Устройство подъемно-ударного действия для разрушения прочных грунтов

 

Изобретение относится к разработке прочных грунтов и позволяет снизить энергоемкость процесса их разрушения. Устр-во включает наконечник 1, рабочий орган, выполненный из полого корпуса 2, внутри которого размещен боек 3. С корпусом 2 соединен с возможностью ограниченного и продольного перемещения наконечник 1 с наковальней . Наконечник 1 в исходном положении рабочего органа посредством упругой связи с корпусом 2 поджат к последнему. Дно корпуса 2 имеет центральное отверстие для подъема каната 5 и упоры, выполненные в виде регулировочных винтов 6. Боек 3 взаимодействует с одной стороны с наковальней, а с другой - с винтом 6. На бойке 3 закреплена контрольная линейка 4 для регулирования величины зазора между бойком 3 и наковальней наконечника 1. С помощью каната 5 поднимается боек 3, который, упираясь в винты 6 корпусом 2, поднимает наконечник 1. По линейке 4 контролируется величина зазора между наконечником 1 и бойком 3. Разрушение осуществляют двумя ударными и.мпульсами, для чего подбирают параметры первого и второго ударного импульсов. Совокупное и последовательное воздействие двумя ударами увеличивает продолжительность упругонапряженного состояния объема грунта под рабочим органом. 2 з.п.ф-лы, 4 ил. сл со 00 со ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5D4 E02 F5 32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3927023/29-03 (22) 12.07.85 (46) 30.05.87. Бюл. № 20 (71) Волгоградский инженерно-строительный институт (72) А. И. Кобзарев (53) 621.879:624.1 39.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 910954, кл. Е 02 F 5/32, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1218735, кл. E 02 F 5/32, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ПОДЪЕМНО-УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ПРОЧНЫХ ГРУНТОВ (57) Изобретение относится к разработке прочных грунтов и позволяет снизить энергоемкость процесса их разрушения. Устр-во включает наконечник 1, рабочий орган, выполненный из полого корпуса 2, внутри которого размещен боек 3. С корпусом 2 соединен с возможностью ограниченного и продольного перемещения наконечник 1 с наковальней. Наконечник 1 в исходном положеЛК» 1313975 А 1 нии рабочего органа посредством упругой связи с корпусом 2 поджат к последнему.

Дно корпуса 2 имеет центральное отверстие для подъема каната 5 и упоры, выполненные в виде регулировочных винтов 6.

Боек 3 взаимодействует с одной стороны с наковальней, а с другой — с винтом 6.

На бойке 3 закреплена контрольная линейка 4 для регулирования величины зазора между бойком 3 и наковальней наконечника 1. С помощью каната 5 поднимается боек 3, который, упираясь в винты 6 корпусом 2, поднимает наконечник 1. По линейке 4 контролируется величина зазора между наконечником 1 и бойком 3. Разрушение осуществляют двумя ударными импульсами, для чего подбирают параметры первого и второго ударного импульсов.

Совокупное и последовательное воздействие двумя ударами увеличивает продолжительность упругонапряженного состояния объема грунта под рабочим органом. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1313975

Изобретение относится к разработке прочных грунтов, в частности к устройствам подъемно-ударного действия.

Цель изобретения — - снижение энергоемкости процесса разрушения прочных грунтов.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства подъемно-ударного действия в исходном положении; на фиг. 2 то же, во время ударного процесса; на фиг. 3 — совмещенные во времени: а кривая деформация в грунта; б — напряжение о и реакции упругой составляющей еу, в — изменение количества движения mV рабочего органа в ударном процессе; на фиг. 4 — то же, но при реализации изобретения: а — изменение реакции упругой составляющей еу при ступенчатом нагружении; б — изменение количества движения mV при ступенчатом нагружении; в — то же, при разрушении грунта с более высокими упругими характеристиками; г — кривая деформация грунта е при реализации изобретения.

Устройство состоит из клиновидного наконечника 1, на верхнем торце которого установлен перевернутый стакан 2 (полый корпус) с размещенным внутри грузовым блоком 3 (бойком) и закрепленной на нем контрольной линейкой 4 так, что образуется зазор между ударной поверхностью и торцом наковальней наконечника 1. Дно стакана 2 имеет центральное отверстие для подъемного каната 5 и упоры в виде регулировочных винтов 6, причем стакан 2 и наконечник 1 соединены через демпфирующую прокладку 7 посредством штанг 8 с буртиками 9 и пружинами 10, расположенными в полостях 11 стенок стакана 2.

