностью погружаемого элемента под действием вибрации.

Вибропогружатель состоит из электродвигателя 1 (рис. 35), вибровозбудителя 2 и наголовника 3. Наголовник передаёт вибрацию на сваю 4.

Вибровозбудитель 2 должен иметь чётное количество валов (два, четыре и т.д.). Валы должны быть жёстко соединены (например, зубчатой передачей) и получают вращение от электродвигателя посредством клиноремённой или цепной передачи.

По назначению вибропогружатели могут быть:

-низкочастотными, с частотой колебаний 300…500 1/мин;

-высокочастотными, с частотой колебаний 700…1500 1/мин. Низкочастотные вибропогружатели применяют для погружения

вгрунт элементов большой массы и габаритов, с большим лобовым сопротивлением.

Высокочастотные вибропогружатели используются для погружения элементов с малым лобовым сопротивлением и небольшой массой.

По типу привода различают вибропогружатели трансмиссионные – когда между двигателем и валом с дебалансами имеется передаточный механизм, и бестрансмиссионные – когда дебалансы устанавливаются непосредственно на валу электродвигателя.

Трансмиссионные вибропогружатели имеют срок службы без ремонта до 600 машиночасов, бестрансмиссионные – до 100 машиночасов.

По виду создаваемых колебаний различают:

-вибропогружатели с колебаниями, направленными вдоль оси погружаемого элемента;

-вибропогружатели комбинированного действия - с колебаниями вдоль оси элемента и крутильными колебаниями (для завинчивания свай).

Область применения вибропогружателей – малосвязные, переувлажнённые, песчаные грунты.

Процесс погружения свай в грунт можно описать математически, с определёнными допущениями.

На рис. 36 изображён один из возможных вариантов расчётной схемы, моделирующей процесс взаимодействия сваи с грунтом при её вибропогружении: 1 – погружаемая свая массой m; 2 – наголовник,

-67 -

передающий на сваю вибровоздействие mд r 2 cos t; 3 – храповой механизм, имитирующий взаимодействие сваи с грунтом.

Рис. 36. Расчётная схема погружения сваи

Дифференциальное уравнение колебаний сваи с вибропогружателем:

щей на сваю; mд масса вращающихся частей вибропогружателя, m суммарная масса сваи, наголовника и вибровозбудителя.

1.20. Вибромолоты

Вибромолот – это вибрационная машина, передающая погружаемому элементу колебательные и ударные импульсы.

Применяются для погружения металлических свай, труб и шпунта в рыхлые и водонасыщенные пески, в связные грунты текучепластичной консистенции.

- 68 -

Рис. 37. Схема вибромолота:

1 – вибровозбудитель; 2 – ударник; 3 – наковальня; 4 – рабочие пружины, 5 – наголовник сваи

На рис. 37 изображена схема вибромолота. При вращении дебалансов ударник наносит удары по наковальне, соединённой с погружаемым элементом.

Частота ударов зависит от скорости вращения дебалансов и может достигать до 1400 ударов в минуту.

Вибромолоты можно классифицировать по ряду признаков:

-по характеру привода – электрические, гидравлические, пневматические, с двигателем внутреннего сгорания;

-по связи двигателя с вибровозбудителем - трансмиссионные и бестрансмиссионные;

-по наличию упругой связи между вибровозбудителем и погружаемым элементом – пружинные и беспружинные.

1.21. Защита от вибрации, санитарные нормы предельно допустимых значений виброперемещения и виброскорости

При интенсивном и длительном воздействии вибрации на человека возникает так называемая виброболезнь, которая проявляется в виде сильных ночных болей в костях и суставах. В результате заболевания человек теряет трудоспособность, становится инвалидом в цветущем возрасте.

- 69 -