一種蓄能衝抓技術方法
2023-04-27 15:39:26
專利名稱：一種蓄能衝抓技術方法
技術領域：
本發明涉及連續牆抓斗成槽機技術領域，特別涉及一種蓄能沖抓 技術方法。
背景技術：
連續牆抓斗成槽機是地下連續牆成槽施工的重要機械。 請參考圖1,圖1為現有技術中一種典型的連續牆抓斗成槽機的 抓斗裝置的結構示意圖。
現有技術的抓斗裝置包括抓斗12、導向架13、起吊滑輪14、驅 動油缸11,及與驅動油缸11連4矣的連糹幹15,驅動油釭11通過連杆 15驅動抓斗12，從而使其完成合鬥或者開鬥操作；或者取消中心的驅 動油缸ll而在連杆15對應的位置將兩隻連杆15代換為兩隻較細的驅 動油缸直接驅動抓斗開/閉。
施工時，將抓斗裝置置於槽孔挖掘位置，下放抓斗12觸及槽底時， 通過合鬥操作，將槽底的壤土礫石抓掘於鬥中；然後，提升抓斗12 出槽，將抓斗12移至卸土位置後開鬥卸土，如此反覆，最終完成對預 定成槽的深度抓掘。
為了提高抓斗裝置的施工效率，使每次合鬥操作都儘可能多地抓 掘槽底壤土礫石，重要的技術關鍵就是提高抓掘深度，即儘可能提高 合鬥時鬥齒向槽底巖土的切進深度。為此，現有的技術方法主要是兩 種 一是利用抓斗裝置下放時的由其速度和質量決定的動能在抓斗觸 及槽底時形成"衝擊性"切入，俗稱"衝抓"，為了區分，本說明中將 其稱為"動能衝抓"；二是利用抓斗裝置合鬥起始段鬥齒軌跡的向下分 力形成進深"挖掘"，本說明中將其稱為"靜態抓掘"。需要提及的是， 靜態抓掘的動作雖然由抓斗驅動油缸推動，但抓掘中抓斗鬥齒施加給 槽底巖土的正常的向下抓掘負荷是依靠抓斗裝置的自重作為反作用 力，準確的說還要減去抓斗裝置浸在護壁泥漿中所受的浮力，因此雖 然抓斗驅動油缸的推力從其它需求考慮往往設計的很大，但靜態抓掘時抓斗向下的正常抓掘負荷不會超過抓斗裝置在泥漿槽內的重力。正 常抓掘負荷的描述未計入抓斗由靜止到運動間瞬時出現的加速負荷。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種蓄能衝抓技術方法，該蓄能 沖抓技術方法能夠提高連續牆抓斗成槽機的抓斗裝置的抓掘效率。
在抓斗裝置質量不變的前提下，本發明提供一種蓄能沖抓技術方 法，可在動能衝抓完成後，抓斗裝置基本處於槽底位置的靜置狀態， 向鬥齒施加大大超過抓斗裝置重量的向下抓掘力。適用於提高連續牆 抓斗成槽機的抓斗裝置的抓掘效率。所述蓄能衝抓技術方法是，利用 蓄能元件儲存超過抓斗正常向下抓掘負荷的能量，並在所述抓斗對槽 底巖土進行抓掘時，通過蓄能元件向抓斗驅動元件迅速釋放能量，使 所述驅動元件對相關質量單元產生加速推動，並藉助這種加速中相關 質量單元形成的向下的反作用力提升抓斗的向下抓掘力，加大鬥齒對 槽底巖土的破解作用及有效切深，從而提高抓斗裝置的抓掘效率。其 中所述的抓斗正常向下抓掘負荷是指以抓斗裝置重量作為反作用力可 獲得的最大"靜態"抓掘力。本發明方法能夠實現的技術基礎有以下
