устройство для разработки мерзлых грунтов

Формула изобретения

Устройство для разработки мерзлых грунтов, содержащее тягач, рабочий орган, выполненный в виде бандажа с закрепленными на нем клиньями, раму рабочего органа, соединяющую его с тягачом и источник подачи энергии, установленный на раме рабочего органа, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено порталом, закрепленным на тягаче, вертикальной рамой, соединенной с порталом, пригрузочным рычагом, один конец которого шарнирно прикреплен к вертикальной раме, а средняя его часть с помощью ролика свободно опирается на раму рабочего органа, пригрузом, установленным на свободном конце пригрузочного рычага, и вибратором, жестко закрепленным внутри рамы рабочего органа, выполненной пространственной и соединенной с вертикальной рамой с возможностью поворота относительно тягача в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом клинья выполнены сплошными, ориентированы своими рубящими кромками по оси движения тягача и образуют вместе с бандажом рубящий диск со сплошной рубящей круговой кромкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительной технике для разработки мерзлых и плотных грунтов.

Из известных способов механического разрушения мерзлого грунта наименее энергоемким является способ крупного скола, когда отношение площади поверхности кусков разрушенного массива грунта к первоначальному его объему будет минимальным.

Известны устройства, работающие по способу крупного скола, например, устройство для разработки мерзлых грунтов (а.с. СССР №305244, Мкл Е 02 F 5/30, 1969.), содержащее тягач, вертикальную раму, клиновой рабочий орган. Разрушение мерзлого грунта происходит путем сбрасывания на забой подвешенного на раме тягача клинового рабочего органа, который откалывает глыбы мерзлого грунта от массива при соударении с последним.

К недостаткам этого устройства относится: сокращение срока службы базовой машины за счет того, что при сбрасывании тяжелого клинового рабочего органа узлы базовой машины подвергаются сверхрасчетным динамическим нагрузкам; высокая энергоемкость процесса разработки грунта, так как более половины мощности базовой машины затрачивается впустую при переходе машины на очередную позицию.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для разработки мерзлых грунтов по а.с. СССР №175000, Мкл Е 02 F 5/30, 1965, которое содержит тягач, вращающийся рабочий орган, смонтированный на раме, соединяющей его с тягачом, и выполненный в виде двух бандажей, между которыми по кругу крепятся чугунные призмы, одни из которых выполнены сплошными, а другие - с цилиндрическими полостями, внутри которых установлены цилиндры с поршнями и прикрепленными к ним рыхлящими клиньями, пневматические молоты, установленные на оси рабочего органа, бойки которых забивают в грунт полые призмы.

Устройство работает следующим образом.

При движении тягача вперед рабочий орган поворачивается и через полые призмы с клиньями опирается на грунт. Затем включается в работу молот. Боек молота ударяет по поршню, в результате чего полые призмы погружаются в грунт. После нанесения удара воздух из полости молота выпускается в атмосферу и боек подбрасывается вверх. Удары наносятся за время, необходимое для поворота призмы на 5-10° от вертикального положения. В результате работы молота клинья пробивают паз, при этом полая призма с клиньями опускается на грунт. При движении тягача вперед глыба грунта отрывается.

Известное устройство обладает рядом недостатков.

Во-первых, скалывание глыбы грунта в известном устройстве осуществляется только в результате внедрения полой призмы с клиньями при оптимальном размере уступа, величина которого зависит не только от угла заострения призмы и ее длины, но в большей степени зависит от состояния и свойств грунта. Во-вторых, поскольку призмы по окружности бандажей зафиксированы жестко, то скалывание глыб будет иметь место тогда, когда расстояние между кромками смежных полых призм будет меньше или равным оптимальному размеру (ширине) уступа. В противном случае скола глыб не будет, а вмятины в мерзлом грунте от призм смысла практически не имеют.

В-третьих, отсутствует возможность настраивать устройство на оптимальный режим работы, т.е. нет гарантии скола глыбы при уступе с шагом, близким к максимальному.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности за счет регулирования параметров процесса разрушения мерзлого грунта.

