Навесное оборудование для рыхления прочных грунтов
Использование: рыхление прочных грунтов. Сущность изобретения: боек имеет в нижней части полость, в которой расположен с возможностью взаимодействия с размещенным в сквозном пазу боковой стенки замкнутой полости плечом двуплечего рычага подпружиненный ударный груз, который снабжен механизмом регулирования его высотного положения. Он может быть выполнен в виде винта, размещенного в бойке. Ударный груз и механизм регулирования высотного положения ударного груза расположены соосно с направляющей штангой. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к технике для земляных и открытых горных работ.
Известно навесное оборудование для рыхления прочных грунтов, смонтированное на базовой машине со стрелой. Это оборудование включает направляющую штангу, шарнирно соединенную со стрелой базовой машины, и взаимодействующий с направляющей штангой клин-рыхлитель. Нижний конец направляющей штанги снабжен фиксаторно-прижимной головкой, которая установлена с возможностью ограниченного перемещения в осевом направлении внутри замкнутой полости. Последняя выполнена в корпусе клина-рыхлителя. На направляющей штанге над клином-рыхлителем смонтирован свободно падающий боек. Корпус клина-рыхлителя имеет вертикальный вырез, верхняя часть которого выполнена в виде сквозного паза в боковой стенке замкнутой полости, а нижняя - в виде прорези в клиновой части корпуса. При этом клин-рыхлитель снабжен шарнирно установленным в вырезе корпуса подпружиненным двуплечим рычагом, одно из плеч которого выполнено в виде скалывающего элемента, размещенного в прорези клиновой части корпуса, а другое расположено в сквозном пазу боковой стенки замкнутой полости с возможностью взаимодействия с фиксаторно-прижимной головкой направляющей штанги [1]. Недостатком этого оборудования является то, что рыхление прочных грунтов скалывающим элементом происходит только в одну сторону, что снижает производительность рыхления. Цель изобретения состоит в повышении производительности рыхления. Эта цель достигается тем, что в навесном оборудовании для рыхления прочных грунтов боек имеет в нижней части полость, в которой расположен с возможностью взаимодействия с размещенным в сквозном пазу боковой стенки замкнутой полости плечом двуплечего рычага подпружиненный ударный груз, и снабжен устройством регулирования высотного положения ударного груза. При этом устройство регулирования высотного положения ударного груза выполнено в виде винта, размещенного в бойке, ударный груз и устройство регулирования высотного положения ударного груза расположены соосно с направляющей штангой, а расстояние от ударного груза до двуплечего рычага соответствует величине t1- где vб - скорость бойка в момент удара о клин-рыхлитель; - собственная частота колебаний ударного груза; t1 - время внедрения клина-рыхлителя после удара бойка; mк, mб, mг - массы клина-рыхлителя, бойка и ударного груза; F - сила сопротивления грунта внедpению клина-рыхлителя на требуемой глубине рыхления; g - ускорение свободного падения; с - жесткость пружины. Введение в состав навесного оборудования подпружиненного ударного груза и устройства регулирования его высотного положения, а также выполнение расстояния от ударного груза до двуплечего рычага в соответствии с приведенной выше формулой позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности приложения к двуплечему рычагу комбинированного воздействия, состоящего из ударного воздействия со стороны ударного груза и статического воздействия со стороны фиксаторно-прижимной головки, что позволяет рыхлить прочный грунт двуплечим рычагом в двух направлениях, тем самым повышая производительность рыхления. Поэтому вводимые в состав навесного оборудования подпружиненный ударный груз и устройство регулирования высотного положения ударного груза, а также выполнение расстояния от ударного груза до двуплечего рычага в соответствии с приведенной выше формулой следует рассматривать как существенные отличительные признаки, обеспечивающие получение положительного эффекта, а данное решение соответствующим критерию "существенные отличия". На фиг. 1 изображено навесное оборудование перед внедрением клина в грунт; на фиг. 2 - то же, при взаимодействии двуплечего рычага с ударным грузом; на фиг. 3 - то же, при взаимодействии двуплечего рычага с фиксаторно-прижимной головкой; на фиг.4 - вид по стрелке А на