грунтоуплотняющее устройство для уплотнения и вытрамбовывания траншей и оросительных каналов

Формула изобретения

Грунтоуплотняющее устройство для уплотнения и вытрамбовывания траншей и оросительных каналов, содержащее раму, грунтоуплотняющий рабочий орган в виде сегмента, взаимодействующий с грунтом путем обкатывания с возможностью перестановки, установленный на раме, и привод, обеспечивающий обкатывающее воздействие и перестановку рабочего органа, отличающееся тем, что рама содержит горизонтальную платформу с размещенным на ней грузом и боковые опорные колеса, установленные на ней с возможностью вращения, а также два сегмента, закрепленных на шатунах кривошипно-кулисных механизмов с качающимися ползунами, которые установлены в противофазе на приводном кривошипе, причем сегменты в поперечном сечении представляют собой прямоугольные трапеции с закругленными углами, зазор между закрепленными на шатунах сегментами минимальный, а центры кривизны сегментов находятся на продолжении осей шатунов на расстоянии r₂ от шарнира, соединяющего грунтоуплотняющий сегмент с кривошипом:

,

где r₁ - длина кривошипа;

b - длина кривошипно-кулисного механизма.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для уплотнения грунта, и может быть использовано для вытрамбовывания траншей и оросительных каналов.

Известно устройство для уплотнения материалов, содержащее раму с уплотняющим элементом в виде шарнирно смонтированного цилиндрического сегмента, выполненную с вертикальными и примыкающими к ее нижнему торцу горизонтальными направляющими, в последних из которых на роликах размещена ось качания сегмента, механизм привода качания выполнен кривошипно-шатунным, вал его установлен в вертикальных направляющих рамы и подпружинен, коренные шейки шарнирно соединены опорными рычагами с осью качания сегмента, шатун шарнирно связан с краем сегмента [Авторское свидетельство СССР №1542991, кл. Е01С 19/23, 19/34].

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и недостаточная надежность, обусловленная большой вертикальной статической нагрузкой на горизонтальные направляющие роликов оси качания сегмента. Такое техническое решение затрудняет работоспособность устройства под вертикальной нагрузкой.

Известно устройство для уплотнения материала, содержащее раму, соединенную посредством передаточного механизма качательного движения с уплотняющим цилиндрическим сегментом, и двигатель [Авторское свидетельство СССР №1783029, кл. Е01С 19/34, Е02D 3/046]. Уплотняющий сегмент в верхней части и рама в нижней части выполнены с зубчатыми секторами, а передаточный механизм - в виде рычага, в средней части которого установлено с возможностью вращения связанное с двигателем зубчатое колесо, контактирующее с зубчатыми секторами рамы и уплотняющего сегмента, причем двигатель смонтирован на рычаге, один конец которого шарнирно закреплен на раме, а другой - на уплотняющем сегменте.

Недостатками устройства являются недостаточная надежность работы зубчатых зацеплений, обусловленная эксплуатацией в условиях повышенного загрязнения, а также отсутствие в заявленном размерном условии параметра, учитывающего стрелу прогиба сегмента, что делает бессмысленным само соотношение, которое призвано обеспечить отсутствие вертикальных колебаний.

Прототипом изобретения является шагающая машина для уплотнения дна траншей, содержащая раму, гидроцилиндр привода продольного перемещения, стойки, обеспечивающие поперечную устойчивость машины и участвующие в продольном переносе уплотняющего штампа, штамп в виде выпуклой опоры, образованный дугой окружности, с установленным в его полости вибратором и приспособление подъема штампа [Авторское свидетельство СССР №876822, кл. Е01С 19/34, Е02D 3/046]. Штамп снабжен устройством его наклона относительно горизонтальной оси, выполненным в виде силовых цилиндров, которое обеспечивает обкатывающее движение штампа. Поскольку обкатывающее движение штампа обеспечивается согласованным взаимодействием гидроцилиндра без учета кривизны образующей рабочей поверхности штампа, уплотняемая поверхность имеет ступенчатый профиль.

Недостатками машины являются сложность конструкции, применение дополнительных устройств и агрегатов для продольного перемещения машины, необходимость наличия гидростанции и пульта управления для согласованной работы гидроцилиндров и механического привода, передача вертикальной статической нагрузки через зубчато-реечное зацепление, возможность обрушения стенок траншеи из-за близкого расположения опорных плит к краям траншеи, невозможность обеспечения плоскостности днища траншеи.

