ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ УДАРНОГО УЗЛА ЗАБИВНОГО ПРОБООТБОРНИКА С ПАДАЮЩИМ БОЙКОМ
Середа О.В.
Донецкий национальный технический университет
Источник: Сборник докладов. – Днепропетровск: НГУ, 2010. – 52 с.
При инженерно-геологических изысканиях основные физико-механические свойства грунта определяются по образцу, отобранному из скважины. В соответствии с действующими нормативными документами для пробоотбора в песках средней плотности и глинистых грунтах с показателем пластичности не более 0,75 рекомендуется применять устройства забивного типа.
Практика сухопутных и морских инженерно-геологических работ показывает, что отбор проб с минимальным нарушением структуры происходит при использовании пробоотборников с освобождающимся и падающим на рабочем ходе бойком. Известны две конструкции подобных пробоотборников: с канатным и с гидравлическим приводом.
К основным узлам устройства относятся: керноприемный снаряд, привод механизма перемещения бойка и ударный узел. Ударный узел представляет собой корпус, наковальню и боек, в верхней части которого имеется конусная головка, взаимодействующая с механизмом перемещения, который связан с приводом. Принцип работы состоит в следующем: механизм перемещения бойка опускается вниз под собственным весом. захваты, попав на конусную головку, раздвигаются, сжимая пружину, захватывая при этом головку бойка. В конце хода вверх захваты разжимаются. Боек под собственным весом перемещается вниз, наносит удар по наковальне, обеспечивая погружение керноприемного снаряда в грунт и отбор пробы. Чем больше энергия генерируемого удара, тем для отбора пробы нужной высоты потребуется меньшее количество ударов. В результате чего проба будет менее нарушенной.
Ранее проведенные исследования показали, что на текущее значение скорости бойка оказывает влияние величина зазора между бойком и корпусом ударного узла. Конструкция ударного узла существующего пробоотборника предусматривает зазор между бойком и корпусом, равный 5 мм. При рабочем ходе 0,5 м он обеспечивает скорость соударения 2,25 м/с и достаточную соосность головки бойка и захватов.
Для повышения энергии единичного удара предполагается проведение исследований в следующих направлениях.
1. Так как увеличение зазора приводит к возрастанию скорости падения бойка, то примем зазор, который значительно больше существующего. Для обеспечения соосности головки бойка и захватов, на боек устанавливаются центраторы. Предварительные расчеты показали, что при столь значительном увеличении зазора скорость значительно не возросла. Так на ходе 0,5 м при зазоре 20 мм скорость увеличивается на 0,58 м/с в сравнении со скоростью для зазора в 5 мм. Данный путь является малоэффективным.
2. В конструкцию ударного узла включаем пружину. Пружина устанавливается в верхней части корпуса и сжимается при подъеме бойка. При ходе бойка вниз к собственному весу бойка добавляется еще и усилие разжимающейся пружины.
3. Используем влияние на скорость движения бойка гидростатического давления столба жидкости. Для этого герметизируем подбойковую полость, надевая на боек манжеты. В подбойковую полость закачиваем воздух, в надбойковую полость через отверстия в корпусе поступает жидкость. Боек движется вниз под собственным весом и под влиянием давления жидкости. Величина давления столба жидкости зависит от глубины моря. Чем больше глубина моря, соответственно высота столба жидкости, тем больше значение давления столба жидкости.
В настоящее время разрабатывается математическое описание движения бойка для предложенных вариантов конструктивного исполнения ударного узла.
Библиотека
© ДонНТУ 2010 Середа Оксана