Вибротрамбовка

 

БИБРОТРАМБОВКА, содержащая уплотняющую плиту с наковальнями,на стойках которой смонтирован кривошипный привод ударного механизма со смещенньп ш по фазе кривошипами, соединенными с основным и дополнительным шатунами, на свободных концах которых закреплены размещенные в направляющих ползуны-ударники, и подпружиненную реактивную массу с бойками, отличающаяся тем, что, с целью повьппения эффективности уплотнения грунта за счет обеспечения устойчивой работы вибротрамбовки в различных диапазонах частот, реактивная масса снабжена наковальней с механизмом ее вертикального перемещения , а ползуны-ударники направлены в противоположные стороны и распо§ ложены соосно с наковальнями уп-; лотняющей плиты и с реактивной мас (/ сой.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3589044/29-33 (22) 10.05.83 (46) 23, 1 1. 86 . Бюл. У 43 (72) В.А.Шилков, А.В.Вилков, П.Д. Кузьмин, В,С. Метрикин, В.А. Чумичев, А.и. Боровцев и Н.И. Дубенков (53) 625. 085(088,8) (56) !. Авторское свидетельство

СССР В 726250, кл. Е 01 С 19/38, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

У 323508, кл. Е 02 Р 7/18, 1970. (54)(57) ВИБРОТРАИБОВКА, содержащая уплотняющую плиту с наковальнями,на стойках которой смонтирован кривошипный привод ударного механизма со сме„„SU„„1271921 А1 (д1) 4 Е 01 С 19/38, E 02 D 3/046 щенными по фазе кривошипами, соединенными с основным и дополнительным шатунами, на свободных концах которых закреплены размещенные в направляющих ползуны-ударники, и подпружиненную реактивную массу с бойками, отличающаяся тем, что, с целью повьппения эффективности уплотнения грунта за счет обеспечения устойчивой работы вибротрамбовки в различных диапазонах частот, реактивная масса снабжена наковальней с механизмом ее вертикального перемещения, а ползуны-ударники направлены в противоположные стороны и расположены соосно с наковальнями уп-; лотняющей плиты и с реактивной массой.

1271921

Изобретение относится к строительству, а именно к машинам для уплотнения грунтов, дорожных покрытий и т.п. и может быть использовано для забивки в грунт различных конструк- 5 тивных элементов.

Известна вибротрамбовка, содержащая корпус с бойками, уплотняющую плиту с наковальнями и имеющими упругие элементы направляющими, привод с кулачковым механизмом, размещенным под корпусом (1).

Наиболее близкой к изобретению является вибротрамбовка, содержащая уплотняющую плиту с наковальнями„ 15 на стойках которой смонтирован кривошипный привод ударного механизма со смещенными по фазе кривошипами, соединенными с основным и дополнительным шатунами, на свободных кон- 20 цах которых закреплены размещенные в направляющих полэуны-ударники, и подпружиненную реактивную массу с бойками j2).

Недостатками известных вибротрамбовок являются недостаточная эффективность уплотнения из-за сравнительно узкого диапазона устойчивой работы, а также недостаточная частота ударов, так как время свободного ЗО полета ударной части между ударами велико, причем оно возрастает с увеличением сопротивления уплотняемой среды, при этом увеличивается высо— та подскока. Поскольку реакция сре- 35 ды, на которую воздействуют рабочие органы ударно-вибрационного действия, в значительной степени определяет длительность и величину силового воздействия за каждый ударный цикл, их эффективность может быть увеличена при применении дополнительных сил, обеспечивающих прижатие ударной массы к ограничителю в моменты их взаимодействия, чем достигается увели- 45 чение энергии, совершающей полезную работу.

Известно, что ударный импульс зависит от количества движения, передаваемого ударной частью в грунт. Поэтому можно обеспечить передачу одного и того же количества движения меньшей по величине массой посредством увеличения скорости ее приложения, добиваясь при этом уменьшения металлоемкости рабочего органа.

Целью изобретения является повышение эффективности уплотнения грунта эа счет обеспечения устойчивой работы вибротрамбовки в различных диапазонах частот.