3點l.蓄能元件釋放能量的速度主要受釋放機構的阻尼特性影響， 與儲能過程無關；因而通過蓄能器釋放的能量"功率，，可以大大高於 成槽機的動力源功率。2.抓斗裝置以抓斗驅動油缸推動產生相對位移 所分隔的上下兩部分中，上部質量一般明顯大於下部質量，因而可以 產生相當大的加速反力。3.蓄能元件儲存的負荷由動力源提供，並在 釋放前表現為相應元件的結構內力，並不依賴於抓斗裝置自重，因而 可以根據需要配置所需元件及參數獲得。對於液壓蓄能器，儲存超過 抓斗正常向下抓掘的負荷實際是儲存超過"正常向下抓掘負荷"體現 在驅動油缸上的液壓力(壓強)。對於機械蓄能器，儲存超過抓斗正常 向下抓掘的負荷實際是儲存超過"正常向下抓掘負荷"由衝擊驅動機 構轉化到蓄能器上的驅動力。由於蓄能器是以勢能形式儲蓄能量，本 發明技術所獲得抓掘效果又具有短時沖擊特性，故提出將本發明方法 在技術上稱為"勢能沖抓"。本發明所利用原理的通俗表述是當一個蹲伏在稱重計上的人迅 速站起時，稱重計上可以壓出大大超過該人體重的負荷。
本發明方法在實施時，將蓄能元件安裝於抓斗裝置中並採取儘量 短的和直接的蓄能元件到驅動元件的釋放聯接有助於減少蓄能釋放阻 尼，產生更強的蓄能衝抓效果。
優選地，所述蓄能元件為液壓蓄能器。
優選地，所述蓄能元件為機械蓄能裝置。
優選地，所述蓄能元件向其釋放能量的抓斗驅動元件就是抓斗工 作驅動油缸，所述驅動油缸驅動所述抓斗執行開鬥與合鬥操作。
優選地，所述蓄能元件向其釋放能量的抓斗驅動元件是專門的衝 擊驅動油缸，其安裝型式可如衝擊推桿。
優選地，所述蓄能元件向其釋放能量的抓斗驅動元件同時包括抓 鬥工作驅動油缸和專門的衝擊驅動油缸。
優選地，在完成一次合鬥操作中，當所述蓄能元件的能量釋放完 畢後，暫緩合鬥，再次為所述蓄能元件蓄能，再次釋放，以此可致多 次蓄能衝抓。
優選地，在一次合鬥操作中，所述液壓蓄能器一次存儲的能量分 次釋放，從而形成多次蓄能衝抓。
在抓斗裝置質量不變的前提下，本發明提供一種蓄能衝抓技術方 法，可在動能衝抓完成後，抓斗裝置基本處於槽底位置的靜置狀態， 向鬥齒施加大大超過抓斗裝置重量的向下抓掘力。適用於提高連續牆 抓斗成槽機的抓斗裝置的抓掘效率。
本發明所提供的蓄能衝抓技術方法主要是利用蓄能元件儲存超 過抓斗正常向下抓掘負荷的能量，並在所述抓斗對槽底巖土進行抓掘 時，具體來說可以在抓斗的刃齒只是進一步壓緊槽底，且在合鬥方向 相關驅動機構的間隙相互貼實尚沒有形成明顯的合鬥動作時，通過蓄 能元件向抓斗驅動元件迅速釋放能量，使所述驅動元件對相關質量單 元產生加速推動，並藉助這種加速中上部質量形成的向下的反作用力 增強抓斗的向下抓掘力，加大鬥齒對槽底巖土的破解作用及有效切深，從而提高抓斗裝置的抓掘效率。
上述蓄能元件可以為液壓蓄能器，所述液壓蓄能器儲存超過抓斗 正常向下抓掘的負荷實際是儲存超過"正常向下抓掘負荷，，體現在驅 動油缸上液壓力。上述蓄能元件還可以為機械蓄能器，所述機械蓄能
負荷，，由衝擊驅動機構轉化到蓄能器上的驅動力。由於蓄能器是以勢 能形式儲蓄能量，本發明技術所獲得抓掘效果又具有短時沖擊特性， 故提出將本發明方法在技術上稱為"勢能衝抓"。
當然，蓄能元件並不限於液壓蓄能器和機械蓄能器，還可以為其 他類型的蓄能元件。
實施多次蓄能衝抓對具體施工的意義是在操作具有該項功能的 連續牆抓斗成槽機時，操作者可以根據一次或幾次提鬥後的卸土量判 斷當前的抓掘量相對鬥容是否充分，如不充分，可試驗增加蓄能衝抓 次數，通過比較單鬥抓掘量的改善效果，優化當前地質條件下的成槽 才幾操作，才是高工效。
圖1為現有技術中一種典型的連續牆抓斗成槽機的抓斗裝置的結 構示意圖2為本發明一種實施例中蓄能衝抓技術方法所應用的抓斗裝置 的結構示意圖3為本發明另一種實施例中蓄能衝抓技術方法所應用的抓斗裝 置的結構示意圖。
