Пристрій для ущільнення грунтів, що навішується на гак вантажопідйомної машини

Изобретение относится к области строительной техники для динамического уплотнения грунтов, а именно к оборудованию для трамбования грунта свободно падающими плитами (трамбовками), навешиваемыми на крюк грузоподъемной машины. Известно устройство для уплотнения фунта свободно падающими плитами, смонтированное на стреловом подъемном кране [1]. Такие краны имеют грузовые фрикционные лебедки [2], посредством которых осуществляется подъем трамбовки (при включенном фрикционе) и ее сброс, для чего фрикцион размыкают, позволяя трамбовке свободно падать, разматывая канат барабана. Наиболее близким к заявляемому является устройство в виде навешиваемого на крюк грузоподъемной машины, грузового барабана, одна из реборд которого имеет конические поверхности, взаимодействующие с коническим тормозным диском, облицованным фрикционным материалом. Диск закреплен на планшайбе (зубчатом колесе, получающем вращение при подъеме груза, и неподвижном при сбрасывании, так что для данного случая оно может рассматриваться как часть рамы). Планшайба свободно посажена на ось барабана, с одного конца ось имеет резьбу, на которую навинчена втулка, взаимодействующая торцом с барабаном при включении и. выключении фрикциона. Соединение и рассоединение барабана с тормозным диском производят путем вращения резьбовой втулки, при этом втулка перемещается вдоль оси, давит торцом на барабан, который, перемещаясь к тормозному диску или от него, включает или выключает фрикцион [3]. При сбрасывании трамбовки с помощью такого устройства необходимо барабан отвести от тормозного диска, после чего барабан под действием веса трамбовки, тянущей грузовой канат, будет свободно вращаться, позволяя трамбовке свободно падать вниз. Недостатком такого устройства является недостаточная плавность сброса, что ограничивает массу используемых трамбовок величиной, не превышающей 10% от грузоподъемности крана. При большей массе реактивные толчки при неоднократном сбрасывании быстро выводят кран из строя. Это приводит к необходимости использования громоздких опорных стоек, частично разгружающих стрелу крана от действия больших нагрузок [4,5]. Увеличить плавность сброса при помощи только описанного механизма не представляется возможным, так как рассоединение поверхностей трения фрикциона и, следовательно, сброс произойдет при незначительном перемещении резьбовой втулки. Задачей предлагаемого технического решения является увеличение плавности сброса путем разобщения во времени момента начала ускорения трамбовки и достижения трамбовкой максимального ускорения, близкого к ускорению свободного падения. Достигается это тем, что вместо жесткого крепления тормозного диска к планшайбе (как у прототипа) между диском и планшайбой введены упругие элементы (пружины сжатия), степень сжатия которых автоматически уменьшается с увеличением количества оборотов барабана. На обоих концах оси барабана, вращающейся вместе с барабаном, нарезана резьба (правая и левая), что приводит к синхронному осевому перемещению двух резьбовых втулок в сторону разжатия пружин, и сила трения фрикционов плавно уменьшается, исключая резкий толчок при отсоединении трамбовки от устройства в конце разгона. Первоначально пружины должны быть максимально сжаты. Для сжатия пружин используется сила тяжести устройства и трамбовки, а именно: барабан устройства с трамбовкой подвешен шарнирно на концы рычагов, качающихся в раме и соединенных другими концами с тягами, сходящимися на серьге, с помощью которой устройство подвешено к крановому крюку. Такая схема подвески реализует одну из известных схем самозатяжного гравитационного грузозахвата и в дальнейших пояснениях не нуждается. Таким образом, для решения поставленной задачи - увеличения плавности сброса трамбовки путем постепенного снижения тормозного момента фрикциона, удерживающего барабан от вращения под