Указанная цель достигается тем, что в виброустановке, содержащей уплотняющую плиту с наковальнями,на стойках которой смонтирован кривошипный привод ударного механизма со смещенными по фазе кривошипами, соединенными с основным и дополнительным шатунами, на свободных концах которых закреплены размещенные в направляющих ползуны-ударники, и подпружиненную реактивную массу с бойками, реактивная масса снабжена наковальней с механизмом ее вертикального перемещения, а полэуны-ударники направлены в противоположные сто роны и расположены соосно с наковальнями уплотняющей плиты и с реактивной массой.

На фиг.1 представлена принципиальная схема вибротрамбовки; на фиг.2— то же, положение элементов в исходном состоянии (при наличии начального зазора)

В корпусе 1 вибротрамбовки расположен кривошипно-шатунный привод ударного механизма с эксцентриковым валом 2 с маховиком, Кривошип З,имеющий эксцентриситет rÄ, соединен с основным шатуном 4 длиной 1, на

1 свободном конце которого закреплен ползун-ударник 5, имеющий высоту S> взаимодействующий с наковальней 6, расположенной на уплотняющей плите 7. Кривошип 8, имеющий в зависимости от требуемого режима работы эксцентриситет r больший, меньший или равный эксцентриситету r и сдвинутый по

1 фазе относительно кривошипа 3 на о угол Ч = 180, соединен с дополнительным шатуном 9 длиной 7 на сво2 бодном конце которого закреплен ползун-ударник 10, имеющий высоту Б взаимодействующий с дополнительной наковальней 11, установленной на реактивной массе 12 с помощью регулировочного болта 13, позволяющего изменять в вертикальной плоскости положение нижней части бойка относительно реактивной массы, чем достигается изменение (в исходном положении) расстояния Н между наковальнями 6 и 11.

Уплотняющая плита снабжена направляющими стойками 14,„ на концы которых навинчены гайки 15. На стойках 14 смонтирована реактивная масса 12, 1?71

=г+У+Б+г+Х+S

1 1 1 2 2 1

Изменяя с помощью регулировочного устройства 13 величину Н, обеспечивают следующие режимы работы.

11ри Н=h=I +S +I +S - - r — r

50 т. е., когда величина H почти равна расстоянию между ударными поверхностямИ ползунов-ударников при их на55 хождении в нижней мертвой точке, уплотняющее воздействие формируется эа счет расталкивающего импульса меснабженная байками 16, взаимодействующими с плитой 7 через наковальни 17 и корпус 1 кривошипно-шатунного возбудителя колебаний, причем последний размещен между реактивной массой и уплотняющей плитой. Между гайками 15 и реактивной массой 12 на направляю— щих 14 установлены упругие элементы

18. Ползуны-ударники ориентированы в противоположные стороны и переме- 1О щаются в установленных в верхней и нижней частях корпуса 1 направляющих

19 и 20, расположенных соосно относительно вертикальной оси.

Вибротрамбовка работает следующим образом.

Крутящий момент от двигателя передается на кривошипный вал 2. При этом ползуны-ударники 5 и 10 совершают в противоположных направлениях возврат- 2а но-поступательные движения в направляющих 19 и 20 относительно корпуса

1, периодически вступая во взаимодействие с наковальнями 6 и 11. В результате этого начинают совершать 25 друг относительно друга возвратнопоступательные перемещения в вертикальной плоскости корпуса 1 уплотняющая плита 7 и масса 12.

Режимы работы зависят, главным об-3р разом, от скорости вращения кривошипного вала, величин эксцентриситетов г и г обоих кривошипов и соотношений между ними, соотношений между подвижными массами, жесткости упругих элементов, величины Н наименьшего из возможных расстояний между наковальнями 7 и 11 (при контактах бойков 16 с наковальнями 17) и суммарного расстояния между ударными по-4, верхностями ползунов-ударников 5 и

10 при их нахождении в верхней мертвой точке относительно корпуса 1, равного

921 4 жду реактивной массой 12 и уплотняющей плитой 7, действующего в моменты раздвижки ползунов-ударников (при их движении от нижней и верхней мертвым точкам), ударного воздействия реактивной массы на плиту в моменты соударений бойков 16 по наковальням

17, что имеет место в этом случае при приближении ползу-нов-ударников к нижней мертвой точке.

