ТРАНШЕЕЗАСЫПАТЕЛЬ
TRENCH-BURYING DEVICE

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам для засыпки траншей для прокладки подземных коммуникаций, и может быть использовано при строительстве магистральных трубопроводов, подземных коммуникаций и других подземных сооружений как на суше, так и под водой.
,
Известен траншеезасыпатель, который содержит раму, механизм перемещения и отвал (см., например, авторское свидетельство СССР №1131977 кл. E02F 5/12, опубл. 30 декабря 1984 года).
Известное устройство осуществляет засыпку траншеи грунтом при его поступательном перемещении параллельно оси траншеи. При этом грунт перемещается с одной из бровок траншей перпендикулярно направлению перемещения устройства. К недостаткам известного технического решения можно отнести относительно низкую производительность работ, которая вызвана необходимостью дополнительного перемещения устройства в обратном направлении для перемещения грунта с другой бровки траншеи. Кроме того, к недостаткам известного технического решения можно отнести относительно сложную конструкцию его рабочего органа.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является траншеезасыпатель, включающий раму, механизм перемещения, расположенные симметрично относительно продольной оси симметрии рамы два скребка-отвала, каждый из которых шарнирно соединен с рамой и установлен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, и приспособления для перемещения скребков-отвалов (см., например, авторское свидетельство СССР №881219, кл. E02F 5/12, опубл. 15 ноября 1981 года).
Известное техническое решение частично устраняет недостатки описанного выше аналога, поскольку при одном перемещении устройства грунт одновременно с двух бровок траншеи перемещается в траншею. К недостаткам известного устройства можно отнести снижение производительности работ в условиях плохой видимости, например при выполнении работ по засыпке траншеи под водой. Указанное обстоятельство вызвано тем фактом, что при перемещении грунта в траншею под водой образуется взвесь, которая затрудняет видеонаблюдение за положением траншеезасыпателя относительно траншеи, что, в свою очередь, не позволяет в случае необходимости осуществлять корректировку направления перемещения траншеезасыпателя при изменении пространственной ориентации траншеи. Аналогичные трудности возникают и при выполнении работ на болотах и при недостаточной освещенности. Снижение производительности работ обусловлено необходимостью проведения повторного перемещения грунта в траншею при изменении пространственного положения последней.
Заявленное техническое решение направлено на решение задачи по созданию такого траншеезасыпателя, который обеспечивал бы повышение производительности работ в условиях плохой видимости за счет снижения количества дополнительных перемещений при изменении пространственного положения траншеи. Технический результат, который может быть получен при реализации заявленного изобретения, заключается в повышении точности направления перемещения траншеезасыпателя при изменении пространственного положения траншеи.
Поставленная задача решена за счет того, что траншеезасыпатель, который содержит раму, механизм перемещения, расположенные симметрично относительно продольной оси симметрии рамы два скребка-отвала, каждый из которых шарнирно соедин с рамой и установлен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, и приспособления для перемещения скребков-отвалов, снабжен приспособлением для контроля курса перемещения и копиром, имеющим соединительный элемент и рабочую поверхность для взаимодействия с наружной поверхностью прокладываемого трубопровода, при этом один конец соединительного элемента кинематически связан с копиром, а другой конец соединительного элемента щарнирно соединен с рамой, причем шарнир, соединяющий соединительный элемент с рамой, расположен на продольной оси симметрии рамы, а приспособление для контроля курса перемещения кинематически связано с копиром.
Кроме того, поставленная цель достигается за счет того, что механизм перемещения выполнен в виде двух тележек с расположенным на каждой из них, по меньшей мере, одним винтовым движителем.
Кроме того, поставленная цель достигается за счет того, что рабочая поверхность копира образована, по меньшей мере, одним опорным элементом, который имеет форму тела вращения, при этом опорный элемент соединен с копиром и установлен с возможностью вращения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен траншеезасыпатель (вид сверху), на фиг.2 - один из вариантов конструктивного выполнения приспособления для контроля курса перемещения и на фиг.3 - копир (поперечный разрез).
