УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА Российский патент 1997 года по МПК E01C19/22 

Изобретение относится к строительному и дорожному машиностроению, в частности к устройствам для уплотнения грунта, и может быть использовано при возведении земляных сооружений, например, при сооружении насыпей автомобильных и железных дорог, аэродромов, дамб и плотин.

Известно устройство для уплотнения грунтов, которое содержит тягач, шарнирно прикрепленную к нему тяговую раму и рабочий орган, который выполнен в виде рамы, установленной на раме посредством пружин уплотняющей плиты и дополнительной рамы с силовыми цилиндрами для прижима рамы рабочего органа к грунту (авт. свид. СССР N 164622, кл. E 01 C 19/22, 1964).

В известном устройстве уплотняющая плита одновременно является ударной частью вибромолота, что обеспечивает уменьшение потерь энергии удара за счет того, что удары ударной массы наносят непосредственно по грунту, а не уплотняющей плите. Однако, известному устройству присущи недостатки, которые заключаются в недостаточной эффективности уплотнения и в снижении энергии удара при взаимодействии уплотняющей плиты с грунтом. Указанные недостатки обусловлены тем фактом, что при перемещении устройства по уплотняемой поверхности уплотняющая плита совершает ударные колебания в вертикальной плоскости в момент взаимодействия с грунтом горизонтально по нему не перемещается. При одновременном перемещении уплотняющей плиты в вертикальной плоскости и поступательном перемещении совместно с тяговой рамой донная часть рабочего органа начинает отставать, накапливая отставание с каждым ударом, что приводит к нарушению режима ударов из-за отклонения рабочего органа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для уплотнения грунта, которое включает раму с опорным приспособлением для перемещения устройства, установленный на раме и подпружиненный относительно последней виброударный рабочий орган с трамбующей плитой, привод виброударного рабочего органа, силовой цилиндр для прижима корпуса виброударного рабочего органа к грунту и расположенные симметрично относительно продольной оси устройства тяги (авт. свид. СССР N 207245, кл. E 01 C 19/34, 1968).

В известном устройстве для уплотнения грунта по мере перемещения его вперед по уплотняемой поверхности трамбующая плита, которая является ударной частью вибромолота, совершает вертикально направленные ударные колебания и в момент контакта трамбующей плиты с грунтом горизонтально по нему не перемещается. В то же время рама устройства продолжает поступательное перемещение. При этом донная часть виброударного рабочего органа трамбующая плита начинает отставать, накапливая отставание от рамы устройства с каждым ударом. При такой кинематике работы устройства виброударный рабочий орган наклоняется в сторону от вертикальной оси, пружины изгибаются и в конечном счете происходит нарушение расчетного режима ударов. Как следствие такого режима работы снижается эффективность уплотнения за счет изменения положения трамбующей плиты и повышаются нагрузки на детали устройства, что приводит к их поломке. При этом при перемещении устройства по уплотняемой поверхности под действием силового цилиндра траверса благодаря тягам, образующим параллелограммную подвеску, опускается своей передней стороной, нарушая положение ударной части виброударного рабочего органа (трамбующей плиты) относительно уплотняемой поверхности грунта, что приводит к снижению энергии единичного удара.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию такого устройства для уплотнения грунта, которое позволило бы снизить потери энергии удара виброударного рабочего органа и одновременно повысить надежность работы устройства в целом за счет снижения нагрузок на узлы устройства. При этом технический результат при использовании изобретения заключается в обеспечении возможности поддержания заданного положения виброударного рабочего органа, а именно его трамбующей плиты, в процессе работы относительно уплотняемой поверхности грунта.

Поставленная задача решена за счет того, что в устройстве для уплотнения грунта, которое содержит раму с опорным приспособлением для перемещения устройства, установленный на раме и подпружиненный относительно последней виброударный рабочий орган с трамбующей плитой, привод виброударного рабочего органа, силовой цилиндр для прижима корпуса виброударного рабочего органа к грунту и расположенные симметрично относительно продольной оси устройства тяги, каждая тяга выполнена в виде полого корпуса с проушиной для присоединения к раме, установленного в корпусе с возможностью ограниченного перемещения по продольной оси последнего штока с закрепленным на одном его конце упором и с расположенной на его другом конце проушиной для присоединения его к виброударному рабочему органу, амортизатора и тарельчатых пружин, при этом шток с помощью проушины шарнирно соединен с трамбующей плитой, а корпус с помощью проушины шарнирно соединен с рамой, причем амортизатор установлен в полости корпуса с возможностью взаимодействия с торцом упора, который обращен к проушине корпуса, а тарельчатые пружины имеют осевое отверстие для прохода штока и установлены в корпусе с возможностью взаимодействия с торцом упора, который обращен к трамбующей плите.

