МАШИНА ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ ТРАМБОВАНИЕМ

Полезная модель относится к средствам механизации работ по уплотнению грунта методом трамбования.
Для уплотнения грунтов используются как специальные катки, так и трамбующие машины, отличающиеся универсальностью в том отношении, что пригодны для уплотнения связных и несвязных грунтов и по этой причине являются наиболее перспективными.
Известен специальный каток для уплотнения грунта (патент РФ №2014377, Е 01 С 19/28), содержащий смонтированный на оси рамы барабан с направляющими пазами, трамбующие грузы, распределительное приспособление с пазами для прохода в средней части оси и шабот, имеющий возможность радиального перемещения относительно барабана.
Применение такого катка обеспечивает эффективность уплотнения в любых грунтовых условиях. Однако известный каток является дорогостоящей специальной техникой, а так как в зимний период времени работы по уплотнению грунтов, как правило, не производятся, то использование катка является экономически не выгодным.
Поэтому экономически целесообразно использовать универсальные машины, которые работали бы круглый год, но в разных вариантах рабочего оборудования, в том числе для уплотнения грунтов методом трамбования.
Известны трамбующие машины, включающие базовую машину, трамбующую плиту и подъемный механизм. (Хархута Н.Я. Машины для уплотнения грунтов/Н.Я.Хархута. - Л.: Машиностроение, 1973. - 134-135 с.). В качестве базовой машины используется экскаватор или кран. При использовании в качестве базовой машины экскаватора трамбующая плита подвешивается к подъемному механизму экскаватора. Уплотнение грунта плитой производится во время стоянки экскаватора. Поворотная платформа поворачивается после каждого удара на угол, который обеспечивает некоторое
перекрытие следа предыдущего удара. Таким образом, уплотнение грунта в плане производится веерообразно. Экскаватор передвигается после уплотнения грунта по всей ширине полосы.
В трамбующей машине, где в качестве базовой машины используется кран, трамбующая плита движется по вертикальным направляющим, которые шарнирно подвешены к стреле и соединены распоркой с поворотной платформой. Высота подъема плиты ограничена специальным механизмом - отсекателем, который через канат воздействует на рычаг управления фрикционом подъемного барабана лебедки.
Недостатком известных трамбующих машин является то, что работа трамбующих плит связана с развитием больших динамических нагрузок, а это вредно отражается на всех механизмах машины. В результате динамических нагрузок механизмы экскаваторов и кранов преждевременно изнашиваются.
Кроме того, экскаваторы являются весьма сложными и дорогими машинами, предназначенными для копания и последующей погрузки грунта. При работе с трамбующей плитой большая часть механизмов экскаватора не используется, что делает его применение на работах по уплотнению грунта не только дорогим, но и нерациональным.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является машина для уплотнения грунтов трамбованием Д-471, содержащая базовую машину в виде трактора, пространственную раму, закрепленную на тракторе, рабочий орган, выполненный в виде двух поочередно поднимаемых и свободно сбрасываемых трамбующих плит, закрепленных на тракторе с помощью направляющих, кривошипно-полиспастный механизм подъема и сбрасывания плит. (Хархута Н.Я. Машины для уплотнения грунтов/Н.Я.Хархута. - Л.: Машиностроение, 1973 - с.135, рис.59).
Движение трамбующих плит осуществляется по направляющим. Машина оборудована ходоуменьшителем, подобранным таким образом, чтобы на каждую точку поверхности грунта приходилось 4-6 ударов плиты. При весе
каждой плиты в 1300 кгс и высоте падения 1,3 м машина может уплотнить связные грунты толщиной 0,5-0,6 м.
К недостаткам известного решения можно отнести вынужденный простой машины в межсезонье, когда грунтоуплотнительные работы не производятся, что требует затрат на консервацию и охрану и значительно удлиняет срок окупаемости машины, а следовательно повышает затраты на грунтоуплотнительных работах. Второй недостаток заключается в том, что в машине для уплотнения грунтов трамбованием Д-471 не предусмотрена возможность варьировать головными параметрами режима работы (масса трамбовки, высота сбрасывания, рабочая площадь трамбовки) для различных значений удельного импульса удара «I», что в значительной мере снижает эффективность процесса трамбования и в конечном счете снижает производительность.
