Устройство для исследования грунтов Советский патент 1984 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств грунтов в природных условиях методом статического зондирования и вращательного среза.

Известны устройства для исследования грунтов с задавливанием зонда и завинчиванием якорей в установке статического зондирования 1.

Недостатком данных устройств является раздельный привод на механизм задавливания и якорения, что делает эти установки тяжелыми и непригодными для переноски.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для исследования грунтов, включающее раму, гидроцилиндр с полым штоком., полый вал-вращатель с монтированными на нем посредством щпоночного соединения подпружиненными зубчатыми полумуфтами с односторонним скосом зуба, источник давления и измерительные приспособления 2.

Недостатком известного устройства является то, что при завинчивании якорей в грунт и при их вывинчивании, а также при производстве опытов по вращательному срезу устройство нужно снимать с рамы и потом вновь устанавливать, что делает этот процесс недостаточно удобным, особенно если это устройство используется при проведении комбинированных методов зондирования, например при вращательностатическом методе, где через определенный интервал задавливания зонда производится вращение его крыльчатой части в грунте.

Кроме того, узел поворота механизма достаточно тяжел и сложен.

Цель изобретения - повыщение удобства работы и расширение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что устройство для исследования грунтов, включающее раму, гидроцилиндр с полым штоком, полый вал-вращатель с монтированными на нем посредством шпоночного соединения подпружиненными зубчатыми полумуфтами с односторонним скосом зуба, источник давления и измерительные приспособления, снабжено закрепленным на штоке гидроцилиндра полым стержнем с винтовыми канавками, имеющими правую и левую нарезку, а также взаимодействующими со стержнем двумя гайками с закрепленными на них зубчатыми полумуфтами с односторонним скосом зуба, взаимодействующими с подпружиненными зубчатыми полумуфтами полого вала-вращателя, при этом одна из гаек выполнена с правой нарезкой, а другая - с левой.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство в процессе завинчивания анкеров; на фиг. 2 - то же, в момент проведения опытов (статического зондирования, вращательного среза или вращательно-статического зондирования грунтов); на фиг. 3

и 4 - конструктивные элементы устройства.

Устройство для исследования грунтов

содержит механизм 1 для задавливания зонда и завинчивания якорей , источник 2 давления (например гидростанцию), раму 3, якоря 4 с многогранной штангой, лопатки 5, зонды 6 для статического зондирования, зонды 7 для вращательного среза и зонды 8 для вращательно-статического зондирования, колонну штанг 9 и систему измерения (не показана).

Механизм 1 для задавливания зоцда и завинчивания якорей содержит гидроцилиндр 10 с полым штоком 11 с поршнем, эксцентриковый зажимной патрон 12, вращатель 13 и втулку 14, установленную на крышке гидроцилиндра 10. Для восприятия крутящего момента, возникающего на штоке, и его фиксации от вращения на ци0 линдре установлена направляющая 15, в которой ходит скалка 16, связанная с зажимным патроном 12, установленным на штоке.

Для переключения направления движе5 ния щтока на гидроцилиндре 10 установлен крановый гидрораспределитель 17, а для автоматического его переключения при работе на скалке 16 установлены на кронщтейнах 18 подпружиненные толкатели 19, сидящие на осях и взаимодействую0 щие с рычагами 20 кранового гидрораспределителя 17. На щтоке 11 закреплен полый стержень 21 с винтовьми канавками 22 с большим угло.м подъема и нарезкой противоположного направления. Вращатель 13 содержит полый вал-вра5 щатель 23, две гайки 24 и 25, одна из которых выполнена с правой нарезкой, а другая - с левой, и взаимодействующие каждая с винтовыми канавками полого стержня 21 одного направления нарезки.

