Мостостроительных работ и пути её повышения

1. Расчет производительности дизель-молотов.

Главным параметром любых свайных молотов, в том числе и дизель-молотов, является энергия удара, так как она характеризует собой величину полезной работы, реализуемой в процессе непосредственного погружения свай.

Общая энергия удара W_ОБЩ во время работы молота выражается формулой

W_ОБЩ=W_СЖ+W_ТР+W_УД+W_ПТ+W_ПУ,

где W_СЖ - энергия, расходуемая на сжатие воздуха;

W_ТР - энергия, расходуемая на преодоление сил трения;

W_УД - энергия, передаваемая на голову сваи в форме удара и служащая для ее погружения;

W_ПТ - энергия потерь при продувке цилиндра;

W_ПУ - энергия, расходуемая на подъем ударной части.

Исходя из формулы, можно сделать вывод: при значительном возрастании части энергии, расходуемой на погружение сваи W_УД, что наблюдается при работе на слабых грунтах, значительно уменьшается доля энергии, расходуемой на подъем ударной части W_ПУ. При этом ударная часть поднимается на недостаточно большую высоту и необходимая потенциальная энергия не накапливается. В результате молот глохнет или не запускается вообще.

При забивке сваи в очень плотные грунты W_УД уменьшается, W_ПУ возрастает, ударная часть при этом может подниматься слишком высоко и концы штанг будут ударяться о направляющие. Возникает необходимость уменьшения подачи топлива. Следовательно, высота взлета ударной части зависит от количества сгорающего топлива и от глубины погружения сваи под действием давления газов на поршень.

Мертвый вес молота G_М, равный разности между его полным весом G_О и весом ударной части G_У, косвенно характеризует совершенство конструктивного исполнения оборудования, а также его КПД=η.

Мощность молота N и частота ударов в минуту n, связанные между собой зависимостью

, кВт,

являются основными факторами, которые при прочих равных условиях определяют производительность данного агрегата.

Во время работы дизель-молота протекают одновременно два процесса: внутри молота происходит превращение тепловой энергии, полученной в результате сгорания топлива, в энергию удара; вне молота - превращение энергии ударной части в работу по деформации грунта и погружения сваи.

Коэффициент полезного действия дизельного молота представляет собой отношение энергии удара Е_н к полной энергии молота Е_п, а его значение определяется по формуле

,

где G_уд - масса ударной части молота, кг;

Н - высота подъема ударной части, м;

Е_тр - энергия, расходуемая на преодоление сил трения, Дж;

Е_сж - энергия, расходуемая на сжатие воздуха в цилиндре, Дж;

Е_соуд - энергия, расходуемая при соударении, Дж.

Анализ приведенной зависимости показывает, что КПД дизельных молотов зависит как от конструкционных параметров, так и от состояния трущихся поверхностей и соотношения соударяющихся масс. Поэтому для обеспечения эффективного использования необходимо, чтобы отношение массы ударной части молота к массе погружаемой сваи составляло для трубчатых молотов 0,6-0,9. Нельзя допускать коррозии рабочих поверхностей ударной части и цилиндра в процессе хранения агрегата, а во время работы трущиеся поверхности должны обильно смазываться.

Мощность дизельного молота N(кВт) пропорциональна частоте n и энергии ударов Е_п:

.

2. Расчет производительности установок завинчивания свай

Скорость погружения сваи v может быть определена по формуле

v=а·n·к_ш,

где а - шаг винтовых лопастей, м;

n - частота оборотов сваи в 1 мин.;

к_ш - коэффициент использования шага (к_ш ≈0,8-0,9).

При толчковых механизмах вращения частота n определяется по формуле

где γ - угол поворота сваи за один рабочий ход патрона;

n_шт - число полных ходов штока в 1 мин.;

с - число рабочих ходов патрона за один полный ход штока.

Необходимый крутящий момент М для погружения сваи определяется по формуле

М_к=1,6∙d² ∙l∙t_тр+m∙k∙D∙a, кНм,

где d - диаметр винтовой сваи, м; D – диаметр винтовой лопасти, м;

l - глубина завинчивания сваи, м;

a - шаг винта, м;

t_тр - величина бокового трения грунта, для разных грунтов берется в

пределах 0,15-0,7 кН/м²;

k - коэффициент лобового сопротивления грунта завинчиванию, ко-

леблется от 15 до 50 кН/м;

m - поправочный коэффициент, принимается в пределах 0,35-0,6.

________________