и его запуск осуществляется с помощью подъемного устройства, на нижнем

конце которого расположен рычажный механизм, взаимодействующий по мере

необходимости с ударной частью или с корпусом молота.

[pic]

Рис. 1. Принципиальная схема быстроходного дизель-молота с пневмовакуумным

буфером фирмы British Steel Piling (Англия) :

/ — канат управления топливным насосом; 2—шабот, 3 — топливный насос

высокого давления; 4 — выхлопной патрубок; 5 — поршень; 6— пневмовакуумный

буфер; 7—рычажный механизм подъемного устройства; 8 — подъемное устройство;

9—направляющая труба; 10—рабочий цилиндр; 11 — устройство для крепления к

погружаемому элементу; 12 — камера сгорания

Высота подъема ударной части изменяется путем изменения величины подачи

топлива на один цикл с помощью тросика, соединенного с рычагом насоса.

Молот крепится к погружаемому свайному элементу специальным устройством,

которое обеспечивает возможность бескопровой бойки и восприятие реактивного

усилия от пневмовакуумного буфера, воздействующего на корпус при подъеме

ударной части.

Дизель-молот работает следующим образом. Подъемное устройство опускается

вниз и попадает в цилиндрический центральный канал поршня. При этом его

рычажный механизм входит во взаимодействие с ударной частью. Для запуска

подъемное устройство извлекается, а вместе с ним поднимается и поршень,

образуя в полости пневмовакуумного буфера разрежение. В верхней мертвой

точке поршень сбрасывается— ударная часть падает и сжимает воздух в рабочем

цилиндре;

в буфере сжатия не происходит, так как при ходе поршня вниз открываются

клапаны, соединяющие полость буфера с атмосферой. Воздух, сжатый в рабочем

цилиндре, приводит в действие топливный насос молота, который через две

форсунки впрыскивает топливо в камеру сгорания. В результате сгора ния

топлива поршень подбрасывается вверх, а в пневмобуфере возникает

разрежение. После достижения верхней мертвой точки поршень начинает

двигаться вниз. При движении поршня вниз на него действует сила тяжести и

усилие, равное произведению площади поршня (в зоне пневмовакуумного буфера)

на разность между атмосферным давлением и давлением (разрежением) в

пневмовакуумном буфере.

Топливная система, используемая в конструкции дизель-молотов моделей В-15

и В-45, запатентована фирмой Ishika-wajima Harima (Япония).

3. НОВЫЕ ДИЗЕЛЬ-МОЛОТЫ фирм KOBE STEEL и ISHIKAWAJIMA HARIMA (Япония)

В пятидесятых годах японские фирмы были крупнейшими изготовителями

сваебойных дизель-молотов. Первоначально выпускаемые ими дизель-молоты

полностью соответствовали патентам фирмы Delmag (ФРГ). Однако особенности

эксплуатации в странах с жарким климатом привели к необходимости

использовать дизель-молоты с водяным испарительным охлаждением. С другой

стороны, в Японии раньше, чем в европейских странах, возникла необходимость

в создании сверхмощных дизель-молотов для забивки свай-оболочек большого

диаметра. Фирмами Японии были созданы тяжелые трубчатые дизель-молоты с

ударной частью массой 6000, 7200 и 15000 кг. При создании тяжелых дизель-

молотов выявилось, что традиционная камера сгорания, применявшаяся для

ударного распыливания топлива, неприемлема,

[pic]

Рис. 2. Принципиальная схема трубчатого дизель-молота с ударным

распыливанием топлива фирмы Kobe Steel (Япония):

/—шабот: 2—компрессионное кольцо; 3 — кольцевая впадина; 4 — рабочий

цилиндр; 5— кольцевой выступ; 6—поршень

так как из-за возрастающей скорости истечения топлива возникает кавитация,

приводящая сферы поршня и шабота к быстрому износу.

С целью повышения долговечности сфер поршня и шабота фирма Kobe Steel

разработала дизель-молот с камерой сгорания нового типа (рис. 2)

Молот состоит из шабота с кольцевой впадиной, соприкасающейся при ударе с

кольцевым выступом поршня. Топливо подается не в центр сферы, как у всех

трубчатых дизель-молотов с ударным распыливанием топлива, а в кольцевую

впадину. Из кольцевой впадины топливо выбрасывается в камеру сгорания,

образуемую при ударе стенками рабочего цилиндра, выступами поршня и шабота.

В камере сгорания топливо самовоспламеняется и сгорает, подбрасывая поршень

на расчетную высоту.

