Устройство для исследования грунтов

(50 Е 02 Р 1/О ИСАНИЕ ТЕН ИА ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт Энергосетьпроект(54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТОВ, включающее раму, гид роцилиндр с полым штоком, полый валвращатель с монтированными на нем по,БО 1076528 А средством шпоночного соединения подпружиненными зубчатыми иолумуфтамн с односторонним скосом зуба, источник давления и измерительные приспособления, отлшчаюиееся тем, что, с целью повышения удобства работы и расширения функциональнык возможностей. оно снабжено закрепленным на штоке гидронилиндра полым стержнем с винтовымн канавками, имеющими правую и левую нарезку, а также взаимодействующими со стержнем двумя гайками с закрепленными на ни зубчатымн полумуфтами с односторонним скосом зуба, взаимодействующими с подпружиненными зубчатыми полумуфтами полого вала-вращателя, при этом одна из гаек выполнена с правой нарезкой, а другая - с левой.Изобретение относится к исследованию прочностных свойств грунтов в природных условиях методом статического зондирования и вращательного среза.Известны устройства для исследования грунтов с задавливанием зонда й завинчиванием якорей в установке статического зондирования 1.Недостатком данных устройств является раздельный привод на механизм задавливания и якорения, что делает эти установки тяжелыми и непригодными для переноски.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для исследования грунтов, включающее раму, гидроцилиндр с полым штоком., полый вал-врашатель с монтированными на нем посредством шпоночного соединения подпружиненными зубчатыми полумуфтами с односторонним скосом зуба, источник давления и измерительные приспособления 2.Недостатком известного устройства является то, что при завинчивании якорей в грунт и при их вывинчивании, а также при производстве опытов по врашательному срезу устройство нужно снимать с рамы и потом вновь устанавливать, что делает этот процесс недостаточно удобным, особенно если это устройство используется при проведении комбинированных методов зондирования, например при вращательностатическом методе, где через определенный интеркал задавливания зонда производится вращение его крыльчатой части в грунте.Кроме того, узел поворота механизма достаточно тяжел и сложен.Цель изобретения - повышение удобства работы и расширение функциональных возможностей.Указанная цель достигается тем, что устройство для исследования грунтов, включающее раму, гидроцилиндр с полым штоком, полый вал-врашатель с монтированными на нем посредством шпоночного соединения подпружиненными зубчатыми полумуфтами с односторонним скосом зуба, источник давления и измерительные приспособления, снабжено закрепленным на штоке гидроцилиндра полым стержнем с винтовыми канавками, имеющими правуюи левую нарезку, а также взаимодействующими со стержнем двумя гайками с закрепленными на них зубчатыми полумуфта ми с односторонним скосом зуба, взаимодействующими с подпружиненными зубчатыми полумуфтами полого вала-вращателя, при этом одна из гаек выполнена с правой нарезкой, а другая - с левой.На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство в процессе завинчивания анкеров; на фиг. 2 - то же, в момент проведения опытов (статического зондирования, вра 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 шательного среза или врашательно-статического зондирования грунтов); на фиг. 3 и 4 - конструктивные элементы устройства.Устройство для исследования грунтов содержит механизм 1 для задавливания зонда и завинчивания якорей, источник 2 давления (например гидростанцию), раму 3, якоря 4 с многогранной штангой, лопатки 5, зонды 6 для статического зондирования, зонды 7 для вращательного среза и зонды 8 для врашательно-статического зондирования, колонну штанг 9 и систему измерения (не показана).Механизм 1 для задавливания зонда и завинчива ния якорей содержит гидро- цилиндр 10 с полым штоком 11 с поршнем, эксцентриковый зажимной патрон 12, врашатель 13 и втулку 14, установленную на крышке гидроцилиндра 10. Для восп)1 иятия крутящего момента, возникаюшего на штоке, и его фиксации от врашения на цилиндре установлена направляющая 15, в которой ходит скалка 16, связанная с зажимным патроном 12, установленным на штоке.