НАВЕСНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЫХЛЕНИЯ ПРОЧНЫХ ГРУНТОВ Российский патент 1994 года по МПК E02F5/32 

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. На нижнем конце направляющей штанги имеется фиксаторно-прижимная головка, которая расположена в замкнутой полости корпуса клина-рыхлителя. Над клином-рыхлителем на направляющей штанге смонтирован боек, соединенный с грузовым канатом. 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 клина-рыхлителя. В вырезе корпуса установлен основной двуплечий рычаг, который упругими элементами подпружинен относительно корпуса. Одно из плеч основного рычага выполнено в виде скалывающего элемента, размещенного в прорези, а другое плечо расположено в сквозном пазу. Клин-рыхлитель снабжен двумя дополнительными шарнирно установленными в вырезе корпуса и расположенными симметрично относительно основного подпружиненного двуплечего рычага подпружиненными двуплечими рычагами, которые упругими элементами подпружинены относительно корпуса. Одни из плеч дополнительных двуплечих рычагов выполнены в виде дополнительных скалывающих элементов, размещенных в прорези клиновой части корпуса, а другие плечи расположены в сквозном пазу боковой стенки замкнутой полости с возможностью взаимодействия фиксаторно-прижимной головки направляющей штанги в процессе рыхления до ее взаимодействия с плечом основного двуплечего рычага.

При этом длины основного h₂ и дополнительных h₁ скалывающих элементов соответствуют величинам
h₂=1,7 , h₁= 0,7 , где b - ширина скалывающих элементов;
Ψ - угол скола прочного грунта.

Недостатком этого оборудования является то, что при изменении требуемой глубины рыхления и угла скола прочного грунта осуществляется неравномерное рыхление грунта основным и дополнительными скалывающими элементами.

Этот недостаток иллюстрируется сравнением схемы pыхления грунта основным и дополнительными скалывающими элементами навесного оборудования при максимальной глубине рыхления h₂ и угле скола Ψ (фиг. 3) со схемами рыхления грунта этим оборудованием при уменьшении глубины рыхления до h_тр при угле скола Ψ (фиг. 4), при изменении угла скола прочного грунта до Ψ₁>Ψ при глубине рыхления h₂ (фиг. 5) и при одновременном уменьшении глубины рыхления до h_тр и изменении угла скола прочного грунта до Ψ₁>Ψ (фиг. 6).

Как видно из схем, площадь рыхления S₂ основным скалывающим элементом больше площади рыхления S₁ дополнительными скалывающими элементами, что приводит к неравномерному рыхлению грунта и к снижению производительности рыхления.

Цель изобретения состоит в обеспечении равномерного рыхления прочного грунта основным и дополнительными скалывающими элементами при изменении требуемой глубины рыхления и угла скола прочного грунта.

Цель достигается тем, что в навесном оборудовании для рыхления прочных грунтов каждый дополнительный скалывающий элемент снабжен закрепленным на его боковой поверхности сменным скалывающим элементом, причем ширина сменного скалывающего элемента соответствует величине
δ= - ctgΨ₁- 1,5b , где b - ширина основного скалывающего элемента;
Ψ - угол скола прочного грунта, на которой рассчитывались основной и дополнительные скалывающие элементы;
Ψ₁ - угол скола рыхлимого прочного грунта;
h_тр - требуемая глубина рыхления прочного грунта.

Введение в состав устройства сменных скалывающих элементов и выполнение их в соответствии с приведенной выше формулой позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности равномерного рыхления прочного грунта основным и дополнительными скалывающими элементами при изменении требуемой глубины рыхления и угла скола прочного грунта. Поэтому вводимые в состав устройства сменные скалывающие элементы и их геометрические параметры 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 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема рыхления грунта основным и дополнительными скалывающими элементами навесного оборудования при максимальной глубине рыхления h₂ и угле скола Ψ; на фиг. 4 - схема рыхления грунта этим оборудованием при уменьшении глубины рыхления до h_тр при угле скола Ψ ; на фиг. 5 - схема рыхления грунта этим оборудованием при изменении угла скола прочного грунта до Ψ₁>Ψ при глубине рыхления h₂; на фиг. 6 - схема рыхления грунта этим оборудованием при одновременном уменьшении глубины рыхления до h_тр и изменении угла скола прочного грунта до Ψ₁>Ψ ; на фиг. 7 - схема рыхления грунта предлагаемым оборудованием при одновременном уменьшении глубины pыхления до h_тр и изменении угла скола прочного грунта до Ψ₁>Ψ .

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 основной двуплечий рычаг 11, который упругими элементами 12 и 13 подпружинен относительно корпуса. Одно из плеч основного рычага 11 выполнено в виде основного скалывающего элемента 14, размещенного в прорези 10, а другое плечо 15 расположено в сквозном пазу 8. Клин-рыхлитель 3 снабжен двумя дополнительными шарнирно установленными в вырезе корпуса и расположенными симметрично относительно основного подпружиненного двуплечего рычага 11 подпружиненными двуплечими рычагами 16 и 17, которые упругими элементами 18 подпружинены относительно корпуса. Одни из плеч дополнительных двуплечих рычагов 16 и 17 выполнены в виде дополнительных скалывающих элементов 19 и 20, размещенных в прорези 10 клиновой части корпуса, а другие плечи 21 и 22 расположены в сквозном пазу боковой стенки замкнутой полости с возможностью взаимодействия фиксаторно-прижимной головки 4 направляющей штанги 2 в процессе рыхления до ее взаимодействия с плечом основного двуплечего рычага 11. При этом длины основного h₂ и дополнительных h₁ скалывающих элементов соответствуют величинам
h₂=1,7 , h₁= 0,7 , где b - ширина основного скалывающего элемента;
Ψ - угол скола прочного грунта, на который рассчитывались основной и дополнительные скалывающие элементы.