Траншеезасыпатель содержит раму 1, на которой могут быть размещены энергетическая установка (на чертежах не изображена) в виде, например, двигателя внутреннего сгорания, преобразователь энергии (на чертежах не изображен) в виде, например, гидравлического насоса, кабина машиниста (на чертежах не изображена) и другое вспомогательное оборудование. Траншеезасыпатель имеет механизм перемещения, который может быть выполнен, например, в виде гусеничных тележек (на чертежах не изображены) или колес (на чертежах не изображены). Наиболее предпочтительным является такой вариант конструктивного выполнения механизма перемещения, при котором он выполнен в виде двух тележек с расположенным на каждой из них, по меньшей мере, одним винтовым движителем, каждый из которых представляет собой установленный с возможностью вращения корпус 2, на котором закреплены винтовые лопасти 3. Винтовые лопасти 3, расположенные на корпусах 2 каждой тележки, имеют противоположное направление навивки. Корпуса 2 каждой тележки кинематически связаны с энергетической установкой. На каждой тележке может быть расположено по два корпуса 2 (на чертежах не изображено) с винтовыми лопастями 3, которые имеют противоположное направление навивки. Два скребка-отвала 4 расположены симметрично относительно продольной оси 5 симметрии рамы 1. Каждый скребок-отвал 4 посредством шарнира 6 соединен с рамой 1 и установлен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости. Приспособление для перемещения скребков-отвалов 4 может быть выполнено, например, в виде гидравлических или пневматических цилиндров 7, корпус каждого из которых шарнирно соединен с рамой 1, а шток - с соответствующим скребком-отвалом 4. Для перемещения скребков-отвалов 4 может быть использован любой известный механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение его выходного звена, например винтовой механизм. Для перевода траншеезасыпателя из рабочего положения в транспортное и обратно каждый скребок-отвал 4 может быть установлен с возможностью дополнительного перемещения в вертикальной плоскости с помощью соответствующего приспособления (на чертежах не изображено), которое может быть выполнено, например, в виде гидравлических или пневматических цилиндров, корпус каждого из которых шарнирно соединен с рамой 1, а шток - с соответствующим скребком-отвалом 4. При этом каждый шарнир 6, соединяющий соответствующий скребок-отвал 4 с рамой 1, должен иметь дополнительную степень свободы для обеспечения поворота скребка-отвала 4 в вертикальной плоскости. Траншеезасыпатель имеет копир 8, содержащий рабочую поверхность 9 (фиг.3) для взаимодействия с наружной поверхностью 10 прокладываемого трубопровода 11 и соединительный элемент 12. Один конец соединительного элемента 12 кинематически связан с копиром 8, например, с помощью двух шарниров 13 и 14, которые обеспечивают возможность взаимного перемещения соединительного элемента 12 и копира 8 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, или шарового шарнира (на чертежах не изображен). Другой конец соединительного элемента 12 шарнирно соединен с рамой 1. Шарнирное соединение соединительного элемента 12 с рамой 1 расположено на продольной оси 5 симметрии рамы 1 и может быть выполнено, например, в виде двух шарниров 15 и l6, которые обеспечивают возможность взаимного перемещения соединительного элемента 12 и рамы 1 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, или шарового шарнира (на чертежах не изображен). Траншеезасыпатель снабжен приспособлением для контроля курса его перемещения, которое кинематически связано с копиром 8. Приспособление для контроля курса может быть выполнено, например, в виде потенциометра 17, который размещен на обращенном к раме 1 конце соединительного элемента 12. Токосъемник 18 потенциометра 17 закреплен на соединительном элементе 12. При этом ось вращения токосъемника 18 потенциометра 17 совмещена с осью вращения соединительного элемента 12 относительно рамы 1, то есть с осью шарнира 15. Резистивный элемент 19 потенциометра 17 закреплен на раме 1 траншеезасыпателя. Потенциометр 17 электрически соединен через блок управления (на чертежах не изображен) с табло или с исполнительными механизмами. Блок управления предназначен для обработки электрических сигналов, которые получены от потенциометра 17, и преобразования их в визуальные сигналы для машиниста траншеезасыпателя или для формирования на основании их управляющего воздействия на исполнительные механизмы, то есть на привод механизма перемещения траншеезасыпателя.