„ Гайки установлены с возможностью вращения внутри полого вала-вращателя 23. На гайках 24 и 25 закреплены зубчатые полумуфты 26 и 27 с зубьями с односторонним скосом. Внутри полого вала-вращателя 23 установлены подвижные зубчатые

5 полумуфты 28 и 29 с зубьями с односторонним скосом, которые для передачи крутящего момента посажены на шлицы или шпонки 30 полого вала-вращателя 23 и взаимодействуют с ответными полу.муфтами 26 и 27. Полумуфты 28 и 29 поджи маются к полумуфтам 26 и 27 гаек пружиной 31. Скосы на зубьях полумуфт расположены таким образом, что при ходе полого стержня 21 с винтовыми канавками одна из гаек 24 или 25, вращающихся в

г разные стороны, входит в зацепление с подвижной ответной полу муфтой и передает через шлицы 30 крутящий момент полому валу-вращателю 23. Другая гайка в

этот момент крутится вхолостую и подвижная полумуфта, взаимодействующая с ней скосами зубьев венца, отжимается,не передавая момента вращения полому валувращателю 23. При изменении направления движения полого стержня 21 гайка, передающая момент вращения полому валу-вращателю 23, начинает вращаться вхолостую, а гайка, вращавщаяся вхолостую, передает момент полому валу-вращателю 23, т. е. при ходе щтока 11 вверх и вниз полый валвращатель 23 всегда будет в одном положении его установки вращаться в одну сторону.

Для передачи вращения от вращателя 13 на якорь 4 с многогранной щтангой на вращатель 13 одевают и фиксируют на нем от осевого перемещения и вращения при помощи соединительного пальца переходник 32 с многогранным отверстием, соответствующим форме сечения многогранной щтанги якоря.

Для контроля {в случае наличия специальной измерительной аппаратуры) или для замеров усилия вдавливания зонда и момента вращения, развиваемого при вращательном срезе, в гидроцилиндр встроен манометр 33, а для определения угла поворота, при вращательном срезе на гидроцилиндре 10 и- вращающейся втулке 14 установлены градуированный лимб 34 и стрелка 35. Для фиксации рамы 3 на якорях 4 от осевого перемещения и выбора зазора после ее установки используется винтовой фиксатор 36, состоящий из винта 37 и гайки 38.

Устройство работает следующим образом

На точке зондирования размечают места под завинчивающиеся якоря, устанавливают раму 3 и фиксируют от проворота лопатками 5. На раму устанавливают механизм 1 и подключают к источнику 2 давления. Через многогранное отверстие переходника 32 пропускают многогранную щтангу якоря 4 и соединяют внизу с якорем. В гидроцилиндр 10 подают рабочую жидкость и щток 11 с порщнем перемещается вдоль оси цилиндра.

Полый стержень 21 с винтовыми канавкам-и при перемещении вращает в разные стороны гайки 24 и 25. При этом одна из вращающихся гаек через подвижную полумуфту и щлицы передает вращение полому валу-вращателю 23, а другая крутится вхолостую. При изменении направления движения полого стержня 21, гайка, передающая момент, начинает вращаться вхолостую, а гайка вращающаяся вхолостую, начинает передавать момент вращения полому валу-вращателю 23, вращая его в ту же сторону, что и первая гайка, т. е. вращатель 13 при ходе щтока 11 вверх и вниз вращается без холостого хода в одну сторону, заворачивая якорь 4.

Вращение вращателя 13 продолжается до достижения якорем проектной глубины, после чего лопатки 5 вытаскивают из грунта и всю установку переставляют на новую 5 точку, где по принципу, указанному выше, в грунт заворачивают другой якорь.

На хвостовики завернутых в грунт якорей устанавливают раму 3 и фиксируют на них от осевого перемещения при зонQ дировании при помощи винтового фиксатора 36 вращением его гайки 38 относительно винта 37, связанного с многогранной щтангой якоря 4, до упора в основание рамы 3.