Каждый дополнительный скалывающий элемент 19 и 20 снабжен закрепленным на его боковой поверхности сменным скалывающим элементом 23, причем ширина сменного скалывающего элемента соответствует величине
δ= - ctgΨ₁- 1,5b , где h_тр - требуемая глубина рыхления прочного грунта;
Ψ₁ - угол скола рыхлимого прочного грунта.

Ширину сменного скалывающего элемента 23 можно определить, рассматривая схему рыхления грунта предлагаемым оборудованием при одновременном уменьшении глубины рыхления до h_тр и изменении угла скола прочного грунта до Ψ₁>Ψ (фиг. 7).

Равномерное рыхление грунта основным и дополнительными скалывающими элементами, снабженными сменными скалывающими элементами, достигается при равенстве площадей S₁ и S₂ грунта, открываемого и сдвигаемого соответственно дополнительными элементами 19 и 20, снабженными сменными скалывающими элементами 23 и основным скалывающим элементом 14.

Площадь S₁ вычисляется по формуле
S₁= 2b₁(h₁-Δ)+(h₁-Δ)²ctgΨ₁+b(h₁-Δ)- , где Δ =h₂-h_тр - уменьшение глубины рыхления прочного грунта по сравнению с расчетной;
b₁ - ширина дополнительных скалывающих элементов, снабженных сменными скалывающими элементами.

Площадь S₂ вычисляется по формуле
S₂=b(h₂-h₁)+(h₂-h₁)²ctgΨ₁+ ,
Приравнивая площади S₁ и S₂ и учитывая, что δ =b₁-b, имеем
2δ(h₁-Δ)= b(h₂-h₁)+(h₂-h₁)²ctgΨ₁+ - (h₁-Δ)²ctgΨ₁-3b(h₁-Δ). Учитывая, что
h₂-h₁= , h₁-Δ=h_тр-(h₂-h₁)=h_тр- ,
после преобразования получаем
δ= - ctgΨ₁- 1,5b
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. Вместе с ним в грунт внедряются элементы 14, 19, 20.

После ударного погружения клина-рыхлителя 3 в грунт на необходимую глубину производят изъятие его из грунта. Для этого поднимают штангу 2. При ее подъеме фиксаторно-прижимная головка 4 взаимодействует вначале с плечами 21 и 22 дополнительных рычагов 16 и 17, а следовательно, и дополнительных скалывающих элементов 19 и 20, снабженных сменными скалывающими элементами 23, которые производят отрыв и сдвиг из забоя определенного объема грунта (площадь S₁ на фиг. 7).

При дальнейшем подъеме штанги 2 фиксаторно-прижимная головка 4 начинает взаимодействовать с плечом 15 основного рычага 11. В результате происходит поворот основного рычага 11, а следовательно, и основного скалывающего элемента 14, который производит отрыв и сдвиг из забоя дополнительного объема грунта (площадь S₂ на фиг. 7).

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 основного рычага 11 и возврат основного скалывающего элемента 14 в исходное положение. При дальнейшем опускании головки 4 под действием пружин 18 происходит постепенный поворот дополнительных рычагов 16 и 17 и возврат дополнительных скалывающих элементов 19 и 20, снабженных сменными скалывающими элементами 23, в исходное положение. Далее производится новый цикл погружения клина-рыхлителя 3.

Снабжение дополнительных скалывающих элементов 19 и 20 сменными скалывающими элементами 23 определенной ширины, вычисляемой по приведенной формуле, приводит к равенству усилий, действующих со стороны фиксаторно-прижимной головки 4 на плечи 21 и 22 дополнительных рычагов 16 и 17 и плечо 15 основного рычага 11, при этом достигается равенство площадей S₁ и S₂ отрываемого и сдвигаемого дополнительными и основным скалывающими элементами грунта при изменении требуемой глубины рыхления и угла скола прочного грунта. Это позволяет равномерно рыхлить грунт основным и дополнительными скалывающими элементами.

Использование: рыхление прочных грунтов. Сущность изобретения: каждый дополнительный скалывающий элемент выполнен со сменным скалывающим элементом. Сменные элементы закреплены на боковой поверхности дополнительных элементов. Сменные элементы выбираются шириной, которая определяется и зависит от ширины основного скалывающего элемента, угла скола грунта и требуемой глубины рыхления. 7 ил.

НАВЕСНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЫХЛЕНИЯ ПРОЧНЫХ ГРУНТОВ, включающее основной и дополнительные скалывающие элементы, отличающееся тем, что, с целью равномерного рыхления прочного грунта основным и дополнительными скалывающими элементами при изменении требуемой глубины рыхления и угла скола прочного грунта, каждый дополнительный скалывающий элемент снабжен закрепленным на его боковой поверхности сменным скалывающим элементом, причем ширина δ сменного скалывающего элемента соответствует величине
δ = - ctgΨ₁- 1,5b,,
где b - ширина основного скалывающего элемента;
Ψ - угол скола прочного грунта, на который рассчитывались скалывающие элементы;
Ψ₁ - угол скола рыхлимого прочного грунта;
h_тр - требуемая глубина рыхления грунта.