Устройство для контроля прочности дорожных одежд Советский патент 1992 года по МПК E01C23/07 

(/

с

Использование: строительство и эксплуатация автомобильных дорог. Сущность изобретения: устройство содержит измеритель прогибов, измеритель 12 усилия, который включает блок 13 преобразователей линейного перемещения с катушками 18, 19, 20 и 21 индуктивности и измерительной кодовой рейкой 15 с дорожками 22 из ферромагнитных штырей 23, измерительный блок, который включает аналого-цифровой преобразователь 24, пусковую схему 25, схему ИЛИ 26, одновибратор 27, триггеры 28 и 32. регистры 29 и 30 хранения и компаратор 31, и регистратор 17 3 ил.

Изобретение относится к строительству и эксплуатации автомобильных дорог, а именно к устройствам для динамических испытаний дорожных одежд для оценки их прочности.

Известно устройство для динамических испытаний дорожной одежды, установл.ен- ное на фургоне базового автомобиля, содержащее гибкий штамп в виде двух спаренных колес, закрепленных на платформе, жестко связанной с двумя направляющими штангами, подвижно соединенными с фургоном, падающий груз с подъемным механизмом, силовой привод, измерительное приспособление и регистратор 1

Недостатком этого устройства является отсутствие в нем измерителя динамического усилия, который обеспечивал бы измерение усилия при каждом действии динамической нагрузки на дорожную одежду. Поэтому в процессе испытания дорожных

одежд с помощью данного устройства величина динамической нагрузки условно считается постоянной.

Однако в ходе испытаний величина динамической нагрузки из-за изменения в шинах спаренных колес гибкого штампа по тем или иным причинам может изменяться.

Эти изменения в процессе испытаний не учитываются, вследствие этого при определении эквивалентного модуля упругости дорожной одежды вносятся погрешности, которые снижают точность измерения и достоверности полученных результатов.

Наиболее близким по технической сущности к данному устройству является устройство для контроля прочности дорожных одежд, содержащее базовую машину с источниками динамических нагрузок в виде падающего груза, силового привода и гибкого штампа из двух спаренных колес, объединенных опорной платформой, наVIх| Ю -v| О Ю

поавляющие штанги, траверсу с измерителем прогибов - дорожной одежды и измеритель динамической нагрузки, выполненный в виде последовательно соединенных между собой измерителя усилий, измерительного блока и регистратора 2,

Недостатками этого устройства являются невысокие точность и надежность измерения величины динамического усилия, передаваемого на дорожное покрытие,

Целью изобретения является повышение точности и достоверности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля прочности дорожных одежд, содержащем базовую машину с источником динамических нагрузок в виде падающего груза, силового привода и гибкого штампа из двух спаренных колес, объединенных опорной платформой, направляющие штанги, траверсу с измерителем прогибов дорожной одежды и измеритель динамической нагрузки, выполненный в виде последовательно соединенных между собой измерителя усилий, измерительного блока и регистратора, измеритель усилий выполен в виде установленного на раме базовой машины блока преобразователей линейного перемещения, каждый из которых включает катушку индуктивности, и измерительной кодовой рейки, связанной с направляющими штангами, причем измерительная кодовая рейка имеет по числу катушек индуктивности дорожки, выполненные в виде ферромагнитных штырей, при этом на одной из крайних дорожек штыри размещены с равным интервалом по всей длине измерительной кодовой рейки, а на остальных дорожках образована кодовая шкала, расположенная на нижнем конце измерительной кодовой рейки, а измерительный блок состоит из аналого-цифрового преобразователя, пусковой схемы, схемы ИЛИ, одновибратора, двух триггеров, двух

регистров хранения, компаратора и схемы И, при этом входы аналого-цифрового преобразователя подключены соответственно к выходам преобразователей линейного перемещения измерителя усилий, первый выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу схемы ИЛИ, остальные выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к информационным входам регистров хранения, выходы которых соединены соответственно с входами компаратора, выход которого соединен с первым управляющим входом первого триггера, второй управляющий вход которого подключен к первому выходу пусковой схемы и к второму входу схемы ИЛИ.

выход первого триггера подключен к одному из входов схемы И, другой вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, выход схемы И

подключен к регистратору, выход схемы ИЛИ подключен к входу одновибратора, выход которого через второй триггер соединен с управляющими входами регистров хранения, а второй выход пусковой схемы под0 ключей к силовому приводу.

На фиг. 1 представлено устройство для контроля прочности дорожных одежд; на фиг. 2 - источник динамической нагрузки с гибким штампом, вид сзади; на фиг. 3 5 структурная схема измерителя динамического усилия.

