Технические характеристики и работа установок завинчивания свай

В военном мостостроении все большее распространение получает способ погружения свай завинчиванием. Применяемые при этом способе винтовые сваи обеспечивают большую несущую способность в два и более раз по сравнению с обычными сваями. Это объясняется увеличением площади лобового контакта сваи с грунтом за счет оснащения ее винтовыми лопастями. Винтовые сваи можно использовать многократно, что очень важно при краткосрочном восстановлении мостов.

Выпускаемое промышленностью нашей страны оборудование для погружения свай (кабестаны) можно классифицировать по транспортабельности (самоходные и перевозимые) и по характеру передачи крутящего момента (непрерывного и периодического действия).

К установкам непрерывного действия относятся кабестаны системы ЦНИИС и машины завинчивания свай МЗС, к установкам циклического действия - оборудование для завинчивания свай ОЗС-10 и установка УЗС.

Кабестан системы ЦНИИС (рис. 9.30) состоит из платформы 5, на которой смонтированы двигатели 6, приводящие во вращение посредством конической 4 и цилиндрической 3 пар шестерен стакан 2, жестко закрепленный на свае. Реактивный момент воспринимается анкерными канатами 7, закрепленными на барабанах лебедок.

Недостатком кабестана системы ЦНИИС является возможность погружения только вертикальных свай.

Этого недостатка лишены машины для завинчивания свай МЗС. Крутящий момент свае от двигателя привода МЗС передается с помощью конических шестерен 4 и патрона 8, в котором свая может совершать продольное перемещение под действием силы Q. Достоинством МЗС является ее мобильность, так как оборудование для завинчивания свай размещено на базе автомобиля высокой проходимости.

По принципу агрегата периодического действия работает оборудование для завинчивания свай ОЗС-10. Оно предназначено для одновременного завинчивания двух свай диаметром ствола 273 мм с диаметром лопастей до 1 м на глубину до 5 м со скоростью погружения до 12 м/час.

Рис. 9.30. Принципиальные схемы кабестанов системы ЦНИИС (а) и МЗС (б):

1 - винтовая свая; 2 - стакан; 3 - цилиндрическая пара шестерен; 4 - коническая пара шестерен; 5 - платформа; 6 - двигатель; 7 - анкерный канат; 8 - патрон.

Вес каждой сваи до 15 кН. Завинчивание свай на суше производится с прицепа, а на воде - с плашкоута из понтонов ПМ-70.

При подаче жидкости в поршневую полость (рис. 9.31) гидроцилиндра Ц₁ и штоковую полость гидроцилиндра Ц₂ шпиндель 1 будет поворачиваться в направлении, соответствующем завинчиванию сваи. Такое движение шпинделя вызовет самозаклинивание кулачков 3 на поверхности сваи, что обеспечит передачу на нее крутящего момента. После полного использования рабочего хода гидроцилиндров направление потоков жидкости в полости гидроцилиндров изменится (жидкость будет поступать в штоковую полость гидроцилиндра и шпиндель будет поворачиваться в противоположную сторону). Кулачки при таком направлении движения шпинделя проскальзывают по поверхности сваи и не будут препятствовать возврату механизма кабестана в исходное положение.

В установке УЗС-10 привод не гидравлический, а электрический. В комплект установки входит дизель-электрический агрегат мощностью 60 квт.

Установка завинчивания свай УЗС(рис. 9.32) предназначена для устройства фундаментов опор на винтовых сваях.

В дорожных войскахУЗС применяется для механизации строительства свайных фундаментов (опор) на винтовых сваях при строительстве автодорожных мостов, при погружении (завинчивании) как деревянных, так и металлических и железобетонных свай, оборудованных лопастями.

Сваи ростверков установка может завинчивать как перпендикулярно, так и под некоторым углом. При помощи сваи можно завинчивать как на суходоле, так и на воде. В последнем случае установку необходимо установить на специальный паром.

Рис. 9.31. Принципиальная схема оборудования для завинчивания свай

ОЗС-10 (вид сверху):

1 - шпиндель; 2 - обойма; 3 - кулачок; 4 - универсальный шарнир; 5 - балка;

Ц1 и Ц2 - гидроцилиндры

Установка завинчивания свай включает в себя: базовый автомобиль «Урал-375Е» («Урал-4320»); специальное оборудование для завинчивания свай (гидрокабестан непрерывного действия – 2 шт.); вспомогательное оборудование (гидрокран с внешними опорами – 1 компл.); ЗИП.

