УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ШТЫРЕЙ ИЗ ГРУНТА

Предлагаемое техническое решение относится к ручным инструментам для электроэнергетики и строительства, а именно к способам и устройствам для эксплуатации, ремонта или демонтажа линий электропередачи.
Предназначено для извлечения из грунта штырей, в частности, переносных заземлителей, переносных электродов и грунтовых анкеров, в том числе, грунтовых анкеров раскрепляющих устройств для опор линий электропередачи (Патент на изобретение Республики Беларусь №19689. Грунтовый анкер раскрепляющего устройства для опоры линии электропередачи. МПК: Н02G 1/02 (2006.01), F16G 11/00 (2006.01). Опубл. 2015.12.30).
6
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототип) является устройство, содержащее опорную стойку с оголовком и пяткой, рычаг с малым и большим плечами, захват и тяговый элемент, соединенный с захватом с возможностью поворота тягового элемента относительно захвата, рычаг между малым и большим плечами шарнирно соединен с оголовком опорной стойки, причем оконечность малого плеча рычага соединена с тяговым элементом с возможностью поворота тягового элемента относительно малого плеча рычага (Патент на изобретение RU 2141548 C1. Устройство для выдергивания костылей. МПК Е01В 29/26, В25С 11/00).
Недостатком прототипа является ограничение расстояния, на которое может перемещаться захват при извлечении штыря. Это расстояние ограничено диапазоном линейного перемещения оконечности малого плеча рычага в месте соединения с тяговым элементом. Для увеличения этого расстояния с целью извлечения штырей большей длины, необходимо увеличивать длину рычага, что ухудшает массо-габаритные характеристики устройства. Кроме того, неразъемное соединение рычага с оголовком опорной стойки затрудняет транспортирование и хранение устройства.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства для извлечения штырей из грунта, обеспечивающего возможность извлекать более длинные штыри без увеличения массы и габаритов устройства и уменьшение, тем самым, материальных затрат на изготовление устройства, а также снижение физической нагрузки персонала.
Задача решается за счет того, что в устройстве для извлечения штырей из грунта, содержащем опорную стойку с оголовком и пяткой, рычаг с малым и большим плечами, захват и тяговый элемент, соединенный с захватом с возможностью поворота тягового элемента относительно захвата, рычаг между малым и большим плечами шарнирно соединен с оголовком опорной стойки, а малое плечо рычага соединено с тяговым элементом своей оконечностью с возможностью поворота тягового элемента относительно малого плеча рычага и с возможностью разъемного соединения с тяговым элементом, причем для изменения длины участка тягового элемента от захвата до оконечности малого плеча рычага тяговый элемент выполнен с местами для соединения с оконечностью малого плеча рычага, распределенными вдоль тягового элемента, при этом шарнирное соединение рычага и оголовка опорной стойки выполнено разъемным, причем оголовок опорной стойки выполнен в виде трубы, в стенках которой друг напротив друга выполнены прорези для размещения рычага, в нижней части рычага в количестве не менее двух выполнены выемки шириной не менее толщины стенок трубы, причем выемки распределены вдоль рычага с интервалом, равным расстоянию между серединами стенок трубы. Кроме того, тяговый элемент выполнен в виде жесткой тяги, в которой для соединения тягового элемента с оконечностью малого плеча рычага выполнены отверстия. Кроме того, захват выполнен в виде крюка. Кроме того, тяговый элемент выполнен в виде цепи. Кроме того, для соединения с тяговым элементом в оконечности малого плеча рычага выполнено отверстие. Кроме того, захват на тяговом элементе выполнен в виде карабина. Кроме того, рычаг выполнен плоским, причем в рычаге выполнены выемки и отверстия. Кроме того, рычаг выполнен из плоской стальной заготовки путем лазерной резки.
