Материал: Строительные машины (в вопросах и ответах)
Ударной частью паровоздушных молотов простого действия служит чугунный корпус массой 1250...6000 кг, направляющей частью – поршень со штоком, опирающимся на головку сваи. Такие молоты несложны по конструкции, просты и надежны в эксплуатации, но вследствие малой производительности (не более 30 ударов в минуту) применяются сравнительно редко.
Наиболее распространены автоматически работающие паровоздушные молоты двустороннего действия с частотой ударов по свае до 100...300 в минуту и массой ударной части до 2250 кг. Основными узлами паровоздушного молота двустороннего действия являются неподвижный закрытый корпус, подвижный поршень со штоком и массивным бойком (ударная часть) и автоматическое парораспределительное устройство.
Паровоздушные молоты (рис. 120) устанавливают на копре или подвешивают к крюку стрелового самоходного крана. Их можно использовать для забивки как вертикальных, так и наклонных свай, а также для выполнения свайных работ под водой. Основной недостаток паровоздушных молотов – их зависимость от компрессорных установок или парообразователей.
Энергетически автономные мобильные дизель-молоты применяют на объектах городского строительства. Они представляют собой прямодействующие двигатели внутреннего сгорания, работающие по принципу двухтактного дизеля.
По типу направляющих для ударной части дизель-молоты делятся на трубчатые и штанговые. У трубчатого дизель-молота направляющей ударной части в виде массивного подвижного поршня служит труба, а у штангового – две штанги. Распыление дизельного топлива в камере сгорания у штанговых молотов – форсуночное, а у трубчатых – ударное. Дизель-молоты подвешиваются к копровой стреле с помощью захватов и подъемно-сбрасывающего устройства («кошки»), предназначенного для подъема и опускания молота и прикрепленного к канату лебедки копровой установки. Различают легкие (масса ударной части до 600 кг), средние (до 1800 кг) и тяжелые (свыше 2500 кг) дизель-молоты.
161
Рис. 120. Паровоздушный молот двойного действия: 1 – поршень; 2 – паровой цилиндр; 3 – золотник; 4 – автоматическое парораспределительное устройство; 5 – подвижный поршень со штоком; 6 – направляющий цилиндр; 7 – ударная плита; 8 – массивный боек
Работа трубчатого дизель-молота осуществляется в следующей последовательности. Перед пуском молота ударная часть (поршень с компрессионными кольцами) поднимается «кошкой», подвешенной на канате лебедки копра, в крайнее верхнее положение, после
162
чего происходит автоматическое распределение «кошки» и поршня с ударной частью (положение I). При свободном падении вниз по направляющей трубе поршень нажимает на приводной рычаг топливного насоса, который подает дозу топлива в сферическую выточку шабота, по которому наносит удар поршень (положение II). При дальнейшем движении вниз поршень перекрывает отверстия всасывающих выхлопных патрубков и сжимает воздух в рабочем цилиндре (в 25–28 раз), значительно повышая его температуру (до 600 оС). В конце процесса сжатия головка поршня наносит удар по шаботу, чем обеспечивается погружение сваи в грунт и распыление топлива в кольцевую камеру сгорания, при этом горячая смесь самовоспламеняется (положение III). Часть энергии расширяющихся продуктов сгорания – газов (максимальное давление сгорания 7…8 МПа) передается на сваю, производя ее дополнительное (после механического удара) погружение, а другая часть энергии расходуется на подброс поршня вверх на высоту до 3 м (положение IV). Достигнув крайнего верхнего положения, ударная часть с поршнем начинает свободно падать вниз, рабочий цикл повторяется, и в дальнейшем молот работает автоматически до полного погружения сваи.
Таким образом, в течение первого такта цикла работы трубчатого дизель-молота происходит продувка цилиндра, сжатие воздуха, впрыск и разбрызгивание топлива, а в течение второго такта – самовоспламенение горячей смеси топлива с воздухом и расширение продуктов сгорания, выхлоп отработанных газов в атмосферу и засасывание в цилиндр свежего воздуха.
Высокая эффективность трубчатых дизель-молотов достигается вследствие воздействия на сваю последовательно двух ударов – механического и газодинамического. Высота подскока ударной части дизель-молотов регулируется путем изменения количества впрыскиваемого насосом топлива, что позволяет изменять величину энергии удара в зависимости от типа свай и плотности грунта.
Трубчатые дизель-молоты (рис. 121) более эффективны, чем штанговые, так как при равной массе ударной части могут забивать более тяжелые (в 2…3 раза) сваи за один и тот же отрезок времени.
163
Они предназначены для забивки в грунт железобетонных свай массой 1,2…10 т и могут работать при температуре окружающего воздуха от –40 до +40 оС. При этом развивают энергию удара 40…160 кДж при высоте подброса ударной части 3 м и степени сжатия 15. Число ударов в минуту – 42.
Рис. 121. Последовательность работы трубчатого дизель-молота: 1 – шабот; 2 – всасывающие выхлопные патрубки; 3 – направляющая труба; 4 – поршень; 5 – пусковое устройство; 6 – канат; 7 – приводной рычаг; 9 – сменный рабочий цилиндр; 10 – камера сгорания бака; 11 – топливный бак
164
Однако общий недостаток дизель-молотов – сравнительно небольшая мощность для забивки свай, так как много энергии расходуется на сжатие воздуха (50…60 %).
Конструктивной особенностью трубчатых дизель-молотов является применение водяной системы охлаждения, кольцевой камеры сгорания типа «Тор», выполненной в корпусе шабота, и принудительной смазки. Промышленность выпускает пять моделей однотипных трубчатых дизель-молотов, различающихся между собой массой ударной части, которая составляет1250, 1800, 2500, 3500 и5000 кг.
Гидравлические свайные молоты (рис. 122) по конструкции и принципу действия аналогичны навесным гидропневматическим молотам экскаваторов, но обладают значительно большими массой ударной части и энергией единичного удара. Гидравлические молоты просты в эксплуатации, имеют высокий КПД (0,55…0,6), экологически безопасны, их пусковые качества не зависят от условий забивки свай. Энергию удара для эффективной забивки свай в различных грунтовых условиях можно регулировать в широком диапазоне.
Вкачестве приводного двигателя в гидравлических свайных молотах используются гидронасос и гидропневматический аккумулятор.
Всоответствии с перспективным типоразмерным рядом свайных гидромолотов предусмотрен выпуск молотов с массой ударной части 500…7500 кг и энергией единичного удара 15…75 кДж.
Энергия удара свайных молотов одностороннего действия (паровоздушных, гидравлических и дизель-молотов), Дж,
E = GHη,
а молотов двустороннего действия
E = (G + pS)Hη,
где G – сила тяжести ударной части, H;
H – величина рабочего хода ударной части, м;
p – давление рабочей жидкости, сжатого воздуха или пара, Па;
S– рабочая площадь поршня, м2;
η– КПД молота.
165