Рис. 9.32. Общий вид установки завинчивания свай:

1 – маслобак установки; 2 – пульт управления; 3 – гидрокран; 4 – платформа;

5 – механизм завинчивания свай; 6 – внешние опоры

Для работы на воде установке придается оборудование для плавбазы, куда входят понтоны парка ТПП.

В состав комплекта установки УЗС (рис. 9.33, 9.34) входят: платформа, механизм завинчивания свай, механизм поворота, привод гидрооборудования, гидропривод, гидрокран с внешними опорами, направляющие свай, захват свай.

Рис. 9.33. Установка завинчивания свай (вид сверху):

1 – маслобак; 2 – пульт управления; 3, 8 – механизм поворота; 4, 7 – механизм завинчивания свай; 5 – гидрокран; 6 – направляющая свай

К рабочему оборудованию УЗС относятся два механизма завинчивания свай и гидрокран.

Механизм завинчивания свай (рис. 9.34) предназначен для непосредственного завинчивания свай в грунт. Он работает по принципу преобразования возвратно-поступательного движения штока гидроцилиндра во вращательно-поступательное движение сваи.

На установке имеется два механизма завинчивания свай. Они установлены шарнирно на вертикальных валах кареток, которые в свою очередь расположены в направляющих по бортам платформы. При необходимости эти механизмы можно устанавливать на ростверки при удалении от машины на расстояние не более 8 м, что ограничивается длиной шлангов, по которым подается к цилиндрам рабочая гидрожидкость.

Механизм завинчивания состоит из следующих основных частей: гидроцилиндра, следящей системы, пригрузочного узла, храпового поворотного устройства, рамы.

Гидроцилиндр двойного действия передней частью с помощью карданного подвеса крепится на раме механизма. Шток гидроцилиндра шарнирно соединен с двумя тягами.

Рис. 9.34. Механизм завинчивания свай (вид сверху):

1, 3 – тяги; 2 – гидроцилиндр двустороннего действия; 4 – храповая муфта;

5 – собачка

На концах оси шарнира на подшипниках установлены ролики для перемещения по направляющим рамы. Ролики с торцов закрываются крышками. Сверху на раме устанавливается следящая система переключения подачи рабочей жидкости в полости цилиндра.

Следящая система служит для автоматического переключения подачи рабочей жидкости в поршневую или штоковую полости гидроцилиндра.

Пригрузочный узел состоит из муфты, направляющей втулки, восьми пружинных прижимов, опорного кольца. Составные части пригрузочного узла состоят из двух половин, соединенных двумя пальцами с шагом равным шагу отверстий для пальцев на свае. Два зуба нижнего бурта муфты входят в паз рамы механизма и удерживаются от выхода пружинными прижимами.

Храповое поворотное устройство состоит из муфты, двух дисков и двух опорных колец. Составные детали храпового устройства состоят из двух частей, соединенных пальцами. Вынимается по одному пальцу для раскрытия зева и ввода сваи. Муфта выполнена в виде двух полуцилиндров. Внутри муфта имеет два продольных паза для пальцев сваи. Снаружи имеется два кольцевых выступа с восемью вырезами каждый для упора собачки. Ниже и выше кольцевого выступа крепится опорное кольцо дисков. В кольцевых выступах выполнены отверстия для соединительных пальцев. На концах муфты имеются две кольцевые выточки для крепления муфты в опорных кольцах. Опорные кольца закреплены на раме механизма завинчивания. В опорных кольцах поворачивается муфта.

Каждый диск состоит из двух пластин, жестко соединенных между собой. В диске установлена ось для проушины тяги гидроцилиндра. Между пластинами на осях установлены две собачки с поджимным устройством. Поджимное устройство собачек фиксируется в трех положениях в зависимости от работы установки.

Направляющая втулка устанавливается снаружи муфты, крепится и фиксируется в опорном кольце. К муфте приварены восемь прижимов, которые препятствуют свободному проворачиванию муфты вокруг оси. Усилие от проворачивания зависит от поджатия пружин.

