Устройство для исследования уплотняемости грунтов Советский патент 1992 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству, а именно к определению физико- механических свойств грунтов, и может быть использовано для исследования упдотняемости грунтов грунтоуплотняю- щими машинами укатывающего действия.

Цель изобретения- расширение. функциональных возможностей путем моделирования сопротивления движению грунтоуплотняющих машин на наклонных и горизонтальных участках земляных сооружений с учетом утла наклона результирующей вынуждающей силы вибратора к поверхности грунта. ; На Фиг. 1 изображено устройство для исследования уплотняемости грунтов при работе на откосе, вид с боку (привод вращения катка и рама обратного хода не показаны); на фиг. 2 10

20

30

35

:то же, вид сверху; на фиг. 3 - расчет- ная схема устройства.

-Устройство содержит грунтовый ка- |нал 1 (контейнер), на рельсовом пути 25 2 (направляющих) которого установлена, с возможностью возвратно-поступатель ного движения тележка 3, включающая верхнюю раму 4, снабжённую регулировочной проушиной 5 и имеющую возмож- но сть перемещения по вертикали с помощью четырех винтов 6 относительно нижней рамы 7, опирающейся на ходовые колеса 8. На верхнюю раму 4 тележки 3 с помощью параллелограммного сцепного устройства, состоящего из одной верхней 9 и двух нижних 10 тяг, шар-:. , нирно посредством пальцев 11 навешена рама 1.2 модели катка 13. Сверху на раме 12 установлен вибратор 14 направленного действия и нагрузочное приспособление, представляющее собой набор сменных тарированных грузов 15. , 5 двухзальном вибраторе 14 дебалансы

16выполнены с возможностью поворота ступенчато один, относительно другого попарно, причем на; каждом валу 17 имеются по две пары дебалансов 16.. Син- Г хронизация врапения дебалансных валов

17осуществляется посредством синхро нйзатора, состоящего из двух коеозу бых; цилиндрических шестерен 18. Таким образом, имеется возможность ступенчатого изменения статического момента

15

45

50

В канал 1 закладывается испытуемый грунт и выравнивается. При исследовании уплотнявмости грунтов на наклонных участках формируется откос 22 с требуемым углом заложения бЈ. Производится установка верхней тяги 9 паралледебалансов 16 и, соответственно, вы-. ..

нуждающей силы QsinQt вибратора 14 npir лограммного сцепного устройства в ре- .постоянной частоте колебаний(0. При- гулировочной проушине 5 и фиксация ее вод вибратора 14 осуществляется по- пальцем 11, а также с помощью четырех средством клинвременной передачи 19винтов 6 регулировка положения по вер0

0

0

5

5

от электродвигателя 20 постоянного то- ка. обеспечивающего бесступенчатое регулирование частоты колебаний 05 и закрепленного с помощью пружинной подвески 2.1 к верхней раме 4 тележки 3. Пружинная подвеска 21 компенсирует изменение в процессе исследования уплотняемости грунта на.откосе 22 межцентрового расстояния и обеспечивает автоматически натяжение ремня клино- ременной передачи 19. Конструкция параллелограммного сцепного устройства обеспечивает постоянство угла наклона 5 линии действия результирующей вынуждающей силы OslntOt вибратора 14 независимо от положения катка 13 на откосе 22, а также позволяет при помощи регулировочной проушины 5 ступенчато изменять угол наклона линии действия результирующей вынуждающей силы вибратора 14 по отношению к поверхности уплотняемого грунта. Привод вращения вальца катка 13 осуществляется посредством цепной передачи 23, а также редуктора 24, муфты 25 и электродвигателя 26, установленных на верхней раме 4 тележки 3. Сообщение тележке 3, а соответственно и катку 13, возвратно-поступательного Движения осуществ- ляетея либо через тяговый канат 27 и тензометрическое динамометрическое , устройство 28 (направление движения указано стрелкой) от автономного привода (не показан), либо в обратном направлении через тяговый канат 29, тензо-: метрическое динамометрическое устрой ство 30 и раму 31 обратного хода, а также от автономного привода (не показан) . Тензометрические динамометрические устройства 28 и 30 идентичны и представляют собой кольцевую серьгу наклеенными на ее внутренней цилиндрической поверхности двумя рабочими и двумя компеясационными тензодатчиками, собранными в измерительный мост.

Устройство работает следующим об- разом.

