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靜力觸探技術(shù)系列——陸上靜力觸探技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2018-12-06 瀏覽次數(shù):7441 來源:歐美大地

一體化的靜力觸探系統(tǒng)能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境,并可以在多種條件下開展靜力觸探試驗(yàn)。歐美大地帶大家了解一下陸上靜力觸探設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作過程。
 

 

Panther 200履帶式靜力觸探車

組成結(jié)構(gòu)詳解


圖1 平板拖車上的Panther-200

說明:上圖來自2016年7月向山西省交通科學(xué)研究院順利交付現(xiàn)場拍攝


Panther 200的設(shè)計(jì)合理,與其他靜力觸探設(shè)備相比,具有諸多優(yōu)點(diǎn):

 

 完整的一體化靜力觸探車。

集貫入裝置、探桿、電纜、探頭、數(shù)據(jù)采集儀于一體,開展試驗(yàn)方便、快捷。

 

 自動(dòng)化程度高。

Panther 200的自動(dòng)化主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:自動(dòng)夾具可以自動(dòng)夾緊和松開探桿;深度編碼器對(duì)深度進(jìn)行自動(dòng)、測定;接近開關(guān)能自動(dòng)感知探桿是否在往下貫入。

 

 不下地錨可提供20噸的反力。

Panther 200自重20.6噸,與需要下地錨的貫入設(shè)備相比,Panther 200不用下地錨可提供20噸的反力,工作效率高。

 

 機(jī)動(dòng)性能好。

Panther 200自帶兩條履帶,單條履帶寬70cm,降低了對(duì)混凝土路面的破壞,同時(shí)使得Panther200可以在崎嶇、泥濘、松軟的不良工地現(xiàn)場行動(dòng)自如。

 

 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。

將發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置在履帶車的后部,與工作艙之間設(shè)置隔音板,降低了噪音對(duì)工作艙內(nèi)操作人員的影響。

 

 裝配有發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)。

Panther 200能靈活地行走、爬坡、轉(zhuǎn)彎,能提供20KN的貫入液壓,能支撐起20.6噸的整個(gè)履帶車。

 

 全封閉式的工作艙。

無論外面刮風(fēng)下雨的惡劣環(huán)境,不影響在艙內(nèi)開展靜力觸探試驗(yàn),改善了工作環(huán)境。

 

 全車的設(shè)計(jì)涵蓋了安全理念。

履帶車的行走須通過操作人員使用遙控器站在遠(yuǎn)離履帶車的位置進(jìn)行操作,保證操作人員的安全;履帶車的頂部四周設(shè)置有安全警示燈,警示周圍操作人員注意安全;遙控器上設(shè)置有緊急停止開關(guān),以防發(fā)生緊急情況,可以及時(shí)終止;履帶車上重要部位設(shè)置警示標(biāo)簽,提醒操作人員注意防護(hù)。

 

 全天候工作。

履帶車內(nèi)設(shè)計(jì)有電源系統(tǒng),工作艙內(nèi)有六盞燈。即使在夜晚或者光線差的時(shí)候也不影響試驗(yàn)進(jìn)行。

 

 工作艙內(nèi)的布局符合人體工學(xué)的設(shè)計(jì)。

工作臺(tái)、探桿架布置在順手的位置,方便拿取;計(jì)算機(jī)的位置、控制臺(tái)的高度、傾斜度均按照人體工學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì),方便了操作者進(jìn)行控制和查看。

 

 可以實(shí)時(shí)查看靜力觸探試驗(yàn)狀態(tài)。

通過計(jì)算機(jī)上顯示的數(shù)據(jù)和曲線,可以實(shí)時(shí)查看探頭的錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力、孔隙水壓力、探頭傾斜度以及貫入速度,以便操作者進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。
 

 

01

Panther 200的外部結(jié)構(gòu)


Panther 200履帶式靜力觸探車主要由兩部分組成:下部是底盤,上部是工作艙(圖2)。
 

底盤上有兩條鋼履帶,控制著履帶車的行走、爬坡、轉(zhuǎn)彎等。Panther-200自重20.6噸,底盤上有配重塊,占據(jù)了履帶車的大部分重量。底盤的前后共有三個(gè)液壓千斤頂,前面兩個(gè)后面一個(gè),用于將履帶車升起、調(diào)平,充分提供反力。千斤頂?shù)纳凳峭ㄟ^工作艙內(nèi)控制臺(tái)上的手柄進(jìn)行控制的。
 

工作艙前部有一個(gè)門,操作人員可以進(jìn)入;工作艙的墻壁上有4個(gè)窗戶,可以透光;工作艙的頂部有一個(gè)風(fēng)箱,可以伸縮,試驗(yàn)時(shí)升起,試驗(yàn)結(jié)束后縮回。
 