В связи с тем, что истечение топлива начинается не от центра, а из

кольцевой впадины, длина сферического канала сокращается, соответственно

сокращается и скорость истечения топлива, так как время действия удара не

изменяется. Вероятность возникновения кавитационных раковин на сферических

поверхностях поршня и шабота снижается.

Недостатком данной конструкции является необходимость высокой точности

изготовления кольцевого сферического углубления в шаботе и выступа на

поршне для обеспечения контакта при соударении шабота и поршня по всей

поверхности.

Другим существенным недостатком является невозможность равномерного

распыливания топлива по всему объему камеры сгорания, поскольку топливо

подается насосом в одну точку сферического углубления на торце шабота и не

успевает до удара равномерно растечься по всему кольцу. Поэтому в зоне

камеры сгорания, близкой к месту подачи топлива, смесь топлива с воздухом

будет переобогащенная, а в противоположной зоне — обедненная. Еще больше

увеличивается неравномерность распределения топлива по объему камеры

сгорания при забивке наклонных свай. Все это приводит к снижению среднего

эффективного давления и, следовательно, высоты подскока ударной части (при

данном объеме рабочего цилиндра).

В настоящее время трубчатые дизель-молоты фирмы Kobe Steel выпускаются с

камерой сгорания описанной конструкции.

Фирма Ishika-wajima Harima создала новую топливную систему, сочетающую

преимущества ударного и форсуночного распыливания (рис. 3).

На стенке рабочего цилиндра 2 в зоне камеры сгорания, образованной поршнем

3 и шаботом 1, укреплен топливный насос 4, внутренняя полость которого

соединена с камерой сгорания каналом 5. В корпусе насоса, состоящем из трех

отдельных частей 6, 9, 11, соединенных между собой в одно целое,

смонтирован поршень 7 с компрессионными кольцами. воздействующий на

толкатель 8, подвижно установленный в средней части корпуса. Подвижная

втулка 10, расположенная в верхней части 11 корпуса с одной стороны

прижимается пружиной 12 к торцу толкателя 8, а с другой — к торцу плунжера

13 топливного насоса, сопряженного со втулкой 14.

Топливо по топливо проводу 18 подается в полость 21, а затем через

отверстия 20 попадает в подплунжерную полость 15. Клапан 16, прижимаемый

пружиной 19 к седлу наконечника, отсекает напорный трубопровод от

подплунжерной полости. Напорный трубопровод с помощью накидной гайки

крепится к корпусу игольчатой форсунки. Форсунка состоит из корпуса 22 и

наконечника 25. В корпусе установлена игла 30, прижимаемая к седлу

наконечника 25 пружиной 23. Полость 26 соединена каналом 24 с напорным

трубопроводом. Коническая часть 29 иглы 30 отделяет полость 26 от

форсуночной полости 27 и сопловых отверстий 28 форсунки.

Молот и его топливная система работают следующим образом.

При ходе поршня вниз воздух в рабочем цилиндре 2 сжимается: сжатый воздух

по каналу 5 поступает во внутреннюю полость насоса и давит на поршень 7,

толкатель 8 и плунжер 13. В момент, когда усилие от давления газа

становится больше усилия пружины 2, плунжер начинает двигаться, открывает

клапан 16 и по трубопроводу 18 подает топливо к двум форсункам 22,

расположенным в зоне камеры сгорания, друг против друга. При этом топливо

по каналам 21 и 24 попадает в полость 26 и, воздействуя на торец иглы 30,

сжимает пружину 23, открывая доступ топлива в полость 27, откуда оно через

сопловое отверстие 28 попадает в камеру сгорания, где самовоспламеняется и

сгорает. Поршень 3 подбрасывается продуктами сгорания вверх на расчетную

высоту. При ходе поршня 3 вниз продувается рабочий цилиндр и сжимается

воздух в рабочем цилиндре. Далее цикл повторяется.

[pic]

Рис 3. Принципиальная схема дизель-молота фирмы Ishikawjima Harima

(Япония):

/ — шабот 2 — рабочий цилиндр; 3 — ударная часть; 4 — топливный насос; 5,

24—канал;

6—нижняя часть корпуса насоса; 7 — поршень; 8 — толкатель, 9 — средняя

часть корима корпуса топливного насоса; 10—подвижная втулка; 11 — верхняя

часть корпуса топливного насоса, 12, 23 — пружина; 13— плунжер; 14 —

втулка; 15 — подплунжерная полость 1Ь — клапан- 17 — топливопровод; 18—

напорный топливопровод; 19—пружина, 20 - отверстия, 21, 26, 27 — полость;

22 — корпус форсунки; 25 — наконечник;26—сопловое отверстие; 29 —

коническая часть иглы; 30—игла.