действием силы тяжести трамбовки, устройство содержит следующую совокупность существенных признаков: грузовой барабан, на канате которого подвешена трамбовка, конические фрикционы, встроенные в реборды барабана, содержащие тормозные диски, закрепленные на планшайбах; упругие элементы (пружины сжатия), помещенные между тормозным диском и планшайбой; ось барабана с резьбовыми шейками по концам, с резьбой противоположного направления, жестко соединенная с барабаном; навинченные на шейки втулки; рычажная система самозатяжного грузозахвата, сжимающая пружины. Новые среди указанных признаков и причинно-следственные связи их введения, в совокупности с общими с прототипом: - упругие элементы обеспечивают реализацию сути изобретения - плавность снижения тормозного момента, недостаточную в прототипе; - ось барабана с резьбовыми шейками по концам обеспечивает автоматическое плавное разжатие пружин фрикциона; - рычажная система самозатяжного грузозахвата - обеспечивает сжатие пружин при подъеме трамбовки. Кроме того, выполнение фрикционов по обеим сторонам барабана обеспечивает симметрию и эстетику устройства. Обобщая вышеизложенное, можно констатировать, что предлагаемое устройство представляет собой узел барабана фрикционной лебедки с коническим фрикционом, работающей в режиме торможения, с плавным автоматическим изменением тормозного момента фрикционов, подвешенный на самозатяжном грузозахвате, сжимающем пружины фрикциона, к крюку подъемного крана. На фиг.1 изображен общий вид заявляемого устройства; фиг.2 - увеличенный вид по стрелке А на фиг.1; фиг.3 - то же, что на фиг.2, в конце разгона трамбовки; фиг.4 - вид по стрелке Б на фиг.2. Устройство состоит из трамбовки 1, подвешенной посредством рассоединительного устройства 2 к канату барабана фрикционной лебедки 3, подвешенной к крюку А стрелового крана 5. На тот же барабан, но в обратную сторону, намотан канат 6 возвратного вращения барабана, огибающий отводной ролик 7. На конце каната 6 подвешен противовес 8. Фрикционная лебедка состоит из барабана 9, на который намотан основной канат 10, огибающий уравнительный блок 11. На ось уравнительного блока навешено рассоединительное устройство 2, которое имеет крюк 12, присоединенный к корпусу посредством шарнира 13 (фиг.4), позволяющего крюку 12 повернуться в вертикальной плоскости. Хвостовик крюка 12 зафиксирован от: поворота чекой 14. К крюку 12 подвешена трамбовка 1. Реборды 15 барабана 9 выполнены в виде конусных полумуфт, с которыми взаимодействуют тормозные диски 16, облицованные фрикционными накладками. Диски поджаты к ребордам барабана пружинами 17, насаженными на пальцы 18 с упорными буртиками 19. Пальцы проходят сквозь регулирующие втулки 20, ввинченные в планшайбы 21. Пружины равнорасположены по окружности, их количество и жесткость определяются расчетом. Планшайбы 21 свободно посажены на шейки барабана на подшипниках скольжения и шарнирно соединены с рычагами 22 посредством пальцев 23. На барабане с обоих концов навинчены втулки 24, наружные поверхности которых входят свободно в гладкую расточку, выполненную в планшайбах 21. От проворота относительно планшайбы втулки удерживаются шпонками 25. Резьба на втулках (и, соответственно, на шейках оси барабана) выполнена на одной - правая, на другой - левая. Рычаги 22 посредством шарниров 26 соединены с рамой 27, а с помощью шарниров 28 - с тягами 29, сходящимися вместе на серьге 30. За которую все устройство подвешено к крановому крюку. Снизу к планшайбе 21 прикреплено стопорящее устройство 31, фиксирующий стержень которого заходит в паз барабана, фиксируя барабан от проворота. Канат 32 соединяет стержень с нижней частью стрелы крана. Канат 33 соединяет чеку 14 с рамой 27, канат 6 намотан на среднюю часть барабана 9 в направлении, противоположном намотке основного каната 10. и переброшен через отклоняющий блок 34, смонтированный на раме 27. На раме 27 смонтированы также фиксаторы крайнего