圖2 履帶車的底盤和工作艙


工作艙后部是履帶車的動(dòng)力部分,里面有發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓油箱、柴油箱、冷卻器(圖3)。
 

圖3 履帶車的后部以及發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓油箱

 

02

Panther 200工作艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)


打開工作艙的門,就可以進(jìn)入到工作艙內(nèi)部(圖4)。
 

圖4 Panther-200工作艙內(nèi)部照片

2.1 貫入架
 

 
 


工作艙內(nèi)部,天花板上有6盞燈,墻壁上開關(guān),可以在光線不足時(shí)點(diǎn)亮燈光。工作艙的中間,是靜力觸探試驗(yàn)的貫入架,貫入架上有夾具、接近開關(guān)以及深度編碼器。試驗(yàn)過程中,往下貫入探桿時(shí),夾具會(huì)自動(dòng)夾緊探桿,接近開關(guān)自動(dòng)接通,采集儀開始記錄數(shù)據(jù)。往上提貫入架時(shí),夾具會(huì)自動(dòng)松開,接近開關(guān)自動(dòng)斷開,采集儀停止數(shù)據(jù)記錄。如此,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集?;厥仗綏U時(shí),自動(dòng)夾具的功能又是反過來的。往上提時(shí)夾緊,往下降時(shí)松開。國產(chǎn)的貫入設(shè)備是沒有自動(dòng)夾具的,需要人工去插拔,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。深度編碼器是用來自動(dòng)記錄探頭貫入的深度的。
 

2.2 遙控器
 

 
 


工作艙的右邊有一個(gè)桌子,桌子上安裝有臺(tái)鉗,現(xiàn)場可以在桌子上進(jìn)行一些工作。桌子上掛有一個(gè)遙控器,遙控器上各個(gè)按鈕的功能如圖5所示。履帶車的移動(dòng)是通過這個(gè)遙控器進(jìn)行控制的。它可以通過WIFI與履帶車的動(dòng)力控制系統(tǒng)連接,也可以通過有線的方式進(jìn)行連接。主要的兩個(gè)按鈕,分別控制履帶車兩側(cè)的履帶前進(jìn)和后退。同時(shí)向上按,履帶車前進(jìn);同時(shí)向下按,履帶車后退;一個(gè)向上按一個(gè)向下按,履帶車轉(zhuǎn)彎。履帶車的行進(jìn)速度也是可以選擇的,“兔子”是快速,“烏龜”是慢速。遇到緊急情況,可以按下紅色緊急開關(guān),履帶車立刻停止移動(dòng)。
 

圖5 履帶車的遙控器

2.3 探桿架與儲(chǔ)物柜
 

 
 


工作艙的右邊還有一個(gè)探桿架,探桿全部頭對(duì)尾、尾對(duì)頭整齊地排列在架子上。探桿架下方有一個(gè)儲(chǔ)物柜,可以存放物品(圖6)。

圖6 Panther-200的探桿架和儲(chǔ)物柜

2.4 控制臺(tái)
 

 
 


工作艙的左邊是履帶車的控制臺(tái),這個(gè)控制臺(tái)控制著全車的動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
 

控制臺(tái)的頂部是一個(gè)平面,試驗(yàn)過程中,可以將計(jì)算機(jī)擺放在這里,可以方便地實(shí)時(shí)查看探頭的狀態(tài),以便對(duì)貫入過程進(jìn)行控制。
 

控制臺(tái)的中部有很多手柄,通過這些手柄實(shí)現(xiàn)對(duì)靜力觸探車各個(gè)部分的控制。左上角是一個(gè)功能選擇手柄。往上時(shí),液壓系統(tǒng)用于履帶車的調(diào)平。這時(shí)可以通過右上角的三個(gè)手柄對(duì)履帶車進(jìn)行調(diào)平。右上角的三個(gè)手柄依次控制左前方、后方、右前方三個(gè)液壓千斤頂。試驗(yàn)之前,要將三個(gè)液壓千斤頂完全伸出,以便充分提供靜力觸探試驗(yàn)所需的200KN反力。通過觀看水平調(diào)節(jié)氣泡居中,可以將履帶車調(diào)平。功能選擇手柄向下時(shí),液壓系統(tǒng)用于操作履帶車的貫入架。右下角有兩個(gè)手柄,一個(gè)手柄是控制貫入架的升降。這個(gè)手柄主要是用來控制探桿以20mm/s的速度勻速貫入的。如果速度過快或者過慢,可以旋轉(zhuǎn)左側(cè)的壓力或速度旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。另一個(gè)手柄是控制探桿保持鎖的開閉。向上時(shí),探桿保持鎖打開,探桿被鎖住,無法移動(dòng),可以防止探桿掉入到鉆孔內(nèi)。向下時(shí),探桿保持鎖關(guān)閉,探桿可以自由移動(dòng)。左下角的這個(gè)手柄是控制貫入架升降的。貫入架向下移動(dòng)時(shí)可以以20mm/s的速度勻速下降,上升時(shí),可以升起。
 