Для переключения направления движения штока на гидроцилиндре 10 установлен крановый гидрораспределитель 17, а для автоматического его переключения при работе на скалке 16 установлены на кронштейнах 18 подпружиненные толкатели 19, сидящие на осях и взаимодействующие с рычагами 20 кранового гидрораспределителя 17. На штоке 11 закреплен полый стержень 21 с винтовыми канавками 22 с большим углом подъема и нарезкой противоположного направления.Врашатель 13 содержит полый вал-врашатель 23, две гайки 24 и 25, одна из которых выполнена с правой нарезкой, а другая - с левой, и взаимодействующие каждая с винтовыми канавками полого стержня 21 одного направления нарезки.Гайки установлены с возможностью вращения внутри полого вала-врашателя 23. На гайках 24 и 25 закреплены зубчатые полумуфты 26 и 27 с зубьями с односторонним скосом. Внутри полого вала-врашателя 23 установлены подвижные зубчатые полумуфты 28 и 29 с зубьями с односторонним скосом, которые для передачи крутящего момента посажены на шлицы или шпонки 30 полого вала-врашателя 23 и взаимодействуют с ответными полумуфтами 26 и 27. Полумуфты 28 и 29 поджимаются к полумуфтам 26 и 27 гаек пружиной 31, Скосы на зубьях полумуфт расположены таким образом, что при ходе полого стержня 21 с винтовыми канавками одна из гаек 24 или 25, вращающихся в разные стороны, входит в зацепление с подвижной ответной полумуфтой и передает через шлицы 30 крутяший момент полому валу-врашателю 23. Другая гайка вэтот момент крутится вхолостую и подвижная полумуфта, взаимодействующая с ней скосами зубьев венца, отжимается, не передавая момента вращения полому валуврашателю 23. При изменении направления движения полого стержня 21 гайка, передаюшая момент вращения полому валу-вращателю 23, начинает вращаться вхолостую, а гайка, вращавшаяся вхолостую, передает момент полому валу-вращателю 23, т. е. при ходе штока 11 вверх и вниз полый валвращатель 23 всегда будет в одном положении его установки врашаться в одну сторону.Для передачи врашения от вращателя 13 на якорь 4 с многогранной штангой на вращатель 13 одевают и фиксируют на нем от осевого перемещения и вращения при помощи соединительного пальца переходник 32 с многогранным отверстием, соответствуюшим форме сечения многогранной штанги якоря.Для контроля (в случае наличия специальной измерительной аппаратуры) или для замеров усилия вдавливания зонда и момента врашения, развиваемого при вращательном срезе, в гидроцилиндр встроен манометр ЗЗ, а для определения угла поворота, при вращательном срезе на гидро- цилиндре 10 и вращаюшейся втулке 14 установлены градуированный лимб 34 и стрелка 35.Для фиксации рамы 3 на якорях 4 от осевого перемешения и выбора зазора после ее установки используется винтовой фиксатор 36, состоящий из винта 37 и гайки 38.Устройство работает следующим образом На точке зондирования размечают места под завинчиваюшиеся якоря, устанавливают раму 3 и фиксируют от проворота лопатками 5. На раму устанавливают механизм 1 и подключают к источнику 2 давления. Через многогранное отверстие переходника 32 пропускают многогранную штангу якоря 4 и соединяют внизу с якорем. В гидроцилиндр 10 подают рабочую жидкость и шток 11 с поршнем перемещается вдоль оси цилиндра.Полый стержень 21 с винтовыми канавками при перемещении вращает в разные стороны гайки 24 и 25. При этом одна из врашающихся гаек через подвижную полу- муфту и шлицы передает вращение полому валу-вращателю 23, а другая крутится вхолостую. При изменении направления движения полого стержня 21, гайка, передающая момент, начинает вращаться вхолостую, а гайка вращающаяся вхолостую, начинает передавать момент вращения полому валу-вращателю 23, вращая его в ту же сторону, что и первая гайка, т. е. вращатель 13 при ходе штока 11 вверх и вниз вращается без холостого хода в одну сторону, заворачивая якорь 4. Вращение врашателя 13 продолжается додостижения якорем проектной глубины,после чего лопатки 5 вытаскивают из грунта и всю установку переставляют на новуюточку, где по принципу, указанному выше, в грунт заворачивают другой якорь.