4.2. Вибропогружатели, вибромолоты и шпунтовыдергиватели

Для погружения металлического шпунта, труб и железобетонных свай в песчаные и супесчаные водонасыщенные грунты применяют вибропогружатели, действие которых основано на резком снижении

120

сопротивления грунта внедрению погружаемого элемента при сооб­щении последнему колебаний, направленных вдоль его продольной оси. Вибропогружатели применяют также для выдергивания погру­женных свай, металлического шпунта и труб. Они комплектуются сменными наголовниками с механическими и гидравлическими за­жимами для жесткого соединения машины с погружаемыми или из­влекаемыми элементами. Для работы вибропогружателей необходим копер или самоходный кран с направляющей стрелой. Вибропогру­жатель представляет собой вибратор направленного действия с чет­ным количеством (два, четыре или шесть) параллельных валов с де-балансами (неуравновешенными массами), синхронно вращающи­мися в разных направлениях. Суммарная масса дебалансов на каждом валу одинакова. Центробежная (возмущающая) сила вибратора, воз­никающая при вращении дебалансов, достигает максимального зна­чения при их вертикальном расположении (в этот момент центро­бежные силы всех дебалансов складываются) и направлена вдоль оси погружаемого элемента, жестко прикрепленного к корпусу вибратора с помощью наголовника. При горизонтальном расположении деба­лансов их центробежные силы взаимно уничтожаются.

Различают низкочастотные (n < 600 кол/мин) и высокочастотные (п > 1000 кол/мин) вибропогружатели. Низкочастотный вибропогру­жатель (рис. 4.6, а) состоит из четырехвального вибратора, привод­ного электродвигателя 1 с фазовым ротором и наголовника 5, жест­ко соединенных между собой и со сваей 6. Движение дебалансным ва­лам 4, вращающимся попарно в разные стороны, передается от электродвигателя через промежуточную шестерню 2 и систему син­хронизирующих цилиндрических шестерен 3, закрепленных на валах. Приводной электродвигатель низкочастотного вибропогружателя, воспринимающий значительные вибрационные нагрузки (так как си­стема двигатель — вибратор — свая жесткая), выполняется виброус­тойчивым. Низкочастотные вибропогружатели предназначены в ос­новном для погружения в однородные слабые водонасыщенные грун­ты железобетонных свай длиной до 12 м, труб и свай-оболочек массой до 10 т. Низкочастотные машины развивают возмущающую силу до 18500 кгс (185 кН) при частоте колебаний 420 в минуту и мощности электродвигателя до 60 кВт. Масса их составляет до 2500 кг, ампли­туда колебаний (без сваи) до 20 мм.

У высокочастотного вибропогружателя (рис. 4.6, б) приводной электродвигатель 9 с короткозамкнутым ротором установлен на подрессоренной пригрузочной плите 10. Наличие между электро­двигателем и вибратором амортизирующих пружин 12 позволяет

121

Рис. 4.6. Низкочастотные (а) и высокочастотные (б) вибропогружатели

существенно уменьшить вредное воздействие вибрации на электро­двигатель: в процессе погружения колебания совершают только виб­ратор и свая. Меняя массу пригрузочной плиты, создающей необ­ходимое давление на погружаемый элемент, получают режимы виб­рации, способствующие наиболее эффективному погружению сваи (шпунта). Привод четырехвального вибратора осуществляется через вертикальную цепную передачу 8, конический редуктор 7 и систе­му синхронизирующих шестерен //, закрепленных на дебалансных валах. Дебаланс высокочастотного вибропогружателя представляет собой два скрепленных между собой диска, один из которых жест­ко связан с валом. Изменяя взаимное положение дисков, регулиру­ют кинетические моменты дебалансов и вибратора. Примеры низ­кочастотных и высокочастотных вибропогружателей показаны на рис. 4.7.

122

Высокочастотные вибропогружатели применяют для погружения в малосвязные грунты шпунта, труб и профильного металла длиной до 20 м. Они развивают возмущающую силу до 25000 кгс (250 кН) при частоте колебаний 1500 в минуту и мощности двигателя 40 кВт. Общая масса машины составляет до 2200 кг, масса пригрузки — до 1500 кг, амплитуда колебаний — до 14 мм.

Основными недостатками вибропогружателей являются непри­годность для погружения свай (шпунта) в связные грунты и сравни­тельно небольшой срок службы электродвигателей.

Эффективное погружение в плотные грунты металлических свай, труб и шпунта обеспечивают вибромолоты, которые сообщают

123

погружаемому элементу кро­ме вибрации еще и ударные импульсы. Вибромолоты ис­пользуют также для погру­жения железобетонных свай в однородные водонасыщен-ные грунты и извлечения из грунта труб, свай, шпунта.

Рис. 4.8. Вибромолот

Вибромолот (рис. 4.8) со­стоит из двухвального бес­трансмиссионного вибро­возбудителя направленных вертикальных колебаний 1 с ударником 5 и наголовника 6 с наковальней 4, соеди­ненных между собой пру­жинами 3. Наголовник уста­навливается на сваю без зак­репления. В корпусе вибро­возбудителя смонтированы два электродвигателя, на па­раллельных валах которых, синхронно вращающихся в разных направлениях, закреплены деба-лансы 2. При вращении дебалансов ударник 5 колеблющегося вибро­возбудителя наносит частые (до 480 в минуту) удары по наковальне 4, соединенной со сваей. Режим работы вибромолота (энергия и ча­стота ударов) регулируют путем изменения зазора между ударником и ^аковальней.

Выпускаемые промышленностью вибромолоты имеют массу ударной части до 2100 кг, развивают возмущающую силу до 21800 кгс (218 кН), энергию одного удара до 3,9 кДж. Они способны погружать металлический шпунт длиной до 13 м, металлические сваи и трубы длиной до 20 м. Вибромолоты работают в комплекте с копром или са­моходным краном соответствующей грузоподъемности.

Шпунтовыдергиватель (рис. 4.9) состоит из вибровозбудителя 4, виброизолятора 2, подвески /, рамы 6 с клиновым захватом 7 и пульта дистанционного управления. В корпус вибровозбудителя вмонтированы два электродвигателя, на консолях параллельных валов которых закреплены четыре дебаланса с регулируемым ста­тическим моментом. При синхронном вращении дебалансов в раз­ные стороны создаются вертикально направленные колебания.

124

В ибровозбудитель опирается через витые пружины 5 на раму 6, которая ограничивает его движение сверху, в результате чего вибровозбудитель с бойком 3 наносит удары по раме с наковальней 10 с определенной час­тотой и энергией. Рама передает энергию удара извлекаемому эле-менту через клиновой захват, кото­ рый состоит из двух клиньев 9, скользящих в направляющих 8.

Шпунтовыдергиватели могут экс­плуатироваться совместно со стрело-выми самоходными кранами грузо­ подъемностью до 25 т, гусеничными экскаваторами со стреловым оборудо-ванием грузоподъемностью до 20 т и вертикальным телескопическим коп-ровым оборудованием.

Шпунтовыдергиватели имеют сум­марную мощность электродвигате­лей 15-44 кВт, энергию удара 0,74-2,85 кДж, частоту ударов 8-16 Гц.