После заякоривания рамы 3 с вращате5 ля 13 снимают переходник 32. Через по лый щток пропускают щтанги 9 и соединяют с одним из зондов 6-8 (в зависимости от требуемых замеров). Эксцентриковый зажимной патрон 12 устанавливают в режим задавливания и при подаче масла

в гидроцилиндр 10 производят задавливание зонда в грунт. При этом с помощью системы измерения фиксируют требуемые параметры: боковое и лобовое сопротивление грунта вдавливанию наконечника,

5 глубину погружения и т. д.

Общее усилие вдавливания может быть замерено при помощи манометра 33. В случае, если в процессе опыта требуется производить повороты зонда (при вращательном срезе или вращательно-статическом

0 зондировании), на вращатель 13 одевают патрон 39, фиксирующий щтанги от вращения и осевого перемещения, и при ходе штока 11 вращением вращателя 13 производят поворот штанг 9 вместе с зондом. При необходимости задавливания щтанг

5 на больщую глубину патрон 39 раскрепляют и штанги с зондом задавливают до требуемой глубины по указанному выше спо.собу. При заворачивании якорей или задавливании зондов переключение крано-.

0 вого гидрораспределителя 17, изменяющего направление движения штока с порщнем, осуществляют автоматически при помощи подпружиненных толкателей 19, сидящих на скалке 16, которые при движении щтока 11 вместе со скалкой 16 также пе5 ремещаются и в конце хода нажимают на один из рычагов 20 кранового гидрораспределителя 17, имеющего шариковый фиксатор во втулке, на которой крепятся рычаги. При касании толкателем 19 рычага 20 толкатель 19 начинает поворачиваться, закручивая свою пружину вращения. В момент, когда усилие пружины толкателя 19 превосходит усилие пружины фиксатора кранового гидрораспределителя, головка крана с рычагами 20 поворачивается, про5 ходя под действием пружины толкателей 19 нейтральное положение, при котором движение штока останавливается, до нового фиксируемого положения. В этот момент изменяется направление потока рабочей жидкости и шток с поршнем движется в обратную сторону. Цикл повторяется. Эксцентриковый патрон 12 при работе в зависимости от положения его эксцентриковых кулачков, устанавливаемых при .1,и рукоятки, автоматически производит зада вливание или извлечение колонны без его переключения при изменении направления движения штока. При движении штока в одном направлении эксцентриковые кулачки поворачиваются, сжимая штангу, и перемещаются с ней в нужном направления вверх или вниз (задавливание или извлечение колонны), а при движении штока в другом направлении кулачки свободно пропускают 1нтангу. Для замера угла поворота зонда при опыте используется лимб 34 со стрелкой 35. После проведения опыта 1О указанному способу производят извлечение колонны с зондом из грунта.

ривании устройства. Для выворачивания якорей из грунта врашатель 13 устанавливают на врашающуюся втулку 14 противоположной стороной по отношению к положению его установки при заворачивании якорей и при перемещении штока в одну и другую сторону производят выворачивание якоря. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности предлагаемого устройства, им можно производить испытания враш.ательно-статическим методом зондирования, что снижает стоимость работ при изысканиях. Работа на предлагаемом устройстве снижает утомляемость оператора и повышает производительность за счет того, что механизм вдавливания и заякоривания не нужно каждый раз снимать с рамы и устанавливать обратно, а также закреплять на раме при статическом зондировании, врашательном срезе и заяко

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТОВ, включающее раму, гидроцилиндр с полым штоком, полый валвращатель с монтированными на нем посредством шпоночного соединения подпружиненными зубчатыми полумуфтами с односторонним скосом зуба,источник давления и измерительные приспособленпя, отличающееся тем, что, с целью повышения удобства работы и расп1ирения функциональных возможностей, оно снабжено закрепленным па штоке гидроцилиндра полым стержнем с винтовыми канавками, имеющими правую и левую нарезку, а также взаимодействующими со стержнем двумя гайками с закрепленными па ниу зубчатыми полу.муфтами с односторонним скосом зуба, взаимодействующими с подпружиненными зубчатыми полумуфтами полого вала-вращателя, при этом одпа из гаек выполнена с правой нарезкой, а другая - с левой.