Стенд для исследования подводного резания грунтов Советский патент 1985 года по МПК E02F3/92 

Изобретение относится к стендовому оборудованию-для изучения процессов подводного резания грунтов рабочими органами землеройных машин. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стен для исследования подводного резания грунтов,содержащий наполненный жидкостью герметичный корпус с люком, снабженным запорньми устройствами, размещенный внутри корпуса контейнер с грунтом, модель рабочего органа, соединенную с приводным механизмом, и источник гидростатического давлени Контейнер с предварительно подготовленным грунтом помещается в герметич ный корпус через люк, который герметизируется запорными устройствами перед заливкой жидкости. Источник гидростатического давления снабжен газовым баллоном, соединенным с вн5ггренней полостью герметичного корпуса через разделительную диафра му и обеспечивающим эффективную прокачку герметичного корпуса 1 . , Недостатками известного стенда являются значительная трудоемкость и малая надежность герметизации люка перед каждым экспериметом, связанная с последовательной затяжкой большого количества болтовых соединений со строго определенным моментом зат5шски, предварительно вьюеренным для различных величин гидростатического давления, создаваемо 1Ч) в герметичном корпусе. С увеличением гидростатического давленияповьшается отпорное усилие, действующее изнутри на люк и нарушающее герметичность корпуса, что приводит к интенсивному просачиванию воды через уплотнение люка. I Цель изобретения - повышение надежности и снижение трудоемкости герметизации корпуса. Указанная цель достигается тем, что в стенде для исследования подводного резания грунтов, включающем наполненный жидкостью герметичный корпус, люк с запорным механизмом, установленный внутри корпуса контейнер с грунтом, модель рабочего органа с механизмом его перемещения и источник гидростатического давления, запорный механизм выполнен из шарнйрно установленных на наружной стоipoHe корпуса стенда двуплечих рычаго каждый из которых расположенный на одном из плеч упор для взаимодействия с Люком, и из смонтированных своими корпусами неподвижно относительно корпуса стенда гидроцилиндров, штоки которых соединены с другими плечами рычагов, а поршневые полости сообщены посредством трубопроводов с обратньми клапанами с внутренней полостью корпуса и с источником гидростатического давления. Длины плеч каждого двуплечего p iчага отвечают зависимости If и fj - длины плеч, взаимодействующих соответственно с люком и штоком гидроцилиндра, УК - площадь внутренней поверхности люка и - количество гидроцилиндров;f - площадь поршня гидроцилиндра i , К(т - коэффициент потерь давления в трубопроводах и обратных клапанах. Запорный механизм имеет прзгжины сжатия, каждая из которых установлена между корпусом гидроцилиндра и соответствующим плечом двуплечего рычага, плечи которых шарнирно соединены между собой и снабжены фиксаторами. Поршневые полости гидроципиндров соединены между собой посредством уравнительного трубопровода. На фиг. 1 изображена схема стенда для исследования подводного резания грунтов , на фиг. 2 - конструкция двуплечего рычага; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2. Стенд содержит герметичн1)Й корпус 1, внутри которого смонтирована модель рабочего органа 2, закрепленная на каретке 3 посредством тензозвена 4. Каретка 3 установлена на продольной направляющей 5 и соединена с винтовой передачей 6, в свою очередь соединенной с приводным механизмом 7. Герметичный корпус 1 соединен с источником гидростатического давления, который содержит металлоконструкцию 8 и вертикальный гидроцилиндр 9, шток 10 которого соединен с грузовой платформой 11, на которой расположен калиброванный груз 12.

Грузовая платформа 11 соединена с подъемной лебедкой 13при помощи каната 14. Для разделения жидкости, наполняющей герметичный корпус 1 (вода, глинистый раствор и т.п.) и мае- 5 ла, наполняющего вертикальный гидроцилиндр 9, в напорном трубопроводе 15,которым соединены гидроцилиндр 9 и герметичный корпус 1, установлена разделительная диафрагма 16. С напор-10 ым трубопроводом 15 параллельно источнику гидростатического давления соединен через другую диафрагму 17

баллон 18 со сжатым газом, снабженный редуктрром 1У и вентилем 20. 15 Для заливки жидкостью герметичного корпуса 1 на напорном трубопроводе 15 смонтирован вентиль 21. Между напорным трубопроводом 15 и разделительными диафрагмами 16 и 17 смонти- 20 рованы обратные клапаны 22 и 23. Герметичный корпус 1 снабжен люком 24, установленным на уплотнении 25, которое смонтировано с наружной стороны корпуса 1. Кроме того, 25 снаружи на корпусе 1 закреплены проушины 26, в которых закреплены запорные устройства, вьтолненные в виде двуплечих рычагов 27. Последние выполнены с коротким плечом 28, уста- 30 новленным на наружной поверхности люка 24, и длинным плечом 29, соединенным со штоком гидроцилиндра 30. Длина плеча определяется отношением;

g, Rn.Knor

где t, - длина короткого плеча 28

рычага 27;

tj - длина длинного плеча 29

рычага 27;

F, - площадь внутренней .поверхности люка 24, испытывающей гидростатическое давление, п - количество гидроцилиндров 30;

F - площадь поршня 31 гидроцилиндра 30 J Knoi- коэффициент потерь давления

в трубопроводах и обратных клапанах.

