НАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ПРИБОРА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ Российский патент 2024 года по МПК G01N3/02 E01D1/00 

Изобретение относится к технике инженерно-строительных изысканий, в частности к устройствам для испытания грунтов.

Известен нагрузочный механизм устройства для испытания грунтов [1] (аналог) включающий рычаг в виде трубы с размещенным в ней ходовым винтом и гайкой с грузом, электропривод, датчик крайних положений груза и ось-держатель рычага с передаточным блоком для соединения механизма гибкой связью с рабочей камерой устройства, причем гайка снабжена жестко закрепленными на ней симметрично с двух сторон пальцами, груз-скобой, а в стенке трубы выполнены два сквозных продольных паза, расположенных в горизонтальной плоскости симметрично относительно ее продольной оси, при этом ось-держатель выполнена в виде П-образного кронштейна, ось вращения которого расположена в плоскости продольных пазов трубы и совпадает с осью пальцев гайки при исходном положении груза, шарнирно подвешенного посредством скобы на пальцах гайки, пропущенных наружу через пазы трубы.

Известный нагрузочный механизм устройства для испытания грунтов имеют индивидуальные эксплуатационные и конструктивные возможности.

Известен нагрузочный механизм устройства для испытания грунтов (прототип) [2], включающий два закрепленных на оси-держателе труб-рычага с противовесами, в полости которых размещены ходовые винты с ходовыми гайками, оснащенные электроприводами для вращения ходовых винтов и датчиками нагрузки для контроля за числом шагов перемещения грузовых платформ, шарнирно подвешенных к ходовым гайкам, жестко соединенный с осью-держателем, передаточный блок для соединения механизма гибкой связью с рабочей камерой устройства.

Недостатком нагрузочного механизма является недостаточная точность передачи нагрузок и результатов испытаний грунтов, так как известно, что в процессе перемещения подвижного груза рычаг опускается (поворачивается) в отношении 1:12 (12 - передаточное отношение нагрузочного механизма прототипа) относительно деформации образца грунта, например, если в одометре деформация образца грунта составила 3 мм, то рычаг нагрузочного механизма при повороте опустится до 36 мм (рис. 2, а) в то время как в предлагаемом устройстве рычаг нагрузочного устройства опустится практически на величину деформации образца грунта и может составит всего до 3 мм (рис. 2, б). Поэтому в прототипе плечо приложения нагрузки на грузовой платформе уменьшается, соответственно уменьшается и нагрузка, передаваемая образцу грунта и, следовательно, точность результатов испытаний грунтов снижается.

Техническая задача предлагаемого нагрузочного устройства прибора для испытания грунтов состоит в повышении точности передачи нагрузок и результатов испытаний грунтов.

Поставленная задача решается таким образом, что нагрузочное устройство прибора для испытания грунтов, включающее два закрепленных на оси-держателе труб-рычага с противовесами, в полости которых размещены ходовые винты с ходовыми гайками, оснащенные электроприводами для вращения ходовых винтов и датчиками нагрузки для контроля за числом шагов перемещения грузовых платформ, шарнирно подвешенных к ходовым гайкам, рабочую камеру, согласно изобретению, содержит передаточную перемычку, соединенную с помощью гибкой связи и нагрузочной рамки с рабочей камерой устройства.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема нагрузочного устройства с некоторыми элементами прибора для испытания грунтов, на фиг. 2а - схема поворота труб-рычагов прототипа под действием подвижной нагрузки (Р - нагрузка на грузовой платформе, N - нагрузка прикладываемая к образцу грунта, передаваемая через передаточный блок прототипа, x₁ - плечо приложения подвижной нагрузки Р, - плечо приложения нагрузки N, Δh₁ - величина, на которую опускаются трубы-рычаги прототипа при их повороте), на фиг. 2б - схема поворота труб-рычагов предлагаемого устройства под действием подвижной нагрузки (Р - нагрузка на грузовой платформе, N - нагрузка на образец грунта, передаваемая через передаточную рамку, x₂ - плечо приложения подвижной нагрузки Р, - плечо приложения нагрузки N, Δh₂ - величина, на которую опускаются трубы-рычаги предлагаемого устройства при их повороте).

