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

Изобретение относится к строительству, в частности к испытаниям, связанным с нагружением грунтов и измерением перемещений и передачи силы при статических и динамических испытаниях испытуемого грунтов или фундаментов,

Известно устройство для испытания грунтов, содержащее нагрузочное приспособление грунта с измерителем перемещения.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, т.к. деформация образца происходит во времени неравномерно, а поэтому при снятии отсчетов возможна потеря части информации.

Наиболее близким по технической сущности яЁляется устройство для испытаний грунтов, содержащее нагрузочное приспособление грунта с датчиком перемещения, элемент сравнения, таймер, блок задания допустимого перемещения и блок индикации.

Недостатком этого устройства является то, что оно работает как разомкнутая система без обратной связи по силу и перемещению, что приводит к снижению точности испытания из-за принимаемого решения по одному результату измерения.

Целью изобретения является повышение точности испытаний.о

Поставленная цель достигается тем, что устройство для испытания грунтов, содержащее нагрузное приспособление грунта с приводным электродвигателем и с датчиком перемещения, элемент сравнения, таймер, блок задания допустимого перемещения и блок индикации, снабжено датчиком угловых перемещений, силы и давления, коммутатором, ключом, блоком выдержки времени допустимых перемещений, блоком задания силы, регулятором и блоком аварийной защиты нагрузочного приспособления, причем датчик перемещения подключен к первому входу коммутатора и к входу блока задания допустимого перемещения, выход которого через блок выдержки времени допустимого перемещения подключен к входу блока задания силы, персо

VI ел

00

ел ю

вый выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, датчик силы подключен к второму входу коммутатора и к второму входу элемента сравнения, выход которого через регулятор подключен к первому входу ключа, второй вход которого соединен с блоком аварийной защиты, блок задания силы через таймер подключен к третьему входу коммутатора, выход которого соединен с блоком индикации, датчики угла перемещения и давления подключены соответственно с остальными входами коммутатора, а выход кТноча соединен с переводом электродвигателями, нагрузочного приспособления.

Устройство для испытания грунтов представлено на чертеже и содержит нагрузочное приспособление 1, включающее в себя гидродомкрат 2 и гидронасос 3, электродвигатель 4 гидронасоса, датчик 5 перемещения, элемент б сравнения, таймер 7. блок 8 задания допустимого перемещения, блок 9 индикации, датчики угловых перемещений 10, силы 11 и давления 12, коммутатор 13, ключ 14, блок 15 выдержки времени допускаемых перемещений, блок 16 задания силы, регулятор 17 и блок 18 аварийной защиты нагрузочного приспособления.

Связь нагрузочного приспособления 1 с датчиками 5, 10. 11 и 12 осуществляется через испытываемый грунт 19.

Устройство работает следующим образом,

Пуск устройством в работу производится подачей электропитания на все его блоки.

В исходном состоянии с блока 16 задания силы поступает на первый (суммирующий) вход блока 6 сравнения напряжение, равное нулю. При этом с выхода датчика силы 11 на второй (вычитающий) вход блока 6 сравнения будет поступать так же нулевой сигнал. Это обеспечивает на выходе блока 6 сравнения, а следовательно, и на выходе регулятора 17 нулевые сигналы. Нулевой сигнал с выхода регулятора 17 поступает на управляющий вход ключа 14, обеспечивая его разомкнутое состояние. Электродвигатель 4 обесточен, скорость вращения, а сле- довательно, и скорость вращения гидронасоса 3 равна нулю, что обеспечивает исходное состояние гидродомкрата 2, т.е. нагрузочное устройство 1 не оказывает давления на грунт 19. Датчики 5, 10, 11 и 12, контролирующие состояние грунта, будет характеризоваться нулевыми сигналами на своих выходах. Эта информация поступает на соответствующие входы коммутатора 13, через который она поступает на блок 9 индикации. Управление коммутатором 13 осуществляется таймером 7, с выхода которого через определенные временные интервалы, определяемые сигналом, поступающим на управляющий вход таймера 7 со второго

входа блока 16 задания силы, поступают на управляющий вход коммутатора 13. При Этом информация с выхода датчиков 5, 10 и 12 отображается в блоке 9 индикации. Так как в исходном состоянии нагрузочное при0 способление 1 не создает давления на грунт 19, то нулевые сигналы с выходом датчиков силы 11 и перемещения 5 поступают соответственно на входе блока 6 сравнения и блок 8 задания допустимых перемещений,

5 Сигнал с выхода датчика 11 силы, поступающий на второй вход блока 6 сравнения, обеспечивает обратную связь в системе стабилизации силы, действующей на грунт 19, Сигнал с выхода датчика 5 положения, по0 ступающий на блок 8 задания допустимых перемещений, обеспечивает на его выходе единичный сигнал, если перемещение меньше заданного допустимого перемещения, и нулевой сигнал, если перемещение

5 больше заданного допустимого перемещения грунта. Единичный сигнал с выхода блока 8 задания допустимых перемещений, поступающий на вход блока 15 времени выдержки допустимых перемещений, обеспе0 чивает начало отсчета времени выдержки допустимых перемещений, которое задается уставкой блока 15 и по истечении которого на выходе блока 15 появляется импульсный сигнал, осуществляющий пере5 вод блока 15 времени выдержки в исходное состояние. Импульсный сигнал с выхода блока 15 поступает на вход блока 16 задания силы, обеспечивая новый задающий сигнал на первом выходе блока 16. Нулевой сигнал

0 на входе блока 15, обеспечивающий или исходное его состояние, или сброс в исходное состояние, если он находился в режиме отсчета времени выдержки.

