Стенд для исследования процесса грунтозабора Советский патент 1982 года по МПК E02F3/88 

Изобретение относится к гидромеханизации и предназначено для совершенствования конструкций и технологии работы грунтозаборных устройств земснарядов.

Известен стенд для исследования процесса грунтозабора, включающий лоток с прозрачными стенками и установленную в нем тележку 1.

Недостатком такого стенда является узость диапазона проведения исследований по разработке грунтов земснарядами в подводных забоях, вызванная стационарностью (без относительного перемещения) взаимного расположения модели грунтозаборного устройства и модели подводного забоя.

Известен стенд для исследований процесса резания грунтов и испытания рыхлителей земснарядов, включающий емкость с прозрачными стенками, залитую водой, тележку, установленную на емкость с возможностью горизонтального перемещения в продольном направлении, размещенные в емкости модель подводного забоя и модель грунтозаборного устройства с приводом за пределами емкости.

Отличительной способностью этого стенда является размещение моделей грунтового насоса и грунтозаборного устройства на тележке, а первичных датчиков измерительной аппаратуры - на грунтозаборном устройстве. При перемещении тележки грунтозаборное устройство перемещается относительно грунта, разрабатывая

10 и забирая его 2.

Недостатком такого стенда яв ляется снижение точности измерений при воспроизведении рабочего процесса грунтозабора земснаряда из-за

15 того, что грунт03аборное устройство размещено на подвижной тележке, а потому само оно и размещенные на нем первичные датчики измерительной аппаратуры подвержены толчкам и сме20щениям. Кроме того, происходит нарушение однородности и постоянства структуры потока воды в зоне разрыхления и всасывания из-за стесненности забоя стенками емкости.

25

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что стенд для исследования процесса грунтозабора, включающий ем30кость с водой, размещенные в ней

модель забоя и рабочий орган, привод рабочего органа,,измерительный элемент и тележку с механизмами продольного и вертикального перемещения снабжен несущим элементом, на котором установлена модель забоя, а тележка снабжена механизмом поперечного перемещения, при этом несущий элемент связан с «еханизмом вертикального перемещения посредством тяг пропущенньзх через отверстия, выполненные в Тележке. Кроме того, механизм поперечного перемещения выполнен в виде винта и траверсы, установленной в тележке с возможностью перемещения вдоль винта.

При этом в стенде механизм продольного перемещения выполнен в виде двигателя, редуктора и винта с установленным на последнем ползуном, связанным через измерительный элемент с тележкой, причем измерительны элемент выполнен в виде тензометрической балки.

Кроме того, механизм вертикального перемещения выполнен в виде подъемной плиты, соединенной с тягами, и винта, связанного с траверсой.

При этом привод рабочего органа размещен вне емкости с водой, а рабочий орган снабжен экраном с окнами и патрубками, каждый из которых размещен в соответствующем окне.

. На фиг. 1 изображена схема стенда вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид с торца; на фиг. 3 - неподвижный объемлющий экран, вид сбоку.

Стенд состоит из емкости 1 с прозрачной стенкой 2, залитой водой 3, модели подводного грунтового забоя 4 размещенного в емкости 1, модели 5 грунтозаборного устройства земснаряда, размещенной в емкости 1, с приводом 6 за пределами емкости 1, поддона 7 для размещения в нем модели грунтового забоя 4, подвесок 8, на которых размицен поддон 7,. вертикальных тяг 9, к нижним концам которых прикреплены подвески 8, подъемной плиты 10, прикрепленной к верхним концам подвесок 8, колесной тележки 11с отверстиями 12 для пропуска через них вертикальных тяг 9, установленной на опорных балках 13, продольного ходового винта 14 в опорных узлах 15, электродвигателя 16 продольного ходового винта 14 с редуктором 17, размещенного на кронштейне 18 емкости 1, ползуна 19 на ходовом винте 14, тензометрической балАчки 20, соединяющей тележку 11 с ползуном 19, с проводкой к регистрирующему прибору 21, объемлющего экрана 22 с водопропускными окнами 2 и патрубками 24, подвижной траверсы 25 с горизонтальным силовым винтом 26, вертикального силового винта 27, пропущенного через вертикальное резьбовое отверстие подъемной плиты 10, с опорным узлом 28 на подвижной траверсе 25, водоподводящей трубы 29 с успокоителем 30, фильтрационной камеры 31 со сливной трубой 32, всасывающей трубы 33 модели землесоса 34, приводных рукояток 35 силовых винтов.

Стенд для исследования процесса грунтозабора работает следующим .образом.

В незалитой водой емкости 1 мон- тируют модель 5 грунтозаборного устройства земснаряда. Она может иметь разный ВИД: только всасывающую труб ЗЗ с наконечником для разработки несвязанного грунта, всасывающую трубу с фрезерным разрыхлителем (фиг. 1-3) при разработке связног грунта, всасывающую трубу с разрыхлителем другого вида, например ротоньпи. В стороне от модели 5 грунтозаборного устройства в емкости 1 на подвески 8 устанавливают поддон 7 с моделью 4 грунтового забоя. Модель 4 в зависимости от вида моделируемого забоя, может быть выполнена в виде параллелепипеда связного грунта (фиг. 1-3), в виде насыпного несвязного грунта, в виде несвязного с прослойками связного и т.д.