具體實施例方式
本發明的核心是提供一種蓄能衝抓技術方法，該蓄能衝抓技術方 法能夠提高抓斗合鬥時的抓掘效率。
合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
圖2為本發明 一種實施例中蓄能衝抓技術方法所應用的抓斗裝置 的結構示意圖；圖3為本發明另一種實施例中蓄能衝抓才支術方法所應
6用的抓斗裝置的結構示意圖。
在第一種實施例中，本發明所提供一種蓄能衝抓技術方法，適用於提高連續牆抓斗成槽機的抓斗裝置的抓掘效率，利用蓄能元件儲存
超過抓斗12正常向下抓掘負荷的能量，並在所述抓斗12的鬥齒121切實與槽底巖土抵緊後，通過蓄能元件向抓斗驅動元件迅速釋放能量，形成與驅動元件相聯接各質量系的加速運動，藉助這種加速所產生的反作用力增大抓斗12的向下抓掘力，實現對抓斗裝置抓掘效率的提升。
在抓斗12合鬥前，向蓄能元件蓄能，從而儲存能量；在抓斗12完成下放觸底的"動能沖抓，，後，在抓斗12合鬥時，具體來說可以在抓斗12的刃齒只是進一步壓緊槽底，且在合鬥方向相關驅動機構的間隙相互貼實尚沒有形成明顯的合鬥動作時，蓄能元件突然釋放其存儲的超過抓斗12正常起動負荷的巨大能量，並傳遞給與抓斗12連接的抓斗驅動元件，利用抓斗裝置的抓斗12以上部分的質量，在驅動力暴髮式增大時形成的遠大於抓斗裝置自重的加速反力，向下推動抓斗12，從而對鬥底土壤形成強力"衝"抓，使其更深的切入土層，從而增大了壤土抓掘量，提高了抓掘效率。上述過程稱為蓄能沖抓過程。
施工時，操作者也可以根據抓斗12開鬥後的卸土量判斷當前的抓掘效率是否充分，必要時，可以在每次合鬥前進行兩次或多次蓄能沖抓，從而提高抓斗12的抓掘效率，進而提高抓斗12的出土率，提高施工效能。
具體地，如圖2所示，蓄能元件可以為液壓蓄能器22，液壓蓄能器22與抓斗驅動元件連接，在抓斗12的鬥齒121切實與槽底巖土抵緊後，控制液壓蓄能器22中的能量突然釋放，通過驅動元件傳遞給抓斗12,從而提高抓斗12的抓掘效率。
如圖2所示，上述一種實施例中，所述蓄能元件向其釋放能量的抓斗驅動元件就是抓斗工作驅動油缸11,驅動油釭11驅動抓斗12執行開鬥與合鬥操作。
在抓斗12的刃齒121隻是進一步壓緊槽底，且在合鬥方向相互貼實尚沒有形成明顯的合鬥動作時，蓄能元件突然釋放其存儲的超過抓斗12正常起動負荷的巨大能量，衝入驅動油缸11相應的腔體，推動驅動油缸11的活塞向下暴發性運動，>^人而促<吏糹爪鬥12更深的切入土層，或者對於密實性巖土地層，強力衝擊性負荷有助於其產生破段
裂隙，從而提高抓斗12的抓掘效率。
此外，在上述第一種實施例中，所述蓄能元件向其釋放能量的抓
鬥驅動元件是專門的衝擊驅動油缸，其安裝型式可如衝擊推桿25。將蓄能元件(液壓蓄能器22)與所述衝擊驅動油缸連接，通過適
當的結構布局和控制系統調整，從而獲得更好的沖擊效能。
此外，我們還可以對上述第一種實施例作進一步的改進，具體地，
所述蓄能元件向其釋放能量的抓斗驅動元件同時包括抓斗工作驅動油
缸11和專門的衝擊驅動油缸。
抓斗裝置上同時具有抓斗工作驅動油缸11和沖擊驅動油缸，且在
抓斗12的刃齒121切實抵緊槽底巖土時，蓄能元件同時向抓斗工作驅
動油缸11和專門的衝擊驅動油缸釋放能量，從而更進一步地提高抓斗