Максимальная амплитуда взаимных перемещений (при достаточной жесткости с других элементов 18) для без— отрывного от верхнего ползуна-удар— ника 10 движения реактивной массы и уплотняющей плиты при описанных соотношениях на параметры составляет величину А = 2 (r + r ) а макси1

1 мальное значение скоростей относительного движения (при положении кривошипов в горизонтальном положении, т.е. когда угловое положение кривошипа 8 от вертикали по направлению вращения составляет угол .= о — 90 ), равно

V= (r +г) I

При взаимном перемещении реактивной массы и плиты в противоположные стороны упругие элементы 18 снижа— ются. После прохождения ползунамиударниками верхней мертвой точки реактивная масса под действием гравитационных сил и упругих элементов перемещается вниз. Бойки 16 и масса

12 ударяют по наковальням 17 уплотняющей плиты 7, а следовательно, и на грунт. Сразу же после такого ударного воздействия ползуны-ударники вновь начинают расходиться, формируя при этом рассталкивающее воздейст— вие, процесс повторяется.

Таким образом, длительность вибрационно-ударного "оздействия в описанном случае составляет половину периода вращения кривошипного вала.

IIpH 1, + Б„+ 1 + (H(I + S + I + S + r + r

1 1 2 2 2 1 (фиг. 2) в исходном положении корпус

1 кривошипно-шатунного возбудителя колебаний, являющийся основной удар— ной массой вибротрамбовки, опирается через ползун-ударник 5 на наковальню 6. Оба ползуна-ударника находятся в их нижних мертвых точках, причем верхний (дополнительный) ползун-ударник находится ниже ударной ных ускорениях.

До соприкосновения верхнего ударника с наковальней уплотняющая плита испытывает динамическое воздействие за счет отталкивания от него мас- 25 сы возбудителя колебаний (массы основной ударной части, заключенной в корпусе i) со скоростью, равной скорости выдвижения ползуна-ударника 5.

В момент соприкосновения верхнего ударника 10 с наковальней 11 через кривошипно-шатунный механизм на плиту передается ударное воздействие, величина которого зависит от соотношений масс полэуна-ударника

10 и реактивного ударного элемента

12 и скорости их соударения.

В зависимости от соотношений пос30 ле удара между скоростями движения щ реактивной массы 12 относительно плиты 7 и скоростью "раздвижки" ползунов-ударников 5 и 10 последующее движение элементов вибротрамбовки может быть аналогичным описанному случаю при обеспечении максимальной амплитуды перемещений„ равной А = — 2 (r + r ) -о (при скоростях

2 реактивной массы после удара, равной или меньшей скорости раздвижки ), 50 или с разделением реактивной массы и кривошипно-шатунного возбудителя колебаний с последующим повторным соударением (при скоростях реактивной массы, превышающей в процессе 55 ударного соударения скорость "раздвижки" ползунов), когда вновь соприкоснутся наковальня реактивной мас5 12719 поверхности наковальни 11 на величину 6=-Н вЂ” h =Н вЂ” I — S — r

I 1 1 1 2.

-J — Г

В зависимости от заданной величины h и принятых размеров элементов кривошипно-шатунного механизма при вращении квивошипного вала верхний ползун-ударник 10 вступает ва взаимодействие с наковапьней 11,установленной на реактивной массе 1?, при 10 повороте кривошипа 3 от вертикали на такой угол (О (с((180 ), при котором верхний ползун -ударник переместится от исходного положения на величину, равную заданному зазо- 15

py h. При этом наиболее эффективным является угловое положение, при ко— о о тором О = 75 = 85, так как скорости движения поршней-ударников имеют максимальные значения при положитель- 20

21 сы и в е рх ний порше н ь, продолжающий перемещаться вверх. Еще одно ударное воздействие имеет место при ударе бойков 16 реактивной массы по наковальням 27 уплотняющей плиты.