Задачей предлагаемого решения является создание такой машины для уплотнения грунтов трамбованием, которая позволяла бы снизить затраты на грунтоуплотнительных работах, повысить эффективности процесса трамбования, за счет подборки оптимальных значений основных параметров режима работы машины, и в конечном счете повысить производительность.
Поставленная задача решается следующим образом.
В известной машине для уплотнения грунтов трамбованием, включающей базовую машину, пространственную раму, закрепленную на базовой машине, трамбующую плиту, закрепленную на базовой машине с помощью направляющих, кривошипно-полиспастный механизм подъема и сбрасывания плит, в качестве базовой машины принят бульдозер, а трамбующая плита выполнена в виде набора трамбующих элементов, помещенных в обойму, при этом средний трамбующий элемент закреплен в обойме жестко, а крайние закреплены с возможностью вертикального перемещения.
Благодаря отличительным признакам снижаются затраты на грунтоуплотнительных работах поскольку в качестве базовой машины используется серийный бульдозер, кинематика рабочего оборудования которого остается,
практически, без изменений, и поэтому в период межсезонья, когда грунтоуплотнительные работы не проводятся, он используется по прямому назначению, что исключает затраты на консервацию машины, удлиняющую срок ее окупаемости, кроме того, повышается эффективность процесса трамбования, за счет возможности варьировать головными параметрами режима работы (масса трамбовки, высота сбрасывания, рабочая площадь трамбовки) для различных значений удельного импульса удара «I, и в конечном счете повышается производительность.
На фиг.1 схематично показан общий вид машины для уплотнения грунта трамбованием, на фиг.2 - варианты трамбующей плиты с различными рабочими площадями.
Машина состоит из базовой машины - бульдозера 1, пространственной рамы 2, установленной на бульдозере 1, полки 3, сочлененной с пространственной рамой 2, гидродвигателя 4, установленного на полке 3, трамбующей плиты 5, выполненной, из помещенных в обойму 6, набора трамбующих элементов, из которых средний элемента 7 жестко сочленен с обоймой, а крайние элементы 8 сочлененных с обоймой с помощью шкворня 9, двух направляющих 10, одни концы которых с помощью шарниров 11 сочленены с ходовой рамой 12 бульдозера 1, а другие концы сочленены между собой с помощью трамбующей плиты 5, кривошипно-полиспастного механизма подъема для сбрасывания плиты, включающего приводной канат 13, один конец которого закреплен на среднем трамбующем элементе 7, а другой сочленен с концевым роликом 14 кривошипа 15, свободно вращающегося на валу гидродвигателя 4. и взаимодействующего с последним только с помощью пальца 16, укрепленного в виде консоли на диске 17, зафиксированном на валу гидродвигателя 4 и воздействующий только в тот отрезок времени, в течение которого кривошип 15 делает половину оборота. Свободное падение трамбовки совершается в период между моментами пересечения роликом 14 разделительной линии Н-Н, проходящей как касательная к блоку 18 и через центр вращения вала гидродвигателя 4; системы выборки слабины каната 13, состоящей из двух
состоящей из двух блоков 18, установленных на раме 2 и огибаемых канатом 13, и рычага 19 с нажимным роликом 20, с помощью которого рычаг 19 воздействует на канат 13, выбирая его слабину.
Крайние трамбующие элементы 8 трамбующей плиты 5 могут быть установлены в двух позициях - в рабочей (см. фиг.2 А) и пригрузочное (см, фиг.2 В, и 2 Г). Требуемая рабочая площадь трамбовки устанавливается расчетом производимым по формуле
2
где Q - вес трамбовки, Н - высота сбрасывания, g - 9,81 м/сек., I - удельный импульс удара принимается в зависимости от гранулометрического состава грунта (Хархута Н.Я. Машины для уплотнения грунтов/Н.Я.Хархута. - Л.: Машиностроение, 1973. - с.141, рис63). Площадь рабочей поверхности среднего элемента 7 постоянна и рассчитана на максимальное значение «I», а общая рабочая площадь трамбующей плиты согласуется с минимальным значением «I».
Машина работает следующим образом.
Вначале работы, в соответствии с заданным значением удельного импульса «I», определяется расчетное значение площади поверхности трамбующей плиты. Так как трамбующая плита состоит из трамбующих элементов, объединенных обоймой, то требуемая площадь трамбующей плиты устанавливается путем поднятия или опускания в обойме ее крайних элементов. Затем машина устанавливается в створ проходки, включается в работу механизм подъема и сбрасывания плиты и производится уплотнение грунта.