Исполнение в предлагаемом устройстве для извлечения штырей из грунта разъемного соединения оконечности малого плеча рычага с тяговым элементом и выполнение тягового элемента с местами для соединения с оконечностью малого плеча рычага, распределенными вдоль тягового элемента, обеспечивает возможность изменения длины участка тягового элемента от захвата до оконечности малого плеча рычага и, тем самым, позволяет извлекать штыри, имеющие длину большую, чем диапазон вертикального перемещения оконечности малого плеча рычага в месте соединения с тяговым элементом.
Исполнение в предлагаемом устройстве шарнирного соединения рычага и оголовка опорной стойки разъемным позволяет уменьшить габаритные размеры устройства в транспортном положении и, тем самым, облегчить доставку устройства к месту работы, а также позволяет расширять функциональные возможности устройства путем применения рычага в качестве самостоятельного инструмента. Выполнение оголовка опорной стойки в виде трубы, в стенках которой друг напротив друга выполнены прорези для размещения рычага, а также выполнение в нижней части рычага в количестве не менее двух выемок шириной не менее толщины стенок трубы, причем выемки распределены вдоль рычага с интервалом, равным расстоянию между серединами стенок трубы, позволяет изменять соотношение длины малого и большого плеч рычага в зависимости от требуемых значений величины и направления тягового усилия, создаваемого в процессе извлечения штыря из грунта.
Исполнение тягового элемента в виде жесткой тяги, в которой в местах соединения тягового элемента с оконечностью малого плеча рычага выполнены отверстия, позволяет присоединять к тяговому элементу оконечность малого рычага последовательно в нескольких местах для последовательного уменьшения длины участка тягового элемента от захвата до оконечности малого плеча рычага.
Исполнение захвата в виде крюка позволяет присоединять захват к извлекаемым штырям различной конструкции.
Исполнение тягового элемента в виде цепи обеспечивает возможность изменения длины тягового элемента путем последовательного присоединения оконечности малого плеча рычага к тяговому элементу в просветах различных звеньев цепи, удобство поворота тягового элемента относительно малого плеча рычага и захвата, а также удобство транспортировки и хранения устройства.
Выполнение в оконечности малого плеча рычага для соединения рычага с тяговым элементом отверстия позволяет закрепить в нем карабин для повышения надежности соединения оконечности малого рычага с тяговым элементом.
Исполнение захвата на тяговом элементе в виде карабина позволяет удобно и надежно соединять тяговый элемент устройства со штырями, снабженными специальными петлями, приспособленными для закрепления карабинов [1].
Исполнение рычага плоским и выполнение в нем отверстий и выемок, размер и форма которых соответствуют размеру и форме изделий под ключ, расширяет функциональные возможности устройства, позволяя применять рычаг в качестве гаечного ключа и воротка для держателей сменных гаечных головок, метчиков для нарезания резьбы и сменных наконечников (бит) для выворачивания и вворачивания винтов и шурупов.
Выполнение рычага путем лазерной резки плоской стальной заготовки обеспечивает снижение затрат на создание на оконечности малого плеча рычага крюка или отверстия для соединения с тяговым элементом, выемок в нижней части рычага, соответствующих толщине стенок и диаметру трубы оголовка опорной стойки устройства, отверстий и выемок, размеры и форма которых соответствуют размерам и форме изделий под ключ, а также на упрочнение их рабочих поверхностей.
На фиг. 1 изображено устройство для извлечения штырей из грунта с тяговым элементом, выполненным в виде цепи, захватом, выполненным в виде карабина, крюком на оконечности малого плеча рычага, плоским рычагом с четырьмя выемками в нижней части и отверстиями в форме изделий под ключ, выполненным путем лазерной резки; на фиг. 2 изображен тяговый элемент, выполненный в виде жесткой тяги с тремя отверстиями для присоединения к оконечности малого плеча рычага, соединенный с захватом, выполненным в виде крюка; на фиг. 3 изображено устройство для извлечения штырей из грунта в исходном положении на начальном этапе извлечения штыря, снабженного специальной петлей для закрепления захвата; на фиг. 4 изображено устройство для извлечения штырей из грунта с наименьшей длиной малого плеча рычага в промежуточном положении рычага на начальном этапе извлечения штыря, снабженного специальной петлей для закрепления захвата; на фиг. 5 изображено устройство для извлечения штырей из грунта с увеличенной длиной малого плеча рычага на начальном этапе извлечения штыря; на фиг. 6 изображено устройство для извлечения штырей из грунта в конечном положении рычага на начальном этапе извлечения штыря.