В канал 1 закладывается испытуемый грунт и выравнивается. При исследовании уплотнявмости грунтов на наклонных участках формируется откос 22 с требуемым углом заложения бЈ. Производится установка верхней тяги 9 паралле5

0

. ..

лограммного сцепного устройства в ре- гулировочной проушине 5 и фиксация ее пальцем 11, а также с помощью четырех винтов 6 регулировка положения по вертикали верхней рамы 4 относительно нижней рамы 7 тележки 3. Этими двумя регулировками устанавливается требуемый по плану экспериментов утол наклона рамы 12 катка 13, а значит вибратора 14 и направления его результирующей вынуждающей силы по отношению к образующей откоса 22. Тяги ТО смонтированы в одном положении и не регулируются . Устанавливаются на раму 12 катка 13 тарированные грузы 15 с целью задания нужного веса катка 13. В вибраторе 14 дебалансы 16 попарно поворачиваются на дебалансных валах 17 и фиксируются один относительно дрзтого и, таким образом задается их статический момент. Тарируются тензо- метрические динамометрические устройства 28 и 30 изместными методами..

В зависимости от выбранного направления возвратно-поступательного дви-г жения тележки 3 и катка 13 попеременно производится запуск автономных приводов (не показаны) и через тяговые канаты 27 или 29 (в этом случае через раму обратного хода 31) осуществляется прямое или обратное (разделение между ними условно) перемещение тележки 3 и катка 13. При этом тележка 3 ходовыми колесами 8 перемещается по рельсовому пути 2, а каток 3 по повехности уплотняемого грунта. Затем включается закрепленный на пружинной подвеске 21 электродвигатель 20 и через клиноременную,1 передачу 19 приводится во вращение вибратор 14. Предварительно задается требуемая частота вращения двигателя 20 и, соответственно, частота колебаний катка 13 посредством регулировки электрических параметров цепи питания электродвигателя 20 постоянного тока.

При необходимости исследования могут ПРОВОДИТЬСЯ в режиме ведущего вальца катка 13. В этом случае вкяюча ется электродвигатель 26 и через муф- ту 25, редуктор 24 и цепную передачу 23 вращение передается на валец катка 13,. .

. - .

Во всех случаях испытания могут проводиться как на откосах, так и горизонтальных участках в вибрационном или статическом режиме, т.е. с выключенным вибратором 14.

Грунт уплотняют при помощи пред- jiiaraeMoro устройства несколькими проходами катка 13 по его поверхности, а

затем определяют показатели уплотняв- мости грунта известными средствами в различных точках по длине канала, по- еле чего сравнивают показатели уплот- няемости с первоначальнь ми до уплотнения..: С помощью тензометрических динамометрических устройств -28 и 30 на ре- гистрирующем приборе, например, осциллографе, непрерывно фиксируется сила тяги Т.

Рассмотрим схему сил, действующих на каток 13 и тележку 3, устройства в процессе уплотнения откоса 22 при движении катка 13 вверх по откосу 22, как наиболее энергоемкий этап уплотнения (фиг. 3).

Выбрав направление координатных осей, рассмотрим равновесие тележки 3 и катка 13, отбросив соответствующие связи и заменив их реакциями.

Условия равновесия тележки 3:

Zx T-f0RA-f0RB-Pcos/M ;

21y RA+RB-GT-Psin|b 0;1(1)

2H& Cyc+T a-Rft(b+e)-Pcos|5 e -iPeinjJ d-0

,где Т - сила тяги, прикладываемая к tтележке 3;

f д .- коэффициент сопротивления

передвижению ходовых колес 8 тележки 3 по рельсам 2-; реакции, возникающие в местах

контакта ходовых колес 8 те- { лежки 3 с рельсами 2| - реакции в тягах параллелограммного сцепного устройства (равны из условия равновесия;

параллелограмма); |i - угол наклона тяг к горизонту (изменяется в пределах от О дооЈ); ci - угол заложения откоса 22;

Пт -вес тележки 3; а,Ь,с,

d,e - геометрические размеры. Условия равновесия катка 13:

50

sino(-Pcos 0;1 2y Rc- RKcoso(-Qsinu)

(2)

где fyf коэффициент сопротивления - катка 13 качению по грун- 1 ту на откосе 22; RC - реакция уплотняемого грунта на каток 13; GJ/ - вес катка 13;

ft- угловой параметр;

амплитуда вынуждающей силы вибратора t4;

-СЭ - частота колебаний;j

, с - время.

