3.2. Гидромолоты двойного действия

В гидромолотах двойного действия рабочая жидкость используется для подъёма ударной части. Разгон ударной части вниз происходит под действием собственного веса и давления рабочей жидкости на поршень. Для увеличения подачи жидкости в молот перед нанесением ударов к насосу подсоединяют гидравлический аккумулятор, который подзаряжается во время обратного хода поршня. Распределение подачи жидкости в периоды подъёма, торможения в верхнем положении и движения для нанесения удара осуществляется автоматической системой с гидрораспределителем, поршнем, обратным клапаном и поршнем гидроаккумулятора.

В нашей стране разработаны несколько типов свайных гидромолотов двойного действия (см. табл. 3.1). Гидромолот С01-82 предназначен для забивки лёгких железобетонных свай сечений , и см, длинной до 4 м, а также для забивки металлического шпунта длиной до 6 м, труб, столбов и других свайных элементов. Гидромолот С01-146 может забивать сваи сечением см и длиной до 6 м, а гидромолот С01-136 – железобетонные сваи длиной до 10 м, а также металлический шпунт массой до 2 т.

Эти молоты имеют одинаковую принципиальную схему, хотя у них есть и различия в компоновке отдельных узлов и крепления наголовника. Так, гидромолот двойного действия с энергией удара 9 кДж состоит из цилиндра с аккумулятором и золотником, направляющей трубы, в которой передвигается ударная часть. Шабот располагается в направляющей буксе.

Кронштейн для подвески молота к копру может двигаться вниз относительно корпуса молота на 50 мм, сжимая пружины. К кронштейну прикрепляют канат, натяжением которого создают статическую пригрузку при забивке сваи. В случаях свободного навешивания гидромолота на копёр сверху корпуса рабочего цилиндра размещают пригруз массой до 100кг, который воспринимает реактивную силу, стремящуюся подбросить корпус молота. Пригрузка корпуса молота при забивке свай внешней статической силой ускоряет процесс погружения. Если пригрузка производится от гидравлической лебёдки, её гидромотор работает параллельно с рабочим цилиндром гидромолота. Это позволяет рационально распределить мощность привода между гидромолотом и гидромотором механизма пригрузки. Возможны варианты: если сопротивление погружению сваи незначительно и она погружается в грунт под действием каната гидролебёдки, то весь поток жидкости от насоса приводной станции потребляется гидролебёдкой; если же сопротивление грунта погружению сваи больше статического усилия от гидролебёдки, то весь поток жидкости насоса потребляется гидромолотом.

Таблица 3.1

Техническая характеристика гидромолотов

двойного действия

Показатель	С01-82	С01-146	С01-136
Масса ударной части, кг	210	600	1250
Энергия удара, кДж	3	9	20
Частота ударов, мин-1	130-150	160	125
Максимальное давление в гидросистеме, МПа	10-16	16	16
Расход жидкости, л/мин	100-160	160	450
Масса гидромолота, кг: без пригруза с пригрузом	650 -	2000 3000	3600 5200
Базовая машина	Экскаваторы ЭО-3322 Э-5015 ЭО-4321	Экскаватор ЭО-4121	-

Гидромолоты двойного действия являются универсальными машинами, так как с успехом могут быть использованы не только для забивки свай и шпунтов. Так, например, при навешивании гидромолота С01-82 непосредственно на стрелу экскаватора его оснащают рабочим органом в виде клина и используют для рыхления мёрзлых и твёрдых грунтов, дробления негабаритов, взламывания дорожных покрытий, разрушения каменных и бетонных стен. При замене клина на трамбующую плиту этот же гидромолот можно применять для уплотнения небольших объёмов грунта обратной засыпки в стеснённых условиях, где обычно грунтоуплотняющие машины использовать не удаётся. Если вместо ковша на стреле экскаватора закрепить копровую мачту, на которую устанавливают гидромолот с наголовником, кроме погружения лёгких деревянных и железобетонных свай, шпунта, стальных труб небольшого диаметра, его используют для забивания столбиков ограждения, электродов контура заземления, а также для устройства скважин при помощи забивных лидерных скважин.

Гидромолоты двойного действия могут работать под любым углом к горизонту. Однако они имеют недостатки: их собственная масса при работе без механизма статического пригруза должна быть в несколько раз больше массы ударной части, причём, чем больше частота ударов, тем больше должна быть масса корпуса молота. Поэтому в ряде случаев, например при ограниченной грузоподъёмности копра, целесообразно применять гидромолоты простого действия, имеющие различный характер рабочего цикла и системы распределения жидкости.