На хвостовики завернутых в грунтякорей устанавливают раму 3 и фиксируют на них от осевого перемешения при зондировании при помощи винтового фиксатора 36 вращением его гайки 38 относительно винта 37, связанного с многогранной штангой якоря 4, до упора в основание рамы 3.После заякоривания рамы 3 с вращате ля 13 снимают переходник 32. Через полый шток пропускают штанги 9 и соединяют с одним из зондов 6 - 8 (в зависимости от требуемых замеров). Эксцентриковый зажимной патрон 12 устанавливают в режим задавливания и при подаче масла в гидроцилиндр 10 производят задавливание зонда в грунт. При этом с помощьюсистемы измерения фиксируют требуемые параметры: боковое и лобовое сопротизление грунта вдавливанию наконечника, глубину погружения и т. д.Обшее усилие вдавливания может бытьзамерено при помоши манометра 33. В случае, если в процессе опыта требуется производить повороты зонда (при вращательном срезе или вращательно-статическом 30 зондировании), на вращатель 13 одеваютпатрон 39, фиксирующий штанги от вращения и осевого перемещения, и при ходештока 11 вращением врашателя 13 производят поворот штанг 9 вместе с зондом.При необходимости задавливания штанг на большую глубину патрон 39 раскрепляют и штанги с зондом задавливают до требуемой глубины по указанному выше спо. собу. При заворачивании якорей или задавливании зондов переключение крано-.4 вого гидрораспределителя 17, изменяющегонаправление движения штока с поршнем, осуществляют автоматически при помощи подпружиненных толкателей 19, сидящих на скалке 16, которые при движении штока 11 вместе со скалкой 6 также пе ремещаются и в конце хода нажимают наодин из рычагов 20 кранового гидрораспределителя 17, имеюшего шариковый фиксатор во втулке, на которой крепятся рычаги. При касании толкателем 19 рычага 20 толкатель 19 начинает поворачиваться, закручивая свою пружину вращения. В момент, когда усилие пружины толкателя 19 превосходит усилие пружины фиксатора кранового гидрораспределителя, головка крана с рычагами 20 поворачивается, проходя под действием пружины толкателей 19 нейтральное положение, при котором движение штока останавливается, до нового фиксируемого положения. В этот момент1076528 изменяется направление потока рабочей жидкости и шток с поршнем движется в обратную сторону. Цикл повторяется.Эксцентриковый патрон 12 при работе в зависимости от положения его эксцентриковых кулачков, устанавливаемых при помощи рукоятки, автоматически производит задавливание или извлечение колонны без его переключения при изменении направления движения штока, При движении штока в одном направлении эксцентриковые кулачки поворачиваются, сжимая штангу, и перемещаются с ней в нужном направлепии вверх или вниз (задавливание или извлечение колонны), а при движении штока в другом направлении кулачки свободно пропускают пггангу. Для замера угла поворота зонда при опыте используется лимб 34 со стрелкой 35. После проведения опыта по указанному способу производят извлечение колоннь 1 с зондом из грунта. 6Для выворачивания якорей из грунтавращатель 13 устанавливают на вращающуюся втулку 14 противоположной стороной по отношению к положению его установки при заворачивании якорей и при перемещении штока в одну и другую сторону производят выворачивание якоря.Изобретение позволяет расширить функциональные возможности предлагаемого устройства, им можно производить испы тания вращательно-статическим методомзондирования, что снижает стоимость работ при изысканиях, Работа на предлагаемом устройстве снижает утомляемость оператора и повышает производительность 15за счет того, чтО механизм вдавливания и заякоривания не нужно каждый раз снимать с рамы и устанавливать обратно, а также закреплять на раме при статическом зондировании, вращательном срезе и заякоривании устройства,стигнеевКорректор ИПодписное витель Н.Верес СостТехред ИТираж б 4сударственнм изобретена, Ж - 35,тент, г. У го ком ите ий и откр аушская н жгород, ул. а СССРытийаб., д. 4/5Проектная,Раг, 3 Редактор М. Рачкулинец Заказ 688/27 ВНИИПИ Г по дела 113035 Моска Филиал ППП сП