Также возможно и создание КСВУ с усилиями более 1200 тс (1500, 2000 и более)

Возможность расширения технологических возможностей и повышение эффективности применения зубчатых инерционных самобалансных механизмов появилось за счет придания им законов движения с увеличенной несимметрией направленной инерционной силы.

Решение поставленной задачи выразилось виде зубчатого инерционного самобалансного механизма, выполненного полигармоническим (рис. 3), причем попарно-равнозначные дебалансные звенья последовательно в мультиплицирующем порядке соединены друг с другом посредством зацепления своих зубчатых колес в два равнозначных ряда так, что зубчатые колеса начальных звеньев рядовых соединений кинематически также связаны друг с другом. При этом количество дополнительных равнозначных пар звеньев, присоединяемых к начальной паре, порядок частоты вращения каждой из них по отношению к начальной, углы сдвига фаз каждой дополнительной пары относительно начальной, а также статические моменты дебалансов каждой дополнительной пары звеньев, выбраны из условия наибольшей несимметрии суммарной направленной инерционной силы и условия получения необходимого рабочего квазистатического усилия.

Рис. 3 Схема полигармонического механизма и график изменения направленной инерционной силы при 7-ми ступенях этого механизма

Математическая модель механического процесса формирования направленной инерционной силы в данном механизме описывается как сумма инерционных сил, создаваемых каждой его ступенью

или

а 1, 2, 3, 4, 5…

К_н(λ,ɛ) = maxƒ(φ,λ,ɛ) ⁄ minƒ(φ,λ,ɛ),

при этом - количество дополнительных равнозначных пар звеньев, присоединяемых к начальной паре; - прядок или отношение частот вращения дополнительных равнозначных пар звеньев к начальной; - угол сдвига фаз каждой дополнительной пары относительно начальной.

На рис. 4 (а, б, в, г) показаны результаты исследований указанной модели. Установлено, что с каждой дополнительной ступенью можно увеличивать величину несимметрии на единицу. В итоге был получен механизм с семикратным увеличением вышеназванной несимметрии.

	а)
		б)

		в)
			г)
	Рис. 4 Графики изменения направленной инерционной силы: а) 3-ступенчатого, б) 4-ступенчатого, в) 5-ступенчатого, г) 6-ступенчатого механизмов.

Полученный результат открывает широкие возможности для создания вдавливающих устройств, практически, с любыми значениями односторонне направленных квазистатических инерционных сил.

В силу этого, компания «ВИБРОНОВАЦИИ» в 2007 году разрабатывает зубчатый инерционный полигармонический самобалансный механизм, с задачей создания несимметричных направленных инерционных сил и с возможностью использования его в качестве исполнительного. Так в 2009 году родился силовой полигармонический вибратор с законом формирования несимметричной направленной инерционной силы (рис.5) и на его основе - квазистатическое сваевдавливающее устройство (КСВУ, рис. 6).

	Рис. 5

КСВУ – высокоэффективное, малоэнергоёмкое навесное сваевдавливающее устройство, превосходящее по своим технико-экономическим показателям самые современные зарубежные функциональные аналоги лучших производителей мира (таблицы 1, 2). Уникальность устройства не только в новизне технического решения, но и в функциональных возможностях – в рамках одной технологической схемы при шести – семи – восьмикратной несимметрии, формировать вдавливающие усилия от 50 кг до 3000 т (и более). В таком же диапазоне усилий КСВУ может выдёргивать ранее погруженные свайные элементы без вредных воздействий на базовую машину. Все типоразмеры модельного ряда предлагаемого устройства снабжены электромеханическими приводами, в плавном режиме позволяющие создавать рабочие усилия в диапазоне указанных величин (таблица 2). По нашему мнению электропривод существенно расширит рабочий диапазон низких температур.

Установленная мощность модельного ряда от 0,37 кВт до 90 кВт - они значимо меньше, чем у функциональных аналогов как отечественного, так и импортного производства (таблицы 1, 2). Компактность конструкции и малый вес позволяют использовать эти вдавливающие устройства как навесное оборудование на широкую гамму крановых и копровых установок, грузоподъемностью от 1 до 25 тонн. Конструкция электропривода позволяет плавно регулировать и устойчиво удерживать величину вдавливающего усилия на любом уровне, необходимом для безударного погружения любого типоразмера сваи (свайного элемента), а, при необходимости, также плавно переводить режим вдавливания в ударный режим и обратно. Что позволяет выставлять головы свай в одной горизонтальной плоскости. Существенным и важным является возможность осуществления текущего контроля за несущей способностью погружаемых свай в процессе вдавливания. Это освобождает от необходимости проводить не дешевые и не быстрые контрольные испытания. Наконец КСВУ открывает дорогу широкому применению свай-оболочек, которые во многих случаях могут успешно заменить набивные сваи, но их просто нечем было задавливать. Безусловно выигрышными являются и ожидаемые показатели высокой надежности при относительно малом собственном весе устройства, вследствие отсутствия быстроизнашивающихся деталей. И как следствие всему - высокая расчетная производительность – не менее 60 свай в смену, без динамических воздействий на окружающие здания и сооружения, даже при приближении к ним на расстояние менее 50 см.

Второму направлению комплект может быть использован для изготовления железобетонных набивных свай, без выемки земли.

Предлагаемые высокоамплитудные поличастотные погружающие устройства, оснащенные приводными вращающими механизмами, защищенными от внешних воздействий со стороны уплотняемого грунта, выгодно отличаются от существующих устройств тем, что способны обеспечить изготовление фундаментных колодцев в широком диапазоне диаметров и глубин, в несущих грунтах вышеуказанного класса (без выемки самого грунта), при существенно большей производительности и меньших энергозатратах.

