Глава XXXVII. ДРУГИЕ ВИБРАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

1. ЗЕМЛЯНЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ [2, 7, 9, 10, 12, 14]

Разработка и рыхление грунта. Для разработки и рыхления весьма прочных грунтов, в том числе мерзлых, был предложен ряд агрегатов с ударно-вибрационными исполнительными органами. Базовой машиной агрегата может быть тягач, скрепер, бульдозер, погрузчик, угольный комбайн, самоходный кран, экскаватор и т. д. Ударно-вибрационный исполнительный орган может иметь форму рыхлящего клина, ковша, струга, ножевого отвала и т. д. Вибровозбудители ударно-вибрационного привода исполнительных органов могут быть дебалансными, гидравлическими, пневматическими и др. В качестве источника энергии удобно использовать основной двигатель базовой машины.

На рис. 1 приведены схемы агрегатов, состоящих из различных базовых машин и ударно-вибрационных исполнительных органов: а — ударно-вибрационный клин, навешенный на трактор; б - такой же клин на прицепной тележке трактора; в — скрепер с ударно-вибрационной режущей кромкой; г - бульдозер с ударно-вибра-ционным отвалом; д - тягач с ударно-вибрационным рыхлителем; е - экскаватор с ударно-вибрационным клином, навешенным на стреле; ж - экскаватор с ковшом, снабженным ударно-вибрационными зубьями; з, и — ударно-вибрационные клинья, навешенные на экскаваторах; к — ударно-вибрационный комбайн.

На рис. 2 приведена одна из конструктивных схем ковша с ударно-вибрационными зубьями. Корпус 1 ковша усилен поясами жесткости 2. В полой передней стенке 3 ковша расположены дебалансяый вибровозбудитель 6 с бойками и пружинными подвесками 7, штанги 5 с наковальнями и возвратными пружинами. Концы штанг соединены с зубьями 4.

Ударно-вибрационные исполнительные органы землеройных агрегатов по сравнению с пассивными органами при надлежащей настройке значительно повышают производительность и снижают напорное усилие. Технико-экономическая эффективность таких агрегатов в большой мере зависит от конструктивных и эксплуатационных достоинств ударно-вибрационных исполнительных органов.

Вибрационное рыхление грунта в подводном забое перед всасывающим патрубком земснаряда может обеспечпть значительное повышение производительности земснаряда по сравнению с гидравлическим и фрезерным рыхлением. Высокой производительности достигают при разработке не только песчаных, но и песчано-гравелистых и глинистых грунтов.

Резание грунта. Известно много конструктивных схем машин с вибрирующими исполнительными органами для резания почв и грунтов. В числе этих машин вибрационные плуги, культиваторы, струги, канавокопатели и др.

Рис. 1. (см. скан) Схемы агрегатов для разработки грунта

При достаточно высокой амплитуде скорости исполнительного органа, надлежащей траектории колебаний ею точек и не слишком высокой скорости резания можно достигнуть значительного снижения усилия резания, что позволяет уменьшить массу и повысить производительность машины. В то же время снижения общих затрат энергии машиной при наложении вибрации во многих случаях наблюдать не удается.

Уплотнение камнебетона. При строительстве массивных бетонных сооружений и наличии на месте дешевого крупноразмерного камня иногда применяют камнебетон, что уменьшает расход бетонной смеси на 30—40%. Для уплотнения камнебетона путем послойного втапливания камней в бетонную смесь можно применять вибрационную машину, иногда называемую мамонтом (рис. 3). Машина имеет вибровозбудитель, который по конструкции подобен глубинному дебалансному

вибровозбудителю, но содержит три соосно расположенных дебалансных блока, пристроенный сверху электродвигатель 1, расположенную внизу решетчатую плиту 2, которая контактирует с втапливаемымн в бетонную смесь камнями, кольцевые грузы 3, подвешенные к верхней части корпуса, где амплитуда перемещения мала, и канатную подвеску 4 для присоединения к крюку крана. При частоте вибрации около 2800 кол/мин, вынуждающей силе массе машины без грузов массе грузов размере решетчатой плиты машина втапливает камни размером с производительностью

Рис. 2. Схема ковша с ударно-вибрационными зубьями

Прокладка подземных коммуникаций. При прокладке различных подземных коммуникаций часто встречаются участки, на которых невозможно или нецелесообразно рыть траншеи, например, когда коммуникации проходят под дорожными магистралями, сооружениями, насыпями, холмами. В этих случаях находят применение прокалывающие и продавливающие агрегаты безударного вибрационного и ударно-вибрационного действия, а также ударно-внбрацяониые кроты. Процесс прокалывания представляет собой прошивку грунта трубой с заостренным наконечником. Продавливание осуществляют открытой тонкостенной трубой с эвакуацией грунтового керна. Некоторые схемы агрегатов для безударного вибрационного прокалывания изображены на рис. 4. По схемам, приведенным на рис. 4, б—г, можно выполнять также и ударно-вибрационные агрегаты. Прокалывающая груба 1 (рис. 4, а-в) непосредственно или через промежуточные элементы связана с наконечником 2. Применен дебалансный вибровозбудитель 3 направленного действия. По схеме на рис. 4, а вибровозбудитель жестко присоединен к торцу трубы, а прокалывающее усилие передается через пружины 4 трубе и жестко соединенному с нею наконечнику. По схеме на рис. 4, б наконечнику сообщает вибрацию штанга, проходящая внутри трубы, а прокалывающее усилие приложено к торцу трубы и передается наконечнику через пружины 4.

