УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСКАТКИ КОТЛОВАНОВ

Полезная модель относится к устройствам для образования в грунте котлованов заданной формы без выемки грунта и может использоваться в промышленно-гражданском, дорожном и гидротехническом строительстве.
Из уровня техники известно устройство для вытрамбовывания котлованов (а.с. №1733563, «Устройство для вытрамбовывания котлованов», МПК E02D 3/046, опубл. 15.05.1992), в состав которого входит тромбовка.
Недостатком устройства является сравнительно низкая производительность и значительные динамические нагрузки, которые возникают при отрыве массивной трамбовки из грунта.
Из уровня техники известен агрегат для глубокого трамбования грунта (http://library.stroit.ru/articles/svai/index.html, «Агрегат для глубокого трамбования грунта»), в состав которого входит рабочий орган в виде трамбовки. Корпус трамбовки под действием ударника молота совершает прерывистое движение и внедряясь в грунт, образует в последнем котлован, по форме и размерам соответствующий форме корпуса трамбовки.
Недостатком данного агрегата является значительные динамические нагрузки и высокий уровень шума.
Также, из уровня техники известно устройство для образования скважин в грунте методом винтовой раскатки, принятое в качестве прототипа (патент РФ №2054506, «Устройство для образования скважин в грунте методом раскатки», МПК E02F 5/18, заявл. 26.02.1993, опубл. 20.02.1996), которое включает приводной вал, установленные с возможностью вращения на подшипниковых опорах конические катки.
Недостатком данного устройства является снижение надежности работы устройства в абразивной грунтовой среде из-за наличия на приводном валу нескольких катков, требующих многочисленных специальных уплотнительных элементов, защищающих подшипники от абразивных частиц, попадающих в зазоры между торцами смежных катков, вращающихся с разными скоростями.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении надежности работы устройства.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для раскатки котлованов содержит мотор и конические катки, при этом устройство дополнительно содержит коленчатый вал, на котором установлены подшипниковые опоры и противовес, конические катки образуют монолитный конусообразный корпус с вершиной, на наружной поверхности которого расположены по винтовой линии выступы, образующие шнек, а оси участков коленчатого вала пересекаются с вершиной монолитного конусообразного корпуса.
Объединение конических катков в монолитный конусообразный корпус с вершиной позволяет устранить многочисленные зазоры между торцами конических катков, и, следовательно, исключит необходимость применения специальных уплотнительных элементов.
Подшипниковые опоры располагаются внутри монолитного конусообразного корпуса, а торец монолитного конусообразного корпуса не контактирует с грунтом, поэтому в данном случае не требуются специальные уплотняющие устройства.
Выполнение на наружной поверхности конусообразного корпуса выступов, расположенных по винтовой линии и образующих шнек, необходимо для завинчивания рабочего органа в грунт и уменьшения вертикального усилия сжатия.
Пересечение осей участков коленчатого вала в точке, совпадающей с вершиной монолитного конусообразного корпуса позволяет предотвратить рыскание вершины монолитного конусообразного корпуса во время работы устройства, за счет чего вершина монолитного конусообразного корпуса перемещается в пространстве строго по прямой линии.
Противовес применяется для уменьшения динамических нагрузок, приходящихся на коленчатый вал при его вращении.
Изложенная сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 - устройство для раскатки котлованов; на фиг. 2 - общий вид устройства с экскаватором; на фиг. 3 - схема раскатки котлована.
На фиг. 1 устройство для раскатки котлованов представляет собой монолитный конусообразный корпус 1 с вершиной 2, образованный коническими катками 3, внутри которого расположены подшипниковые опоры 4 и 5, в которых установлен коленчатый вал 6, передающий усилия от мотора 9 (см. фиг. 2) на монолитный конусообразный корпус 1 в вертикальном и тангенциальном направлениях. Также внутри монолитного конусообразного корпуса 1 расположен противовес 7, жестко закрепленный на коленчатом валу 6, а на наружной поверхности монолитного конусообразного корпуса 1 выполнены по винтовой линии выступы 8, образующие шнек.
Устройство для раскатки котлованов может подвешиваться к мотору 9, расположенному на траверсе 10, смонтированной на рукояти экскаватора (см. фиг. 2) или на другой самоходной машине с механизмом вертикального перемещения рабочего органа, например, буровой машине. На траверсе 10 могут располагаться одно или несколько устройств для раскатки котлованов.
Поперечные размеры котлована D (см. фиг. 3) должны быть больше диаметра d заявляемого устройства для раскатки котлована на величину, равную двум эксцентриситетам коленчатого вала 6, так как радиус кривошипа коленчатого вала 6 равен его эксцентриситету. При этом условии обеспечивается постоянный зазор между монолитным конусообразным корпусом 1 и стенкой котлована (на фиг. обозначена штриховой линией), то есть создается условие для организованного выхода воздуха из уплотненного грунта.
Также, на фиг. 3 показано, что максимальный зазор между стенкой котлована и монолитным конусообразным корпусом 1 равен двум эксцентриситетам вращающегося коленчатого вала 5, т.е. D-d=2e, где: D - диаметр котлована, d - диаметр монолитного конусообразного корпуса, e - эксцентриситет коленчатого вала. Наличие постоянного зазора обеспечивает благоприятные условия для выхода воздуха из уплотняемой зоны грунта, способствуя тем самым лучшим условиям уплотнения.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Устройство для раскатки котлованов опускается на грунт в вертикальном положении. Коленчатый вал 6 приводится во вращение при включении мотора 9.
Под действием собственного веса устройство вдавливается в неуплотненный грунт. Винтообразные выступы 8 шнека дополнительно ввинчивают устройство в массив грунта на необходимую глубину.
При вращении коленчатого вала 6 оси O и O1 пересекаются с вершиной 2 монолитного конусообразного корпуса 1, тем самым обеспечивая погружение вершины 2 в грунт строго по вертикальной линии.
Вращающийся коленчатый вал 6 через подшипниковые опоры 4 и 5 последовательно прижимает монолитный конусообразный корпус 1, образованный коническими катками 3, к стенке котлована, перемещая при этом частицы грунта из области максимального давления в сторону неуплотненного грунта, т.е. в сторону массива грунта.
Во время вращения коленчатого вала 6 установленный на нем противовес 7 обеспечивает разгрузку подшипниковых опор 4 и 5 от приходящихся на них центробежных сил инерции.
Вытесненный из котлована грунт размещается в окружающем грунтовом массиве, образуя вокруг стенок котлована зону уплотнения.
При противоположном вращении (реверсе) коленчатого вала 6 устройство для раскатки котлованов легко извлекается из котлована.
Предлагаемое устройство выполнено в виде одного монолитного блока, не требует специальных уплотнительных устройств, проще в изготовлении и техническом обслуживании, что в конечном итоге приводит к более высокой надежности работы, чем у прототипа.