Следует отметить, что топливо подается только в процессе сжатия, так как к

моменту начала самовоспламенения рабочий ход плунжера уже исчерпан и

поршень 7 садится своей юбкой на среднюю часть 9 корпуса насоса.

Пневмопривод и подбор жесткости пружины 12 позволяет обеспечить подачу

топлива незадолго до удара или даже в момент удара, как и у дизельных

молотов с ударным распыливанием топлива. Поэтому усилие взрыва воздействует

на погружаемую сваю в момент или после ударного импульса, увеличивая эффект

погружения.

Данная топливная система обеспечивает высокие пусковые качества дизельных

молотов при их запуске и большой осадке сваи. Это объясняется тем, что

подача и самовоспламенение топлива происходит и в том случае, если

соударения поршня и шабота не происходит.

К недостаткам этой топливной системы относится повышенная сложность

изготовления, а также ненадежность работы из-за расположения насоса в зоне

высоких температур.

Другой недостаток по сравнению с ударным распыливанием топлива заключается

в том, что давление конца сгорания в этом случае будет ниже, соответственно

снизится и эффективность погружения сваи. Это объясняется тем, что в камеру

сгорания при ударном распыливании топлива подается вся доза топлива за

время, близкое к времени действия удара, а в данном случае топливо подается

в течение значительно большего времени. При этом ранее поданная часть

топлива начинает гореть раньше, что приводит к затяжке процесса горения и,

следовательно, к понижению давления в конце сгорания. Тем не менее,

применение данной топливной системы улучшает пусковые качества дизель-

молота на слабых грунтах, что представляет определенный интерес и для

других фирм. Так, фирма British Steel Piling (Англия) использует эту

систему в своих быстроходных дизель-молотах В-15 и В-45.

Заключение

Основное направление развития сваебойных молотов ударного действия —

создание высокопроизводительных машин для повышения эффективности

сваебойных работ.

Для повышения производительности модернизируются существующие молоты и

создаются новые конструкции, существенно отличающиеся от традиционных.

Модернизация молотов ударного действия в основном заключается в

увеличении энергии удара за счет усовершенствования процесса сгорания и

увеличения высоты подскока ударной части, повышения долговечности и

надежности основных деталей молота за счет более эффективной смазки и

принятия более рациональных соотношений сфер соударяющихся деталей — поршня

и шабота, а также за счет улучшения условий эксплуатации и техники

безопасности.

Создание новых моделей молотов в первую очередь выдвигает задачу

повышения единичной мощности молота. 5. Повышение единичной мощности молота

достигается двумя путями: увеличением частоты ударов и повышением энергии

удара.

Повышение частоты ударов у дизельных молотов достигается путем

уменьшения высоты подскока ударной части и введения в конструкцию молота

пневматического буфера, компенсирующего потери энергии вследствие снижения

высоты подскока ударной части.

Увеличение энергии удара обеспечивается преимущественно повышением массы

ударной части — созданием тяжелых моделей молотов с ударной частью массой

7500, 10000 и 15000 кг при сохранении в момент удара скорости, близкой к 6

м/с, что позволяет забивать сверхтяжелые сваи и сваи-оболочки.

Развитие производства гидравлических экскаваторов и гидрофицированных

копров привело к созданию работающих в комплекте с ними гидравлических

молотов двойного и простого действия, имеющих в этом случае на

стройплощадке энергетическую автономность, присущую дизель-молотам.

Наиболее перспективными гидравлическими молотами двойного действия

являются такие, в конструкции которых не применяются механические обратные

связи ударной части с распределительным устройством, а также другие виды

энергоносителей.

Для повышения частоты ударов и эффективности гидромолотов простого действия

целесообразно применять импульсный подброс ударной части, для более полной

передачи кинетической энергии ударной части погружаемой свае между сваей и

ударной частью в процессе удара целесообразно применять амортизаторы с

регулируемой в зависимости от грунтовых условий жесткостью.

Список литературы:

1. Ю. В. Дмитревич. Современные отечественные и зарубежные свайные дизель-

молоты. М 1990

2. Молоты сваебойные. Гост 7888-73. 1/1 1995

Страницы: 1, 2