Сдвиговой прибор Советский патент 1981 года по МПК E02D1/00 

(54) СДВИГОВЫЙ ПРИБОР

1

Изобретение относится к строительству, в частности к технике для исследования физико-механических свойств грунтов.

Известен сдвиговый прибор, содержащий срезыватель, загрузочное устройство, подъемное устройство подвижной панели, механизм передачи на образец грунта горизонтального усилия и индикатор часового типа 1.

Недостаток известного сдвигового прибора состоит в низкой производительности работ.

Наиболее близким к предлагаемому является сдвиговый прибор, содержащий срезыватель, загрузочное устройство, подъемное устройство подвижной панели, блок автоматического приложения сдвигающего горизонтального усилия, блок управления, самописец, причем вход самописца механически связан со срезывателем, а вход блока автоматического приложения сдвигающего горизонтального усилия электрически связан с первым выходом блока управления 2.

Недостатки известного сдвигового прибора - невозможность автоматического вычерчивания графика зависимости величины деформации от сдвигающего усилия.

а также низкая достоверность полученной информации и точность измерения величины деформации.

Цель изобретения - обеспечение автоматического вычерчивания графика зависимости величины деформации от сдвигающего усилия, повыщение достоверности полученной информации и точности измерения величины деформации.

Поставленная цель достигается тем, что в сдвиговый прибор, содержащий срезыватель, загрузочное устройство, подъемное устройство подвижной панели, блок автоматического приложения сдвигающего горизонтального усилия, блок управления, самописец, причем вход самописца механически связан со срезывателем, а вход блока авто j матического приложения сдвигающего горизонтального усилия электрически связан с первым выходом блока управления, введены два источника света, секторный диск, маска, светонепроницаемая щторка, фотодиод, фотоэлемент, узел дискретной протяжки, причем секторный диск и светонепроницаемая шторка механически связаны со срезывателем, первый источник света, секторный диск, маска и фотодиод соединены

оптической связью последовательно, второй источник света, светонепроницаемая шторка и фотоэлемент соединены оптической связью последовательно, фотодиод электрически связан с блоком управления, фотоэлемент электрически связан с первым входом самописца, второй вход которого электрически связан с выходом узла дискретной протяжки, вход которого электрически связан со вторым выходом блока управления.

На фиг. 1 изображен сдвиговый прибор, структурная блок-схема; на фиг. 2 - блок управления и узел дискретной протяжки, функциональная схема.

Сдвиговый прибор содержит срезыватель 1, загрузочное устройство 2, подъемное устройство 3 подвижной панели, блок 4 автоматического приложения горизонтального усилия, блок 5 управления, самописец 6, два источника 7 и 8 света, секторный диск 9, маску 10, светонепроницаемую шторку 11, фотодиод 12, фотоэлемент 13, узел 14 дискретной протяжки.

Загрузочное устройство 2, подъемное устройство 3 подвижной панели, блок 4 автоматического приложения сдвигающего горизонтального усилия, секторный диск 9, шторка 11 механически связаны со срезывателем I. Первый источник 7 света, секторный диск 9, маска 10, фотодиод 12 соединены последовательно оптической связью. Второй источник 8 света, шторка 11, фотоэлемент 13 соединены последовательно оптической связью. Выход фотодиода 12 связан электрически с входом блока 5 управления, а выход фотоэлемента - с первым входом самописца 6. Первый вход блока 5 управления связан электрически с входом блока 4 автоматического приложения горизонтального усилия. Второй выход блока 5 управления связан с входом узла 14 дискретной протяжки, выход которого связан со вторым входом самописца 6.

Секторный диск 9 представляет собой круг с секторами, угловая величина каждого из которых соответствует перемещению срезного кольца на 0,01 мм. Каждая пара из прилежащих друг к другу секторов противоположна по световой проницаемости.

В качестве источника 8 света, фотоэлемента 13 и самописца 6 используется серийный индикаторный фотооксигемограф.

