CN101644068B - 一种蓄能冲抓技术方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄能冲抓技术方法，适用于提高连续墙抓斗成槽机之抓斗装置的抓掘效率；本发明利用蓄能技术，主要是利用机械或液压蓄能元件，使其储备超出抓斗(12)正常起动负荷的加载能量，并在抓斗(12)合斗的起始阶段，迅速释放给抓斗驱动机构，或者专门的冲击驱动机构，使驱动机构借助其上部质量产生的加速反力短时输出可大大超过抓斗装置自重的推力，向下推动抓斗(12)对斗底土壤形成强力“冲”抓。

Description

一种蓄能冲抓技术方法

技术领域

本发明涉及连续墙抓斗成槽机技术领域，特别涉及一种蓄能冲抓技术方法。

背景技术

连续墙抓斗成槽机是地下连续墙成槽施工的重要机械。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的连续墙抓斗成槽机的抓斗装置的结构示意图。

现有技术的抓斗装置包括抓斗12、导向架13、起吊滑轮14、驱动油缸11，及与驱动油缸11连接的连杆15，驱动油缸11通过连杆15驱动抓斗12，从而使其完成合斗或者开斗操作；或者取消中心的驱动油缸11而在连杆15对应的位置将两只连杆15代换为两只较细的驱动油缸直接驱动抓斗开/闭。

施工时，将抓斗装置置于槽孔挖掘位置，下放抓斗12触及槽底时，通过合斗操作，将槽底的壤土砾石抓掘于斗中；然后，提升抓斗12出槽，将抓斗12移至卸土位置后开斗卸土，如此反复，最终完成对预定成槽的深度抓掘。

为了提高抓斗装置的施工效率，使每次合斗操作都尽可能多地抓掘槽底壤土砾石，重要的技术关键就是提高抓掘深度，即尽可能提高合斗时斗齿向槽底岩土的切进深度。为此，现有的技术方法主要是两种：一是利用抓斗装置下放时的由其速度和质量决定的动能在抓斗触及槽底时形成“冲击性”切入，俗称“冲抓”，为了区分，本说明中将其称为“动能冲抓”；二是利用抓斗装置合斗起始段斗齿轨迹的向下分力形成进深“挖掘”，本说明中将其称为“静态抓掘”。需要提及的是，静态抓掘的动作虽然由抓斗驱动油缸推动，但抓掘中抓斗斗齿施加给槽底岩土的正常的向下抓掘负荷是依靠抓斗装置的自重作为反作用力，准确的说还要减去抓斗装置浸在护壁泥浆中所受的浮力，因此虽然抓斗驱动油缸的推力从其它需求考虑往往设计的很大，但静态抓掘时抓斗向下的正常抓掘负荷不会超过抓斗装置在泥浆槽内的重力。正常抓掘负荷的描述未计入抓斗由静止到运动间瞬时出现的加速负荷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种蓄能冲抓技术方法，该蓄能冲抓技术方法能够提高连续墙抓斗成槽机的抓斗装置的抓掘效率。

