§ 2. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ВИБРОПОГРУЖАТЕЛЕЙ
В области дальнейшего усовершенствования конструкции, подбора параметров и работы вибромеханизмов представляют практический интерес такие вопросы:
- разработка конструкции вибропогружателя с большим энергетическим коэффициентом полезного действия;
- разработка конструкции и изготовление нашей промышленностью износоустойчивых электродвигателей при таких режимах работ, как вибрация и удар, допускающих значительные кратковременные перегрузки;
- конструирование, изготовление и внедрение серийных универсальных вибромеханизмов для погружения определенных по весу и объему групп элементов в грунты, различных категорий.
Результаты производственного погружения шпунта, свай, труб и железобетонных оболочек большого диаметра в грунты различных категорий вибропогружателями различных конструкций и параметров позволяют сделать предварительные выводы и рекомендовать для эксплуатации вибропогружатели простой конструкции и рациональных параметров.
Прежде всего представляется целесообразным, чтобы основным типом вибромеханизма был вибропогружатель с переменными параметрами, конструкция которого позволила бы работать механизму и как вибратору, и как вибромолоту.
По мощности и характеру выполняемых работ вибропогружатели должны быть разделены на три группы:
первая — группа легких вибропогружателей для погружения шпунта, деревянных и железобетонных свай весом до 2 т;
вторая — группа средних вибропогружателей для погружения свай и труб диаметром до 1 м при общем весе вибросистем до 20 т;
третья — группа тяжелых вибропогружателей для погружения оболочек большого диаметра, на большие глубины несколькими синхронно работающими вибропогружателями.
Для погружения элементов в пески, легкие суглинки и пластичные глины на глубину до 20 м необходимо применять вибропогружатели, частота вибрирования у которых находилась бы в пределах 95—140 сек-1, вес грузовых эксцентриков был бы равен 3—3,5% величины возмущающей силы вибропогружателя, а возмущающая сила равна четырех-пятикратному весу вибросистемы.
Для случая погружения оболочек в глины и суглинки средней плотности, песчано-гравелистые грунты и лессовые грунты необходим вибропогружатель, у которого частота вибрирования находилась бы в пределах 70—90 сек-1, вес грузовых эксцентриков был равен 2,5—3,5% величины возмущающей силы, а возмущающая сила должна быть равна двукратному весу вибросистемы.
В случае погружения оболочки в плотные ломовые глины и гравелистые грунты необходим вибропогружатель, частоты вибрирования у которого лежали бы в пределах 45—60 сек-1, вес грузовых эксцентриков был равен 3,5—5% величины возмущающей силы, а возмущающая сила вибропогружателя достигала бы 135—150% веса вибросистемы.
Во всех случаях погружения железобетонных оболочек в разные грунты величину заглубления можно увеличить, применив периодическое извлечение грунта из полости оболочки до отметки ножа, а при возможности и ниже.
В 1957 г. на строительстве моста через р. Янцзы был разработан проект модернизации вибропогружателей монолитной конструкции типов ВП-1 и ВП-3, ранее выпущенных в Советском Союзе. Модернизированный тип вибропогружателей ВП-1 и ВП-3 представляет собой вибромашину переменных параметров.
Корпус вибропогружателя ВП-1 облегчен, вес его снижен на 500 кг. Конструкция грузовых валов, эксцентриков и приводных шестерен осталась прежней. Зубья приводных шестерен усилены увеличением модуля с 5 до 7. В конструкцию вибропогружателя внесена коробка скоростей. Схема переключения скоростей и конструкция привода однотипна со схемой и конструкцией механизма переключения скоростей вибропогружателя ВП-УА.
Электромотор вибропогружателя ВП-1М типа АМ-6 мощностью 80 кВт представляет собой асинхронный двигатель с фазовым ротором. Сблокированная в один общий металлический ящик пускорегулирующая аппаратура позволяет регулировать обороты мотора в момент запуска электродвигателя в 7 диапазонах в пределах от 250 до 650 об/мин.
Вибропогружатель ВП-1М имеет три скорости вращения грузовых валов. Изменение скорости вращения грузовых валов в пределах 408—650 позволяет развивать возмущающую силу в пределах от 17 до 40 т. Вибропогружатель прошел производственные испытания на погружении вертикальных и наклонных центрифугированных железобетонных труб диаметром 550 мм. Максимальная глубина погружения железобетонных труб 550 мм в водонасыщенные пески без подмыва достигала 35 м. В те же грунты те же железобетонные сваи вибропогружатель ВП-1 смог погрузить всего на 12 м.
Общий вид вибропогружателя ВП-3М представлен на рис. 112. Корпус вибропогружателя 1 разделен тремя внутренними переборками на четыре отсека. В переборках 2 размещено 12 вваренных гнезд 3 под подшипники грузовых валов. Во внутренних отсеках корпуса монтируются четыре грузовых вала 4, опирающиеся на три роликовых подшипника каждый. В крайних отсеках корпуса на концах грузовых валов монтируются шестерни привода. Крайние отсеки закрываются глухими крышками, а средние имеют навесные двери, через которые осуществляется контроль за состоянием крепления эксцентриков, роликовых подшипников, наличием в них смазки и состоянием внутренних электросварных швов корпуса вибропогружателя. В днище корпуса имеются размещенные по периметру резьбовые отверстия под болты 28 мм для крепления фундаментной плиты.
Конструкция корпуса вибропогружателя ВП-3М позволяет собирать в один блок на одном общем фундаменте два или четыре вибропогружателя.
Конструкция привода изменения скоростей вращения грузовых валов аналогична приводу скоростей вибропогружателя ВП-УА.
В вибропогружателе ВП-3М применен гидравлический эксцентрик с изменяющимся радиусом инерции. Конструкция эксцентрика аналогична эксцентрику вибропогружателя ВП-УБ. Радиус инерции Эксцентрика изменяется в пределах от 82 до 160 мм. Изменение радиуса инерции эксцентрика позволяет получать различные по величине грузовые моменты в пределах от 18 000 до 34 000 кгсм.
Гидравлическая система управления величиной грузового момента и конструкция ее механизмов аналогичны механизмам и системе управления вибропогружателя ВП-УБ.
Рис. 112. Схема спаренных вибропогружателей ВП-3М:
1 — корпус вибропогружателя; 2 — переборка; 3 — гнезда подшипников; 4 — грузовой вал; 5 — шестерня привода; 6 — шестерни технической синхронизации обоих вибропогружателей
Электромотор вибропогружателя ВП-3М типа АМ-6 мощностью 115 кВт при 960 об/мин представляет собой асинхронный двигатель с фазовым ротором.
Пускорегулирующая аппаратура, сблокированная в один ящик, конструктивно аналогична пусковой электроаппаратуре вибропогружателя ВП-УБ. Изменяя скорости вращения грузовых валов в пределах 550—840 об/мин, а радиус инерции от 82 до 160 мм, можно развить вибропогружателем ВП-3М возмущающую силу от 60 до 120 т.