Рабочий орган для уплотнения грунтов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Реслублик

«i>953090 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30. 01. 81 (21) 3283088/29-33 сприсоединениемзаявки ¹ (23) Приоритет

151) М. Кп.

Е 02 О 3/046

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 625.085 (088. 8) Опубликовано 23.08.82. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 23.08.82 (72) Автор изобретения

Ю.В. Власов (7! ) заявитель (54) РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ

ГРУНТОВ

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в устройствах для ударного уп- лотнения грунта под фундаменты зданий и сооружений.

Известны устройства для уплотнения грунта, включающие базовый грузоподъемный механизм и рабочий орган в виде сплошной трамбующей плиты, круглый в плане. Рабочий орган подвешивают к стреле базового механизма непосредственно на троссе. Уплотнение производят в соответствии с технологической схемой трамбования f1) .

Схема трамбования предусматривает несколько циклов. В первом цикле, состоящем из нескольких полос следов по одному следу наносится

2-3 удара. При этом в результате заглубления рабочего органа в грунт между следами образуются секторы— островки из неуплотненного грунта, которые выступают над поверхностью уровня следа .рабочего органа.

Во втором цикле трамбование ведут со смещением следа на половину диаметра так, чтобы рабочий орган взаимодействовал с этими выступами.

Таким образом, при втором цикле днище рабочего органа всегда взаимодействует с грунтовым основанием, имеющим перепады и уклоны.Это затрудняет повторный захват рабочего органа для последующего подъема.

Кроме того, из-за перепадов происходит перекос рабочего органа, он сползает со своего следа. В данном случае рабочий орган производит удар с вращением вокруг своего центра масс и разрыхляет поверхностный слой, Известно также устройство, в кото ром для исключения разрыхления грунта вводится шабот (передающая плита).

15 В этом устройстве удар рабочего органа осуществляется не по грунту, а по шаботу. Шабот является промежуточным телом, которое воспринимает удар от рабочего органа и передает его грунту. Шабот снижает перенапряжения, которые приводят к разуплотнению верхнего слоя грунта.

Однако он снижает величину не только контактных напряжений, но и напряжений действующих в глубине слоя (23 .

Недостатком такого устройства является повышенная энергоемкость процесса уплотнения грунта.

953090

Наиболее близким к предлагаемому является рабочий орган для уплотнения грунтов, включающий захватное приспособление, корпус с направляющими каналами, в которых параллельно друг другу размещены с возможностью пе- 5 ремещения ударные цилиндрические штанги с головками, рабочие концы которых выступают за пределы корпуса (3).

Недостатком известного устройства IO являются высокие энергозатраты при уплотнении грунтов.

Целью изобретения является снижение энергозатрат при уплотнении грунтов 15

Указанная цель достигается тем, что в рабочем органе для уплотнения грунтов, включающем захватное приспособление, корпус а направляющими каналами, в которых параллельно 2О друг другу размещены .с возможностью перемещения ударные цилиндрические штанги .с головками, рабочие концы которых выступают за пределы корпуса, концы ударных штанг выполнены в форме правильных призм с равными высотами, причем смежные боковые грани рядом установленных призм параллельны и расположены с.зазором, ребра каждой призмы параллельны оси ударной цилиндрической штанги, нижняя часть каждой призмы со стороны смежных граней выполнена с наклонной выемкой, ширина которой равна ширине грани, а глубина выемки расширяется к нижнему основанию призмы. 35

Кроме того, рабочий орган для поверхностного уплотнения грунтов до полнительно снабжен стабилизатором

его положения в виде клина, который установлен на поверхности корпуса и 40 жестко с ним соединен.

На фиг. 1 показан грузоподъемный механизм с рабочим органом, общий вид; на фиг. 2 — рабочий орган перед подъемом; на фиг. 3 — разрез я-й на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез

Б-Б на фиг. 3, на фиг. 5 — рабочий орган при егб подъеме; на фиг. б разрез В- В на фиг.. 5; на фиг. 7 узел t на фиг. 1; на фиг. 8 — разрез

Г-Г на фиг. 7; на фиг. 9 — технологическая схема трамбования грунта при 1-ом цикле; на фиг. 10 — разрез

Д-Д на фиг. 9; на фиг. 11 - техноло-. гическая схема трамбования грунта при 2-ом цикле; на фиг. 12 - разрез

Е-Е на фиг. 11.

Рабочий орган для уплотнения грунтов включает грузоподъемный механизм (преимущественно экскаватор одноковшовый универсальный) 1 со стрелой 2 60 и рабочим органом 3 (фиг. 1-3).

