Рабочий орган для уплотнения грунтов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеслублик и 953090(23) Приоритет 151) М, Кп. Е 02 О 3/046 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 23.08,82. Бюллетень М 31 Дата опубликования описания 23. 08. 82(54) РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВИзобретение 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 13 . 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 рабочегооргана для последующего подъема.Кроме того, из-за перепадов происходит перекос рабочего органа, онсползает со своего следа, В данномслучае рабочий орган производит ударс вращением вокруг своего центрамасс 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, апо шаботу, Шабот является промежуточным телом, которое воспринимает ударот рабочего органа и передает егогрунту. Шабот снижает перенапряжения,которые приводят к разуплотнениюверхнего слоя грунта. Однако он снижает величину не только контактных напряжений, но и напряжений действующих в глубине слоя С 23 .Недостатком такого устройства является повышенная энергоемкость процесса уплотнения грунта.Наиболее близким к предлагаемомуявляется рабочий орган для уплотнениягрунтов, включающий захватное приспособление, корпус с направляющимиканалами, в которых параллельно другдругу размещены с возможностью перемещения ударные цилиндрическиештанги с головками, рабочие концыкоторых выступают за пределы корпуса (33 .Недостатком известного устройства 10являются высокие энергозатраты приуплотнении грунтов.Целью изобретения является снижение энергозатрат при уплотнениигрунтов 15указанная цельдостигается тем,что в рабочем органе для уплотнениягрунтов, включающем захватное приспособление, корпус а направляющимиканалами, в которых параллельно 2 Одруг другу размещены .с возможностью перемещения ударные цилиндрические штанги .с головками, рабочие концы которых выступают за пределы корпуса, концы ударных штанг выполненыв форме правильных призм с равнымивысотами, причем смежные боковые грани рядом установленных призм параллельны и расположены с.зазором, ребра каждой призмы параллельны осиударной цилиндрической штанги, нижняячасть каждой призмы со сторонысмежных граней выполнена с наклоннойвыемкой, ширина которой равна ширине грани, а глубина выемки расширяется к нижнему основанию призмы. 35Кроме того, рабочий орган дляповерхностного уплотнения грунтов дополнительно снабжен стабилизаторомего положения в виде клина, которыйустановлен на поверхности корпуса и 40жестко с ним соединен,На фиг, 1 показан грузоподъемный механизм с рабочим органом, общий вид; на Фиг, 2 - рабочий органперед подъемом; на Фиг. 3 - разрезя-й на Фиг. 2; на Фиг. 4 - разрезБ-Б на фиг. 3, на фиг. 5 - рабочийорган при егб подъеме; на фиг. бразрез В-В на фиг 5; на Фиг. 7узелна Фиг. 1) на фиг. 8 - разрезГ-Г на Фиг. 7; на фиг, 9 - технологическая схема трамбования грунтапри 1-ом цикле; на фиг. 10 - разрезД-Д на Фиг. 9; на Фиг. 11 - техноло-.гическая схема трамбования грунтапри 2-ом цикле; на Фиг. 12 - разрезЕ-Е на Фиг11,Рабочий орган для уплотнения грунтов включает грузоподъемный механизм(преимущественно экскаватор одноковшовый универсальный) 1 со стрелой 2 60и рабочим органом 3 ( Фиг. 1-3),Рабочий орган включает захват - вертлюг 4 (фиг.4), корпус-ударник 5 скруглыми каналами б, в которых размещены с возможностью перемещения ударные цилиндрические штанги 7( Фиг. 5 и б ), 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 выполненв Форме прямой правильной треугольной призмы 9. Треугольные призмы 9,имеющие равные высоты, установленыдруг возле друга с рабочим зазором3-4 мм образуют "гибкий" шабот 10,представляЬщий в плане правильныйшестиугольник (фиг.б). Нижние частипризм со стороны вхаимодействующихграней 11 снабжены симметричными технологическими уклонами 12. На поверхности корпуса вдоль оси симметрии13 шабота 10 жестко укреплен стабилизатор 14 положения в форме клина(фиг. 4). Две боковые грани 15 стабилизатора 14 между собой образуютугол с (фиг,.4). Стабилизатор содержит отверстие 1 б для пропуска грузоподъемного тросса 17, которыйкрепится к вертлюгу 4Боковые грани 15 стабилизатора 14 сопряженыцилиндрической поверхностью 18. Стрела 2 грузоподъемного механизма оснащена гуськом 19 (фиг.7), на котором укреплен ловитель 20 из двухпересекающихся 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 установленыаммортизаторы 24. При производстверабот угол наклона оси 25 стрелы 2грузоподъемного механизма составляет б =. 