Стенд для исследования подводного резания грунтов Советский патент 1993 года по МПК E02F3/92 

Изобретение относится к области землеройных машин, преимущественно к стендовому оборудованию для исследования подводного резания и копания грунтов.

Известна конструкция стенда для исследования подводного резания грунтов траловыми распорными досками и рабочими органами земснарядов, содержащая контейнер с грунтом, заполненный сверху водой, смонтированную на раме тензометрическую тележку с рабочим органом и при водную станцию (1). Глубина погружения рабочего органа в воду, определяющая важные характеристики процесса резания, ограничена высотой контейнера стенда.

Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения гидростатического давления на грунт и рабочий орган, моделирующего погружение рабочего органа в воду на значительную глубину. В то же время на практике используются процессы резания грунта, например, для добычи полезных ископаемых с глубиной погружения до 1-2 км при гидростатическом давлении до 10-20 МПа,

Прототипом изобретения является стенд для исследования процессов подводного резания грунтов, содержащий герметичный корпус с грунтом, полость которого соединена с источником жидкости, и рабочей орган, установленный внутри корпуса посредством штока с консольным рычагом с возможностью перемещения параллельно оси штока (2). Приводная станция обеспечивает поступательное перемещение штока с рабочим органом и резание грунта под действием гидростатического давления, моделирующего погружение рабочего органа под воду на различную глубину.

Недостаток прототипа состоит в том, что после каждого опыта необходима разгерметизация корпуса для перестановки или замены рабочего органа или восстановления поверхности грунта.. Разгерметизация корпуса обычно сопровождается сливом из него жидкости. После подготовки очередного опыта в корпус опять заливают воду, производят герметизацию и подъем гидростатического давления, что существенно ограничивает производительность экспериментальных исследований резания грунтов на стенде и повышает трудоемкость экспериментом. Кроме того, разгерметизация корпуса после каждого опыта нарушает точность результатов исследования вследствие повышения коэффициента вариации набухаемости грунта, изменения других его физико-механических характеристик, что в свою очередь требует повторных опытов и снижает производительность.

Целью изобретения является повышение производительности и точности исследований путем последовательного резания грунта по крайней мере двумя рабочими

органами без промежуточной разгерметизации корпуса, что позволяет уменьшить коэффициент вариации экспериментальных результатов и повторность проведения экспериментов.

Для этого симметрично рабочему оргЖНу на консольном рычаге закреплен дополнительный рабочий орган, а шток установлен с возможностью управляемого поворота вокруг его оси.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 схематично показан вид сбоку на стенд для исследования подводного резания грунтов; на фиг. 2 - поперечный разрез стенда по линии А-А фиг. 1.

Стенд для исследования подводного резания грунтов содержит герметичный корпус 1, снабженный осветительными приборами 2, иллюминаторами 3 и люками

4. Посредством трубопровода 5 и вентиля 6 внутренняя полость корпуса 1 соединена с источником жидкости, посредством трубопровода 7, снабженного манометром 8, - с

источником гидростатического давления (не

показаны) и посредством клапана 9 - с дренажной системой. Внутри корпуса 1 размещен грунт 10. Внутренняя полость корпуса 1 заполнена жидкостью 11. Через снабженные уплотнениями сквозные отверстия в

корпусе 1 с возможностью продольного перемещения пропущен шток 12, который соединен посредством гайки 13 с ходовым винтом 14 приводной станции, содержащей клиноременную передачу 15 и реверсивный

двигатель 16. На штоке 12 внутри корпуса 1 жестко закреплен перпендикулярный ему консольный рычаг 17 с тензометрами сопротивления 18, которые кабелем 19 через герметичный переходник 20 соединены с

измерительной аппаратурой (не показана). На конце консольного рычага 17 смонтирован рабочий орган 21,например,выполненный в виде рыхлящих зубьев с шириной захвата BL Симметрично рабочему органу

21 относительно консольного рычага 17 смонтирован дополнительный рабочий орган 22, например, с шириной захвата Ва (возможен вариант, когда ). Шток 12 связан с гайкой 13 приводной станции посредством муфты 23, снабженной фиксатором 24 обычной конструкции, например, в виде штифта, с возможностью управляемого поворота штока 12 на 180° вокруг его продольной оси. На другом конце шток 12 снабжен за пределами корпуса 1 поворотным устройством, например, в виде рукояти 25.

Стенд для исследования подводного резания грунтов работает следующим образом, После подготовки или замены грунта 10 при открытом люке 4 последний герметично закрывают и заполняют внутреннюю полость корпуса 1 через трубопровод 5 жидкостью 11, например, водой или глинистым раствором. Затем через трубопровод 7 сое- диняют внутреннюю полость корпуса 1 с источником гидростатического давления, например, через разделительную диафрагму с баллоном, заполненным сжатым воздухом (не показано). Консольный рычаг 17 занимает горизонтальное положение, как показано на фиг. 2, а рабочий орган 21 заглублен в грунте шириной захвата BL Вклю- чением двигателя 16 обеспечивается вращение ходового винта 14, вдоль которо- го перемещается гайка 13, только шток 12 и обеспечивая подводное резание грунта рабочим органом 21. Тензометры сопротивления 18 обеспечивают регистрацию усилия подводного резания грунта. По окончании резания грунта рабочим органом 21 двигатель 16 выключают, вынимают фиксатор 24 из муфты 23 и посредством рукояти 25 поворачивают шток 12 вокруг его продольной оси на 180°, после чего опять фиксируют муфту 23 в новом положении фиксатором

24. При этом в грунт 10 внедряется на заданную глубину рабочий орган 22 с шириной захвата В2, как показано пунктиром на фиг. 2. Реверсивным включением двигателя 16 обеспечивают вращение ходового винта 14 в обратную сторону с соответствующим перемещением тока 12 и резание грунта 10 рабочим органом 22 под гидростатическим давлением в условиях, полностью адекватных условиям первого опыта. Затем сбрасывают гидростатическое давление жидкости внутри корпуса 1, сливают из него жидкость через клапан 9 и при открытом люке 4 производят подготовку грунта к следующей паре опытов.

Формула изобретения Стенд для исследования подводного резания грунтов, включающий герметичный корпус с грунтом, полость которого соединена с источником жидкости, и рабочий орган, установленный внутри корпуса посредством штока с консольным рычагом с возможностью перемещения параллельно оси штока, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и точности исследований, симметрично рабочему органу на консольном рычаге закреплен дополнительный рабочий орган, а шток установлен с возможностью управляемого поворота вокруг своей оси.

Изобретение относится к строительству и горному делу и может быть использовано в стендах для исследования подводного резания грунтов. Целью изобретения является повышение производительности и точности исследований. Стенд содержит герметичный корпус 1 с грунтом 10, соединенный посредством трубопровода 5 с источником жидкости. Внутри корпуса 1 установлен шток (Ш) 12 с возможностью продольного перемещения с помощью ходового винта 14 с гайкой 13. Перпендикулярно к оси Ш 12 закреплен консольный рычаг 17, на свободном конце которого симметрично закреплены рабочие органы 21 и 22. Гайка 13 ходового механизма связана со штоком 12 посредством муфты 23. Рабочие органы 21 и 22 имеют возможность вращаться совместно с Ш 12 вокруг оси последнего. Для этого Ш 12 установлен в корпусе на подшипниках и снабжен приводом 25. При прямом ходе Ш 12 с грунтом взаимодействует рабочий орган 21, а при обратном - орган 22, осуществляя в обоих направлениях резание ненарушенного грунта, что исключает проведение вспомогательных операций перед обратным ходом штока. 2 ил. (Л С