Для решения поставленной задачи в известном устройстве для разработки мерзлых грунтов, содержащем тягач, рабочий орган, выполненный в виде бандажа с закрепленными на нем клиньями, раму рабочего органа, соединяющую его с тягачом и источник подачи энергии, установленный на раме рабочего органа, дополнительно установлены портал, закрепленный на тягаче, вертикальная рама, соединенная с порталом, пригрузочный рычаг, один конец которого шарнирно прикреплен к вертикальной раме, а средняя его часть с помощью ролика свободно опирается на раму рабочего органа, пригруз, установленный на свободном конце пригрузочного рычага, и вибратор, жестко закрепленный внутри рамы рабочего органа, выполненной пространственной и соединенной с вертикальной рамой с возможностью поворота относительно тягача в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом клинья выполнены сплошными, ориентированы своими рубящими кромками по оси движения тягача и образуют вместе с бандажом рубящий диск со сплошной рубящей круговой кромкой.

Благодаря отличительным признакам достигается возможность установки рабочего органа при движении устройства на оптимальный размер уступа на массиве мерзлого грунта путем выдерживания направления движения устройства по намеченному и закрепленному створу, что обеспечивает максимальную производительность. Кроме того, установка пригрузочного рычага позволяет регулировать статический пригруз путем увеличения или сокращения груза на свободном конце рычага исходя из возможности тягача. В результате чего повышается скорость внедрения рубящего диска в грунт, а, в конечном счете, повышается производительность устройства.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства для разработки мерзлых грунтов - вид сбоку, на фиг.2 - фрагмент рабочего органа, на фиг.3 - сечение I-I на фиг.2, на фиг.4 - вариант профиля клина, на фиг.5 фрагмент процесса разработки мерзлого грунта.

Устройство для разработки мерзлых грунтов состоит из тягача 1, портала 2, закрепленного на тягаче, сочлененной с порталом вертикальной рамы 3, пространственной рамы 4, соединяющей рабочий орган с тягачом, бандажа 5, установленного внутри пространственной рамы 4 на роликах 6 с возможностью свободного вращения клиньев 7, закрепленных на бандаже с помощью пальцев 8, вибратора 9, жестко закрепленного внутри рамы 4, поводков 10, с помощью которых рама 4 соединена с вертикальной рамой 3 с возможностью поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно тягача, двух опорных роликов 11, закрепленных снаружи на боковинах пространственной рамы 4, пригрузочного П-образного рычага 12, один конец которого шарнирно закреплен на стойках вертикальной рамы 3, а средняя часть опирается на опорные ролики 11, двух серег 13, укрепленных в средней части рычага 12 и огибающих опорные ролики 11 с возможностью свободного перемещения роликов относительно внутреннего контура серег 13, электростанции 14, установленной на свободном конце пригрузочного рычага 12, которая помимо работы по прямому назначению выполняет функцию статического пригруза, колесной пары 15, рама 16 которой одним концом шарнирно сочленена с пространственной рамой 4, а другим, с помощью винтовой пары 17, со свободным концом рычага 12.

Устройство работает следующим образом.

После выхода устройства на исходную рабочую позицию колесная пара 15 с помощью винтовой пары 17 выводится в крайнее верхнее положение, в результате чего рабочий орган своими клиньями 7 свободно опирается на поверхность грунта. Затем, при включении в работу вибратора, клинья 7 под действием собственного веса рабочего органа, статической нагрузки пригруза и вибрационной нагрузки внедряются в грунт и при движении тягача образуют в мерзлом грунте так называемую пионерную борозду, в сторону которой при последующей параллельно первой проходке происходит скол валика грунта (фиг.5).

Для получения наибольшей производительности устройства пробным путем устанавливают оптимальную (наибольшую) ширину уступа на массиве мерзлого грунта, при которой скол глыбы гарантируется.