Кроме того, за счет того, что рама имеет приспособление для ее шарнирного соединения с рамой базового тягача.

Кроме того, за счет того, что опорное приспособление для перемещения устройства выполнено в виде размещенного на раме, по меньшей мере, одного катка.

Кроме того, за счет того, что виброударный рабочий орган выполнен в виде размещенных на трамбующей плите и установленных с возможностью вращения валов-дебалансов, которые кинематически связаны с приводом виброударного рабочего органа.

Кроме того, за счет того, что кинематическая связь валов-дебалансов с приводом виброударного рабочего органа выполнена в виде клиноременной передачи.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для уплотнения грунта, вид сбоку, на фиг. 2 устройство для уплотнения грунта, вид в плане, и на фиг. 3 разрез по А-А на фиг. 2.

Устройство для уплотнения грунта содержит раму 1 с опорным приспособлением для перемещения устройства. Опорное приспособление для перемещения устройства может быть выполнено, например, в виде самоходных гусеничных движителей, колес, катков, лыж (на чертеже не показаны). Устройство может быть выполнено в виде самоходного агрегата (на чертежах не показано) или в виде прицепного агрегата. В случае выполнения устройства в виде прицепного агрегата рама 1 может иметь приспособление для ее шарнирного соединения с рамой 2 базового тягача 3. Приспособление для шарнирного соединения рамы 1 устройства с рамой 2 базового тягача 3 может быть выполнено в виде шкворней 4, которые обеспечивают шарнирное соединение рамы 1 устройства с рамой 2 базового тягача 3. На раме 1 устройства установлен виброударный рабочий орган 5 с трамбующей плитой 6, которая является ударной частью виброударного рабочего органа 5. Конструктивное выполнение виброударного рабочего органа 5 может быть различным. Наиболее предпочтительным является вариант конструктивного выполнения виброударного рабочего органа 5, при котором он выполнен в виде размещенных на трамбующей плите 6 и установленных с возможностью вращения парного числа валов-дебалансов 7. При этом валы-дебалансы 7 кинематически связаны с приводом 8 виброударного рабочего органа 5. Следует отметить, что в качестве привода 8 виброударного рабочего органа 5 может быть использована установленная на раме 1 автономная энергетическая установка. В случае выполнения устройства для уплотнения грунта в виде прицепного агрегата привод виброударного рабочего органа 5 может быть осуществлен от вала отбора мощности базового тягача 3. Наиболее целесообразным представляет вариант конструктивного выполнения устройства, при котором кинематическая связь валов дебалансов 7 с приводом 8 виброударного рабочего органа 5 выполнена в виде клиноременной передачи 9. Виброударный рабочий орган 5 с помощью пружин 10 подпружинен относительно рамы 1 устройства. Корпус силового цилиндра 11 с помощью кронштейна 12 шарнирно соединен с рамой 2 базового тягача 3, а шток силового цилиндра 11 шарнирно соединен с корпусом 13 виброударного рабочего органа 5. Силовой цилиндр 11 предназначен для прижима корпуса 13 виброударного рабочего органа 5 к грунту. Тяги 14 расположены симметрично относительно продольной оси устройства. Каждая тяга 14 выполнена в виде полого корпуса 15 с проушиной 16 для присоединения его к раме 1 устройства. В корпусе 15 тяги 14 установлен с возможностью органического перемещения по продольной оси корпуса 15 шток 16'. На одном конце штока 16' закреплен упор 17. На другом конце штока 16' расположена проушина 18 для присоединения штока 16' к виброударному рабочему органу 5. При этом шток 16' с помощью проушины 18 шарнирно соединен с трамбующей плитой 6. Корпус 15 тяги 14 с помощью проушины 16 шарнирно соединен с рамой 1 устройства. Амортизатор 19 установлен в полости корпуса 15 тяги 14 и установлен с возможностью взаимодействия с торцом 20 упора 17, который обращен к проушине 16 корпуса 15 тяги 14. Тарельчатые пружины 21 имеют осевое отверстие для прохода штока 16' и установлены в полости корпуса 15 тяги 14 с возможностью взаимодействия с торцом 22 упора 17, который обращен к трамбующей плите 6. Для повышения эффективности уплотнения грунта опорное приспособление для перемещения устройства может быть выполнено в виде размещенного на раме 1 устройства, по меньшей мере, одного уплотняющего катка 23.

Устройство для уплотнения грунта работает следующим образом.