Устройство для извлечения штырей из грунта содержит опорную стойку 1 с оголовком 2 и пяткой 3, рычаг 4 с малым плечом 5 и большим плечом 6, захват 7 и тяговый элемент 8. Рычаг 4 между малым плечом 5 и большим плечом 6 соединен посредством шарнирного соединения 9 с оголовком 2 опорной стойки 1. Оконечность 10 малого плеча 5 рычага 4 соединена с тяговым элементом 8 с возможностью поворота тягового элемента 8 относительно малого плеча 5 рычага 4. Соединение оконечности 10 малого плеча 5 рычага 4 с тяговым элементом 8 выполнено разъемным.
В частном случае конструктивного исполнения устройства тяговый элемент 8 выполнен в виде жесткой тяги 11, в которой для соединения тягового элемента 8 с оконечностью 10 малого плеча 5 рычага 4 выполнены первое отверстие 12, второе отверстие 13 и третье отверстие 14. Для соединения с захватом 7 с возможностью поворота тягового элемента 8 относительно захвата 7 в нижней оконечности 15 жесткой тяги 11 выполнено отверстие 16.
В частном случае конструктивного исполнения устройства для разъемного присоединения к тяговому элементу 8 на оконечности 10 малого плеча 5 рычага 4 выполнен крюк 17.
В частном случае конструктивного исполнения устройства захват 7 выполнен в виде крюка 18, который присоединен к жесткой тяге 11 в отверстии 16 посредством петли 19.
В частном случае конструктивного исполнения устройства тяговый элемент 8 выполнен в виде цепи 20, причем оконечность 10 малого плеча рычага 5 присоединена к тяговому элементу 8 в просвете одного из звеньев цепи 20.
В частном случае конструктивного исполнения устройства для соединения с тяговым элементом 8 в оконечности 10 малого плеча 5 рычага 4 выполнено отверстие 21, в котором закреплен карабин 22. К жесткой тяге 11 карабин 22 присоединен в одном из упомянутых отверстий 12, 13 или 14. К цепи 20 карабин 22 присоединен в просвете одного из ее звеньев.
Шарнирное соединение 9 рычага 4 и оголовка 2 опорной стойки 1 выполнено разъемным. Оголовок 2 опорной стойки 1 выполнен в виде трубы 23, в стенках которой друг напротив друга выполнены первая прорезь 24 и вторая прорезь 25 для размещения рычага 4. В нижней части рычага 4 выполнены первая выемка 26, вторая выемка 27, третья выемка 28 и четвертая выемка 29. Вышеупомянутые выемки 26, 27, 28 и 29 выполнены в рычаге 4 с одинаковой шириной не менее толщины стенок трубы 23 и распределены вдоль рычага 4 с интервалом, равным расстоянию между серединами стенок трубы 23. Шарнирное соединение 9 образуется путем взаимодействия одной из вышеупомянутых выемок 26, 27, 28 или 29 рычага 4 и оголовка 2 в вышеупомянутых прорезях 24 или 25. На фиг. 1 рычаг 4 представлен в таком положении относительно оголовка 2, в котором шарнирное соединение 9 образуют либо выемка 26 во взаимодействии с оголовком 2 в прорези 24, либо выемка 27 во взаимодействии с оголовком 2 в прорези 25. На фиг. 3 шарнирное соединение 9 образует выемка 26 в рычаге 4 во взаимодействии с оголовком 2 в прорези 24, что обеспечивает наименьшую длину малого плеча 5 и наибольшую длину большого плеча 6 рычага 4. На фиг. 4 шарнирное соединение 9 образует выемка 27 в рычаге 4 во взаимодействии с оголовком 2 в прорези 25, что обеспечивает увеличение длины малого плеча 5 и уменьшение длины большого плеча 6 рычага 4 на величину расстояния между серединами стенок трубы 23 по сравнению с шарнирным соединением 9 на фиг. 3. На фиг. 5 и фиг. 6 шарнирное соединение 9 образует выемка 28 в рычаге 4 во взаимодействии с оголовком 2 в прорези 25.