在抓斗装置质量不变的前提下，本发明提供一种蓄能冲抓技术方法，可在动能冲抓完成后，抓斗装置基本处于槽底位置的静置状态，向斗齿施加大大超过抓斗装置重量的向下抓掘力。适用于提高连续墙抓斗成槽机的抓斗装置的抓掘效率。所述蓄能冲抓技术方法是，利用蓄能元件储存超过抓斗正常向下抓掘负荷的能量，并在所述抓斗对槽底岩土进行抓掘时，通过蓄能元件向抓斗驱动元件迅速释放能量，使所述驱动元件对相关质量单元产生加速推动，并借助这种加速中相关质量单元形成的向下的反作用力提升抓斗的向下抓掘力，加大斗齿对槽底岩土的破解作用及有效切深，从而提高抓斗装置的抓掘效率。其中所述的抓斗正常向下抓掘负荷是指以抓斗装置重量作为反作用力可获得的最大“静态”抓掘力。本发明方法能够实现的技术基础有以下3点：1.蓄能元件释放能量的速度主要受释放机构的阻尼特性影响，与储能过程无关；因而通过蓄能器释放的能量“功率”可以大大高于成槽机的动力源功率。2.抓斗装置以抓斗驱动油缸推动产生相对位移所分隔的上下两部分中，上部质量一般明显大于下部质量，因而可以产生相当大的加速反力。3.蓄能元件储存的负荷由动力源提供，并在释放前表现为相应元件的结构内力，并不依赖于抓斗装置自重，因而可以根据需要配置所需元件及参数获得。对于液压蓄能器，储存超过抓斗正常向下抓掘的负荷实际是储存超过“正常向下抓掘负荷”体现在驱动油缸上的液压力(压强)。对于机械蓄能器，储存超过抓斗正常向下抓掘的负荷实际是储存超过“正常向下抓掘负荷”由冲击驱动机构转化到蓄能器上的驱动力。由于蓄能器是以势能形式储蓄能量，本发明技术所获得抓掘效果又具有短时冲击特性，故提出将本发明方法在技术上称为“势能冲抓”。

本发明所利用原理的通俗表述是：当一个蹲伏在称重计上的人迅速站起时，称重计上可以压出大大超过该人体重的负荷。

本发明方法在实施时，将蓄能元件安装于抓斗装置中并采取尽量短的和直接的蓄能元件到驱动元件的释放联接有助于减少蓄能释放阻尼，产生更强的蓄能冲抓效果。

优选地，所述蓄能元件为液压蓄能器。

优选地，所述蓄能元件为机械蓄能装置。

优选地，所述蓄能元件向其释放能量的抓斗驱动元件就是抓斗工作驱动油缸，所述驱动油缸驱动所述抓斗执行开斗与合斗操作。

优选地，所述蓄能元件向其释放能量的抓斗驱动元件是专门的冲击驱动油缸，其安装型式可如冲击推杆。

优选地，所述蓄能元件向其释放能量的抓斗驱动元件同时包括抓斗工作驱动油缸和专门的冲击驱动油缸。

优选地，在完成一次合斗操作中，当所述蓄能元件的能量释放完毕后，暂缓合斗，再次为所述蓄能元件蓄能，再次释放，以此可致多次蓄能冲抓。

优选地，在一次合斗操作中，所述液压蓄能器一次存储的能量分次释放，从而形成多次蓄能冲抓。

在抓斗装置质量不变的前提下，本发明提供一种蓄能冲抓技术方法，可在动能冲抓完成后，抓斗装置基本处于槽底位置的静置状态，向斗齿施加大大超过抓斗装置重量的向下抓掘力。适用于提高连续墙抓斗成槽机的抓斗装置的抓掘效率。

本发明所提供的蓄能冲抓技术方法主要是利用蓄能元件储存超过抓斗正常向下抓掘负荷的能量，并在所述抓斗对槽底岩土进行抓掘时，具体来说可以在抓斗的刃齿只是进一步压紧槽底，且在合斗方向相关驱动机构的间隙相互贴实尚没有形成明显的合斗动作时，通过蓄能元件向抓斗驱动元件迅速释放能量，使所述驱动元件对相关质量单元产生加速推动，并借助这种加速中上部质量形成的向下的反作用力增强抓斗的向下抓掘力，加大斗齿对槽底岩土的破解作用及有效切深，从而提高抓斗装置的抓掘效率。

上述蓄能元件可以为液压蓄能器，所述液压蓄能器储存超过抓斗正常向下抓掘的负荷实际是储存超过“正常向下抓掘负荷”体现在驱动油缸上液压力。上述蓄能元件还可以为机械蓄能器，所述机械蓄能器储存超过抓斗正常向下抓掘的负荷实际是储存超过“正常向下抓掘负荷”由冲击驱动机构转化到蓄能器上的驱动力。由于蓄能器是以势能形式储蓄能量，本发明技术所获得抓掘效果又具有短时冲击特性，故提出将本发明方法在技术上称为“势能冲抓”。