Рабочий орган включает захват — вертлюг 4 (фиг.4), корпус-ударник 5 с круглыми каналами б, в которых размещены с возможностью перемещения

Ударные цилиндрические штанги 7 (фиг. 5 и 6), причем штанги параллельны друг другу, а их рабочие концы выступают за пределы корпуса. Каждая штанга на одном конце имеет головку 8, а другой ее конец выполнен в форме прямой правильной треугольной призмы 9. Треугольные призмы 9, имеющие равные высоты, установлены друг возле друга с рабочим зазором

3-4 мм образуют "гибкий" шабот 10, представляЬщий в плане правильный шестиугольник (фиг.б). Нижние части призм со стороны вхаимодействующих граней 11 снабжены симметричными технологическими уклонами 12. На поверхности корпуса вдоль оси симметрии

13 шабота 10 жестко укреплен стабилизатор 14 положения в форме клина (фиг. 4). Две боковые грани 15 стабилизатора 14 между собой образуют угол d. (фиг,.4). Стабилизатор содержит отверстие 16 для пропуска грузоподъемного тросса 17, который крепится к вертлюгу 4 ° Боковые грани 15 стабилизатора 14 сопряжены цилиндрической поверхностью 18. Стрела 2 грузоподъемного механизма оснащена гуськом 19 (фиг.7), на котором укреплен ловитель 20 из двух пересекающихся плоскостей 21, причем плоскости 21 образуют между собой ту же величину угла с((фиг.8), что и грани стабилизатора 14. Плоскости 21 усилены ребрами жесткости 22 и снабжены открылками 23.

Между плоскостями 21 установлены аммортизаторы 24. При производстве работ угол наклона оси 25 стрелы 2 грузоподъемного механизма составляет 9 =- 45О . Ось симметрии 26, ловители 20 и ось 25 стрелы 2 располагаются в одной плоскости.

Рабочий орган для поверхностного уплотнения грунтов работает следующим образом.

Уплотнение грунтовой поверхности рабочим органом с шаботом, который в плане представляет собой правильный шестиугольник, выполняется по технологической схеме, которая состоит из двух циклов. При этом в первом и во втором циклах трамбования (фиг.9 и 11) в соответствии с геометрией расположения следов и от воздействия рабочего органа две из сторон шестиугольного шабота 10 должны быть нормальны по отношению к оси 25 стрелы 2 грузоподъемного механизма 1, т.е. ось симметрии 13 шабота 10 и ось 25 стрелы 2 должны находиться в одной плоскости.

С помощью грузоподъемного механизма 1 (фиг. 1) посредством захватного приспособления 4 рабочий орган 3 поднимают на некоторую высоту тяговым троссом 17. При подъеме корпус-ударник 5 движется вдоль

953090 ударных цилиндрических штанг 7 до момента, когда корпус-ударник 5 упирается в головки 8 ° После этого начинается подъем штанг 7 с шаботом 10 (фиг.5), т.е. всего рабочего органа 3. Тяговым тросом 17 рабочий орган подводится к ловителю 20 (фиг. 7,8) и стабилизатор 14 положения входит в пространство между плоскостями 21. Учитывая, что углы наклона плоскостей 21 ловителя 20 и . боковых граней 15 стабилизатора 14 совпадают, а также учитывая, что ось 25 стрелы 2, ось симметрии 13 шабота 10, по которой установлен стабилиэатор 14, находятся в одной плоскости, то рабочий орган 3 получает требуемую .ориентацию в пространстве, которая диктуется технологическими схемами уплотнения (фиг .9 и 11) 1-го и 2-ro циклов. Если перед началом подъема рабочего органа 3 имеется значительное отклонение от технологического створа, то дополнительно к плоскостям 21 функцию требуемой установки в створе выполняют еще и открылки 23 ловителя 20.

Для облегчения установки рабочего органа 3 боковые грани 15 стабилизатора 14 сопряжены цилиндрической поверхностью 18. Благодаря тому, что трос 17 присоединяется посредством вертлюга 4 при повороте рабочего органа 3, когда он входит в ловитель 20, закручивание тягового троса 17 не происходит.

Как только рабочий орган 3 посредством стабилизатора 14 упрется в аммортизаторы 24,подъем его прекращается, и рабочий орган сбрасывают на грунт.