В частном случае конструктивного исполнения устройства захват 7 на тяговом элементе 8 выполнен в виде карабина 30. К жесткой тяге 11 карабин 30 присоединен в отверстии 16. К цепи 20 карабин 30 присоединен в просвете нижнего звена 31 цепи 20.
Рычаг 4 выполнен плоским, причем в нем выполнены отверстия 32, размер и форма которых соответствуют размеру и форме изделий под ключ. Рычаг 4 выполнен путем лазерной резки плоской стальной заготовки.
Пятка 3 опорной стойки 1 выполнена с опорной плитой 33, нижняя часть которой снабжена выступами-грунтозацепами 34.
Устройство для извлечения штырей из грунта работает следующим образом.
Для извлечения штыря 35, погруженного в грунт 36, опорную стойку 1 устанавливают на поверхности грунта 36 вблизи штыря 35 и закрепляют захват 7 на стержне 37 штыря 35 или в петле 38 для крепления карабинов [1], которой снабжен штырь 35. Захват 7, выполненный в виде крюка 18, закрепляют на стержне 37 за счет сил трения крюка 18 о стержень 37.
На начальном этапе извлечения штыря 35 (фиг. 3) жесткую тягу 11 первым отверстием 12 надевают на крюк 17 на оконечности 10 малого плеча 5 рычага 4. Для извлечения штыря 35 из грунта 36 к большому плечу 6 рычага 4 прикладывают усилие в направлении к поверхности грунта 36, что обеспечивает создание на тяговом элементе 8, присоединенном первым отверстием 12 жесткой тяги 11 к крюку 17 на оконечности 10 малого плеча 5 рычага 4, усилия направленного вдоль оси стержня 37 от поверхности грунта. Усилие, передаваемое тяговым элементом 8 на стержень 37, превышает усилие на большом плече 6 рычага 4 пропорционально отношению длины большого рычага 6 к длине малого рычага 5. Под действием вышеупомянутого усилия стрежень 37 штыря 35 частично извлекается из грунта 36 на расстояние, соответствующее вертикальному перемещению оконечности 10 малого плеча 5 рычага 4.
Рычаг 4 устанавливают в прорезях 24 и 25 так, чтобы обеспечить соотношение малого плеча 5 и большого плеча 6 рычага 4, обеспечивающее облегчение извлечения штыря 35. На начальном этапе штырь 35 погружен в грунт 36 на максимальную глубину, поэтому извлечение требует наибольшего усилия и, следовательно, рычаг 4 устанавливают так, чтобы в его исходном положении (фиг. 3) шарнир 9 был образован первой прорезью 24 в трубе 23 и первой выемкой 26 в рычаге 4. В этом случае на тяговом элементе 8 создается наибольшее возможное усилие, которое сохраняется до тех пор, пока рычаг 4 не займет промежуточное положение (фиг. 4), в котором выемка 27 начинает взаимодействовать с трубой 23 в прорези 25. При дальнейшем движении большого плеча 6 рычага 4 по направлению к поверхности грунта 36 шарнир 9 образуют выемка 27 с трубой 23 в прорези 25, что приводит к значительному увеличению малого плеча 5 и уменьшению большого плеча 6 рычага 4, в результате происходит увеличение вертикального перемещения оконечности 10 малого плеча 5 рычага 4 без выполнения каких-либо действий для переустановки рычага 4 относительно оголовка 2 опорной стойки 1 и, следовательно, сокращается время, затрачиваемое на извлечение штыря 35 из грунта 36.