Металлическая свая представляет собой ствол с винтовой лопастью на конце. На стволе выполнены отверстия для пальцев с шагом, равным шагу винтовой резьбы пригрузочного узла.

Механизм поворота предназначен для установки механизма завинчивания свай в транспортное положение и завинчивания свай с платформы автомобиля.

На УЗС применяются два одинаковых механизма поворота. Они размещены по краям платформы в ее задней части. На каждом механизме поворота установлен механизм завинчивания свай. Механизм поворота состоит из рамы и каретки.

Привод гидрооборудования предназначен для отбора и передачи мощности от раздаточной коробки базового автомобиля к шестеренным насосам НШ-67 и на лебедку.

Отбор мощности производится от двигателя базового автомобиля через сцепление, коробку передач, раздаточную коробку посредством карданной передачи на редуктор отбора мощности и далее на насосы НШ-67.

На редукторе установлены два насоса. Насосы засасывают рабочую жидкость из бака и далее через обратный клапан нагнетают ее в гидросистему.

Нормальное положение привода – насосы и коробка передач на лебедку выключены. Отбор мощности допускается или для работы двух насосов, или на лебедку.

Одновременная работа насосов и лебедки категорически запрещена. При передаче крутящего момента на лебедку оба насоса должны быть выключены.

Гидравлический приводустановки предназначен для приведения в действие рабочих органов, оборудования УЗС и управления их работой: привода механизма завинчивания свай, подъема и опускания опор, привода крана.

Управление всеми операциями осуществляется с пульта управления.

На установке используется объемный гидропривод. Основными его элементами являются: масляный бак, два шестеренных насоса НШ-67 постоянной производительности, два гидрораспределителя типа РН-203, два гидрораспределителя типа Р-75-3П, два предохранительно-переливных клапана БГ-52-14, два гидроцилиндра механизма завинчивания с распределительным устройством, гидроцилиндры крана, поворотный гидродвигатель крана, два обратных клапана, два муфтовых вентиля, три манометра МТГ-60/3-ВУ-160х25, трубопровод гидрооборудования, гидроцилиндры внешних опор, щелевые фильтры.

В качестве рабочей жидкости в гидросистеме установки применяется: зимой – масло ВМГЗ (ТУ-38-1-196-68), летом – масло МГ-20 (ТУ-38-1-01-50-70) и МГ-30.

Вместимость всей системы, включая масляный бак, 500 л, в том числе вместимость бака 480 л.

Гидрокран с внешними опорами. На установке применен легкий консольный кран 4030П с гидроприводом. Он предназначен для установки свай в патрон механизма завинчивания, подъема поворотной рамы механизма поворота, установки механизма завинчивания на ростверк и обратно на платформу.

Гидрокран установлен на платформе над задней осью автомобиля.

Внешние опоры предназначены для разгрузки задних рессор автомобиля при завинчивании свай с машины, для увеличения устойчивости автомобиля при восприятии реактивного момента во время завинчивания сваи и для устойчивости машины при работе гидрокрана. Они установлены на платформе за задними колесами автомобиля.

Опорами являются гидроцилиндры, которые крепятся к кронштейнам, приваренным к платформе.

Направляющие свайпредназначены для удержания и направления завинчиваемых свай. В комплект установки входят два вида направляющих свай: для вертикального и наклонного завинчивания свай.

Направляющие для вертикального завинчивания крепятся по углам задней части платформы с помощью ручек с фиксаторами, устанавливаемых в отверстиях на платформе.

Направляющие для наклонного завинчивания крепятся в специальных кронштейнах с отверстиями, расположенными на нижних плоскостях подъемных рам.

Захват свай предназначен для крепления сваи при ее установке краном в зев механизма завинчивания и в направляющую втулку.

Платформа предназначена для монтажа на ней рабочего оборудования установки. Она выполнена цельносварной из профильной и листовой стали. Сверху платформа облицована рифлеными стальными листами. Платформа установлена на лонжероны автомобиля и закреплена к ним стяжками.

Работа установки завинчивания свай УЗС.Работы могут выполняться как с плавучей базы (понтона), так и на суходоле. Перед началом работы установка вывешивается на опорах. С транспортного автомобиля свая гидрокраном подается в механизм завинчивания сваи (гидрокабестан). Механизм завинчивания свай работает следующим образом.

Таблица 9.8