Система управления нагрузочным приспособлением в устройстве для испытания грунта Советский патент 1987 года по МПК E02D1/02 G01N33/24 

Изобретение относится к системам управления нагрузочным приспособлением в устройстве для испытания грунта до начала строительства при определении сжимаемости крупнообломочных, песчаных и глинистых грунтов при проведении инженерно- геологических изысканий.

Целью изобретения является повышение точности управления.

На фиг. 1 представлена функциональная схема системы управления; на фиг. 2 - функциональная схема задатчика временных интервалов; на фиг. 3 - функциональная схема задатчика давления.

Система содержит нагрузочное приспособление 1, состоящее из штампа 2, гидравлического домкрата 3, опорной балки 4 и насоса 5 с маслобаком (не показан), датчик 6 перемещения, преобразователь 7 перемещения, блок 8 управления, электродвигатель 9, датчик 10 давления, блок 11 регистрации, задатчик 12 временных интервалов, задатчик 13 давления, преобразователь 14 давления, элемент 15 сравнения давлений и преобразователь 16 напряжения

Задатчик 12 временных интервалов (фиг. 2) состоит из кварцевого генератора 17, первого делителя 18 частоты, второго делителя 19 частоты, выход которого является первым выходом задатчика 12 временных интервалов, схемы 20 выбора и кнопок 21, установленных на втором делителе 19 частоты, причем выход кварцевого генератора 17, являющийся вторым выходом задатчика 12, соединен с входом первого делителя 18 частоты, первый выход которого является третьим выходом за.а,атчика 12, второй, третий и четвертый выходы первого делителя 18 частоты подключены соответственно к первому, второму и управляющему входам схемы 20 выбора, выход которой является четвертым выходом задатчика 12, при этом третий выход первого делителя 18 частоты подключен также к входу второго делителя 19 частоты.

Задатчик 13 давления (фиг. 3) состоит из управляемого делителя 22 частоты, счетчика 23 импульсов, электронного ключа 24 и кнопок 25 изменения величины ступени давления, установленных на делителе 22 частоты, первый вход которого является первым входом схемы 13 задания давления, а первый вход электронного ключа 24 является входом схемы 13 задания давления.

Схема 20 выбора для формирования выходного сигнала для включения блока 11 регистрации через каждые 15 мин в течение первых 2 ч с момента приложения каждой ступени нагрузки, а зате.м - через каждый 1 ч.

Управляемый делитель 22 частоты служит для формирования сигнала, изменяющего ступень нагрузки (давления) на грунт на 0,25 , 0,5 или 1,0 КГС/СМ-.

10

08701

2

Счетчик 23 импульсов необходим для суммирования всех изменений давления на грунт, т. е. для задания необходимого давления на грунт.

5 Электронный ключ 24 применяется для разрешения или запрещения прохождения импульсов с кварцевого генератора 17 на входы управляемого делителя 22 частоты и счетчика 23 импульсов.

Кнопки 25 служат для задания величины изменения ступени давления.

В качестве датчика 6 перемещения применен круговой контактный кодовый преобразователь КПЗ-Л с электрическим выходом в виде десятичного кода, пропорцио15 нального величине линейного перемещения. Преобразователь 7 перемещения выполнен по схеме преобразователя десятичного кода в двоично-десятичный код. Преобразователь 16 напряжения предназначен для преобразования напряжения постоянного тока в пере20 менное напряжение 220 В с частотой 50 Гц. Блок 8 управления предназначен для вклю- чения электродвигателя 9 по сигналу рассогласования, приходящего из элемента 15 сравнения. Датчик 10 давления вырабаты25 вает электрические сигналы, пропорциональные измеренному давлению. В качестве блока 11 регистрации применено цифропечата- ющее устройство, состоящее из транскриптора, и электроуправляемой пишущей машинки.