Для еще большего увеличения малого плеча 5 рычаг 4 выдвигают относительно оголовка 2 опорной стойки 1 в сторону штыря 35 (фиг. 5). При дальнейшем движении большого плеча 6 рычага 4 по направлению к поверхности грунта 36 шарнир 9 образуют выемка 28 с трубой 23 в прорези 25. Увеличение малого плеча 5 рычага 4 обеспечивает увеличение вертикального перемещения оконечности 10 малого плеча 5 рычага 4 в направлении от поверхности грунта 36, соответствующее вертикальному перемещению большого плеча 6 рычага 4 при его движении по направлению к поверхности грунта 36, что ускоряет извлечение штыря 35 из грунта 36. Уменьшение тягового усилия на тяговом элементе 8, которое происходит при увеличении малого плеча 5 и уменьшении большого плеча 6 рычага 4, не затрудняет извлечение штыря 35 из грунта 36, так как по мере извлечения штыря 35 уменьшается площадь соприкосновения стержня 37 с грунтом 36 и, следовательно, снижается сила сопротивления движению стержня 37.
Для дальнейшего извлечения штыря 35 из грунта 36 тяговый элемент 8 и оконечность 10 рычага 4 рассоединяют, а затем соединяют так, чтобы уменьшить длину участка тягового элемента 8 от захвата 7 до оконечности 10 малого плеча 5 рычага 4. На промежуточном этапе извлечения штыря 35 из грунта 36 крюк 17 на оконечности 10 малого плеча 5 рычага 4 вводят во второе отверстие 13 в жесткой тяге 11 и прикладывают к большому плечу 6 рычага 4 усилие, направленное к поверхности грунта 36. На завершающем этапе извлечения штыря 35 из грунта 36 крюк 17 на оконечности 10 малого плеча 5 рычага 4 вводят в третье отверстие 14 в жесткой тяге 11 и прикладывают к большому плечу 6 рычага 4 усилие, направленное к поверхности грунта 36.
При исполнении тягового элемента 8 в виде цепи 20 оконечность 10 плеча 5 рычага 4 поочередно присоединяют к различным звеньям цепи 20 так, чтобы по мере извлечения штыря 35 из грунта 36 уменьшать длину участка тягового элемента 8 от захвата 7 до оконечности 10 малого плеча 5 рычага 4.
Опорная плита 33 с выступами-грунтозацепами 34 фиксирует положение пятки 3 опорной стойки 1 на поверхности грунта 36, обеспечивая тем самым сохранение заданного направления усилия на тяговом элементе 8.
Плоский рычаг 4, в котором выполнены отверстия 32, размер и форма которых соответствуют размеру и форме изделий под ключ, применяют самостоятельно для закручивания и откручивания изделий под ключ, например, болтов и гаек. Для этого в одно из отверстий 32, вводят изделие под ключ и к рычагу 4 прикладывают механический момент, обеспечивающий поворачивание изделия под ключ относительно своей оси.
Для обеспечения высокой точности и низкой стоимости изготовления крюка 17, отверстия 21, выемок 26, 27, 28, 29 и отверстий 32 рычаг 4 выполняют путем лазерной резки плоской стальной заготовки. Быстрое охлаждение металла в зоне термического воздействия при лазерной резке обеспечивает закаливание стали и, следовательно, высокую твердость рабочих поверхностей крюка 17, отверстия 21, выемок 26, 27, 28, 29 и отверстий 32.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Патент на изобретение Республики Беларусь №19689. Грунтовый анкер раскрепляющего устройства для опоры линии электропередачи. МПК: Н02G 1/02 (2006.01), F16G 11/00 (2006.01). Опубл. 2015.12.30.
6
2. Патент на изобретение RU 2141548 С1. Устройство для выдергивания костылей. МПК Е01В 29/26, В25С 11/00.