фиг.1. Навесное оборудование для рыхления прочных грунтов монтируется на стреле 1 базовой машины и включает направляющую штангу 2, шарнирно соединенную со стрелой 1, и клин-рыхлитель 3. На нижнем конце направляющей штанги 2 имеется фиксаторно-прижимная головка 4, которая расположена в замкнутой полости 5 корпуса клина-рыхлителя 3. Над клином-рыхлителем 3 на направляющей штанге 2 смонтирован боек 6, соединенный с грузовым канатом 7. Корпус клина-рыхлителя 3 имеет вертикальный вырез, верхняя часть которого выполнена в виде сквозного паза 8 в боковой стенке 9 замкнутой полости 5, а нижняя - в виде прорези 10 в клиновой части клина-рыхлителя 3. В вырезе корпуса установлен двуплечий рычаг 11, который пружинами 12 и 13 кручения подпружинен относительно корпуса. Одно из плеч рычага 11 выполнено в виде скалывающего элемента 14, размещенного в прорези 10, а другое плечо 15 расположено в сквозном пазу 8. Боек 6 имеет в нижней части полость 16, в которой расположен с возможностью взаимодействия с размещенным в сквозном пазу 8 боковой стенки 9 замкнутой полости 5 плечом 15 двуплечего рычага 11 подпружиненный пружиной 17 ударный груз 18. Боек 6 снабжен устройством регулирования высотного положения ударного груза, выполненным в виде винта 19, размещенного в бойке 6. Устройство регулирования высотного положения ударного груза, кроме механического, может быть выполнено с гидравлическим или пневматическим приводом. Ударный груз 18 и устройство регулирования высотного положения ударного груза расположены соосно с направляющей штангой 2. Расстояние от ударного груза 18 до двуплечего рычага 11 соответствует величине t1- где vб - скорость бойка 6 в момент удара о клин-рыхлитель 3; - собственная частота колебаний ударного груза 18; t1 - время внедрения клина-рыхлителя 3 после удара бойка 6;mк, mб, mг - массы клина-рыхлителя 3, бойка 6 и ударного груза 18;
F - сила сопротивления грунта внедpению клина-рыхлителя 3 на требуемой глубине рыхления;
g - ускорение свободного падения;
с - жесткость пружины 17. Расстояние l от ударного груза 18 до двуплечего рычага 11 определяется следующим образом. Дифференциальное уравнение движения ударного груза 18 имеет вид
m = -C(hу-hк)+mгg, где hу - перемещение ударного груза 18 относительно грунта;
hк - внедрение клина-рыхлителя 3 в грунт. После преобразований имеем
+2hу= Vct- +g, где = ;
Vc= - скорость системы боек-клин-рыхлитель после удара бойка 6 о клин-рыхлитель 3;
Решение уравнения имеет вид
hу- sint + (1-cost) - + Vct, где a = - ускорение внедрения клина-рыхлителя 3 с бойком 6 в грунт. Перемещение ударного груза 18 относительно бойка 6 определяется по формуле
hу-hк= sint + (1-cost), где hк= Vct - - внедрение клина-рыхлителя 3 в грунт. Время внедрения клина-рыхлителя 3 в грунт определяется по формуле
t1= . Тогда перемещение l1 ударного груза 18 относительно бойка 6 к моменту окончания внедрения клина-рыхлителя 3 в грунт будет равно
l1= sint1+ (1-cost1). Скорость ударного груза 18 в момент окончания внедрения клина-рыхлителя 3 в грунт определяется по формуле
V = ( Vб-Vc)cost1+ sint1 На втором участке кинетическая энергия ударного груза 18 переходит в потенциальную энергию растянутой пружины 17. Тогда справедливо выражение
= (l1+l2)l, где l2 - перемещение ударного груза 18 на втором участке. Откуда l2= - l1. Тогда суммарное перемещение ударного груза 18 относительно бойка 6 равно
l3= l1+ l2= . После преобразования получаем
l3= t1 Расстояние от ударного груза 18 до двуплечего рычага 11 определяется по формуле
l = l3 - lc, где lc= - статическое растяжение пружины 17 под действием веса ударного груза 18. Тогда t1-
Навесное оборудование работает следующим образом. Клин-рыхлитель 3 устанавливается на грунт. При этом фиксаторно-прижимная головка 4 упирается в нижнюю поверхность полости 5. Затем сбрасывается боек 6, который перемещается вдоль штанги 2 и осуществляет удар по корпусу клина-рыхлителя 3. В результате удара последний внедряется в грунт. Ударный груз 18, растягивая пружину 17, перемещается вдоль штанги 2. Расстояние от ударного груза 18 до двуплечего рычага 11 при помощи устройства регулирования высотного положения ударного груза выбирается таким, что удар ударного груза 18 о двуплечий рычаг 11 происходит после погружения клина-рыхлителя 3 на требуемую глубину рыхления. При этом скалывающий элемент 14 поворачивается по часовой стрелке, производя отрыв и сдвиг из забоя грунта. При подъеме