当然，蓄能元件并不限于液压蓄能器和机械蓄能器，还可以为其他类型的蓄能元件。

实施多次蓄能冲抓对具体施工的意义是：在操作具有该项功能的连续墙抓斗成槽机时，操作者可以根据一次或几次提斗后的卸土量判断当前的抓掘量相对斗容是否充分，如不充分，可试验增加蓄能冲抓次数，通过比较单斗抓掘量的改善效果，优化当前地质条件下的成槽机操作，提高工效。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的连续墙抓斗成槽机的抓斗装置的结构示意图；

图2为本发明一种实施例中蓄能冲抓技术方法所应用的抓斗装置的结构示意图；

图3为本发明另一种实施例中蓄能冲抓技术方法所应用的抓斗装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种蓄能冲抓技术方法，该蓄能冲抓技术方法能够提高抓斗合斗时的抓掘效率。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图2为本发明一种实施例中蓄能冲抓技术方法所应用的抓斗装置的结构示意图；图3为本发明另一种实施例中蓄能冲抓技术方法所应用的抓斗装置的结构示意图。

在第一种实施例中，本发明所提供一种蓄能冲抓技术方法，适用于提高连续墙抓斗成槽机的抓斗装置的抓掘效率，利用蓄能元件储存超过抓斗12正常向下抓掘负荷的能量，并在所述抓斗12的斗齿121切实与槽底岩土抵紧后，通过蓄能元件向抓斗驱动元件迅速释放能量，形成与驱动元件相联接各质量系的加速运动，借助这种加速所产生的反作用力增大抓斗12的向下抓掘力，实现对抓斗装置抓掘效率的提升。

在抓斗12合斗前，向蓄能元件蓄能，从而储存能量；在抓斗12完成下放触底的“动能冲抓”后，在抓斗12合斗时，具体来说可以在抓斗12的刃齿只是进一步压紧槽底，且在合斗方向相关驱动机构的间隙相互贴实尚没有形成明显的合斗动作时，蓄能元件突然释放其存储的超过抓斗12正常起动负荷的巨大能量，并传递给与抓斗12连接的抓斗驱动元件，利用抓斗装置的抓斗12以上部分的质量，在驱动力暴发式增大时形成的远大于抓斗装置自重的加速反力，向下推动抓斗12，从而对斗底土壤形成强力“冲”抓，使其更深的切入土层，从而增大了壤土抓掘量，提高了抓掘效率。上述过程称为蓄能冲抓过程。

施工时，操作者也可以根据抓斗12开斗后的卸土量判断当前的抓掘效率是否充分，必要时，可以在每次合斗前进行两次或多次蓄能冲抓，从而提高抓斗12的抓掘效率，进而提高抓斗12的出土率，提高施工效能。

具体地，如图2所示，蓄能元件可以为液压蓄能器22，液压蓄能器22与抓斗驱动元件连接，在抓斗12的斗齿121切实与槽底岩土抵紧后，控制液压蓄能器22中的能量突然释放，通过驱动元件传递给抓斗12，从而提高抓斗12的抓掘效率。

如图2所示，上述一种实施例中，所述蓄能元件向其释放能量的抓斗驱动元件就是抓斗工作驱动油缸11，驱动油缸11驱动抓斗12执行开斗与合斗操作。

在抓斗12的刃齿121只是进一步压紧槽底，且在合斗方向相互贴实尚没有形成明显的合斗动作时，蓄能元件突然释放其存储的超过抓斗12正常起动负荷的巨大能量，冲入驱动油缸11相应的腔体，推动驱动油缸11的活塞向下暴发性运动，从而促使抓斗12更深的切入土层，或者对于密实性岩土地层，强力冲击性负荷有助于其产生破段裂隙，从而提高抓斗12的抓掘效率。