На фиг. 3 приведены совмещенные во времени графики ударного процесса при наличии отскока рабочего органа, где а), б) и в) соответственно деформация е объема грунта под рабочим органом, напряжения о, реакция упругой составляющей еу и изменение количества движения mV рабочего органа, при этом: 0 — tq — время первой фазы ударного процесса; 4 — -4 — время второй фазы ударного процесса; 0 — 2 — мгновенная деформация при загружении, состоящая из упругой мгновенной c>.. и пластической мгновенной а.; 2 — 4 — — длительная деформация; 4 — 7 — обратная деформация, состоящая из 4 — 6 — обратной упругой мгновенной и 6 — 7 — обратной упругой длительной ь1а деформации при разгрузке; прямая 2 — 5 — длительная деформация вязко-пластического течения в ., где разность ординат точек и 5 дает величину полной пластической деформации е .

Как видно из графиков на фиг. 3, в момент времени tz основное влияние на величину отскока рабочего органа оказывает величина мгновенной упругой составляющей

4 — 6 обратной деформации, распространяю20

55 щейся в грунте со скоростью упругих колебаний.

При этом мгновенная 4 — 6 упругая составляющая противодействует переходу упругопластической деформации в пластически-упругую, а длительная 6 — 7 составляющая соответственно пластически-упругой деформации в пластическую.

Исходя из того, что реакция упругой составляющей подчиняется принципу независимости действия сил, приложена к одному и тому же объему грунта и направлена при этом навстречу движущемуся рабочему органу, то имеется возможность трансформировать ее в полезную работу разрушения путем нанесения встречного и равного ей по величине второго удара, что обеспечит ее компенсацию, и увеличением продолжительности ударного процесса изменить характер деформации объема грунта.

Началом времени воздействия вторым ударным импульсом практически может быть любой момент на участке кривой 2 — 4, т. е. от начала деформации до начала релаксации напряжений, но предпочтительно на участке 3 — 4, так как абсцисса точки 3 соответствует времени затухания длительной упругой деформации.

Условное продолжение прямой 2 — 5 до пересечения с горизонталью показывает, что увеличение длительности ударного процесса за пределы точки 5 обеспечит перевод упругопластической деформации в пластическую, если обратная деформация 4 — 7 будет полностью скомпенсирована вторым встречным ударом. При этом, ее мгновенная упругая составляющая 4 — 6 должна компенсироваться жестким и коротким передним фронтом ударного импульса, а длительная 6 — 7 — более продолжительным, но менее жестким задним ударным фронтом.

Известно, что с увеличением прочности грунтов величина мгновенной 4 — 6 упругой деформации возрастает, и значение коэффициента восстановления К стремится к единице, а продолжительность времени обратной деформации уменьшается. Грунты меньшей прочности имеют меньшую величину мгновенной упругой составляющей обратной деформации и, соответственно, меньшее значение коэффициента восстановления К, стремящегося к нулю.

Поэтому при работе на грунтах с различными упругими характеристиками необходимо изменять общую продолжительность ударного процесса изменением времени начала воздействия вторым ударным импульсом и изменением его продолжительности. При этом грунты с большей прочностью следует разрушать за более короткий промежуток времени, чем менее прочные.

На фиг. 4 приведены совмещенные во времени графики ударного процесса при реализации изобретения разрушения прочных грунтов последовательным ступенчатым

1313975

55 нагружением объема грунта двумя ударными импульсами при коэффициентах восстановления К-0 и К- 1: а, б, в и г соответственно напряжению о, изменение реакции упругой е составляющей, изменение количества движения mV рабочего органа при К-+О, изменение количества движения

mV рабочего органа при К вЂ” и график деформации в.

Устройство подъемно-ударного действия работает следующим образом.

Свободно падающий рабочий орган при встрече с поверхностью разрушаемого грунта массой наконечника 1 и стакана 2 наносит первый удар и количеством движения

mV приводит объем грунта в упругонапряженное состояние, удерживает его своим движением в этом состоянии до второго удара. Так как скорость рабочего органа при движении в разрушаемом грунте падает, то грузовой блок 3 со скоростью свободного падения, двигаясь в стакане 2, пройдет путь, равный зазору между его ударной поверхностью и торцом движущегося наконечника 1, догонит и нанесет по нему через деформирующую прокладку 7 удар.

При этом встречным действием переднего фронта ударного импульса и силы мгновенной в - упругой деформации объем грунта, находящийся под рабочим органом, переводится в пластически-упругую деформацию еп (фиг. 4, г), а сила мгновенной е.м упругой деформации трансформируется в силу разрушения.

Наконечник 1, получив ударный импульс от грузового блока 3, начинает ускоренное движение, увлекая за собой массу стакана 2 штангами 8, сжимая при этом буртиками 9 пружины 10, уменьшая этим ускорение и уравнивая скорость наконечника 1 и грузового блока 3. При этом суммарным количеством движения mV наконечника 1 и грузового блока 3 совместно с длительной упругой Bye составляющей деформации задний фронт ударного импульса растягивается, ударный процесс переводится в более мягкий режим, его продолжительность увеличивается, и этим пластически-упругая деформация е .+я . переводится в пластическую е„, а сила длительной упругой составляющей деформации этим трансформируется в силу разрушения. В результате, упругопластическая деформация

ByM+8nM+Fna (фиг. 3, а) поэтапно переводится в пластическую е.+ел. (фиг. 4, г) .