Нагрузочное устройство прибора для испытания грунтов содержит два одинаковых по конструкции и принципу действия труб-рычага 2, закрепленных на оси-держателе 1, с противовесами 3, в полости каждой трубы-рычага размещен ходовой винт 4 с ходовой гайкой 5, оснащенный с одной стороны электроприводом 6, а с другой - датчиком 7 величины нагрузки, электропривод 6 предназначен для перемещения ходовой гайки 5 с грузовой платформой 8 путем вращения ходового винта 4 и передаточная перемычка 9.

Нагрузочное устройство установлено в подшипниковых опорах 14 с помощью оси-держателя 1 (фиг. 1) и подшипников 15. Подшипниковые опоры 14 неподвижно закреплены под столом основанием 10 (например, под столом компрессионного или сдвигового прибора). Рабочая камера 11 (например, одометр или сдвиговая коробка) соединена с передаточной перемычкой 9 с помощью гибкой тяги 12 и нагрузочной рамки 13.

Нагрузочное устройство прибора для испытания грунтов подготавливается и работает следующим образом. После загрузки грунтом рабочей камеры 11 ее рабочий орган (штамп или подвижную обойму сдвиговой коробки) соединяют с передаточной перемычкой 9 с помощью гибкой тяги 12 и нагрузочной рамки 13. Ходовые гайки 5 с грузовыми платформами 8 устанавливают строго под осью-держателя 1 так чтобы x₂=0. На грузовые платформы 8 загружают максимальный груз в соответствии с проектируемым максимальным давлением в зависимости от грунта в рабочей камере 11 и его свойств, например, на образец грунта в одометре. Вначале вся нагрузка передается на подшипниковые опоры 14, а на образец грунта в рабочей камере 11 передается только нагрузка от нагрузочной рамки 13 и соответствующих конструктивных элементов рабочей камеры 11, например, одометра. В соответствии с программой испытания образца грунта в рабочей камере 11 электроприводы 6 вращают ходовые винты 4 и перемещают ходовые гайки 5 с грузовыми платформами 8 поочередно вдоль левого и правого труб-рычагов 2 нагрузочного устройства с постоянной заданной скоростью, которую регистрируют датчики нагрузки 7, контролирующие число шагов перемещения грузовых платформ 8. При этом постоянно увеличивается плечо x₂ приложения грузовых подвесок 8 с грузом и, соответственно, нагрузка на образец грунта в рабочей камере 11 увеличивается с постоянной скоростью, которая определяется по формуле: Под действием нагрузки происходит деформация образца грунта (сжатие или срез).

Применение предлагаемого изобретения в практике инженерно-геологических и научных исследований позволит повысит точность передачи нагрузок и результатов испытаний грунтов.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1617321 G01N 3/00, 1988.

2. Денисенко В.В., Ляшенко П.А. Автоматический компрессионный прибор АКП-6Н для испытания грунтов постоянно возрастающей нагрузкой / Научные труды КубГТУ. - Краснодар: КубГТУ, 2016, №6. - С. 156-169.

Изобретение относится к нагрузочным устройствам, используемым в приборах для испытания грунтов. Сущность: нагрузочное устройство содержит два закрепленных на оси-держателе труб-рычага (2) с противовесами (3). В полостях труб-рычагов (2) размещены ходовые винты (4) с ходовыми гайками (5), к которым шарнирно подвешены грузовые платформы (8). Ходовые винты (4) оснащены электроприводами (6), предназначенными для их вращения, и датчиками (7) нагрузки для контроля за числом шагов перемещения грузовых платформ (8). Кроме того, устройство содержит рабочую камеру (11) и передаточную перемычку (9), соединенную с помощью гибкой связи (12) и нагрузочной рамки (13) с рабочей камерой (11). Технический результат: повышение точности передачи нагрузок и результатов испытаний грунтов. 2 ил.

Нагрузочное устройство прибора для испытания грунтов, включающее два закрепленных на оси-держателе труб-рычага с противовесами, в полости которых размещены ходовые винты с ходовыми гайками, оснащенные электроприводами для вращения ходовых винтов и датчиками нагрузки для контроля за числом шагов перемещения грузовых платформ, шарнирно подвешенных к ходовым гайкам, рабочую камеру, отличающееся тем, что содержит передаточную перемычку, соединенную с помощью гибкой связи и нагрузочной рамки с рабочей камерой устройства.