12的抓掘效率。
此外，我們還可以對蓄能元件釋放能量的過程作進一步的設置。具體地，在完成一次合鬥操作中，當所述蓄能元件的能量釋放完
畢後，暫緩合鬥，再次為所述蓄能元件蓄能，再次釋放，以此可致多
次蓄能衝抓。
再者，在一次合鬥操作中，液壓蓄能器22 —次存儲的能量可以分次釋放，當然也可以形成多次蓄能衝抓。
上述兩種多次蓄能衝抓方法均可以提高抓斗的出土率，從而提高施工效能。
同時，可以在所述抓斗向槽底下放執行的過程中，給液壓蓄能器22蓄能，這樣有利於保證抓斗12在以最大開口和無上行間隙的狀態下完成觸底衝4爪。
以上對本發明所提供的蓄能衝抓技術方法進行了詳細介紹。本文
.明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明
權利要求的保護範圍內。
權利要求
1、一種蓄能衝抓技術方法，適用於提高連續牆抓斗成槽機的抓斗裝置的抓掘效率，其特徵在於，利用蓄能元件儲存超過抓斗(12)正常向下抓掘負荷的能量，並在所述抓斗(12)對槽底巖土進行抓掘時，通過蓄能元件向抓斗驅動元件迅速釋放能量，使所述驅動元件對相關質量單元產生加速推動，並藉助這種加速中相關質量單元形成的向下的反作用力提升抓斗(12)的向下抓掘力，加大鬥齒(121)對槽底巖土的破解作用及有效切深，從而提高抓斗裝置的抓掘效率。
2、 如權利要求1所述的蓄能衝抓技術方法，其特徵在於，所述 蓄能元件為液壓蓄能器(22)。
3、 如權利要求1所述的蓄能衝抓技術方法，其特徵在於，所述 蓄能元件為機械蓄能裝置(24)。
4、 如權利要求1或2所述的蓄能衝抓技術方法，其特徵在於， 所述蓄能元件向其釋放能量的抓斗驅動元件就是抓斗工作驅動油缸(11 ),所述驅動油缸(11 )驅動所述抓斗(12 )執行開鬥與合鬥操作。
5、 如權利要求1或2所述的蓄能衝抓技術方法，其特徵在於， 所述蓄能元件向其釋放能量的抓斗驅動元件是專門的衝擊驅動油缸， 其安裝型式可如沖擊推桿(25)。
6、 如權利要求1或2所述的蓄能衝抓技術方法，其特徵在於， 所述蓄能元件向其釋放能量的抓斗驅動元件同時包括抓斗工作驅動油 缸(11 )和專門的衝擊驅動油缸。
7、 如權利要求1至3所述的蓄能衝抓技術方法，其特徵在於， 在完成一次合鬥操作中，當所述蓄能元件的能量釋放完畢後，暫緩合 鬥，再次為所述蓄能元件蓄能，再次釋放，以此可致多次蓄能衝抓。
8、 如權利要求2所述的蓄能衝抓技術方法，其特徵在於，在一 次合鬥操作中，所述液壓蓄能器(22) —次存儲的能量分次釋放，從 而形成多次蓄能衝抓。 全文摘要
本發明公開了一種蓄能衝抓技術方法，適用於提高連續牆抓斗成槽機之抓斗裝置的抓掘效率；本發明利用蓄能技術，主要是利用機械或液壓蓄能元件，使其儲備超出抓斗(12)正常起動負荷的加載能量，並在抓斗(12)合鬥的起始階段，迅速釋放給抓斗驅動機構，或者專門的衝擊驅動機構，使驅動機構藉助其上部質量產生的加速反力短時輸出可大大超過抓斗裝置自重的推力，向下推動抓斗(12)對鬥底土壤形成強力「衝」抓。
文檔編號E02F5/02GK101644068SQ20091009201
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月4日 優先權日2009年9月4日
發明者朱道升, 黎中銀 申請人:北京市三一重機有限公司