Предлагаемое изобретение позволяет непрерывно уплотнять дно и стенки траншей без применения дополнительных агрегатов и устройств для продольного перемещения, а также обеспечивает плоскостность днища траншеи. Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом грунтоуплотняющем устройстве, содержащем раму, грунтоуплотняющий рабочий орган в виде сегмента, взаимодействующий с грунтом путем обкатывания с возможностью перестановки, установленный на раме, и привод, обеспечивающий обкатывающее воздействие и перестановку рабочего органа, рама содержит горизонтальную платформу с размещенным на ней грузом и боковые опорные колеса, установленные на ней с возможностью вращения, а также два сегмента, закрепленных на шатунах кривошипно-кулисных механизмов с качающимися ползунами, которые установлены в противофазе на приводном кривошипе, причем сегменты в поперечном сечении представляют собой прямоугольные трапеции с закругленными углами, зазор между закрепленными на шатунах сегментами минимальный, а центры кривизны сегментов находятся на продолжении осей шатунов на расстоянии r₂ от шарнира, соединяющего грунтоуплотняющий сегмент с кривошипом:

где r₁ - длина кривошипа;

b - длина стойки кривошипно-кулисного механизма.

Использование рабочих органов трапецеидального сечения с закругленными углами способствует лучшему уплотнению дна траншей за счет уменьшения площади соприкосновения сегментов с грунтом, кроме того, появляется возможность уплотнения стенок траншей.

На фиг.1 представлено грунтоуплотняющее устройство для уплотнения и вытрамбовывания траншей и оросительных каналов, на фиг.2 - то же, в фазе переноса, на фиг.3 - то же, вид сзади, на фиг.4 - сечение А-А.

Грунтоуплотняющее устройство для уплотнения и вытрамбовывания траншей и оросительных каналов содержит раму 1 с горизонтальной платформой, опирающейся на опорные колеса 2, привод 3, рабочие органы 4, выполненные в виде двух сегментов, закрепленных на шатунах и установленный на раме 1 груз 5, создающий вертикальную статическую нагрузку. Зазор между сегментами исключает трение между их внутренними поверхностями и выбирается с учетом жесткости приводного механизма и самих сегментов. Центры кривизны М₁ и М₂ сегментов находятся на продолжении осей шатунов на расстоянии

где r₁ - длина кривошипа;

b - длина стойки кривошипно-кулисного механизма;

₁ - угол поворота кривошипа.

Формула (1) получена из условия приближения траектории центра кривизны сегмента М к прямой линии и обеспечивает обкатывание прямой линии. Для предлагаемого грунтоуплотняющего устройства для уплотнения и вытрамбовывания траншей и оросительных каналов необходимо, чтобы в момент отрыва одного рабочего органа другой коснулся грунта (чтобы контакт с грунтом был непрерывным). Для этого обкатывающее воздействие каждого рабочего органа должно соответствовать повороту ведущего кривошипа на 180°. Поскольку ввиду симметричности интервала приближения в формуле (1) угол ₁ соответствует полуинтервалу приближения, принимаем . Тогда формула (1) примет вид

Такое соотношение размеров позволяет обеспечить плоскостность днища траншеи.

Радиус кривизны R сегмента может быть любым (он выбирается из условия заданной глубины уплотнения или из условия обеспечения заданного шага), поскольку от величины R зависят только длина шага и удельное давление. Но чрезмерное увеличение радиуса кривизны R нежелательно, т.к. это сделает конструкцию более громоздкой и менее жесткой. Шаг на интервале огибания определяется по формуле

.

При , соответствующем концу отрезка огибания, шаг за полоборота входного кривошипа

.

Каждый сегмент n раз обкатывает один и тот же участок грунта

Грунтоуплотняющее устройство для уплотнения и вытрамбовывания траншей и оросительных каналов работает следующим образом. На горизонтальную платформу рамы 1 при помощи крана устанавливается груз 5 (например, бетонная плита), создающий вертикальную статическую нагрузку. Масса груза определяется исходя из свойств грунта и требуемой степени уплотнения. Затем включается привод вращения 3 кривошипа, который приводит в движение рабочие органы 4 и 5, которые попеременно совершают обкатывающее воздействие по уплотняемой поверхности, т.е. в момент, когда сегмент 5 контактирует с поверхностью грунта, сегмент 4 находится в фазе переноса, и наоборот. При каждом последующем обкатывании сегменты 4 и 5 постепенно погружаются в грунт, одновременно передвигая вперед все устройство.