Определяем величину реакций Р из системы управлений (1) и из второго уравнения системы (2):

R rdr- -Tr-- - P™-cos|l-Pri-sinAi 10 Л Tb+c b+с Ь+с г Ь+с

R +PsinfH - Т-2Гр соз +P -8infi;.

Р

„IrkSi

nj3+cosfV

Ј si

20

отк

-. R G costf+Qsintfc.

. Зная величины Р и R путем подг- етановки их в первое уравнение систе - мы (2), определяем коэффициент сопротивления катка качению по грунту на ( 25 откосе 22у

.±M ЈliIIsMsil.,

+ QsinQc Ј.Л

Коэффициент сопротивления катка .13 30 качению по грунту на горизонтальном / участке определяется как частный слу. чай из формулы (3) при ,T.e.

f -.Idie.2E.. г (АЛ ГОР Гтк+QsinQc 44J

При заданных геометрических и весо- вых параметрах тележки 3 и катка 13 устройства, а также параметрах вибратора 14 величины, входящие в уравнения (3) и (4) V °К ° я вляются постоянными, а величины {$ и ,Ґ изменяются в диапазоне от 0 до(Сб. Поэтому, определяя экспериментально силу тяги Т, по формулам (3) и (4) рассчитываем величину коэффициентов сопротивления катка 13 качению, которые являются объективной характеристикой уплотняемрсти грунтам.

40

45

j

0

5

0

5

30

40

45

Изобретение позволяет экспериментально оценивать уплотняемость грунтов в зависимости от силы сопротивления движению ведущего или ведомого вальца катка, работающего в статическом или вибрационном режиме при упт лотнении наклонных.и горизонтальных участков земляных сооружений с учетом угла наклона результирующей вынуждающей силы вибратора к поверхности грунта и, угла заложения откоса .j о р м у л а изобретения

1.Устройство для исследования уплотнявмости грунтов, включающее грунтовый канал направляющие, раму

с катком и приводом его вращения, на- гоузочное и измерительное приспособ-i ления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей лутем моделирования сопротивления движению грунтоуплот- няющих машин на наклонных и горизонтальных участках земляных сооружений с учетом угла наклона результирующей вынуждающей силы вибратора к поверхности грунта, оно снабжено тележкой с нижней и верхней рамами с приводом и вибратором направленного действия с регулируемыми параметрами, установи ленными на раме катка, которая соединена с тележкой с помощью шарнирных нижних и верхней тяг, при этом нижние тяги соединены с нижней неподвижной рамой тележки, а верхняя соединена с возможностью регулирования ее положения с верхней рамой тележки, подвиж- ной в вертикальном направлении относительно нижней рамы, причем последняя установлена с возможностью возвратно- поступательного перемещения по направ- лякичнм в грунтовом канале,

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем что двигатель привода вибратора закреплен с помощью пружинной подвески к верхней раме телелйси.

2 Я Я 11

12 15 //

Изобретение относится к строит тельству, а. именно к определению физико-механических свойств грунтов, и может быть использовано для исслет ,. дования уплотняемости грунтов грун- тоущютняющими машинами укатывающего действия. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей пу- .-. .тем моделирования сопротивления движению грунтоугототнякнцих машин на наклонных и горизонтальных участках зем- ляных сооружений с учетом угла.накло- i на результирующей вьшуждающей.силы - вибратора к поверхности грунта. Yet- i ройство содержит грунтовый канал 1у у направляющие 2, в которых установлена с возможностью возвратно-цоступа1- тельного движения тележка 3, состоящая из верхней подвижной 4 и нижней ; неподвижной рамы 7, опирающейся на ходовые колеса 8. Устройство содержит также раму 12 катка 13, на которой установлен набор сменных тарированных грузов 15, вибрато 14 направленного действия с регулируемыми параметрами, приводимыми во вращение приводом, включающим электродвигатель 20 постот янного тока, прикрепленный с помощью . пружинной подвески 21 к верхней раме 4 тележки 3. Крепление рамы 12 к тележке 3 производится с помощью шар- , нирных двух нижних 10 и одной верхней 9 тяг. Передвижение и реверсирование тележки 3 и катка 13 осуществляется от двух автономных приводов. ; Грунт уплотняют при помощи предлагав- мого устройства несколькими проходами катка 13 по его поверхности, а затем определяют показатели уплотняемости грунта, после чего сравнивают показа- тели уплотняемости-с первоначальными до уплотнения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (А сд СО О5„ Фиг. I

Ш.2

Фм.3