При включении привода 8 виброударного рабочего органа 5 вращение от двигателя (на чертеже не показан) через клиноременную передачу 9 передается на один из валов-дебалансов 7. При этом остальные валы-дебалансы 7 также начинают вращаться, поскольку кинематически связаны между собой. При вращении валов-дебалансов 7 возбуждаются продольные колебания в вертикальной плоскости виброударного рабочего органа 5. При этом трамбующая плита 6 совершает колебания относительно рамы 1 устройства в вертикальной плоскости и своей рабочей поверхностью уплотняет грунт. В момент времени, когда трамбующая плита 6 находится в контакте с грунтом, тяги 14 удлиняются за счет деформации тарельчатых пружин 21, то есть трамбующая плита 6 воздействует через проушину 18 на шток 16', который перемещается относительно неподвижного корпуса 15 и сжимает тарельчатые пружины 21. При этом происходит поворот тяг 14 в вертикальной плоскости в местах их шарнирного соединения соответственно с рамой 1 устройства и с трамбующей плитой 6. В тот момент, когда трамбующая плита 6 отрывается от грунта и начинает перемещаться вверх, тяги 14 воздействуют на трамбующую плиту 6 и возвращают ее в номинальное положение относительно рамы 1 устройства, компенсируя тем самым перемещение рамы 1 в горизонтальной плоскости. Указанное перемещение тяг 14 (их сокращение) происходит под действием тарельчатых пружин 21, которые воздействуют на торец 22 упора 17 и заставляют перемещаться (вдвигаться) шток 16' относительно неподвижного корпуса 15. При сокращении длины тяг 14 они подтягивают к раме 1 устройства подвешенную на пружинах 10 трамбующую плиту 6, ориентируя ее тем самым в определенном положении относительно рамы 1 устройства. Причем инерционный переход штока 16' тяги 14 за его номинальное положение гасится амортизатором 19, который воздействует на торец 20 упора 17, что снижает динамические нагрузки на узлы устройства. Необходимое прижатие корпуса 13 виброударного рабочего органа 5 осуществляется с помощью силового цилиндра 11.

Использование: уплотнение грунта. Сущность изобретения: устройство для уплотнения грунта содержит раму с опорным приспособлением, виброударный рабочий орган с трамбующей плитой, привод виброударного рабочего органа, силовой цилиндр для прижима корпуса виброударного рабочего органа к грунту и тяги. Виброударный рабочий орган установлен на раме и подпружинен относительно нее. Тяги расположены симметрично относительно продольной оси устройства. Каждая тяга выполнена в виде полого корпуса с проушиной, штока с упором и с проушиной, амортизатора и тарельчатых пружин. Шток установлен в корпусе с возможностью ограниченного перемещения по продольной оси последнего. Шток с помощью проушины шарнирно соединен с трамбующей плитой. Корпус с помощью пружины шарнирно соединен с рамой. Амортизатор установлен в полости корпуса с возможностью взаимодействия с торцом упора, который обращен к проушине корпуса. Тарельчатые пружины имеют осевое отверстие для прохода штока и установлены в корпусе с возможностью взаимодействия с торцом упора, который обращен к трамбующей плите. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для уплотнения грунта, включающее раму с опорным приспособлением для его перемещения, установленный на раме и подпружиненный относительно последней виброударный рабочий орган с трамбующей плитой, привод виброударного рабочего органа, силовой цилиндр для прижима корпуса виброударного рабочего органа к грунту и расположенные симметрично относительно продольной оси устройства тяги, отличающееся тем, что каждая тяга выполнена в виде полого корпуса с проушиной для присоединения его к раме, установленного в корпусе с возможностью ограниченного перемешения по продольной оси последнего штока с закрепленным на одном его конце упором и с расположенной на его другом конце проушиной для присоединения его к виброударному рабочему органу, амортизатора и тарельчатых пружин, при этом шток с помощью проушины шарнирно соединен с трамбующей плитой, а корпус с помощью проушины шарнирно соединен с рамой, причем амортизатор установлен в полости корпуса с возможностью взаимодействия с торцом упора, который обращен к проушине корпуса, а тарельчатые пружины имеют осевое отверстие для прохода штока и установлены внутри корпуса с возможностью взаимодействия с торцом упора, который обращен к трамбующей плите. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рама имеет приспособление для ее шарнирного соединения с рамой базового тягача. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что опорное приспособление для перемещения устройства выполнено в виде размещенного на раме по меньшей мере одного катка. 4. Устройство по одному из пп.1 3, отличающееся тем, что виброударный орган выполнен в виде размещенных на трамбующей плите и установленных с возможностью вращения валов-дебалансов, которые кинематически связаны с приводом виброударного рабочего органа. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что кинематическая связь валов-дебалансов с приводом выполнена в виде клиноременной передачи.