ударного груза 18 происходит поворот двуплечего рычага 11 в исходное положение. После окончания ударного взаимодействия ударного груза 18 с двуплечим рычагом 11 и возврата двуплечего рычага в исходное положение производят изъятие клина-рыхлителя 3 из грунта. Для этого поднимают штангу 2. При ее подъеме фиксаторно-прижимная головка 4 взаимодействует с плечом 15 двуплечего рычага 11. В результате происходит поворот рычага 11, а следовательно, и скалывающего элемента 14 против часовой стрелки, при этом происходит отрыв и сдвиг из забоя дополнительного объема грунта. После выставления клина-рыхлителя 3 на новое место фиксаторно-прижимная головка 4 опускается в полость 5 и упирается в ее нижнюю поверхность. При опускании головки 4 под действием пружин 12 и 13 происходит постепенный поворот рычага 11 и возврат скалывающего элемента 14 в исходное положение. Далее производится новый цикл погружения клина-рыхлителя. Таким образом введение в состав устройства подпружиненного груза 18 и устройства регулирования его высотного положения, а также выполнение расстояния от ударного груза 18 до двуплечего рычага в соответствии с приведенной выше формулой позволяют рыхлить прочный грунт двуплечим рычагом в двух направлениях, тем самым повышая производительность рыхления.
Формула изобретения
= + sint+ sin4 t,
где vб - скорость бойка в момент удара о клин-рыхлитель;
- собственная частота колебаний ударного груза;
mк, mб, mг - масса клина-рыхлителя, бойка и ударного груза соответственно;
F - сила сопротивления грунта внедрению клина-рыхлителя на требуемой глубине рыхления;
g - ускорение свободного падения;
C - жесткость пружины;
t1 - время внедрения клина-рыхлителя после удара бойка.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Похожие патенты:
Изобретение относится к технике для земляных и открытых горных работ
Устройство для разрушения мерзлых грунтов // 2014406
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для разрушения мерзлых грунтов с включением валунов и гальки при сооружении траншей, кюветов и т.п
Рыхлитель // 2012739
Изобретение относится к строительным и дорожным машинам и может быть использовано на рыхлителях
Газодинамический рыхлитель // 2004710
Рабочий орган рыхлителя // 2004709
Устройство для разрушения прочных сред // 2001210
Навесное оборудование рыхлителя // 1765317
Устройство для рыхления мерзлых грунтов // 2112110
Изобретение относится к области землеройных машин для разработки и рыхления мерзлых грунтов
Рыхлитель-инъектор "ритиз" // 2134748
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в строительстве, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства
Изобретение относится к области землеройных машин для разработки и рыхления мерзлых и плотных грунтов и может быть использовано на различных строительных объектах
Фронтальный одноковшовый погрузчик // 2139979
Изобретение относится к области горного дела и строительства, в частности к механизации процессов погрузки и перемещения грунта и других насыпных материалов
Гидравлический механизм ударного действия // 2146753
Изобретение относится к ударным механизмам, которые могут быть использованы в машинах для разработки скальных пород и мерзлых грунтов в горной и строительной промышленностях
Газоимпульсный рыхлитель // 2154734
Изобретение относится к области горного дела и строительства, в частности к машинам для разрушения мерзлых и прочных грунтов газоимпульсным воздействием
Соскабливатель // 2176699
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для механической очистки покрытий
Газодинамический рыхлитель // 2209891
Изобретение относится к области горного дела и строительства и может быть использовано в рыхлителях газодинамического действия для рыхления прочных и мерзлых грунтов
Гидропневматическое ударное устройство // 2215094
Изобретение относится к строительным и дорожным машинам и предназначено для использования в статико-динамическом рыхлителе прочных и мерзлых грунтов, для уплотнения грунта в стесненных условиях, разрушения асфальтобетонных и бетонных покрытий дорог и других работ
Электромагнитный ударный механизм // 2217592
Изобретение относится к области горного и дорожно-строительного машиностроения, а именно к электромагнитным ударным механизмам, и может быть использовано для разрушения горных пород, отделения шламовых образований в ковшах для разливки металлов, активации рабочих органов горных машин и т.п