Устройство для контроля прочности дорожных одежд содержит базовую машину 1 с источником динамических нагрузок в виде

0 гибкого штампа из двух спаренных колес 2, закрепленных а опорной платформе 3, жестко связанной с двумя направляющими штангами 4, подвижно соединенными с возможностью вертикального перемещения с

5 помощью роликов 5, закрепленных в кронштейнах 6 на базовой машине 1. Между направляющими штангами А установлен падающий груз 7 с подъемным механизмом 8, связанным с силовым приводом 9.

0 Между спаренными колесами 2 размещены траверса 10 с измерителем 11 прогибов дорожной одежды.

Устройство содержит также измеритель динамической нагрузки, включающий в себя

5 последовательно соединенные между собой измеритель 12 усилия, выполненный в виде блока 13 преобразователей линейного перемещения, установленного с помощью кронштейна 14 на раме базовой машины 1,

0 и измерительной кодовой рейки 15, жестко связанной с направляющими штангами 4, измерительный блок 16 и регистратор 17.

При этом блок 13 преобразователей линейного перемещения состоит из катушек

5 18-21 индуктивности, а измерительная кодовая рейка 15 имеет по числу катушек индуктивности дорожки 22, выполненные из ферромагнитных штырей 23, при этом на одной из крайних дорожек 22 штыри 23 раз0 мещены с равным интервалом по всей длине измерительной кодовой рейки 15, а на остальных дорожках образована кодовая шкала в виде двоично-десятичного кода, расположенная на нижнем конце измери5 тельной кодовой рейки 15, а измерительный блок 16 состоит из аналого-цифрового преобразователя 24. пусковой схемы 25, схемы ИЛ И 26, одновибратора 27 первого триггера 28, двух регистров 29 и 30 хранения, компаратора 31, второго триггера 32. схемы И 33.

Устройство для контроля прочности дорожных одежд работает следующим образом.

При включении пусковой схемы 25 происходит включение силового привода 9, который поднимает падающий груз 7 на расчетную высоту, с которой осуществляется его автоматический сброс.

Сигнал с выхода пусковой схемы 25 поступает также на вход триггера 28, который переключается в единичное состояние..

Этот сигнал поступает на схему И 33 и открывает ее. Одновременно с этим сигнал с выхода пусковой схемы 25 поступает через схему ИЛИ 26 на вход одновибратора 27, осуществляющего формирования нормированного сигнала, который предназначен для перевода триггера 32 в другое состояние, в результате этого обеспечивается управление работой регистров 29 и 30 хранения. Во время соударения падающего груза 7 с платформой 3 через спаренные колеса 2 гибкого штампа начинает передаваться динамическая нагрузка. При этом происходит сжатие шин спаренных колес 2. Вместе со штангами 4 начинает перемещаться измерительная кодовая рейка 15 относительно катушек 18-21 измерителя 12 усилий.

В результате перемещения измерительной кодовой рейки 15 катушка 21 индуктивности начинает взаимодействовать со штырями 23. Штыри 23, проходя в зазоре сердечника катушки 21 индуктивности, модулируют величину ее индуктивности, вследствие этого на первом выходе аналого-цифрового преобразователя 24 вырабатывается последовательность импульсов, число которых зависит от числа штырей 23, прошедших в зазоре сердечника катушки 21 индуктивности.

Эти импульсы благодаря тому, что на второй вход схемы И 33 подается разрешающий потенциал проходят через нее и поступают на регистратор 17 в виде цифрового счетчика с индикатором.

После прохождения 3/4 длины рейки 15 начинает работать кодовая шкала в результате взаимодействия с ней катушек 18-20 индуктивности. Необходимость применения кодовой шкалы в данном устройстве заключается в том, что с ее помощью определяется положение измерительной кодовой рейки 15, при котором она изменяет направление движения. Это связано с тем, что в основу метода измерения величины динамической нагрузки с помощью данного устройства положено наличие пропорциональной зависимости между величиной динамического усилия, передаваемого на

дорожную одежду через спаренные колеса 2, и величиной их сжатия.

Эта связь обусловлена тем, что кинематическая с энергия падающего груза 7 в мо- 5 мент соударения с платформой 3 в основном переходит в потенциальную энергию сжатия шин спаренных колес 2 и деформацию дорожной одежды.

Таким образом, информация о фактиче0 ском значении динамического усилия получается путем измерения вертикального перемещения направляющих штанг 4, жестко связанных с платформой 3 и с осью спаренных колес 2, и вследствие этого, с

5 сжатием шин спаренных колес 2.

Положение измерительной кодовой рейки 15, при котором изменяется направление движения, однозначно соответствует максимальному значению динамической

0 нагрузки.

При приближении измерительной кодовой рейки 15 к крайнему положению, соответствующему максимальному значению динамического усилия, начинается кодиро5 вание величины перемещения с помощью кодовой шкалы и трех катушек 18-20 индуктивности.

Эта величина перемещения представляется цифровым кодом в виде трех разря0 дов.

