Устройство для уплотнения грунта Советский патент 1982 года по МПК E01C19/26 E02D3/26 

Изобретение относится к технике для уплотнения грунта и может быть исполъ аовано для производства работ в стеснен ных условиях строительных площадок - в траншеях, пазухах сооружений, при обрат ных засыпках, а также при рассредоточенных малых объемах работ. Известно устройство для уплотнения грунта, содержащее шасси, на котором установлен приводной грунтоуплотняющий рабочий орган, выполненный в виде наклонного к уплотняемой поверхности диска, смонтированного на валу привода посредством эксцентричной ступипы . Недостаток известного устройства заключается в невозможности получения плотной и прочной структуры грунта по всей толщине уплотняемого слоя, посколъ ку рабочий орган имеет гладкую поверхность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для уплотнения грунта, включающее вертикальный вал, жестко соединенный со ступицей, в которой наклонно к оси вала смонтирован шпиндель с установленным на его конпе при помощи подшипников рабочим органом в виде конусообразного штампа с тупым углом при вершине 21 . Недостаток известного устройства заключается в низкой эффективности вследствие невозможности получить требуемую плотность и равномерную прочную структуру грунта по всей толщине уплотняемого слоя, поскольку конусообразный штамп выполнен гладким. Известно, что формирование плотной и прочной структуры грунта возможно лишь шри условия постепенного возрастания контактного давления до нормы плотности. При работе известного yci ройства возрастание контактных давлений и, следовательно, плотности грунта возмож но за счет увеличения уплотняющей силы (что приводит к увеличению металлоемкости, энергоемкости н т. д.)либо за счет сокращения площади контакта (например, путем переналадки или замены рабочих органов, что вызывает простои, снижает производительность). Цель изобретения - повьппение эффективности уплотнения грунта за счет увеличения его плотности. Это достигается тем, что устройство для уплотнения грунта, содержащее вертикальный вал, жестко соединенный со ст пицей, в которой наклонно к оси вертикал ного вала смонтирован шпиндель с установленным на его конце посредством подшипников рабочим органом в виде конусообразного штампа с тупым углом при вер шине, рабочая поверхность штампа выполнена ступенчатой, каждая ступень образована конической и цилиндрической поверхностями, причем вертины конических поверхностей расположены на оси шпинделя, а цилиндрические поверхности - кондентрично последней. }{а чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид. Устройство для уплотнения грунта содержит вертикальный вал 1, жестко соеди ненный со ступицей 2, в которой наклонн к оси ОА вертикального вала под углом АОВ смонтирован шпиндель 3 с установленным на его конце посредством подтип- НИКОВ 4 рабочим органом 5 в виде конусообразного штампа с тупым углом при вершине в точке О. Контактирующая с грунтом (рабочая) поверхность штампа выполнена ступенчатой, причем каждая ступень образована конической а , t С и цилиндрической d , е , f поверхностями. Вершины конических поверхностей О, , И лежат на оси шпинделя ОВ. Цилиндрические поверхности расположены концен трично относительно оси шпинделя ОВ и имеют радиусы Ri , Ri , R Выполнение рабочей поверхности штампа ступенчатой позволяет выполнить указанное условие для получения плотной и прочной структуры грунта. При первых проходах (оборотах) штамп контактирует с еще рыхлым грунтом по всей своей рабочей поверхности. При перестановках рабочего органа с места на место (диспозициях) по уплотняемой поверхности плошйдь контакта уменьшается и контакт про исходит уже не по всей площади штампа, а на ступень ближе к его центру. Процесс увеличения контактных давлений идет до тех пор, пока штамп не выйдет на свою последнюю, центральную ступень. При этом развивается максимальное контактное давление в соответствии с требуемой нормой плотности. Штамп своей центральной ступенью додавливает ту часть грунта, которая уже подготовлена для этого периферийными ступенями. Таким образом, благодаря именно ступенчатой поверхности штампа происходит формирование уплотненных ядер грунта, его плотной и прочной структуры. Выполнение каждой ступени состоящей из конической и цилиндрической поверхностей позволяет производить уплотнение грунта с наименьшими сопротивлениями и Ьез разрыхления грунта как при вдавливании, так и при выглублении штампа вз рунта. Расположение вершин конических по- в хностей штампа на оси шпинделя с выдерживанием одной и той же величины тупого угла при вершине позволяет получать горизонтальные уровни уплотненного грунта без сдвига отдельных слоев в го{жаонтальньк плоскостях, что способствует получению прошой и равномерной структуры грунта. Концентричное расположение цилиндрических поверхностей относительно оси шпинделя позволяет получить тупые углы при переходе со ст тпени на ступень, что делает возможным вдавливать и вы гпублять штамп с наименьшими сопротивлениями, избежать задержку и налипание грунта в этих переходах, сохранить ступенчатую форму штампа. Устройство для уплотнения грунта работает следующим образом. В результате вращения вертикального вала 1 от отдельного привода и приложения осевой нагрузки от механизма давления (на чертеже не показаны) рабочий орган 5 совершает обкатку относительно точки О, производя уплотнение грунта способом укатки. При первых оборотах вертикального вала площадь укатки представляет собой круг с наибольшим радиусом, например Rj. Псг мере укатки, при перестановках рабочего органа с места на место по уплотняемой поверхности, несущая способность грунта увеличивается, укатка происходит по кругу меньшего радиуса Ri , затем по кругу минимального радиуса К. . Происходит как бы вьплубление рабочего органа. Соответственно по мере ука-ски происходит увеличение контактных давлений и, следовательно, плотности грунта в направлении от периферии к центру, что способствует получению прочной, равномерной 597 структуры грунта по всей толщине уплотняемого слоя. Предлагаемое устройство по сравнению с изврстным позволяет увеличить плотност грунта без увеличения уплотняющей силы в без замены (переналадки) штампа, способствует снижению металлоемкости, энер гоемкости, повьпиению производительности Реализация предлагаемого изобретения целесообразна в качестве сменного навесного оборудования к малогабаритным тракторам, а также на базе ручного механизированного инструмента, что значительно повысит уровень механизации и качества рйбот, связанных с уплотнением грунтов в стесненных условиях строительных площадок. Формула из.обретения Устройство для уплотнения грунта, содержащее вертш альнь1й вал, жестко соеди ненный со ступицей, в которой наклонно 87 к оси вертикального вала смонтирован шпиндель с установленным на его конце посредством подшипников рабочим органом в виде конусообразного штампа с тупым углом при вершине, отличаюшеес я тем, что, с целью повьпиения эффективности уплотнения грунта за счет увеличения его плотности, рабочая поверхность штампа выполнена ступенчатой, каждая ступень образована конической и цилиндрической поверхностями, причем вершины конических поверхностей расположены на оси шпинделя, а цилиндрические поверхности - концентрично последней. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 2917979, кл. 94-45, 1959. 2.Лозовой Д. А. и др. Сменное оборудование к экскаватору ЭО-2621 для уплот нения грунтов в труднодоступных местах.Механизация строительства , 1976, ;№ 4, с. 22, 23.