УСТРОЙСТВО ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2016 года по МПК G01N3/10 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для подготовки образцов геосинтетических материалов к испытаниям на износоустойчивость, и может применяться в соответствующих областях техники.

Известна установка для оценки усталости асфальтобетона при циклических динамических воздействиях (пат. №129245, МПК G01N 3/32, 2011) [1], содержащая каркас, подъемный стол, выполненный с возможностью изменения высоты, узел позиционирования балки-образца, узел нагружения балки-образца, содержащий шатунно-ползунный механизм, промежуточное упругое основание, выполненное в виде емкости, заполненной модельным грунтом с возможностью плотного контактирования с обращенной к нему плоскостью балки-образца. Измерения нагружающего усилия выполняют с помощью датчика усилия, измерения перемещений выполняют с помощью тензорезисторов и пружин, для изменения высоты подъемного стола используют винтовую пару.

Одним из недостатков данной установки является невозможность автоматической компенсации уплотнения грунта. В данной установке для этих целей предусмотрена винтовая пара, что предполагает применение ручного труда. Также недостатками являются отсутствие возможности раздельного управления минимальной и максимальной нагрузкой, невозможность изменения закона нагружения образца.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является машина гидравлическая для механических испытаний при циклических нагружениях (пат. №2337344, МПК G01N 3/08,2007) [2], прототип. Она включает в себя силовую раму, датчик силы, захваты для крепления испытываемых изделий или образцов материалов, гидравлический силовой цилиндр, насосную установку подачи рабочей жидкости в гидросистему машины, два гидропульсатора циклической подачи рабочей жидкости в силовой гидроцилиндр, кривошипные валы которых соосно соединены между собой посредством специальной муфты, а цилиндры двух пульсаторов объединены общим гидравлическим коллектором, соединенным с силовым гидроцилиндром машины.

Недостатками данной машины является высокая стоимость гидросистемы и сложность ее обслуживания, а также в данной машине нет возможности изменения закона нагружения образца и при уплотнении грунта сложно обеспечить поддержание минимальной и максимальной нагрузок.

Задачей заявляемого изобретения является необходимость оценки износа материалов дорожных покрытий (одежд) при действии циклической нагрузки - имитация прохождения колеса по дорожному покрытию согласно ОДМ 218.5.006-2010.

Для достижения поставленной задачи в устройстве циклического нагружения при помощи пневмомускула через рычажную систему создается циклическая нагрузка на образец при помощи плиты. Образец при этом помещается между двумя слоями наполнителя (щебня).

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлено устройство циклического нагружения, вариант 1, на фиг. 2 - то же, по варианту 2.

Устройство циклического нагружения согласно первому варианту выполнения содержит ящик 1, в который между двумя слоями наполнителя устанавливается образец. Компрессор 2 через регулятор давления 3 соединен с пневмомускулом 4. Пневомомускул 4, установленный на основании 5, соединен со свободным концом рычага 6. Также, на свободном конце рычага 6 установлен датчик положения рычага 7. Другой конец рычага 6 установлен на основании 5. В средней части рычага установлен редуктор 8. Редуктор 8, в свою очередь, через датчик усилия 9 соединен с плитой 10 с одной стороны и с приводом редуктора 11 с другой. Блок управления 12 соединен с датчиком положения рычага 7, приводом редуктора 11, датчиком усилия 9 и регулятором давления 3.

Заявляемое устройство циклического нагружения согласно первому варианту его выполнения работает следующим образом: ящик для образца 1 наполовину заполняется наполнителем (щебнем), на него укладывается образец и сверху засыпается наполнителем до верха. При помощи привода редуктора 11 и редуктора 8 плита 10 опускается на ящик 1 с наполнителем вплотную к наполнителю, при этом рычаг 6 устанавливается в базовое положение (горизонтально), что фиксируется датчиком положения рычага 7. Компрессор 2 создает давление, необходимое для работы регулятора давления 3. Регулятор давления 3 создает давление в пневмомускуле 4 для обеспечения нагрузки на образец, заданной блоком управления 12. Нагрузка от пневмомускула 4 посредством рычага 6 передается на плиту 10 и образец. Рычаг 6 позволяет уменьшить усилие, которое должен создать пневмомускул 4 для обеспечения требуемой нагрузки на образец. В процессе циклического нагружения уменьшается толщина слоя наполнителя и соответственно, положение рычага 6 отклоняется от базового, что фиксируется датчиком положения рычага 7 и передается в блок управления 12. После фиксации сигнала от датчика положения рычага 7 об отклонении положения рычага 6 от базового (горизонтального) блок управления 12 дает сигнал приводу редуктора 11, который посредством редуктора 8 корректирует положение плиты 10 и возвращает рычаг 6 в базовое положение. Возможность изменения закона нагружения образца контролируется блоком управления 12 по показаниям датчика усилия 9 и исходя из этого корректируется закон изменения управляющего сигнала для регулятора давления 3.

По второму варианту, кроме всего перечисленного в первом варианте, добавлен накопительный бак 13 между компрессором 2 и регулятором давления 3 для снижения производительности компрессора 2, что приводит к уменьшению его стоимости и уменьшению уровня шума при работе установки. Перед началом испытаний в накопительный бак 13 закачивается воздух, который расходуется по мере проведения испытаний.

Результаты испытания изготовленного опытного образца устройства циклического нагружения показали, что в устройстве с успехом решается поставленная задача.

Данное устройство циклического нагружения может изготавливаться в промышленных масштабах и найдет применение в испытательных лабораториях.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для подготовки образцов геосинтетических материалов к испытаниям на износоустойчивость, и может применяться в соответствующих областях техники. Устройство циклического нагружения по первому варианту включает в себя ящик для образца, блок управления, датчик усилия. Плита для нагружения образца связана с датчиком усилия, приводом редуктора. Усилие передается пневмомускулом через редуктор и рычаг, а положение рычага контролируется датчиком положения рычага. Компрессор обеспечивает рабочее давление регулятора давления. По второму варианту исполнения, помимо всего перечисленного в первом варианте, в устройство добавлен накопительный бак между компрессором и регулятором давления. Технический результат: возможность оценить износ материалов дорожных покрытий (одежд) при действии циклической нагрузки - имитация прохождения колеса по дорожному покрытию согласно ОДМ 218.5.006-2010. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство циклического нагружения, включающее в себя ящик для образца, блок управления, датчик усилия, отличающееся тем, что плита для нагружения образца связана через датчик усилия, привод редуктора, редуктор и рычаг с пневмомускулом, положение рычага контролируется датчиком положения рычага, компрессор связан с пневмомускулом через регулятор давления.

2. Устройство циклического нагружения, включающее в себя ящик для образца, блок управления, датчик усилия, отличающееся тем, что плита для нагружения образца связана через датчик усилия, привод редуктора, редуктор и рычаг с пневмомускулом, положение рычага контролируется датчиком положения рычага, компрессор связан с пневмомускулом через накопительный бак и регулятор давления.