Установка для исследования динамических свойств грунтов в условиях трехосного нагружения Советский патент 1990 года по МПК G01N3/00 E02D1/00 

Изобретение относится к строитсяьст- иу, в частности к инженерно-геологическим изысканиями исследованиям строительных свойств грунтов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей установки.

На фиг. 1 представлена установка, общая схема; на фиг. 2 - узел крепления электродвигателя кинематического привода; на фиг. 3 - узел крепления рычага с гайкой синематического привода.

Установка включает стабилометр 1, жутри которого помещается образец 2, статическое нагрузочное устройство 3, динами- ческое нагрузочное устройство- 4, и Нагрузочную рамку 5, передающую статиче- ские и динамические воздействия на образец.

Статическое нагрузочное устройство 3 Ьостоит из опорной площадки 6, электродвигателя 7, плунжера 8, рычага 9, на кото- 5ом предусмотрены отверстия для переустановки оси 10 и изменения за счет этого соотношения длин плеч рычага 9. Электродвигатель с редуктором 7 установлен на опорной плите 11. которая крепится шарнирно к кронштейнам 12 двумя винтами 13 (фиг. 2). Вал 14 редуктора 7 соединен карданом 15 с винтом 16 винтовой пары, гайка 17 которой крепится на рычаге 9 двумя винтами 18 (фиг. 3), обеспечивающими возможность поворота гайки 17. Такое крепление двигателя с редуктором 7 и винтовой пары 16-17 позволяет сохранить соосность винтовой пары в процессе кинематического нагружения. Статическое загрузочное устройство содержит также за- грузочную площадку 19.

Динамическое нагрузочное устройство 4 состоит из исполнительного механизма 20, жестко связанного крепежной рамой 21 с опорной площадкой 6, и центрирующей диафрагмы 22. Посредством нагрузочной рамки 5, которая крепится к опорной площадке 6 шпильками 23 и тарельчатыми пружинами 24, статическое нагрузочное устройство 3 и динамическое нагрузочное устройство 4 связаны со штоком 25 штампа 26, нагружающего образец 2 вертикальной нагрузкой. Стабилометр содержит тензо- метрические системы 27 и 28 для измерения поперечных и осевых деформаций образца соответственно и тензометрические системы 29 и 30 для измерения, осевых усилий и бокового давления в сгабилометре 1.

Подготовка образца 2 и стабилометра 1 к эксперименту проводится по общепринятым методикам.

При проведении эксперимента в зависимости от траектории и характера нагружения выполняется определенная последовательность операций. Например, для стати- чедкого нагружения по траектории раздавливания создается определенное боковое давление в камере стабилометра, а девиаторное нагружение осуществляется гирями, помещаемыми на загрузочную площадку 19. При этом включается в работу статическое нагрузочное устройство 3: на0 грузка от гирь через рычаг 9, плунжер 8, стабилометр 1, нагрузочную рамку 5, шток 25, датчик осевых усилий 29 и штамп 26 передается на испытуемый образец 2. Для кинематического нагружения также созда5 ется определенное давление в камере стабилометра, двумя винтами 18 электродвигатель с редуктором 7 соединяется с рычагом 9. Применение синхронного двигателя с жестким передаточным числом

0 редуктора (мощность нагружающего устройства на порядок и более больше мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления образца) создает постоянную скорость перемещения гайки 17 отно5 сительно винта 16 и через рычаг 9, плунжер 8, стабилометр 1, нагрузочную рамку 5, шток 25, датчик осевых усилий 29 и штамп 26 создается постоянная скорость осевой деформации испытуемого образца 2. Измене0 нием положения оси 10 (соотношением длин плеч рычага 9) создается различная постоянная скорость осевой деформации образца 2. После достижения определенного уровня статического напряжения состоя5 ния образца или определенной осевой деформации образца включается динамическое нагрузочное устройство 4. Динамическое нагружение с заданной амплитудой нагрузки создается исполнительным меха0 низмом 20 на основе электродинамического принципа (на проводник в постоянном электромагнитном поле действует сила, пропорциональная силе тока, протекающего по проводнику), т.е управляя силой тока в об5 мотке электродинамического исполнительного механизма 20, жестко связанного крепежной рамой 21с опорной площадкой 6, через нагрузочную рамку 5, шток 25, датчик осевых усилий 29 и штамп 26 на испыту0 емый образец 2 передаются требуемые переменные силовые воздействия по форме и амплитуде.

Динамическое нагружение с заданной амплитудой деформаций создается испол5 нительным механизмом 20 с использованием обратной электрической связи по осевым перемещениям образца и через нагрузочную рамку 5, шток 25, датчик осевых усилий 29 и штамп 26 передается на испытуемый образец 2.

Диафрагма 22 центрирует исполнительный механизм 20 по нагрузочной рамке 5 и штоку 25. Посредством тензометрических систем 27, 28 измерения деформаций образца и тенэометрических систем 29, 30 измерения осевых усилий на образце и бокового давления в стабилометре 1 контролируются мгновенные и интегральные значения напряжений - деформаций на поверхности образца. Такая связь позволяет передавать на испытуемый образец различные комбинации статических и динамических нагрузок, что расширяет функциональные возможности установки по сравнению с известным.

Формула изобретения Установка для исследования динамических свойств грунтов в условиях трехосного нагружения, влючающая станину, стабилов ид А

/3

///л.

/

12 Фиг. 2

5

метр с рабочей камерой для размещения образца грунта, статическое нагрузочное приспособление с нагрузочной рамкой и вибратором, тензометрические приспособления для измерения осевого усилия и давления в рабочей камере, осевых и радиальных деформаций образца, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, приспособление для статического нагружения выполнено в виде приводного от электродвигателя рычага с переменной точкой опоры, который снабжен загрузочной площадкой для гирь, установлен на станине и связан одним концом с рабочей камерой, а другим - с элекродвигателем, причем нагрузочная рамка динамического нагруэочнго устройства подпружинена относительно станины.

видб

Изобретение относится к строительству и может использоваться при определении строительных свойств грунтов оснований. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей установки. Установка включает стабилометр 1, связанный со статическим 3 и динамическим 4 нагрузочными устройствами. Возможность независимой работы статического и динамического устройств обусловлена наличием нагрузочной рамки 5, через тарельчатые пружины 24 закрепленной на опорной площадке 6. Статическое нагрузочное устройство включает рычаг 9 с переменной длиной плеч при перестановке оси 10, связанный с ним двигатель 7 и загрузочную площадку для гирь 19. Динамическое нагрузочное устройство включает вибратор 20, жестко закрепленный на крепежной раме 21, а также систему обратной связи вибратора 20 с датчиком деформаций образца 2. Двигатель 7 шарнирно связан с рычагом 9 и, в свою очередь, шарнирно закреплен на кронштейнах 12. В зависимости от программы испытаний возможна как раздельная, так и совместная работа статической и динамической систем, обеспечивающих различные сочетания статического, динамического и кинематического воздействия на образец, что расширяет функциональные возможности установки. 3 ил.