По схеме на рис. 4, в вибровозбудитель встроен в наконечник, а прокалывающее усилие передается так же, как в предыдущем случае.

Рис. 3. Вибрационная машина для уплотнения камиебетона

На рис. 4, г показана установка, имеющая направляющую раму 1, тележку 2, дебалансный вибровозбудитель 3 направленного действия, лебедку 4, создающую усилие, передаваемое тележке канатом 5 через полиспаст, раму полиспаста и электродвигатель 7. Вибровозбудитель соединен с тележкой пружинами 6 и опирается на ролики 8. Вращение дебалансным валам передает от электродвигателя клиноременная передача. В вибровозбудителе имеется центральное отверстие, через которое

проходит прокалывающая труба. Поэтому вибровозбудитель можно закрепить в любом месте трубы. Вибрационное прокалывание целесообразно при диаметре скважины до 400-500 мм, а продавливание — при больших диаметрах. Длина скважины может быть до 100 м.

Основные преимущества проходки горизонтальных скважин методом вибрационного вдавливания по сравнению со статическим вдавливанием заключаются в большей скорости проходки при значительно меньших усилиях вдавливания.

Рис. 4. (см. скан) Схемы агрегатов для безударного вибрационного прокалывания грунта

Эффективность безударного вибрационного вдавливания уменьшается с ростом прочности грунтов. Для более прочных грунтов целесообразно применять ударно-вибрационное вдавливание.

При грунтах средней прочности с достаточной эффективностью можно вести проходку горизонтальных скважин ударно-вибрационным способом без вдавливающего усилия. Одним из устройств, реализующих такой способ, является ударно-вибрационный крот, различные образцы которого предназначены для проходки горизонтальных скважин диаметром и длиной Крот представляет собой цилиндр с заостренным концом. Внутри цилиндра встроен пневматический плунжерный беззолотниковый вибровозбудитель с односторонними ударами плунжера, направленными в сторону заостренного конца. Длина крота в несколько раз превышает его диаметр. К заднему торцу крота присоединен конец гибкого шланга, подающего сжатый воздух. Основные достоинства крота — его малая масса и удобство применения; его недостатки — возможность значительного искривления скважины и низкая эффективность в очень прочных и в рыхлых грунтах.

Подбивка шпал. Наиболее распространенной и трудоемкой работой в путевом хозяйстве железных дорог является выправка пути подбивкой щпал. Значительную долю этих работ выполняют с помощью ручных машин — электрических вибрационных шпалоподбоек (рис. 5).

Рис. 5. Схема ручной шпалоподбойки

Рабочий удерживает шпалоподбойку за резиновые наконечники 1 стальной рукояти 2, которую можно устанавливать на раздвижной рамке 3 в положении, соответствующем росту рабочего. Рамка соединена с корпусом одновального дебалансного вибровозбудителя с помощью резиновых виброизоляторов 10 и резинотканевых ремней 9, опирающихся на металлические прокладки 11.

Рис. 6. Схема шпалоподбоечной машины

В корпус вибровозбудителя запрессован статор 8 асинхронного электродвигателя. На валу короткозамкнутого ротора насажен дебаланс 7, в который можно вставлять один или два дополнительных груза 6. Фланец корпуса вибровозбудителя болтами 12 можно закреплять в различных положениях по высоте полотна 13. Наконечник 14 полотна наносит частые удары по балласту, подбивая его под шпалу. Для придания наконечнику нужной ориентации и переноски шпалоподбойки предусмотрена скоба 5. Машину присоединяют к источнику электроэнергии кабелем 4. Частота вращения ротора

электродвигателя около 2800 об/мин, мощность двигателя масса шпалоподбойки около Известны и другие конструкции шпалоподбоек.

Механизация процесса подбивки шпал может быть достигнута применением шпалоподбивочных машин. На рис. 6 приведена схема легкой шпалоподбивочной машины, которую перемещают по одному рельсу на двухколесной тележке 1. На вертикальном шарнире тележки смонтирована поворотная рама 4 с установленным на резиновых виброизоляторах двигателем внутреннего сгорания 2. С поворотной рамой горизонтальным шарниром 3 связаны вилка 10, заканчивающаяся рукоятью 11, и вибрирующая рама 8, на которой установлен двухвальный дебалансный вибровозбудитель 9. К последнему снизу прикрепляют болтами либо трамбующую плиту, либо клиновидный подбивочный наконечник 12. Вращение от двигателя к вибровозбудителю передается двумя ременными передачами через промежуточный трансмиссионный вал 5. На вилке имеется поперечина 6, которая двумя податливыми винтовыми пружинами 7 связана с вибрирующей рамой.

Укладка трубопроводов. Пластмассовые трубопроводы, обладающие рядом преимуществ (дешевизной, легкостью монтажа, коррозионной стойкостью) имеют существенный недостаток — низкую жесткость, т. е. эти трубы в большей степени, чем другие, подвержены поперечному сжатию лежащим выше грунтом. Поэтому грунт вокруг пластмассовой трубы необходимо уплотнить. Эту операцию выгодно произвести вибровозбудителем, который возбуждает колебания самого трубопровода. Вибровозбудитель устанавливают либо на поверхность земли (в этом случае он передает колебания с помощью специальной насадки) либо вставляют внутрь трубопровода.