При свободном падении корпус-ударник 5 находится в крайнем верхнем положении относительно шабота 10 (.фиг.5). Когда же рабочий орган достигает поверхности грунта сначала ударно с ним взаимодействуют треугольные призмы 9, которые,внедряясь, производят уплотнение грунта на каждом своем элементарном участке и в связи с тем, что они .объединены в общий "гибкйй" шабот 10 с возможностью совершать перемещение только вдоль оси штанги исключается их перекос при неровностях грунта и обеспечивается полный контакт днища рабочего органа с грунтовой поверхностью. Затем с.тругольнйми призмами 9 взаимодействует корпусударник 5. Таким образом, после удара рабочего органа в пределах следа трамбования не происходит разрыхления верхнего слоя грунта.

В первом цикле трамбования поверхности согласно технологической схемы (фиг.9) между следами остаются треугольные островки-выступы (фиг.10) из неуплотненного грунта.

В первом цикле трамбование ведут (фиг.9) так, что шестиугольные следы размещаются друг возле друга с ша5 roM "d" после трамбования первой полосы приступают к трамбованию второй полосы с шагом "d". Между следами трамбования образуются островки из неуплотненного грунта, которые

10 выступают над поверхностью следа на величину заглубления рабочего органа при первом цикле трамбования.

Во втором цикле (фиг.11) трамбование площади ведут со смещением следа на 1/2 d по отношению к следам первого цикла.

При втором цикле трамбования рабочий орган в пределах своего следа взаимодействует с площадкой, которая имеет выступы-островки из неуплотненного грунта, причем неуплотненный грунт занимает 30%, a остальная плошадь занята уже уплотненным грунтом.

Процесс удара рабочего органа при втором цикле разбивается на два периода. В первый период ударного взаимодействия элементарные призмы независимо внедряясь в поверхность огибают, копируют ее (фиг. 12). Во второй период ударного взаимодействия корпус-ударник 5, двигаясь под действием сил инерции вдоль штанг 7, ударяет по двум выступающим призмам

9. Учитывая, что массу корпуса-ударника 5 назначают так, чтобы она не

З5 менее в два раза превышала массу шабота 10 и штанг 7, то корпус-ударник, Добивает, нивелирует две выступающие призмы 9 шабота 10 до уровня грунта, который достигнут в пер"

40 вом цикле трамбования. Призмы шабота, взаимодействующие с ранее уплотненным грунтом, опускаются до .уровня 1-го цикла трамбования, и островки-перепады из неуплотненного грун45 та оказываются зажатыми по двум сторонам между гранями соседних призм, а в это время с поверхности на эти островки действуют интенсивные ударные напряжения от корпуса-ударника

5, т.е. грунт неуплотненных островков равномерно отжимается вниз и уплотняется до ранее достигнутого уровня уплотненного грунта.

Использование изобретения позво.лит снизить энергозатраты на 20-25% за счет сокращения количества ударов во втором цикле трамбования, так как уплотнение грунта происходит в наиболее оптимальных условиях, а также повысить производительность, из-за отсутствия горизонтальных переяещений рабочего органа (отскок в сторону от направления пересекающихся плоскостей), причем углы наклона плоскостей ловителя и боковых граней

55 клина совпадают.

Формула изобретения

1. Рабочий орган для уплотнения грунтов, включающий захватное приспособление, корпус с направляющими каналами, в которых параллельно друг другу размещены с возможностью перемещения ударные цилиндрические штанги с головками, рабочие концы которых выступают за пределы корпуса, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат при

° уплотнении грунтов, концы ударных . штанг выполнены в форме правильных призм с равными высотами, причем смежные боковые грани рядом установленных призм параллельны и расположены с зазором, ребра каждой призмы параллельны оси ударной цилиндрической штанги, нижняя часть каждой призмы со сторонысмежных граней вы953090 полнена с наклонной выемкой, ширина которой равна ширине грани, а глубина выемки расширяется к нижнему ос, нованию призмы.

5 2. Органпоп. 1, отл ич а ю шийся тем, что он снабжен стабилизатором его положения в виде клина, который установлен на поверхности корпуса и жестко с ним lp соединен.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Абелев Ю.М. Основы проектирования и строительства на просадочных 5 микропористых грунтах. M., Стройиздат, 1979, с. 173, 178.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 672287, кл. Е 01 С 19/34, 1977.

3. Патент ФРГ Р 1291299, gp кл. 87 В 3/03, опублик. 1969.

953090

Рие. УГ

Составитель Э.Островский

Редактор Н. Пушненкова Техред Ж.Кастелевич

Корректор Н. Король

Подписное филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 6226/49 Тираж 709

ВНИЙПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д.4/5