Для обеспечения вычерчивания графика зависимости деформации от величины срезающего усилия используется узел 14 дискретной протяжки, который после каждого очередного изменения срезающего усилия перемещает бумагу самописца на строго фиксированную величину. Приче.м время перемещения бумаги выбирается меньще 1 мин.

Для модуляции светового потока от источника 8 света по величине деформации используется светонепроницаемая шторка 11.

Для модуляции светового потока от источника 7 света по скорости деформации используется секторный диск 6. Причем для увеличения точности измерения скорости деформации используется маска 10, которая

имеет узкую прорезь, расположенную радиально относительно центра секторного диска 11 и параллельно ему.

В этом случае точность измерения величины 0,01 мм определяется соотношением линейных размеров ширины прорези в маске 10 и ширины (по дуге) сектора на секторном диске 9.

Сдвиговый прибор работает следующим образом.

В исходном состоянии (фиг. 1) в срезывателе 1 находится испытуемый образец грунта, загрузочное устройство 11 создает заданную вертикальную нагрузку. Горизонтальное сдвигающее усилие равно нулю. Устройство 5 управления отключено. Светонепроницаемая шторка 11 расположена так,

что перекрывает световой поток к фотоэлементу 13 от источника 8 света почти полностью, поэтому перо самописца находится в крайнем левом положении. Работа прибора начинается с включения блока 5 управления,

который контролирует критерии условной стабилизации.

Поскольку еще нет горизонтального усилия, то через минуту после включения блока управления данный критерий будет выполнен. В этом случае блок 5 управления выдаст

команду в блок 4 автоматического приложения сдвигающего горизонтального усилия и в узел 14 дискретной протяжки. По этой команде блок 4 автоматического приложения сдвигающего горизонтального усилия увеличивает нагрузку на одну ступень, а узел 14 дискретной протяжки в течение времени меньше 1 мин включает протяжку ленты самописца. После приложения первой ступени горизонтального сдвигающего усилия начинается деформация грунта, что приводит к перемещению подвижного кольца срезывателя 1, соответствующему перемещению светонепроницаемой шторки 11 и вращению секторного диска 9. За счет перемещения светонепроницаемой шторки 11 увеличивается световой поток источника 8 света на фотоэлемент 13, что приводит к пропорциональному перемещению пера самописца из левого крайнего положения вправо. Время прохождения каждого сектора секторного диска 9 контролируется блоком 5 управления. Если в течение 1 мин, очередной сектор не сменит над прорезью маски 10 предыдущий сектор, то блок 5 управления опять выдаст команду управления и т. д.

Если скорость деформации превышает критерий условной стабилизации, блок 5

управления никаких команд не выдаст, но продолжает контролировать время прохождения очередного сектора секторного диска 9 над прорезью в маске 10 за счет определения

времени засветки или затемнения фотодиода 12.

Конец сдвига определяется по включению сигнализации в момент срабатывания концевого выключателя питания, который находится на правом конце шкалы самописца и срабатывает при достижении пером самописца этого положения.

Блок 5 управления (фиг. 2) работает следующим образом.

Свет от источника 7 через светопроницаемый сектор секторного диска 9, через маску 1Q попадает на фотодиод 12. Под действием этого сигнала на коллекторе транзистора Xi. . блока 5 управления появится высокий уровень, который через резистор Rg заряжает емкость Ct. Зарядная цепочка RgC, настроена на время заряда до порога срабатывания транзистора Те, равное 1 мин. Аналогично настроена цепочка RqC. Если скорость деформации больше критерия условной стабилизации (0,01 мм в 1 мин, то следующий светонепроницаемый сектор секторного диска 9 закроет прорезь в маске 10 до того, как конденсатор С| блока 5 управления зарядится до порога срабатывания транзистора Tg. Отсутствие светового потока через прорезь маски 10 на фотодиод 12 приведет -в блоке к возникновению в блоке 5 управления высокого потенциала на коллекторе транзистора Tg (начинается заряд Cj) и низкого на коллекторе 14. (конденсатор С I быстро разрядится через диод D, и открытый транзистор 14). При достижении на одной из емкостей С, или Cj порогового уровня, что соответствует выполнению критерия, условной стабилизации, открываются транзисторы Tg и , что приводит к срабатыванию реле Р, и замыканию его контактных .пар 1 и 2, 3 и 4. Замыкание контактов 1 и 2 реле P приводит к изменению ступени горизонтального усилия в блоке 4 автоматического приложения горизонтального сдвигающего усилия. Замыкание контактов 3 и 4 реле Pj приводит к включению узла 14 дискретной протяжки.