Hpv H>T + S + 7+Я + r 4 r о кривошипно-шатунный возбудитель колебаний находится в исходном состоянии, как и при втором случае,разница в режимах работы при этих условиях заключается в том, что соударения верхнего ползуна-ударника наковальней реактивной массы могут происходить лишь при подскоках кривошипно-шатунного возбудителя колебаний относительно уплотняющей плиты при ударных взаимодействиях нижнего полэуна †ударни с последней.

Как и в описанных случаях при движении ползуна-ударника 5 в направлении от нижней к верхней мертвым точкам (что имеет место при перемеще- нии кривошипа 3 в диапазоне угла его поворота 0 ос 180 ) происходит отталкивание корпуса 1 возбудителя колебаний от уплотняющей плиты.

При этом, в зависимости от скорости с-1 вращения вала 2 могут реализоваться (при прочих равных условиях) следующие режимы работы.

Вибрационный режим реализуется в результате колебаний корпуса криво— шипно-шатунного возбудителя колебаний относительно уплотняющей плиты 7 с размахом колебаний Л, = 2r с такой частотой 3, при которой не обеспечиваются условия отрыва ползуна— ударника 5 от наковальни 6.

Статические моменты неуравновешенных масс вибратора при этом могут быть с достаточной степенью приближения определены как произведения массы всего возбудителя колебаний за вычетом масс обоих ползунов-ударников и величины эксцентриситета 1Ä, кривошипа 3 и массы ползуна-ударника и величины зксцентриситета г связанного с ним кривошипа 8.

Реактивная масса 12 в этом случае действует как безинерционный пригруз на плиту 7.

Одноударный ударно †вибрационн режим реализуется при работе на таких частотах <), при которых обеспечивается отрыв ползуна-ударника 5 от наковальни 6 в результате колебаний корпуса 1 с размахом Л ) 2r од1 нако подскоки недостаточно велики

7 1271 для обеспечения взаимодействия верхнего полэуна-ударника 10 с наковальней 11.

Величина ударного импульса в момент соприкосновения ползуна-ударника 5 с наковальней 6 определяется величиной суммарной скорости свободного падения корпуса 1 и скорости перемещения относительно этого корпуса ползуна-ударника 5. 10

Двухударный ударно-вибрационный режим реализуется при работе на таких скоростях вращения -с) вала возбудителя колебаний, при которых в результате ударного взаимодействия 15 возбудителя колебаний с плитой подскоки корпуса 1 становятся достаточными для обеспечения воэможности взаимодействия верхнего ползуна-ударника 10 с наковальней 11, 20

Рабочий цикл при этом складывает-ся из следующих этапов движения ударного взаимодействия кривошйпношатунного возбудителя колебаний с плитой — полет корпуса 1 в направлении от плиты 7 к реактивной массе

12, удариое взаимодействие кривошипно-шатунного возбудителя колебаний с реактивной массой при соприкосновении ударных поверхностей верхнего ползуна-ударника 10 с наковальней

921 8

11, в результате которого реактивная масса 12 начинает перемещаться по направляющим в направлении от плиты

7, деформируя упругие элементы 18, а корпус t возбудителя колебаний начинает перемещаться по направлению к плите со скоростью, равной разнице между скоростью перемещения ползуна-ударника 10 относительно корпуса

1 и скоростью движения реактивной массы, свободный полет корпуса в направлении от реактивной массы к плите после разделения массы возбудителя колебаний и реактивной массы, ударное взаимодействий возбудителя колебаний с плитой через полэун-ударник

5 и наковальню, ударное взаимодействие реактивной массы 12 с плитой 7 через бойки 16 и наковальни 17 в результате падения этой массы под действием гравитационных сил и сил упругих элементов с высоты, на которую она была перемещена при взаимодействии с возбудителем колебаний.

25 Время цикла уплотнения, число и частота ударов назначаются с учетом свойств грунта, требуемых плотности и глубины уплотнения.

Такое выполнение вибротрамбовки позволяет, кроме того, расширить диапазон ее применения благодаря простоте перестройки режимов работы, 1271921

Составитель В.Матвеев

Редактор Н.Гунько Техред И.Попович Корректор E.Ñèðîõìàí

Заказ 6312/27 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва., Ж-35, Раушская наб.„ д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4