45 О . Ось симметрии 26, ловители 20 и ось 25 стрелы 2 располагаются в одной плоскости.Рабочий орган для поверхностногоуплотнения грунтов работает следующим образом,Уплотнение грунтовой поверхностирабочим органом с шаботом, которыйв плане представляет собой правильный шестиугольник, выполняется по технологической схеме, которая состоитиз двух циклов. При этом в первом иво втором циклах трамбования ( фиг.9и 11) в соответствии с геометриейрасположения следов и от воздействиярабочего 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 иось 25 стрелы 2 должны находитьсяв одной плоскости,С помощью грузоподъемного механизма 1 (фиг. 1) посредствомзахватного приспособления 4 рабочийорган 3 поднимают на некоторую высоту тяговым троссом 17. При подъемекорпус-ударник 5 движется вдольударных цилиндрических штанг 7 до момента, когда корпус-ударник 5 упирается в головки 8После 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 14совпадают, а также учитывая, что ось 25 стрелы 2, ось симметрии 13шабота 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.9и 11) 1-го и 2-го циклов. Если передначалом 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 корпус- ударник 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 следыразмещаются друг возле друга с ша гом "д", после трамбования первойполосы приступают к трамбованию второй полосы с шагом "д". Между следами трамбования образуются островкииз неуплотненного грунта, которые 10 выступают над поверхностью следа навеличину заглубления рабочего органа при первом цикле трамбования.Во втором цикле (фиг.11) трамбование площади ведут со смещением следана 1/2 д по отношению к следам первого цикла.При втором цикле трамбования рабочий орган в пределах своего следавзаимодействует с площадкой, котораяимеет выступы-островки из неуплотненного грунта, причем неуплотненныйгрунт занимает 30, а остальная плошадь занята уже уплотненным грунтом.Процесс удара рабочего органа привтором цикле разбивается на два пери"ода. В первый период ударного взаимодействия элементарные призмы независимо внедряясь в поверхностьогибают, копируют ее ( фиг. 12). Вовторой период ударного взаимодействия корпус-ударник 5, двигаясь поддействием сил инерции вдоль штанг 7,ударяет по двум выступающим призмам9. Учитывая, что массу корпуса-ударника 5 назначают так, чтобы она не 35 менее в два раза превышала массушабота 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 грун та оказываются зажатыми по двум сторонам между гранями соседних призм,а в это время с поверхности на этиостровки действуют интенсивные ударные напряжения от корпуса-ударника5, т.е. грунт неуплотненных островков равномерно отжимается вниз иуплотняется до ранее достигнутогоуровня уплотненного грунта.Использование изобретения позво.- лит снизить энергозатраты на 20-25за счет сокращения количества ударовво Втором цикле трамбования, так какуплотнение грунта происходит в наи"более оптимальных условиях, а такжеповысить производительность, из-за ф отсутствия горизонтальных переяещений рабочего органа (отскок в сторону от направления пересекающихсяплоскостей), причем углы наклонаплоскостей ловителя и боковых граней 65 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 вы 953090полнена с наклонной выемкой, ширина которой равна ширине грани, а глубина выемки расширяется к нижнему ос, нованию призмы,5 2. Орган по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что он снабженстабилизатором его положения в виде клина, который установлен на поверхности корпуса и жестко с ним10 соединен,Источникиинформации,принятые во внимание при экспертизе1. Абелев Ю.М. Основы проектирования и строительства на просадочных15 микропористых грунтах, М., Стройиздат, 1979, с, 173, 178,2, Авторское свидетельство СССРР 672287, кл. Е 01 С 19/34, 1977.3. Патент ФРГ Р 1291299,кл. 87 В 3/03, опублик. 1969,953090 Составитель Э.Островскийедактор Н. Пушненкова Техред Ж.Кастелевич ректор Н. Король П каз 6226/49ВНИИ ое лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная Тираж 709ПИ Государственного коо делам иэобретений иМосква, Ж, Раасн итета СССткрытийя наб., д