положения рычагов 35. Устройство работает следующим образом. В исходном положении (фиг.2,4) барабан 9 застопорен от поворота стопором 31, трамбовка подвешена на крюк 12 (см. фиг.4), зафиксированный чекой 14. Все устройство подвешено за серьгу 30 к крановому крюку 4. При этом система рычагов 22 и тяг 29 работает как самозатяжной грузозахват, а именно: под действием силы тяжести трамбовки и устройства рычаги 22 проворачиваются вокруг осей шарниров 26, перемещая свои нижние концы с осями 23 и соединенными с ними планшайбами 21 к оси подвески, сжимая пружины 17. Пружины поднимают тормозные диски 16 к ребордам барабана. Сила сжатия пружин и, следовательно, давление на трущиеся поверхности тормозных дисков и барабана в этом положении наибольшие, следовательно, наибольший и тормозной момент, действующий на барабан. Он все же несколько меньше момента вращения, порождаемого весом трамбовки, и барабан удерживается от вращения стопором 31. По достижении устройством заданной высоты сбрасывания Н (фиг.1) натягивается канат 32, выводя фиксирующий стержень стопора 31 из паза барабана, в результате барабан начинает вращение под действием разности этих моментов. Трамбовка начинает опускаться. Кран ощутит легкий толчок, соответствующий разности этих моментов. Вращение барабана приводит к осевому перемещению резьбовых втулок 24 в стороны от оси подвески. Втулки давят на планшайбы 21, заставляя их раздвигаться в стороны и, посредством шарниров 23. раздвигать нижние концы рычагов 22. При этом пружины 17 разжимаются, уменьшая давление на тормозные диски 16. В результате тормозной момент фрикционов уменьшается, и вращение барабана ускоряется. В конце расчетного участка разгона (S на фиг 1) пружины 17 полностью разжаты, и планшайбы, упираясь в буртики 19 стержней 18, отводят тормозные диски от реборд барабана, После этого сопротивление вращению барабана (и следовательно, движению трамбовки) определяется лишь силами трения в резьбе втулок 24 и усилием разжатия рычагов 22. Эти силы в конце разгона незначительны, так как, по мере набора ускорения трамбовкой, барабаном воспринимается все меньшая доля ее массы, и сжимающая сила рычагов 22 близка к нулю. В этот момент трамбовка, набрав ускорение, близкое к ускорению свободного падения, натягивает канат 32 (фиг.4), который извлекает фиксирующую чеку 14, позволяя крюку 12 повернуться вокруг оси 13 и освободить петлю трамбовки, продолжающей после этого уже автономное падение (hс.п.). После отсоединения трамбовки, в результате дальнейшего перемещения планшайб 21, к ребордам барабана, с тыльной их стороны, приближаются тормозные башмаки и гасят инерцию барабана (узлы торможения инерции, известной конструкции, на схемах не показаны). Одновременно с разгоном на среднюю шейку барабана 9 наматывается вспомогательный канат 6, поднимая противовес 8 вверх. После торможения инерции барабан, под действием противовеса начинает вращаться в обратную сторону, поднимая крюковую обойму. При этом тормоза гашения инерции автоматически отключаются, не препятствуя вращению. Рычаги 22 остаются в раскрытом положении (фиг.3), удерживаемые силами трения в фиксаторах 35, а втулки 24 перемещаются в обратную сторону, занимая в конце возврата исходное положение (фиг.2). В таком положении устройство опускают, навешивают трамбовку на крюк 12, фиксируют его чекой 14, стопорят барабан и начинают подъем кранового крюка. При этом рычаги 22, преодолевая силы трения в фиксаторах 35, не рассчитанные на силу тяжести трамбовки, замыкаются, проворачиваясь вокруг осей 26, давят на планшайбы 21, которые сжимают пружины 17 до упора во втулки 24, после чего начинается очередной подъем трамбовки (положение фиг.2), и цикл повторяется. На устройство имеется комплект рабочих чертежей, выполненных по заказу ремстройтреста Черноморского морского пароходства (ныне судоходная компания "БЛАСКО"). Реализация устройства временно отложена из-за недостатка средств.