Изучение устройства и рабочего процесса сваебойной установки
1. Цель:
1. Изучить устройство штангового и трубчатого дизель-молотов и порядок их работы.
2. Вычертить схему трубчатого дизель-молота.
3. Изучить устройство самоходной копровой установки.
4. Изучить порядок выбора дизель-молота.
2. Схема установки:
Для погружения свай на объектах городского строительства широко применяет энергетически автономные мобильные дизель-молоты. Дизель-молот-это прямодействующий двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу двухтактного дизеля.
По типу направляющих для ударной части дизель-молоты делятся на штанговые и трубчатые.
Ударная часть штанговых дизель-молотов (рисунок 4.1) — подвижный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах.
Рисунок 4.1. Трубчатый дизель-молот:
1 – наголовник сваи; 2 – шабот; 3 – топливопровод; 4 – топливный насос;
5 – рычаг включения топливного насоса; 6 – кольцевой топливный бак;
7 – поршень;. 8 – проушина для крепления поршня к канату лебедки;
9 – сферическая головка бойка; 10 – всасывающе - выхлопной патрубок;
11 – цилиндр; 12 - свая
В трубчатом дизель-молоте (рис. 4.1) тоже используется принцип двигателя внутреннего сгорания, но конструктивно он реализован иначе. Неподвижный цилиндр 11, установленный на штанге копра, крепится к наголовнику сваи через шабот 2. Наголовник 1 и шабот 2 соприкасаются сферическими поверхностями, компенсирующими возможное отклонение оси молота от направления удара. Шабот 2 – металлическая пробка, закрывающая отверстие цилиндра 11 со стороны сваи и способная перемещаться относительно цилиндра в осевом направлении при ударах поршня 7. Его выпадение из цилиндра предупреждается фиксирующим устройством. Цилиндрический зазор между шаботом 2 и цилиндром 11 уплотнен компрессионными кольцами. Плоский нижний торец шабота опирается на наголовник сваи 12, а его верхний торец, находящийся внутри цилиндра 11, имеет сферическое углубление. Поршень 7, являющийся ударной частью молота и свободно перемещающийся вдоль цилиндра 11, внизу оканчивается выпуклой полусферой, эквидистантной углублению в шаботе 2.
Работа трубчатого дизель-молота осуществляется в такой последовательности. Перед пуском молота поршень 7 (рис. 4.1) поднимается «кошкой», подвешенной на канате лебедки копра в крайнее верхнее положение, после чего происходит автоматическое расцепление «кошки» и поршня. При движении вниз поршень 7 включает насос подачи 4 топлива, которое, попав в цилиндр 11, собирается в углублении шабота 2. Сферическая головка бойка 9 поршня 7, ударяясь о поверхность шабота 2, разбрызгивает топливо в сжатом и раскаленном воздухе, в результате чего происходит образование и воспламенение топливовоздушной смеси. Сила взрыва толкает поршень 7 вверх, а шабот 2 – вниз, что сопровождается забивкой сваи. Вследствие воздействия на сваю последовательно двух ударов — механического и газодинамического — достигается высокая эффективность трубчатых дизель-молотов. При движении поршня 7 вверх расширяющиеся газы по мере открывания всасывавающе — выхлопных патрубков 10 выбрасываются в атмосферу. Через те же патрубки 10 засасывается свежий воздух при дальнейшем движении поршня вверх. Достигнув крайнего верхнего положения, поршень 7 начинает свободно падать вниз, рабочий цикл повторяется, и в дальнейшем молот работает автоматически до полного погружения сваи.
Высота подскока ударной части дизель-молотов регулируется путем изменения количества впрыскиваемого насосом топлива, что позволяет изменять величину энергии удара в зависимости от типа свай и плотности грунта. Трубчатые молоты более эффективны, чем штанговые, так как при равной массе ударной части могут забивать более тяжелые (в 2...3 раза) сваи за один и тот же отрезок времени.
Трубчатые молоты также обладают повышенной долговечностью по сравнению со штанговыми.
Трубчатые дизель –молоты развивают энергию удара 40…60 кДж при высоте подброса ударной части 3000 мм и степени сжатия 15. Число ударов в минуту – 42.
Основной показатель, характериризующий погружающую спорсобность молота – энергия одного удара. Она зависит от веса и высоты падения ударной части, а также энергии сгорания топлива.
Энергия удара (Дж) свайных дизель-молотов
Е=GHη,
где G – вес ударной части, Н;
η – КПД молота (для штанговых дизель-молотов η = 0,35…0,40, для трубчатых 0,60…0,65).
Необходимая номинальная энергия удара
ЕН ≥ 25 Р,
где Р – расчетная нагрузка на сваю, Н.
По полученному значению Ен подбирают молот (по соответствующим справочникам), а затем его проверяют по коэффициенту применимости молота k, который определяют из отношения веса молота и сваи к энергии удара, т. е.
K = (Q1+q)/Ен,
где Q1 – собственный вес молота, Н;
q – вес сваи (включая вес наголовника и подбабка), Н.
Значение k колеблется от 3,5 до 6 (в зависимости от материала сваи и типа молота). Например, для забивки железобетонных свай штанговым дизель-молотом k = 5, деревянных свай k = 3,5, а трубчатым – соответственно k = 6 и k = 5.
Энергия удара (Дж) вибромолота
,
где 
– масса ударной части молота, кг;
– ударная скорость вибромолота, м/с ( 
м/с);
R – условный коэффициент восстановления скорости при ударе 
.
Вибропогружатели и вибромолоты работают в комплексе с копром или стреловым самоходным краном соответствующей грузоподъемности.
Копром называют металлическую конструкцию, предназначенную для фиксации сваи перед забивкой, монтажа свайного молота на свае, задания направления забивки и извлечения забитых свай.
Копры бывают на рельсовом ходу (универсальные металлические башенного типа) и самоходные на базе кранов, тракторов, автомашин и экскаваторов.
Копровая установка состоит из поворотной или неповоротной платформы на шасси или опорах, на которой расположены противовес, кабина с органами управления, моторный отсек и мачта (копер). Мачта шарнирно крепится к платформе опорной секцией, а угол ее наклона фиксируется гидроцилиндрами. В верхней части мачты смонтированы наголовник и грузовые блоки для установки сваи и молота, а также их подъема и опускания.
Вывод: В ходе лабораторной работы было изучено устройство и порядок работы дизель-молота, изучена конструкция вибропогружателей, устройство самоходной копровой установки.