Рассмотрим схему конструкции и принцип действия гидромолота двойного действия.

Гидромолот (см. рис. 3.7,а) состоит из рабочего цилиндра (6) с распределительным золотником и гидроаккумулятором, корпуса с направляющей трубой (2), ударной части (3) и шабота (1). Массивная ударная часть для уменьшения динамических нагрузок на шток подвешена к штоку (5) поршня рабочего цилиндра через упругий шарнир (4) (тарельчатые пружины).

Б

а) б)

Рис. 3.7. Гидравлический молот двойного действия:

а – схема конструкции; б – схема блока цилиндра

Рабочий цилиндр гидромолота (см. рис. 3.7,б) представляет собой блок, в корпусе которого размещены поршневая полость рабочего цилиндра, распределительный золотник (8) и гидроаккумулятор. Под нижним торцом золотника установлена пружина (16) для перемещения его вверх. Гидроаккумулятор состоит из поршня (9) со штоком (10), втулки (12) и жидкостной пружины (14). Под поршнем аккумулятора размещена пружина (11), в штоке – обратный клапан (13), предназначенный для пополнения утечек из полостей жидкостной пружины при включении и выключении гидромолота.

Цикл работы гидромолота двойного действия состоит из разгона ударной части вверх, торможения её перед верхней мёртвой точкой, разгона вниз и удара по шаботу. Все перемещения поршня рабочего цилиндра происходят при изменяющейся скорости, т.е. участков установившегося движения нет. Это позволяет уменьшить ход поршня и увеличить частоту ударов по шаботу.

Гидромолот двойного действия работает следующим образом. В исходном положении (см. рис. 3.8,а) ударная часть (3) лежит на шаботе (1); распределительный золотник (11) под действием пружины (17), установленной под его нижним торцом, занимает верхнюю позицию, соединяя штоковую полость (5) рабочего цилиндра с напорной магистралью (10), а поршневую (9) – со сливной (13). Поршень (12) гидроаккумулятора занимает верхнее положение. При включении насоса (14) рабочая жидкость поступает через золотник в штоковую полость (5) цилиндра и в полость под поршнем (12) гидроаккумулятора; начинается разгон штока (4) с ударной частью (3) вверх. При этом жидкость из полости (9) через канал (8) и сливную магистраль (13) вытесняется в бак, а поршень (12) перемещается вниз. В конце разгона вверх (см. рис. 3.8,б) поршень (6) перекрывает канал (8), благодаря чему давление в полости (9), канале (1)0 и над верхним торцом золотника (11) резко повышается. В связи с тем, что площадь верхнего торца золотника больше площади нижнего торца на величину площади плунжера (18), золотник перемещается вниз, соединяя полость (9) с напорной магистралью, а полость (5) – со сливной (см. рис. 3.8,в). Начинается торможение ударной части, во время которого поршень (6) вытесняет жидкость из полости (9) в гидроаккумулятор, заставляя поршень (12) перемещаться вниз.

После остановки ударной части в верхней мёртвой точке начинается её разгон вниз под действием собственной силы тяжести и давления жидкости, действующей на поршень (6). После достижения ударной частью скорости, равной ( - производительность насоса, - площадь рабочего поршня), гидроаккумулятор начинает разряжаться, отдавая накопленную жидкость в поршневую полость (90) и увеличивая скорость ударной части.

При этом поршень (12) движется вверх. В конце хода вниз ударная часть наносит удар по шаботу (1) (см. рис. 3.8,г), который смещается при этом относительно корпуса (2) на величину забиваемого элемента. Перед нанесением удара верхняя кромка поршня (6) опускается ниже обратного клапана (7).

б)

а)

Р

г)

в)

ис. 3.8. Схема работы гидромолота двойного действия:

а – начало разгона ударной части; б – конец разгона ударной части вверх; в – торможение ударной части перед в.м.т.и начало разгона вниз;

г – удар по шаботу

При этом полость (9) оказывается соединённой через полость (5) со сливной магистралью. Вследствие этого давление в полости (9) и под верхним торцом золотника падает до величины, при которой пружина (17) передвигается вверх. Далее цикл повторяется.

В конструкции гидроаккумулятора применена жидкостная пружина (16), давление в которой превышает давление в гидросистеме молота пропорционально отношению площадей поршня (12) и штока (15).