30 Устройство работает следующим образом. Перед началом работы оператор кнопками 21, находящимися в задатчике 12 временных интервалов, кнопками (не показаны). Находящимися в преобразователе 14 давления и кнопками 25, находящимися в

35 задатчике 13 давления, устанавливает соответствующие данному испытанию временной интервал, через который должна измениться ступень давления (4; 6; 8 или 10 ч) и площадь штампа (600; 1000; 2500 или

д„ 5000 см), величину изменения ступени давления на грунт (0,25; 0,5 или 1,0 кгс/см). Например, оператор нажал кнопки, соответствующие 5000 СМ, 1,0 кгс/см- и 6 ч. После этого система считается подготовленной к работе, оператор подклнэчает ее к

45 аккумуляторной батарее (не показана) и импульсы с кварцевого генератора 17 задатчика 12 временных интервалов начинают поступать на вход делителя 18 частоты задатчика 12 временных интервалов и на первый вход электронного ключа 24 задатчи50 ка 13 давления. На первом выходе делителя 18 появляются сигналы, несущие информацию о прошедп ем. времени. Эти сигналы поступают на третий вход блока 11 регистрации, но не регистрируются им, так как этот блок согласно ГОСТ 12374-77

и программы работы задатчика 12 временных интервалов будет включен для работы через 15 мин с момента включения устройства в работу. Импульсы с кварцево1 о генератора 17 будут до тех пор проходить через электронный ключ 24 на второй вход делителя 22 частоты и вход счетчика 23 импульсов, пока на второй вход электронного ключа 24 не поступит с выхода делителя 22 запрещающий сигнал. Этот сигнал формируется через такое количество поступивших на второй вход делителя 22 частоты импульсов, которое равнялось бы заданной величине изменения ступени давления, т. е. 1,0 кгс/см. После того, как в делителе 22 сформировался на его выходе запрещающий сигнал, в счетчике 23 импульсов останется зафиксированной та же информация (то же количество импульсов), что и в делителе 22, т. е. на выходе счетчика 23/а значит, и на выходе схемы 13 задания давления имеется значение давления, которое должно быть приложено к грунту в данный момент времени, а именно 1,0 кгс/см . Это заданное значение давления поступает на второй вход узла 15 сравнения давлений.

Датчик 10 давления измеряет фактическое давление в домкрате 3 и вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный измеренному давлению, который поступает на вход преобразователя 14 давления.

Этот преобразователь 14 преобразовывает с помощью дещифратора (не показан) полученный электрический сигнал в кодовый сигнал. Затем с помощью регулируемого делителя (не показан) преобразователь 14 преобразовывает этот кодовый сигнал, несущий информацию о фактическом давлении в домкрате 3, в сигнал, несущий информацию о фактическом давлении на грунт в данный момент времени. Сигнал с выхода преобразователя 14 давления поступает на второй вход блока 11 регистрации и на вход элемента 15 сравнения давлений.

Таким образом, в элементе 15 сравнения давлений происходит сравнение фактического давления на грунт с выхода преобразователя 14 давления и заданного давления на грунт с выхода задатчика 13 давления. Так как в данный момент фактическое давление на грунт меньще заданного, то на выходе элемента 15 сравнения давлений формируется сигнал рассогласования, который поступает на вход блока 8 управления. После прихода такого сигнала блок 8 управления включает электродвигатель 9, который приводит насос 5. Насос 5 начинает подкачивать из маслобака масло в гидродомкрат 3, повышая тем самым давление в нем. За изменением давления в домкрате 3 постоянно следит датчик 10 давления.

Рабочая жидкость (масло) в гидродомкрате 3 будет подкачиваться до тех пор, пока фактическое давление на грунт не сравнивается с заданным.

0

После того, как фактическое и заданное давление на грунт сравняются, на выходе эле.мента 15 сравнения давлений сигнал рассогласования не формируется и эле- ктродвигатель 9 отключается. Под действием приложенного давления от гидродомкрата 3 через штамп 2 к грунту последний оседает. Вместе с грунтом перемещается и щтамп. Это перемещение штампа 2 измеряется датчиком 6 перемещения, который и выдает электрические сигналы, пропорциональные измеренному перемещению щта.мпа 2. Сигналы с выхода датчика 6 перемещения поступают на вход преобразователя 7 перемещения, который преобразует их в кодовый