Для повышения точности получаемых данных приспособление для контроля курса может быть выполнено с дополнительным потенциометром 20, который размещен на обращенном к копиру 8 конце соединительного элемента 12. Токосъемник 21 потенциометра 18 закреплен на соединительном элементе 12. При этом ось вращения токосъемника 21 потенциометра 18 совмещена с осью вращения соединительного элемента 12 относительно копира 8, то есть с осью шарнира 13. Резистивный элемент 22 потенциометра 18 закреплен на копире 8. Потенциометр 18 электрически соединен через блок управления (на чертежах не изображен) с табло или с исполнительными механизмами.
Один из вариантов конструктивного выполнения приспособления для контроля курса предусматривает использование оптического излучателя, например, в виде полупроводникового лазера 23 (фиг.2) и мишени (на чертежах не изображена) с фотоприемным блоком. Полупроводниковый лазер 23 закреплен на обращенном к копиру 8 конце соединительного элемента 12 и его оптическая система ориентирована по продольной оси 5 симметрии рамы 1. Фотоприемный блок закреплен на раме 1 траншеезасыпателя и выполнен в виде нескольких фотодиодов, которые расположены рядами и образуют прямоугольник, центр которого расположен в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось 5 симметрии рамы 1. Фотоприемный блок электрически соединен с блоком управления (на чертежах не изображен). Блок управления предназначен для обработки электрических сигналов, которые получены от фотодиодов, и преобразования их в визуальные сигналы для машиниста траншеезасыпателя или для формирования на основании их управляющего воздействия на исполнительные механизмы, то есть на привод механизма перемещения траншеезасыпателя.
Один из вариантов конструктивного выполнения траншеезасыпателя предусматривает такое выполнение копира 8, при котором его рабочая поверхность 9 образована, по меньшей мере, одним опорным элементом 24, который имеет форму тела вращения. Опорный элемент 24 соединен с копиром 8 и установлен с возможностью вращения. Опорный элемент 24 предназначен для улучшения перемещения копира 8 по наружной поверхности 10 прокладываемого трубопровода 11, особенно при преодолении стыков труб.
Траншеезасыпатель работает следующим образом.
,
Траншеезасыпатель перемещается вдоль траншеи, образованной экскаватором-трубозаглубителем (на чертежах не изображен), который осуществляет двухсторонний выброс грунта на обе стороны траншеи. Трубопровод 11 к моменту прохода траншеезасыпателя расположен на дне траншеи. Расположенные на обеих сторонах траншеи валики грунта отдельными порциями перемещают в траншею с помощью скребков-отвалов 4. Для этого с помощью цилиндров 7 воздействуют на соответствующий скребок-отвал 4, который поворачивается относительно рамы 1 вокруг шарнира 6 в горизонтальной плоскости. При совместном повороте скребков-отвалов 4 навстречу друг другу они перемещают расположенный перед ними грунт к продольной оси 5 рамы, то есть в траншею. После окончательной засыпки участка траншеи с помощью механизма перемещения траншеезасыпатель перемещают вдоль трубопровода 11 на новый участок и цикл повторяется. При этом перемещении траншеезасыпателя его рама 1 через соединительный элемент 12 воздействует на копир 8 и последний перемещается вдоль прокладываемого трубопровода и совместно с траншеезасыпателем. При указанном перемещении копира 8 он своей рабочей поверхностью 9 скользит по наружной поверхности 10 прокладываемого трубопровода 11. При образовании рабочей поверхности 12 копира 8 опорными элементами 24 последние перекатываются по наружной поверхности 10 прокладываемого трубопровода 11. При изменении пространственного положения прокладываемого трубопровода 11 в горизонтальной плоскости копир 8 также изменяет свое пространственное положение относительно рамы 1 траншеезасыпателя. При этом происходит поворот соединительного элемента 12 вокруг шарнира 15 относительно рамы 1 в горизонтальной плоскости. Вместе с соединительным элементом 12 поворачивается токосъемник 18 потенциометра 17 и изменяется баланс резистивного элемента 19. Полученный электрический