Отсутствие колебательных движений формообразующего корпуса при вдавливании его в грунт исключает утрамбовку грунта, что резко снижает лобовое сопротивление грунта и практически исключает передачу динамических нагрузок на близстоящие сооружения.

Использование предлагаемых высокопроизводительных и малоэнергоемких машин открывает новые возможности при изготовлении качественных, с повышенной несущей способностью виброинъекционных железобетонных набивных свай в грунтах разнообразного состояния, при значительном снижении энергетических и материальных затрат, а именно:

- заменить такие методы устройства фундаментных колодцев как бурение, погружение молотами или вибраторами инвентарных обсадных труб, закрытых снизу теряемым железобетонным башмаком;

- создать унифицированный ряд высокопроизводительных квазистатических вибровдавливающих инъекционных устройств (КСВВИУ) для изготовления с одного постанова фундаментных колодцев (без выемки земли) и железобетонных набивных свай в полном диапазоне вышеуказанных типоразмеров.

КСВВИУ(рис. 7) - высокопроизводительное малоэнергоемкое навесное устройство, превосходящее по своим технико-экономическим показателям самые современные зарубежные функциональные аналоги лучших производителей мира, в частности – фирмы «BAUER» (Германия), испособны (без выемки земли) обеспечить: -глубина колодцев (и сваи) – до 20 (двадцати) метров; - диаметры колодцев – 400мм; 530мм; 630мм; 820мм; 1020мм и 1200 мм; - время изготовления колодца и сваи– не более 15 (пятнадцати) минут; - диапазон устанавливаемых мощностей от 30 до 120 кВт; - рабочий диапазон температур окружающей среды от - 25 град.С до + 40 град.С; - источник энергии – сеть переменного тока напряжением 380/220 в., 50 гц; - физический срок службы – не менее 10 лет; - расходы на материалы при эксплуатации – в среднем не более 10000 рублей в год; - вибрационный и шумовой фон не превышают экологических норм. Высокопроизводительное унифицированное устройство для изготовления железобетонных набивных свай с достаточной полнотой раскрыто в патенте [Патент РФ № 48333 «Вибропробивное инъекционное устройство» от 27.12.2004 г].

КСВУ с механизмом возвратно – вращательного движения

		Рис. 7 КСВВИУ

Копровая стойка

Размероформообразующий корпус

Бетононасос

Базовая машина

Характеристика   Фирма производитель	Усилие погружения, кН	Статический момент дебалансов, Н∙м	Установленная мощность, кВт	Частота ударов, мин ^-1	Ударная масса, т	Масса навесного оборудования, кг	Удельная энергоёмкость, кВт/кН	Удельная материалоёмкость, кг/кН	Габаритные размеры без захватного устройства, м
American Piledriving Equipment, model 600 (вибропогружатель), США	5 430			-	-	28 000	0,137	5,16	4,3х0,9х2,8
MKT, V-52, НР-700 (вибропогружатель), США	2 000			-	-	7 600	0,261	3,8	3,4х0,4х2,4
РТС, model 265HD (вибропогружатель), Франция	6 050	2 610	1 373	-	-	27 500	0,227	4,55	4,1х2,0х2,3
ICE, model 125С, (вибропогружатель), США	5 020	1 440		-	-	24 775	0,19	4,93	4,16х1,53х0,8
BAUER, AR 180 (вибропогружатель), Германия	2 100			-	-	9 100	0,286	4,33	-
Liebherr, 40 VML (вибропогружатель), Германия	1 970		-	-	-	6 200	-	3,15	2,6х0,4х2,6
Muller, MS-200 HHF (вибропогружатель), Германия	4 000			-	-	10 900	0,245	2,73	2,3х1,3х3,6
Giken, вдавливающее устройство, Япония	2 600	Гидравлич.		-	-	30 000	0,057	11,54	4,15х1,7х2,35
КСВУ-1200 режим вдавливания, Россия, Воронеж	150 - 12000		2х45	При необходимости 1200	При необходимости 9,65	9 650	0,0075	0,8	3,1х0,9х2,1

Таблица 1. Сравнительные характеристики функциональных аналогов с КСВУ – 1200.

Таблица 2. Технические характеристики модельного ряда КСВУ.

Марка устройства Тех. характеристики	КСВУ-0,5	КСВУ-15	КСВУ-25	КСВУ-50	КСВУ-110	КСВУ-150	КСВУ-250	КСВУ-500	КСВУ-800	КСВУ-1200
Статический момент дебалансов, Н∙м	1,2
Диапазон создаваемых усилий (плавное регулирование), кН	0,5 …5	17…150	20…250	25…500	30…1100	50…1500	65…2500	80…5000	150…8000	180…12000
Установленная мощность электродвигателей, кВт	0,37	2х0,75	2х1,7	2х3	2х5,5	2х11	2х15	2х22	2х30	2х45
Удельная энергоёмкость, кВт/кН	0,074	0,01	0,0136	0,012	0,01	0,0146	0,012	0,0088	0,0075	0,0075
Удельная материалоёмкость, кг/кН		4,53	4,52	1,22	1,95	2,23	1,79	1,13	1,06	0,8
Габаритные размеры без захватного устройства, мм	354х210х х480	450х600х х1000	470х680х х1200	490х800х х1350	500х1000х х1500	580х1250х х1750	680х1400х х2100	780х1550хх2500	980х2030х х3060	980х2030х х3140
Масса навесного оборудования, кг			1 130	1 610	2 140	3 350	4 480	5 650	8 455	9 650

Литература:

Дата добавления: 2013-12-12