Между гидроцилиндрами 30 и короткими плечами 28 двуплечих рьтчагов 27 смонтированы дополнительные прзпкины 32 сжатия. Короткие 28 и длин- ныв 29 плечи рычагов 27 соединены между собой шарнирами 33 и снабжены

фиксаторами 34. Поршневые полости 35 гидроцилиндров 30 соединены между собой уравнительным трубопроводом 36. Кроме того, поршневые полости 35 соединены посредством обратных клапанов 37 с напорным трубопроводом 15 источника гидростатического давления и герметичньм корпусом 1 и посредством обратного клапана 38 - с вентилем 39 для заполнения поршневых полостей 35 жидкостью. На уравнительном трубопроводе 36 и герметичном корпусе 1 установлены манометры 40. В верхней части герметичного корпуса 1 смонтирован патрубок 41 с устройством для выпуска воздуха при прокачке стенда (не показано). Внутри герметичного корпуса 1 установлен контейнер 42 с грунтом 43.

Стенд для исследования подводного резания грунтов работает следующим образом.

Контейнер 42 с уплотненным и выровненным грунтом 43 устанавливают через открытый люк 24 внутрь герметичного корпуса 1, после чего закрывают люк 24. Короткие плечи 28 рычагов 27 устанавливают на наружной поверхности люка 24 поворотом вокруг шарниров 33, затем соединяют фиксато-рами 34 короткие и длинные плечи 28 к 29 между собой, при этом пружины 32 поджимают люк 24 к уплотнению 25. Открытием вентилей 39 и 21 обеспечивают заполнение жидкостью через трубопровод 15 герметичного корпуса 1 и через обратный клапан 38 и уравнительный трубопровод 36 - поршневых полостей 35 гидроцилиндров 30. Контейнер 4 с грунтом 43 выдерживают определенное время в жидкости для того, чтобы грунт пропитался жидкостыо на заданную глубину. Затем, при закрытых вентилях 21 и 39 и открытом вентиле 20 производят прокачку герметичного корпуса 1 для удаления пузырьков воздуха. Для этого сжатый газ из баллона 18 воздействует на разделительную диафрагму 17, открывая обратный клапан 23 и повьтая давление внутри корпуса 1, воздух из корпуса 1 выпускается через патрубок 41. Далее вентиль 20 закрывают и, опуская лебедкой 13 платформу 11 с калиброванными грузами 12, обеспечивают передачу стабильного, давления от гидроцшшндра 9 через разделительную диафрагму 16, обратный клапан 22 и напорный 114 трубопровод 15 внутрь герметичного корпуса 1, Гидростатическое давление внутри герметичного корпуса 1 обеспечивает открытие обратных клапанов 37 и соответетвующее повьппение давления в поршневых полостях 35 гидроцилиндров 30. Усилие, создаваемое этим давлением на штоках гидроципиндров 30, передается через двуплечие рычаги 27 на наружную поверхность люка 24, прижимая его к уплотнению 25 корпуса t. При этом с повышением гидростатического давления в«утри герметичного корпуса 1 автоматически повышается усилие прижатия люка 24 к уплотнению 25, что обеспечивает надежную герметизацию корпуса 1 на всех режимах работы. Равномерность действия гидроцилиндров 30 обеспечивается уравнительным трубопроводом 36. /Затем производят резание грунта 43 моделью рабочего органа 2 при деист ВИИ гидростатического давления. УсиВИИ гидростатического давошиии. -п лие подводного резания регистрируется при помощи тензозвена 4 и комплек та тензометрической аппаратуры (не показан). После проведения эксперимента обеспечивают слив жидкости из герметичного корпуса 1 и поршневых полостей 35 гидроцилиндров 30. Соответственно снижается до минимума усилие прижатия люка 24 рычагами 27. Освобождая (1йксаторы 34, поворачивают короткие плечи 28 рычагов 27 вокруг шарниров 33, как показано пунктиром на чертеже, и открьтают люк 24 для удаления контейнера 42. Преимущество изобретения заключается в автоматизации процесса герметизации корпуса стенда пропорционально действующему гидростатическому давлению. Существенно уменьшается трудоемкость и время подготовки стенда к каждому опыту, првьшгается надежность герметичного соединения люка с корпусом, что особенно важно при моделировании большой глубины погружения под воду рабочего органа „.. г.. „ « величиной 10-20 МПа и более.

1. СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ . ПОДВОДНОГО РЕЗАНИЯ ГРУНТОВ, включающий наполненный жидкостью герметичный корпус, люк с запорным механизмом, установленный внутри корпуса контейнер с грунтом, модель рабочего органа с механизмом его перемещения и источник гидростатического давления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения трудоемкости герметизации корпуса, запорный механизм выполнен из шарнирно установленных на наружной стороне корпуса стенда двуплечих рычагов, каждый из которых имеет расположенный на одном из плеч упор для взаимодействия с люком, и из смонтированных своими корпусами неподвижно относительно корпуса стенда .гидроцилиндров , штоки которых соединены с другими плечами рычагов, а поршневые полости сообщены посредством трубопроводов с обратными клапанами с внутренней полостью корпуса и с источником гидростатического давления. , 2. Стенд по п. 1,отличающ и и с я тем, что длины плеч каждого двуплечего рычага отвечают зависимости RtvK Лот Е, и г tj - длины плеч, взаимодейгде ствующих соответственно с люком и штоком гидроцилиндра; -площадь внутренней поверхности люка; (О п -количество гидроцилиндс ров; -площадь поршня гидроцилиндра; К -коэффициент потерь давпот ления в трубопроводах и обратных клапанах. 4 3.Стенд по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что запорный 00 00 механизм имеет пружины сжатия, каждая из которых установлена между коро пусом гидроцилиндра и соответствующиь) СХ) плечом двуплечего рычага, плечи кото рых шарнирно соединены между собой и снабжены фиксаторами. 4.Стенд по пп. 1-3, о т л и ч аю щ и и с я тем, что поршневые полости гидроцилиндров соединены между собой посредством У1«.внительного трубопровода-;

Nj

Л4

29

Фиг.2

-А

29

Фиг.З