Затем по опорным балкам 14. подкатывают тележку модели 5 грунтозаборного устройства, с помощью рукоятки 35 вращением силового винта 27 поднимают или опускают поддон 7 на высоту, необходимую для обеспечения расчетной высоты слоя проходки при разработке связного грунта фрезерным разрыхлителем. С помощью рукоятки 35 силового винта 26 перемещают траверсу 25 вправо или влево на величину, необходимую для обеспечения расчетной ширины слоя проходки.

После этого по водоподводйщей трубе 29 подают воду и заливают емкость 1 водой до уровня 3. Включают в работу модель землесоса 34 и привод 6 модели 5 грунтозаборного устройства. Отлаживают величину поступления воды в емкость 1 и расход землесоса так, чтобы уровень 3 воды в емкости 1 во время проведения опытов изменялся незначительно. Затем включают в работу электродвигатель 16, приводящий во вращение продольный ходовой винт 14. Вращение винта 14 вызывает перемещение ползуна 19. Ползун 19 увлекает за собой тележку 11. Усилия, затрачиваемые на перемещение тележки, воспринимаются тензометрической балочкой 20 и регистрируются прибором 21. Одновременно фиксируются число оборотов разрыхлителя, скорость перемещения тележки и другие неЯэбходимые показатели. Изменение скорости перемещения

тележки достигается с .помощью редуктора 17.

При перемещении тележки 11 происходит нарезание грунта моделью фрезы, разрыхленный грунт засасывается вместе с водой во всасывающую трубу 33, подается моделью землесоса 34 к измерительному стенду, где определяют величину консистенции гидросмеси, фракционный состав грунта, /расход гидросмеси и другие необходимые параметры гидросмеси в зависимости от программы исследования (измерительный стенд на фиг. 1-3 не показан).

При работе установки вокруг устья всасывающей трубы создается разрежение давления, возникает перепад между величиной давления в водной среде, окружающей модели 4 и 5, и в устье всааывающей трубы 33. Под действием этого перепада давлений происходит ток воды из водной среды во всасывающую трубу 33. Вода через патрубки 24, вставленные в водопропускные окна 23 экрана 22, поступает в зону разрыхлениями всасывания. Длна патрубков 24, принятая в размере 3-5 значений их диаметров, гарантирует исключение влияния стеснения пространства в емкости 1 ее стенками, т.е. обеспечивается сохранение однорЪдной и постоянной структуры потока в зоне разрыхления и всасывания.

После нарезания грунта на протяжении всей проходки вращением винта 14 в обратную сторону возвращают тележку 11 в исходное положение и устанавливают поддон 7 с помслцью винтов 26 и 27 в положение, обеспечивающее заданные параметры второй проходки. Делают вторую проходку, за ней третью и последующие.

Предлагаемой конструкцией стенда обеспечивается высокая точность измерений за счет стационарности расположения модели грунтозаборного устройства и исключения влияния стененности пространства стенками емкости, поскольку вода поступает через патрубки объемлющего экрана, за счет чего сохраняется однородность и постоянство структуры поток воды в зоне разрыхления и всасывани

Формула изобретения

1.Стенд для исследования процесса грунтрзабора, включающий емкость с водой, размещенные в ней модель забоя и рабочий орган, привод рабочего органа, измерительный элемент

и тележку с механизмами продольного и вертикального перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен несущим элементом, на котором установлена модель забоя, а тележка снабжена механизмом поперечного перемйцения, при этом несущий элемент связан с механизмом вертикального перемещения посредством тяг пропущенных через отверстия, выполненные в тележке.

2.Стенд по п. 1, отличающийся тем, что механизм поперечного перемещения выполнен в виде винта и траверсы, установленной в тележке с возможностью перемещения вдоль винта.

3.Стенд по п. 1,.отличающ и и с я тем, что механизм продольного перемещения выполнен в виде двигателя, редуктора и винта

с установленным на последнем ползуно связанным через измерительный элемент с тележкой, причем измерительный элемент выполнен в виде тензометрической балки.

4.Стенд по п. 1, отлича ющ и и с я тем,что механизм вертиКсшьного перемещения выполнен в виде подъемной плиты, соединенной с тягами, и винта, связанного с травербой,

5.Стенд по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что привод рабочего органа размещен вне емкости с водой, а рабочий орган снабжен экраном с окнами и патрубками, каждый из котврых размещен в соответствующем окне.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 382794, КЛ..Е 02 F 3/88, 1971.

2.Огородников С.П. и Балабин В.А Стенд для исследований процесса резания грунтов и испытания рыхлителей землесосных снарядов. Гидромеханизация земляных и открытых горных работ. Материалы четвертой Всесоюзной экспресс-конференции гидромеханизаторов. ЦНИИТЭИПСМ. М., ,

с. 39-43 (прототип).