Схема блока управления настроена так, что транзисторы и Т в открытом состоянии находятся около 1 с, и после разряда конденсатора С , или Cj через транзисторы Tg и Т. они снова закрываются. В соответствии с этим контакты 1 и 2, 3 и 4 замкнуты тоже в течение этого времени.

Узел дискретной протяжки (фиг. 2) работает следующим образом.

Напряжение питания через замкнутые контакты 3 и 4 реле Р блока 5 управления поступает в узел 14 дискретной протяжки и через диод О и резистор R, включает реле Р2. Емкость Cj сглаживает выпрямленное диодом DT- отрицательное напряжение. Срабатывание реле Р приводит к замыканию контактов 1 и 2 этого же реле, происходит самозахват реле РЗ, так как через контакты 1 и 2 осуществляется питание. И хотя через 1 с контакты 1 и 2, 3 и 4

реле Р, блока 5 управления вновь размыкаются, реле PZ узла дискретной протяжки остаются во включенном состоянии, одновременно подавая напряжение в самописец 6 для вращения двигателя протяжки ленты.

Включение реле Рг узла дискретной протяжки приводит к размыканию собственных контактов 3 и 4. Начинается заряд емкости С 4 положительным потенциалом по цепочке DgPia ДО величины пробоя межэлектродных промежутков в тиратроне Л). Пробой

тиратрона Лг приводит к быстрому разряду конденсатора С4 через тиратрон и реле Р, но так как импульс разряда С ц противоположен напряжению питания реле Pj, то оно отключается и разрывает цепь питания

через свои контакты 1 и 2. Это приводит к прекращению работы электродвигателя протяжки ленты самописца 6. Время заряда конденсатора С/,-до величины напряжения пробоя тиратрона Л выбирается около 15 с подбором резистора R. Для полного разряда конденсатора С. служат нормально замкнутые контакты 3 и 4 реле р. Формула изобретения

Сдвиговый прибор, содержащий срезыватель, загрузочное устройство, подъемное устройство подвижной панели, блок автоматического приложения сдвигающего горизонтального усилия, блок управления, самописец, причем вход самописца механически связан со срезывателем, а вход блока автоматического приложения сдвигающего горизонтального усилия электрически связан с первым выходом блока управления, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автоматического вычерчивания графика зависимости величины деформации от сдвигающего усилия, повышения достоверности полученной информации и точности измерения величины деформации, в него введены два источника света, секторный диск, маска, светонепроницаемая щторка, фотодиод, фотоэлемент, узел дискретной протяжки, причем секторный диск и светонепроницаемая шторка механически связаны со срезывателем, первый источник света, секторный диск, маска и фотодиод соединены оптической связью последовательно, второй

источник света, светонепроницаемая щторка и фотоэлемент соединены оптической связью последовательно, фотодиод электрически связан с блоком управления, фотоэлемент электрически связан с первым входом самописца, второй вход которого электрически

связан с выходом узла дискретной протяжки, вход которого электрически связан со вторым выходом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Чаповский Е. Г. Лабораторные работы

по грунтоведению и механике грунтов. М., «Недра, 1975, с. 202-209.

фуг. f I