控制臺(tái)的下部控制履帶車的電源、動(dòng)力和數(shù)據(jù)采集。左上角是遙控器的電池充電器,如果遙控器的電池沒電了,可以插在這里充電。充電器的下面是整個(gè)履帶車電力系統(tǒng)的開關(guān),打開這個(gè)開關(guān)后,履帶車內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)、頂燈、警示燈、電源線路才會(huì)通電。中間的這個(gè)按鈕是履帶車警示燈的開關(guān),按下以后,履帶車外面四個(gè)角的警示燈會(huì)閃爍,提醒工作艙外面的人員注意安全。這個(gè)按鈕的下面是履帶車的油箱油量表,該履帶車使用的燃料是柴油。右邊是履帶車的電子啟動(dòng)器,通過旋轉(zhuǎn)鑰匙,可以啟動(dòng)履帶車的發(fā)動(dòng)機(jī)。旁邊有一個(gè)小搖桿,可以上下調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速會(huì)在電子啟動(dòng)器的顯示屏上顯示出來。啟動(dòng)后,發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為750rpm,行進(jìn)時(shí),要將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增大到1200rpm左右,試驗(yàn)過程中轉(zhuǎn)速為900rpm左右。最下面是一臺(tái)嵌入式靜力觸探數(shù)據(jù)采集儀,控制著靜力觸探試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集。采集儀的面板上只有三個(gè)按鈕:一個(gè)開關(guān),一個(gè)復(fù)位鍵,一個(gè)深度記錄選擇鍵。正常工作情況下,設(shè)置為AUTO即可。

控制臺(tái)上各個(gè)部分的說明如圖7所示。

圖7工作艙內(nèi)的控制臺(tái)


2.5 工作艙的地板

 
 


工作艙的地面上有兩塊蓋板:一塊小蓋板和一塊大蓋板。打開小蓋板,可以看到一個(gè)金屬格網(wǎng)(圖8),可以通過這個(gè)金屬格網(wǎng)查看探頭是否接觸地面。打開大蓋板,可以看到里面有幾個(gè)蓄電池,它們?yōu)槁膸к嚬╇姟?br />  

圖8 工作艙內(nèi)的地板

 

Panther 200履帶式靜力觸探車

工作過程

 


 

01

優(yōu)先做探頭飽和


做孔壓靜力觸探試驗(yàn)時(shí),首先要將探頭進(jìn)行飽和。將探頭的錐尖穿過飽和器,倒入硅油,保證透水石在硅油液面以下(圖13)。接上真空泵,抽真空至少12小時(shí)。然后在液面以下組裝好探頭,給探頭戴上一個(gè)橡膠套。將硅油倒出來,然后將探頭從飽和器底部完全穿過,即可。
 

圖13 正在進(jìn)行飽和的探頭

 

02

現(xiàn)場試驗(yàn)步驟

 

 第一步

將履帶車升起、調(diào)平。將履帶車的三個(gè)調(diào)平千斤頂伸到最大。觀察履帶車內(nèi)的調(diào)平氣泡,將履帶車調(diào)平,如圖14所示。
 

圖14 履帶車的升起和調(diào)平

 

 第二步

升起風(fēng)箱。通過提升貫入架,將風(fēng)箱頂?shù)阶罡?,然后鎖定。

 

 第三步

連接探頭,安裝好支持管,連接電腦。

 

 第四步

開啟采集儀,載入探頭的標(biāo)定文件,將探頭置于空氣中,豎直狀態(tài),讀取零值(圖15)。
 

圖15 探頭零值讀取界面

 

 第五步

零值讀取完成之后,將探頭放到地面上,將夾具打到push,夾緊探桿,就可以開始貫入探頭了(圖16、圖17)。
 

圖16 開始貫入探頭

圖17 正在進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)的履帶車

 

 第六步

試驗(yàn)過程中注意查看電腦上的曲線,數(shù)據(jù)(圖18)。調(diào)節(jié)控制臺(tái)上的speed旋鈕,速度穩(wěn)定在2.0cm/s。
 

圖18 試驗(yàn)過程中的電腦界面

 

 第七步

試驗(yàn)結(jié)束后,點(diǎn)擊stop,將夾具打到pull,將探頭回收上來,再次讀取零值,試驗(yàn)就結(jié)束了。

 

 第八步

將履帶車的三個(gè)千斤頂完全縮回,移動(dòng)到下一個(gè)測點(diǎn),再次進(jìn)行試驗(yàn)。

操作過程流程化,使用簡單,相信通過此文您對(duì)Panther200靜力觸探車的結(jié)構(gòu)和操作已有基本概念。
 

 

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