Первая кодовая комбинация через аналого-цифровой преобразователь 24 поступает на входы одного из двух регистров 29 и 30 хранения, которые принимают кодовые

5 комбинации поочередно, что связано с тем, что один и тот же сигнал, снимаемый с выхода триггера 32, для одного регистра хранения является разрешающим загрузку кодовой информации, а для другого регист0 ра хранения является запрещающим.

Триггер 32 управляется импульсами, поступающими на его счетный вход с первого выхода аналого-цифрового преобразователя 24 через схему ИЛИ 26 и одновибратор

5 27. С выходов регистров 29 и 30 хранения сигналы поступают на компаратор 31, в котором происходит сравнение двух цифровых кодов.

Так как регистры 29 и 30 хранения при0 нимают кодовые комбинации поочередно, то при перемещении измерительной кодовой рейки 15 в компараторе 31 сравниваются предыдущее и настоящее значения положения рейки 15, в результате этого име5 ет место неравенство двух кодовых чисел.

Когда измерительная кодовая рейка 15 оказывается в положении, соответствующем максимальному сжатию спаренных колес 2, один из регистров 29 и 30 хранения запоминает кодовую комбинацию. Рейка 15

начинает перемещаться в обратном направлении и катушки 18. 19 и 20 индуктивности фиксируют ту же кодовую комбинацию, которая уже записана в одном из регистров 29 и 30. Эта комбинация при обратном движе- нии измерительной кодовой рейки 15 записывается в другой регистр хранения.

Таким образом одна и та же кодовая комбинация, соответствующая максимальному значению динамического усилия, за- гружена в обоих регистрах 29 и 30 хранения. В момент сравнения двух одинаковых кодов компаратор 31 вырабатывает сигнал, который поступает на триггер 28, формирующий сигнал, блокирующий схему И 33, вследст- вне этого поступление импульсов с первого выхода аналого-цифрового преобразователя 24 прекращается. На цифровом табло регистратора 17 отображается численное значение, характеризующее максимальное значение динамической нагрузки, передаваемой дорожной одежде через спаренные колеса 2.

Таким образом величина сжатия спаренных колес 2 преобразуется в число им- пульсов, которое пропорционально максимальному значению динамического усилия в момент равенства двух кодовых комбинаций.

Однако момент равенства двух кодовых комбинаций в компараторе 31 при их сравнении вследствие изменения, например, давления в шинах спаренных колес 2 гибкого штампа наступает уже при новом значении числа импульсов, зафиксированных на таб- ло регистратора 17, При следующем пуске схемы 25 импульс с ее выхода переводит триггер 28 в исходное состояние, формируя разрешающий сигнал, который подается на схему И 33, и процесс повторяется.

Данное устройство позволяет повысить точность и достоверность оценки прочности автомобильных дорог при их строительстве и эксплуатации.

Формулаизобретения

Устройство для контроля прочности дорожных одежд, содержащее базовую машину с источником динамических нагрузок в виде падающего груза, силового привода и гибкого штампа из двух спаренных колес, обьединенных опорной платформой, направляющие штанги, траверсу с измерителем прогибов дорожной одежды и измеритель динамической нагрузки, выполненный в виде последовательно соединенных между собой измерителя усилий, измерительного блока и регистратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности контроля, измеритель усилий выполнен в виде установленного на раме базовой машины блока преобразователей линейного перемещения, каждый из которых включает катушку индуктивности, и измерительной кодовой рейки, связанной с направляющими штангами, причем измерительная кодовая рейка имеет по числу катушек индуктивности дорожки, выполненные в виде ферромагнитных штырей, при этом на одной из крайних дорожек штыри размещены с равным интервалом по всей длине измерительной кодовой рейки, а на остальных дорожках образована кодовая шкала, расположенная на нижнем конце измерительной кодовой рейки, а измерительный блок состоит из аналого-цифрового

преобразователя, пусковой схемы, схемы ИЛИ, одновибратора, двух триггеров, двух регистров хранения, компаратора и схемы И, при этом входы аналого-цифрового преобразователя подключены соответственно к выходам преобразователей линейного перемещения измерителя усилий, первый выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу схемы ИЛИ, остальные выходы аналого- цифрового преобразователя подключены к информационным входам регистров хранения, выходы которых соединены соответственно с входами компаратора, выход которого соединен с первым управляющим входом первого триггера, второй управляющий вход которого подключен к первому выходу пусковой схемы и к второму входу схемы ИЛИ, выход первого триггера подключен к одному из входов схемы И, другой вход которой соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, выход схемы И подключен к регистратору, выход схемы ИЛИ подключен к входу одновибратора, выход которого через второй триггер соединен с управляющими входами регистров хранения, а второй выход пусковой схемы подключен к силовому приводу.

фиг.1

ff

JftJ-

(риг. 2