5 сигнал и передает на вход блока 11 регистрации. Таким образом, на входах блока 11 регистрации все время присутствует постоянно изменяющиеся информация о времени, прошедшем с начала приложения данной ступени нагрузки (давления), и переме0 щениях штампа при оседании грунта и информация о постоянном фактическом давлении на грунт, приложенном на данной ступени. Через 15 мин на выходы делителя 19 частоты датчика 12 временных интер5 валов формируется сигнал, который поступает на вход схемы 20 выбора и проходит через нее на преобразователь 16 напряжения, который подает на блок 11 регистрации питаю1ьч-р напряжение. После этого блок 11 регис1(.ации фиксирует на бу0 маге ту информацию, которая в данный момент присутствует на его входах, а затем опять отключается. На данной, ступени давления далее в течение 6 ч поддерживают постоянным заданное давление и фактическое (равное заданному) и измеряют величи5 ну перемещения штампа 2 при оседании грунта, причем блок 1 регистрации включается каждые 15 мин в течение первых 2 ч с момента приложения ступени давления, а затем - через каждый 1 ч. Через б ч задатчик 12 временных интервалов устанав ливается в нулевое состояние, а сигнал с первого выхода задатчика 12 поступает на первый вход делителя 22 частоты задатчика 13 давления, сбрасывает его в нулевое состояние и разрешает изменить ступень дав ления на грунт. На выходе задатчика 13 появляется новое значение давления, которое должно быть .приложено к грунту в данный момент времени, а именно 2,0 кгс/см- . За тем в элементе 15 сравнения давлений происходит сравнение заданного и фактичес0 кого давлений на грунт, вырабатывается сигнал рассогласования, который поступает на вход блока 8 управления. Блок 8 управления включает электродвигатель 9 насоса 5 и происходит подкачка масла из маслобака в домкрат 3 до тех пор, пока задан5 ное и фактическое давление на грунт не сравняются. Через 15 мин после изменения ступени давления включается блок 11 регистрации, т. е. повторяется тот же самый процесс, что и при первой ступени давления (нагрузки) на грунт. Через 6 ч опять сменяется ступень нагрузки и давление,на грунт становится равным 3 кгс/см и так далее,до окончания программы испытаний. После проведения испытаний при давлении на грунт, равном 5 кгс/см испытания считаются законченными и устройство автоматически отключается.

По результатам испытания грунта, зафиксированным блоком 11 регистрации на бумаге, оценивают сжимаемость грунта, определяя по зависимости осадки грунта от давления модуль деформации, который является количественной характеристикой сжимаемости.

Применение данной системы позволит повысить достоверность результатов испытаний за счет возможности проведения их в полевых условиях.

Кроме того, возможность проведения испытаний грунта в полевых условиях приводит к снижению стоимости строительства вследствие сокращения сроков изыскательских работ, так как исследования грунтов проводятся в условиях их естественного залегания и отпадает необходимость в бурении большого числа скважин для отбора образ- дов грунта для испытаний в лабораторных условиях.

Формула изобретения

Система управления нагрузочным приспособлением в устройстве для испытания грун

0

5

та, содержащая датчик перемещения, вход которого кинематически связан с одним из выходов нагрузочного приспособления, а выход датчика перемещения соединен с входом преобразователя перемещения, выход которого соединен с первым входом блока регистрации, блок управления, выход которого соединен с электродвигателем, который кинематически связан с входом нагрузочного приспособления, отличающаяся тем, что, с целью повыщения точности управления, она снабжена задатчиком временных интервалов, задатчиком и датчиком давления, преобразователем давления, элементом сравнения и преобразователем напряжения, причем первый выход задатчика временных интервалов подключен к входу преобразователя напряжения, второй и третий выходы задатчика временных интервалов подключены к соответствующим входам задатчика давления, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, выход которого подключен к входу блока управления, другой выход нагрузочного приспособления кинематически соединен с входом датчика давления, выход которого подключен к входу преобразователя давления, выход которого подключен к вторым входам элемента сравнения и блока регистрации, выход преобразователя напряжения подключен к третьему входу блока регистрации, четвертый вход которого соединен с выходом задатчика временных интервалов.

Изобретение относится к системам управления нагрузочным приспособлением в устройстве для испытания грунта до начала строительства при определении сжимаемости грунтов. Позволяет повысить точность управления. Содержит нагрузочное приспособление 1, состоящее из штампа 2, гидравлического домкрата 3, опорной балки 4 и насоса 5, датчик 6 перемещения, преобразователь 7 перемещения, блок 8 управления, электродвигатель 9, датчик 10 давления, блок 11 регистрации, задатчик 12 временных интервалов, задатчик 13 давления, преобразователь 14 давления, э.чсме.; 15 сравнения и преобразователь 16 напряжения. 3 ил. § (Л оо о оо о Фиг.1

Kf/j.ii

KSn,i6

/(i5./J

К а л. 11

Vuz..

П

25

23

А /7.

15

1

//5fA П

24

15

иг.5