Принцип работы вибропогружателей первых двух групп основан на передаче направленных продольных колебаний от вибратора к свае, которая, в свою очередь, передает эти колебания на несвязный или малосвязный грунт, окружающий сваю. В связи с этим резко уменьшаются трение грунта, а также силы сцепления грунта с поверхностью погружаемой сваи, т. е. возникают условия более легкого погружения сваи под действием ее собственного веса и веса вибропогружателя. В данном случае погружающая способность сваи будет пропорциональна частоте колебаний, а также весу сваи и вибропогружателя. Число колебаний вибропогружателей колеблется в пределах 300— 2500 в минуту.

В зависимости от частоты колебаний вибропогружатели делятся на низкочастотные и высокочастотные. Основными элементами любого вибропогружателя являются электродвигатель, вибратор и наголовник.

На рис. 8.5 показана схема простого вибропогружателя с жестким соединением узлов, основными из которых являются электродвигатель 6, жестко закрепленный на верхней стенке корпуса вибратора, вибратор направленного действия, механизм которого состоит из двух или четырех валов с насаженными на них неуравновешенными массами — дебалансами, вращающимися с одинаковой скоростью в разные стороны. Валы дебалансов имеют между собой зубчатое соединение, расположенное внутри сварного корпуса вибратора. На корпусе вибратора имеются Четыре направляющих ролика, которые используются, когда вибропогружатель навешивается на направляющую стрелу крана. Наголовник предназначен для крепления вибратора на шпунте, свае. Поэтому конструкция его зависит от погружаемого элемента. Передача вращения от вала электродвигателя первичному валу вибратора клиноременная, цепная или зубчатая. Вибратор включается и выключается с пульта управления, близко расположенного к месту работы вибратора.

Недостатком этого вибратора является трудность изменения й увязки основных параметров — амплитуды колебаний и веса вибратора, влияющих на скорость и глубину погружения сваи, а именно: при увеличении амплитуды колебаний необходимо уменьшать вес вибратора, и наоборот. Это невыгодно. Следует также отметить тяжелые условия (вибрация), в которых работает электродвигатель.

Подрессоренный вибропогружатель показан на рис. 8.6. У данных вибропогружателей электродвигатель опирается не на верхнюю сторону корпуса вибратора, а на специальную сменную плиту, являющуюся дополнительным подрессоренным грузом. Плита. связана с корпусом вибратора не жестко, а через четыре—восемь спиральных пружин. Вибропогружатель имеет следующие основные части: наголовник, пружинный амортизатор, пригрузочную плиту (дополнительный подрессоренный груз), электродвигатель и подвесную скобу, с помощью которой вибропогружатель зацепляется крюком крана.

Рве. 8.6. Подрессоренный вибропогружатель:
1 — наголовник; 2 — вибратор; 9 — пружвврый амортизатор; 4 — пригрузочная плита (дополнительный подрессоренный груэ); 5 — электродвигатель; 6 — подвесная сноба

В связи с периодичностью изменения расстояния между центром вала двигателя и центром первичного вала вибратора предусмотрено устройство привода, учитывающее эту особенность. В остальном же конструкция данного вибропогружателя мало чем отличается от вибропогружателя с жестким закреплением узлов.

Во время работы вибропогружателей с подрессоренным элек-. тродвигателем и дополнительным грузом колебания от нижней части вибропогружателя, т. е. от вибратора через наголовник, передаются свае; пригрузочная плита и электродвигатель, т. е. верхняя часть вибропогружателя, почти не колеблются, но, действуя своим весом на вертикальную ось сваи, способствуют еепогружению в грунт.

Таблица 8.1
Техническая характеристика вибропогружателей

В данных вибропогружателях пригрузочной плиты меняется в зависимости с/т массы погружаемой сваи и характера грунта.

В этих вибропогружателях вибраторы выполнены так, что имеется возможность изменять режим вибрации. Для этого эксцентрик вибратора выполнен из двух частей, неподвижной и подвижной, т. е. имеется возможность перемещать подвижную часть эксцентрика и тем самым регулировать (изменять) кинетический момент, а следовательно, изменять возмущающую силу и амплитуду вибрации погружаемой сваи, что невозможно в вибромолотах .

Промышленностью выпускаются два типа вибропогружателей: высокочастотный В-401 и низкочастотный СП-42. Их техническая характеристика приведена в табл. 8.2.

Погружающая способность вибраторов основана на вибрации и на ударном воздействии на погружаемый элемент, т. е. в последнем случае сочетается принцип работы вибропогружателей и молотов ударного действия. Поэтому вибромолоты могут погружать сваи, шпунт и сваи-оболочки в несвязные и связные грунты, причем их погружающая способность при одинаковых параметрах выше, чем у вибропогружателей и других снарядов ударного действия.

Вибромолот (рис. 8.7) представляет собой вибратор направленного действия. Дебалансы вибратора жестко закреплены-на: параллельных валах двух электродвигателей, встроенных в ударную часть. Ударная часть вибромолота соединена пружинами с наголовником (или плитой). В нижней части корпуса вибратора расположен боек, Боек имеется также у наголовника. Бойки обращены друг к другу.

Рис. 8.7, Схема вибромолота:
1 — наголовник (плита); 2 — боек наголовника; 3 — боек корпуса вибратора; 4 — ударная часть вибромолота; 5 — дебалансы; 6 — электродвигатели; 7 — вал электродвигателя; 8 — пружинный амортизатор

При вращении валов электродвигателей насаженные на них дебалансы также вращаются, причем в разные стороны. За счет этого вращения возникает периодически возмущающая сила, направленная перпендикулярно осям электродвигателей. Эта сила и возбуждает вертикальные колебания ударной части, т.е. не только передает вибрацию погружаемому элементу, но за счет ударов, наносимых бойком 3 корпуса вибратора по бойку 2 наголовника, воздействует на сваю, увеличивая интенсивность ее погружения.

Режим работы вибромолота зависит не только от грунта, в который погружается свая, но и от жесткости подвески и первоначального зазора между бойками. То и другое можно регулировать, ослабляя или сжимая пружины регулировочными болтами.

Промышленность выпускает вибромолот С-467М для забивки свай длиной до 20 м и металлического шпунта длиной до 13 м, а также виброударный шпунтовыдергиватель В1-592 для извлечения из грунта металлических свай и шпунта длиной до 15 м.

Тип виброударной машины выбирают в зависимости от массы погружаемого (или извлекаемого) элемента. По массе М погружаемого элемента определяют массу ударной части: соотношение между ними должно быть от 1/1,5 до 1/2; большее значение принимают при забивке или извлечении одиночных свай, а меньшее — при забивке или извлечении шпунтовой стенки.

Поскольку массе ударной части виброударной машины соответствует определенная мощность электродвигателя, по величине последней определяют необходимую мощность источника питания, которая должна быть больше мощности электродвигателей в 1,6—1,8 раза при одновременном пуске двух электродвигателей и в 1,1—1,3 раза при их раздельном пуске.

По массе виброударной части машины и длине погружаемого элемента выбирают копер (копровую установку).