сигнал от потенциометра 17 передается в соответствующий электронный блок управления. Блок управления производит обработку электрического сигнала и формирует на основании его или управляющее воздействие на соответствующий исполнительный механизм или выходной сигнал, который поступает на расположенное в кабине машиниста табло для визуального наблюдения за курсом перемещения. В первом случае под действием управляющего воздействия автоматически включается привод соответствующей тележки механизма перемещения и траншеезасыпатель осуществляет разворот в соответствующую сторону для выправления курса своего перемещения. Разворот траншеезасыпателя осуществляется до тех пор, пока токосъемник 18 потенциометра 17 при повороте в обратную сторону не возвратится в исходное положение, при котором привод соответствующей тележки механизма перемещения отключается. Во втором случае в соответствии с показаниями на табло машинист вручную корректирует курс направления перемещения путем включения или выключения привода соответствующей тележки механизма перемещения траншеезасыпателя.
,
При варианте выполнения приспособления для контроля курса перемещения траншеезасыпателя с основным потенциометром 17 и дополнительным потенциометром 20 устройство работает описанным выше образом. Отличие заключается в том, что при отклонении траншеезасыпателя от заданного курса перемещения, которое может быть вызвано, например, наличием препятствия на пути его следования или неодинаковым объемом перемещаемого грунта с противоположных сторон траншеи, рама 1 изменяет пространственное положение относительно копира 8 в горизонтальной плоскости. Вместе с рамой 1 вокруг шарнира 13 осуществляет поворот в горизонтальной плоскости и соединительный элемент 12. Вместе с соединительным элементом 12 поворачивается токосъемник 21 дополнительного потенциометра 20 и изменяется баланс резистивного элемента 22. Полученный электрический сигнал от дополнительного потенциометра 20 передается в соответствующий электронный блок управления. Блок управления производит обработку электрического сигнала и формирует на основании его или управляющее воздействие на соответствующий исполнительный механизм или выходной сигнал, который поступает на расположенное в кабине машиниста табло для визуального наблюдения за курсом перемещения. Таким образом, выполнение приспособления для контроля курса перемещения с основным потенциометром 17 и дополнительным потенциометром 20 позволит существенно снизить вероятность отклонения траншеезасыпателя от заданного курса.
,
При варианте выполнения приспособления для контроля курса перемещения траншеезасыпателя в виде полупроводникового лазера 23 и мишени с фотоприемным блоком устройство работает следующим образом. При изменении пространственного положения прокладываемого трубопровода и в горизонтальной плоскости копир 8 также изменяет свое пространственное положение относительно рамы 1 траншеезасыпателя. При этом происходит поворот соединительного элемента 12 вокруг шарнира 15 относительно рамы 1 в горизонтальной плоскости. Вместе с соединительным элементом 12 поворачивается и полупроводниковый лазер 23. Излучаемый оптической системой полупроводникового лазера 23 световой импульс изменяет положение относительно мишени и попадает на расположенные рядом фотодиоды фотоприемного блока, с помощью которых преобразуется в электрический сигнал. Поскольку фотоприемный блок электрически соединен с блоком управления, то последний осуществляет обработку полученного электрического сигнала и формирует на основании его или управляющее воздействие на соответствующий исполнительный механизм или выходной сигнал, который поступает на расположенное в кабине машиниста табло для визуального наблюдения за курсом перемещения. После произведенной коррекции курса перемещения траншеезасыпателя излучаемый оптической системой полупроводникового лазера 23 световой импульс перемещается по мишени в исходное положение и попадает на первоначальный фотодиод фотоприемного блока, который вырабатывает соответствующий электрический сигал для блока управления и поворот траншеезасыпателя прекращается.