Эффективность взаимодействия силы у упругой составляющей реакции грунта и второго ударного импульса при работе на грунтах с различными упругими характеристиками регулируется упорными регулировочными винтами 6 изменением величины зазора, который позволяет включать в ударный процесс грузовой блок 3 в требуемый момент времени. Величина зазора определяется по глубине пластической деформации отпечатков, полученных от удара рабочего органа по поверхности разрушаемого грунта. Зазор устанавливается в исходном положении рабочего органа так, чтобы его величина не превышала глубины отпечатка. ,цля приведения рабочего органа в исходное положение с помощью подъемного каната 5 поднимается грузовой блок 3, который, упираясь в винты 6 стаканом 2 через штанги 8, поднимает наконечник 1. Последний, освободившись от грузового блока 8, поджимается сжатыми пружинами 10 к торцу стакана 2. При этом по линейке 4 контролируется величина зазора между наконечником 1 и грузовым блоком 3.

Параметры первого ударного импульса подбирают такими, чтобы грунт под рабочим органом перешел в упругонапряженное состояние за короткий промежуток времени и удерживался в этом состоянии движением рабочего органа. Это достигается за счет создания мощного переднего фронта ударного импульса путем нанесения короткого по времени удара большой массы наконечника 1 и стакана 2, которые в совокупности должны быть в два-три раза больше массы грузового блока 3.

Упругонапряженное состояние объема грунта под движующимися большими массами наконечника 1 и стакана 2 позволяет произвести в первой фазе второй удар передним фронтом, жесткими и достаточным для компенсации мгновенной е упругой составляющей реакции грунта, (фиг. 3, а) массой грузового блока 3, что обеспечивает вовлечение ее в ударный процесс в виде силы разрушения и перевод упругопластической деформации в пластически-упругую е +e .. (фиг. 4, г). При этом нанесение второго удара по упругонапряженному объему увеличивает продолжительность ударного;роцесса в целом, что на завершающем этапе ударного процесса обеспечивает перевод пластически-упругой деформации ri-/е. в пластическую еп. (продолжение прямой 2 — 5 до пересечения с горизонталью, фиг. 3, а).

Параметры второго удара подбирают такими, чтобы передним фронтом ударного импульса и компенсацией мгновенной вам упругой составляющей реакции грунта вовлечь ее полностью в ударный процесс как силу разрушения, а постепенным повторным привлечением массы стакана 2 в ударный процесс на последнем этапе посредством штанг 8 и сжатием пружин 10 увеличить его продолжительность, интенсивность привлечения дополнительной массы в количество движения mV, что обеспечит вовлечение дополнительной е . упругой составляющей реакции в ударный процесс в виде силы разрушения, и перевод пластически

1313975

Формула изобретения

11

О

fbi

5 упругой деформации 81п.+еул в пластическую в (фиг. 4, г).

Это достигается изменением времени начала воздействия вторым ударным импульсом, продолжительностью и его величиной, которая для прочных грунтов не превышает трети первого удара.

Такое совокупное и последовательное воздействие первого и второго ударов увеличивает продолжительность упругонапряженного состояние объема грунта под рабочим органом, исключает из ударного процесса пассивную фазу и отскок рабочего органа, трансформирует энергию упругого сжатия объема грунта в энергию его разрушения, и обеспечивает поэтапный переход упругопластической деформации в пластическую, снижая этим энергоемкость процесса разрушения.

1. Устройство подъемно-ударного действия для разрушения прочных грунтов, включающее рабочий орган, выполненный из полого корпуса, из соединенного с ним с возможностью ограниченного продольного перемещения наконечника с наковальней и из бойка, размещенного в корпусе с возможностью взаимодействия с одной стороны с наковальней последнего, а с другой — с упором корпуса, и соединенный с бойком подъемный канат, отличающееся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса разрушения прочных грунтов, наконечник в исходном положении рабочего органа посредством упругой связи с корпусом поджат к последнему, а упор выполнен в виде жесткого элемента, соединенного с корпусом с возможностю регулирования в исходном положении рабочего органа зазора между бойком и наковальней наконечника.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что оно снабжено закрепленной на бойке контрольной линейкой для регулирования величины зазора между бойком и наковальней наконечника.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что упор выполнен в виде регулировочного винта.

1313975 о

Еу

/7717

1

Составитель Л. Варина

Редактор В. Ковтун Текред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 2003/3I Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4