При этом на выходе блока 15 импульс5 ного Сигнала не будет. В исходном состоянии уставка блока 15 обеспечивает минимальное время выдержки, после запуска устройства переводится в положение, соответствующее требуемой выдержки вре0 мени, по истечении которого на выходе блока 15 будет импульсный сигнал, т.к. перемещений нет, то на выходе датчика 5 будет нулевой сигнал, на входе блока 8 единичный сигнал, который и обеспечивает на5 чало отсчета минимального времени выдержки. Импульсный сигнал с выхода блока 15 поступает на вход блока 16 задания силы, обеспечиваегпереключение заданного напряжения с нуля на напряжение зада- ния первой ступени нагрузки грунта. Это

напряжение (соответствует вполне определенной миле, развиваемой нагрузочным приспособлением) поступает в качестве задающего сигнала на суммирующий вход блока 6 сравнения, на выходе которого по- является сигнал. Этот сигнал через регулятор 17 поступает на управляющий вход ключа 14, который осуществляет подключение электродвигателя 4 к сети питания. Электродвигатель 4 начнет вращаться, что приведет к действию гидронасос 3 и гидродомкрат 2. Нагрузочное приспособление 1 будет создавать на грунт 19 давление с силой, задаваемой блоком 16 задания силы. Стабилизация силы на заданном уровне осуществляется за счет обратной связи по силе, обеспечивающей с помощью датчика 11 силы. Под действием силы, развиваемой нагрузочным приспособлением 1, будет иметь место перемещения грунта 19, что фиксируется датчиком 5 перемещения При выходе нагрузочного приспособления 1 на уровень стабилизации заданной силы перемещения грунта 19 вначале будут относительно велики (больше допустимых), а затем по мере уплотнения грунта они будут уменьшаться. Как только перемещения грунта 19 войдут в зону допустимых перемещений, на выходе блока 8 задания допустимых перемещений появится единичный сигнал, который обеспечит начало отсчета времени выдержки допустимых перемещений блоком 15. В случае, если в течение времени выдержки допустимых перемещений, перемещения превысят допустимые, то на выхо- де блока 8 появится нулевой сигнал, который обеспечит сброс в исходное состояние блока 15 времени выдержки допустимых перемещений. По истечении времени выдержки допустимых перемещений на вы- ходе блока 15 появится импульсный сигнал, который обеспечит переключение задающего напряжения на напряжение задания второй ступени нагрузки грунта. В дальнейшем все процессы повторяются. Для приво- да устройства в исходное состояние необходимо переключить задающее напряжение блока 16 задания силы на напряжение, равное нулю. Для полного останова устройства необходимо обесточить все его блоки. Блок 18 аварийной защиты формирует блокирующий сигнал, поступающий с его выхода на блокирующий вход ключа 14, На

вход блока 18 защиты поступают сигналы с датчиков нагрузочного приспособления 1 и приводного электродвигателя 4, при достижении которыми своих максимальных значений на выходе блока 18 появится сигнал, блокирующий (отключающий) управляющий вход ключа 14, который обеспечивает при этом электродвигатель 4 нагрузочного приспособления 1.

Данное устройство для испытаний грунтов обеспечивает широкий алгоритм проведения испытаний при получении текущей информации о ходе испытаний. За счет замыкания системы стабилизации силы и за счет задания времени выдержки допустимых перемещений повышается точность проведения испытаний.

Формула изобретения Устройство для испытания грунтов, содержащее нагрузочное приспособление грунта с приводным электродвигателем и с датчиком перемещения, элемент сравнения, таймер, блок задания допустимого перемещения и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности испытаний, оно снабжено датчиками угловых перемещений, силы и давления, коммутатором, ключом, блоком выдержки времени допустимых перемещений, блоком задания силы, регулятором и блоком аварийной защиты нагрузочного приспособления, причем датчик перемещения подключен к первому входу коммутатора и к входу блока задания допустимого перемещения, выход которого через блок выдержки времени допустимого перемещения подключен к входу блока задания силы, первый выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, датчик силы подключен к второму входу коммутатора и к второму входу элемента сравнения, выход которого через регулятор подключен к первому входу ключа, второй вход которого соединен с блоком аварийной защиты, блок задания силы через таймер подключен к третьему входу коммутатора, выход которого соединен с блоком индикаци,датчики угла перемещения и давления подключены соответственно с остальными входами коммутатора, а выход ключа соединен с приводом электродвигателя нагрузочного приспособления.

Ш rjfel я 1

PlLytVP

ю

Использование: испытания грунтов, связанные с нагружением грунтов и измерением перемещения. Сущность изобретения: устройство содержит датчик перемещения, элемент сравнения, таймер, блок задания допустимого перемещения, блок индикации, датчики угловых перемещений, силы и давления, коммутатор, ключ, блок выдержки времени допускаемых перемещений, блок задания силы, регулятор и блок аварийной защиты нагрузочного приспособления. 1 ил.

сю CD

LJL