Универсальный стенд для исследования резания грунтов моделями рабочих органов землеройных машин Российский патент 2019 года по МПК E02F9/28 G01N3/58 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к стендовому оборудованию для исследования землеройных машин, рабочие органы которых взаимодействуют с грунтом в обычной среде (при атмосферном давлении) жидкой среде (при гидростатическом давлении) и в разреженном пространстве (вакууме).

Уровень техники

Известны стенды для исследования подводного резания грунтов №655783 и №846662(СССР).

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является изобретение №1302165(СССР) «Стенд для исследования подводного резания грунтов», авторы: Дианов Х.А.; Недорезов И.А.; Баловнев В.И.; Карасев Г.Н., принятым за прототип.

Недостатком этого стенда является невозможность проведения экспериментов в разреженном пространстве (вакууме).

Раскрытие изобретения

Экспериментальные исследования по резанию грунтов в разреженном пространстве (вакууме) позволят выявить влияние атмосферного давления на процессы взаимодействия рабочих органов землеройных машин с грунтом и дать рекомендации по проектированию рабочих органов для работы там, где атмосферное давление отсутствует (например на Луне).

Проведенные экспериментальные исследования также позволят уточнить теоретические зависимости для расчета сопротивлений резанию грунтов рабочими органами землеройных машин.

Задача изобретения - расширение области исследования различных типов сменных моделей рабочих органов землеройных машин за счет возможности проводить исследования в разреженном пространстве (вакууме).

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 изображен стенд, общий вид; на Фиг. 2 - контейнер с рамкой на оси, включающий рычаг и модель исследуемого рабочего органа, вид сверху.

Осуществление изобретения

Стенд включает герметичный корпус 1, внутри которого расположено тензозвено 2 с установленным на нем упором 3 со свободно вращающимся съемным упорным колесом 4. Тензозвено 2 с упором 3 и колесом 4 установлено на каретке 5. Последняя перемещается по продольной направляющей 6 с помощью винтовой передачи 7, приводимой в действие от электродвигателя 8. На контейнере 9 установлена съемная поперечная ось 10, на которой шарнирно установлена съемная рамка 11 в виде двуплечего рычага. Поперечная ось 10 расположена по высоте ниже оси вращения упорного колеса 4.

По одну сторону оси 10 на ближнем плече рамки 11 жестко закреплен кронштейн 12, выполненный изогнутым.

По другую сторону оси 10 на другом плече рамки 11 болтами закреплена сменная модель 13 рабочего органа. Источник жидкости системы гидростатического давления последней содержит металлоконструкцию 14, вертикальный цилиндр 15, шток 16 которого соединен с грузовой платформой 17 с расположенными на ней калиброванными грузами 18. Грузовая платформа 17 поднимается в верхнее положение лебедкой 19 с помощью каната 20.

Для разделения жидкости, наполняющей герметичный корпус 1 (например, вода, глинистый раствор и т.п.), и масла, наполняющего вертикальный цилиндр 15, в напорном трубопроводе 21 установлена камера 22 с разделительной диафрагмой. С напорным трубопроводом 21 параллельно источнику давления соединен через дополнительную камеру 23 с разделительной диафрагмой баллон 24 со сжатым газом, снабженный редуктором 25 и вентилем 26. Для заливки жидкостью герметичного корпуса 1 на напорном трубопроводе 21 смонтирован вентиль 27. Между напорным трубопроводом 21 и камерами 22 и 23 с разделительными диафрагмами смонтированы соответственно обратные клапаны 28 и 29.

В верхней части герметичного корпуса 1 имеется предохранительный клапан 30 и дополнительный трубопровод 31 с вентилем 32 и вакуумным насосом 33, а также барометр (вакуумметр),который выполнен съемным.

Заявленный стенд работает следующим образом.

После подготовки грунта в контейнере на нем между боковыми стенками крепится ось 10 с рамкой 11, включающей в себя кронштейн 12 и закрепленную на болтах модель 13 исследуемого рабочего органа, а на тензозвене 2 устанавливается упор 3 с колесом 4. Затем вместо барометра 34 устанавливается вакуумметр, открывается вентиль 32 и включается вакуумный насос 33 который через трубопровод 31 выкачивает воздух из герметичного корпуса, при этом степень разрежения контролируется вакуумметром 34. Вентиля 27 и 26 находятся в закрытом положении.

Тензозвено с установленным на подшипнике колесом 4 взаимодействует с кронштейном 12, создавая крутящий момент относительно оси 10. Рамка 11 с моделью 13 совершают поворот относительно оси 10, и производится резание. Усилие резания воспринимается тензозвеном 2 с последующей записью на осциллографе (компьютере) (не показаны).

Для моделирования резания грунта при поступательном движении (моделями отвалов, кабелеукладочных ножей, и т.д.) производится демонтаж оси с размещенной на ней рамкой 11, а на тензозвене вместо упора с колесом устанавливается модель исследуемого рабочего органа.

Для моделирования резания под гидростатическим давлением перекрывается вентиль 32, вместо вакуумметра 34 устанавливается барометр, а через вентиль 27 в герметичный корпус по напорному трубопроводу 21 заливается жидкость через вентиль 27. После заполнения жидкостью герметичного корпуса 1 перекрывают вентиль 27 и с помощью вентиля 26 подают давление сжатого газа из баллона 24 на разделительную диафрагму дополнительной камеры 23. Деформация разделительной диафрагмы дополнительной камеры 23 под действием давления сжатого газа обеспечивает открытие обратного клапана 28 и резкое повышение давления жидкости в герметичном корпусе 1. Остаток воздуха из герметичного корпуса 1 стравливается через предохранительный клапан 30, после чего в герметичном корпусе 1 жидкость находится под начальным гидростатическим давлением, регулируемым редуктором 25.

Таким образом данный стенд позволяет проводить исследования в 3-х средах: в обычных условиях (атмосферном давлении); под водой (гидростатическом давлении); в разреженном пространстве(вакууме), т.е. стенд обладает расширенной областью исследований.

Изобретение относится к универсальному стенду для исследования резания грунтов моделями рабочих органов землеройных машин. Техническим результатом является расширение области исследования различных типов сменных моделей рабочих органов землеройных машин за счет возможности проводить исследования в разреженном пространстве (вакууме). Универсальный стенд для исследования резания грунтов моделями рабочих органов землеройных машин, включающий герметичный корпус, систему гидростатического давления жидкости, размещенные в корпусе контейнер с грунтом с приспособлениями для моделей поворотного типа и имеющий привод продольного перемещения, каретку с закрепленным на ней тензозвеном, через которое каретка связана со сменной моделью рабочего органа. На стенде установлен дополнительный трубопровод с вентилем, вакуумным насосом и вакуумметром. 2 ил.

Универсальный стенд для исследования резания грунтов моделями рабочих органов землеройных машин, включающий герметичный корпус, систему гидростатического давления жидкости, размещенные в корпусе контейнер с грунтом с приспособлениями для моделей поворотного типа и имеющий привод продольного перемещения, каретку с закрепленным на ней тензозвеном, через которое каретка связана со сменной моделью рабочего органа, отличающийся тем, что на стенде установлен дополнительный трубопровод с вентилем, вакуумным насосом и вакуумметром.