此外，在上述第一种实施例中，所述蓄能元件向其释放能量的抓斗驱动元件是专门的冲击驱动油缸，其安装型式可如冲击推杆25。

将蓄能元件(液压蓄能器22)与所述冲击驱动油缸连接，通过适当的结构布局和控制系统调整，从而获得更好的冲击效能。

此外，我们还可以对上述第一种实施例作进一步的改进，具体地，所述蓄能元件向其释放能量的抓斗驱动元件同时包括抓斗工作驱动油缸11和专门的冲击驱动油缸。

抓斗装置上同时具有抓斗工作驱动油缸11和冲击驱动油缸，且在抓斗12的刃齿121切实抵紧槽底岩土时，蓄能元件同时向抓斗工作驱动油缸11和专门的冲击驱动油缸释放能量，从而更进一步地提高抓斗12的抓掘效率。

此外，我们还可以对蓄能元件释放能量的过程作进一步的设置。

具体地，在完成一次合斗操作中，当所述蓄能元件的能量释放完毕后，暂缓合斗，再次为所述蓄能元件蓄能，再次释放，以此可致多次蓄能冲抓。

再者，在一次合斗操作中，液压蓄能器22一次存储的能量可以分次释放，当然也可以形成多次蓄能冲抓。

上述两种多次蓄能冲抓方法均可以提高抓斗的出土率，从而提高施工效能。

同时，可以在所述抓斗向槽底下放执行的过程中，给液压蓄能器22蓄能，这样有利于保证抓斗12在以最大开口和无上行间隙的状态下完成触底冲抓。

以上对本发明所提供的蓄能冲抓技术方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种蓄能冲抓技术方法，适用于提高连续墙抓斗成槽机的抓斗装置的抓掘效率，其特征在于，利用蓄能元件将超出抓斗(12)正常向下抓掘负荷的能量储存起来，并在抓斗的斗齿(121)只是进一步压紧槽底，且在合斗方向相关驱动机构的间隙相互贴实尚没有形成明显的合斗动作时，通过蓄能元件向抓斗驱动元件迅速释放能量，使所述驱动元件对相关质量单元产生加速推动，并借助这种加速中相关质量单元形成的向下的反作用力提升抓斗(12)的向下抓掘力，加大斗齿(121)对槽底岩土的破解作用及有效切深，从而提高抓斗装置的抓掘效率。

2.如权利要求1所述的蓄能冲抓技术方法，其特征在于，所述蓄能元件为液压蓄能器(22)。

3.如权利要求1所述的蓄能冲抓技术方法，其特征在于，所述蓄能元件为机械蓄能装置(24)。

4.如权利要求1或2所述的蓄能冲抓技术方法，其特征在于，所述蓄能元件向其释放能量的抓斗驱动元件就是抓斗工作驱动油缸(11)，所述驱动油缸(11)驱动所述抓斗(12)执行开斗与合斗操作。

5.如权利要求1或2所述的蓄能冲抓技术方法，其特征在于，所述蓄能元件向其释放能量的抓斗驱动元件是专门的冲击驱动油缸，其安装型式为冲击推杆(25)。

6.如权利要求1或2所述的蓄能冲抓技术方法，其特征在于，所述蓄能元件向其释放能量的抓斗驱动元件同时包括抓斗工作驱动油缸(11)和专门的冲击驱动油缸。

7.如权利要求1至3任一项所述的蓄能冲抓技术方法，其特征在于，在完成一次合斗操作中，当所述蓄能元件的能量释放完毕后，暂缓合斗，再次为所述蓄能元件蓄能，再次释放，以此可致多次蓄能冲抓。

8.如权利要求2所述的蓄能冲抓技术方法，其特征在于，在一次合斗操作中，所述液压蓄能器(22)一次存储的能量分次释放，从而形成多次蓄能冲抓。

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