Устройство для определения профиля поперечного сечения борозды рыхления Советский патент 1982 года по МПК E02F5/30 

изобретение относится к устройствам для исследования физико-механических свойств грунтов, а более конкретно к устройствам для определения профилей поперечных сечений борозд рыхления, получаемых в мерзлых и плотных грунтах при их разработке тракторными рыхлителями.

Известно устройство для определения профилей поперечного сечения борозды рыхления, состоящее из рейки и мерной линейки. Поперечное .. сечение борозды условно разбивается на две зоны: верхнюю трапецеидальную и нижнюю прямоугольную. Рейка устанавливается поперек борозды на дневной поверхности грунта, и мерной линейкой определяются размеры, необходимые для вычисления площадей зон 1.

Указанный способ основан на приближенной замене истинного .профиля поперечного сечения ломаной линией, что вносит существенные погрешности в получаемые значения площадей,- а следовательно, и в расчет объемов разработанных грунтов и производительности рыхлителей.

Известно также устройство Для определения профиля попереч-ного сечения борозды рыхления грунта, состоящее из опорного элемента и ряда измерительных щупов с мерными делениями. Измерительные шупы с заданным шагом расположены параллельно друг к другу в сквозных пазах опорного элемента и имеют возможность вертикальных перемещений 2.

В процессе исследований устройство устанавливается поперек борозды, а каждый щуп фиксируется на некотором уровне, соответствующем глубине данной точки профиля сечения. Получаемая при этом последовательность таких точек приближенно повторяет профиль сечения, причем степень приближения возрастает с уменьшением шага установки щупов. При исследовании многозубых рыхлителей, которые образуют полосу рыхления шириной 3 м и более, возникает необходимость устанойки до 150 щупов. Работа с таким прибором трудоемка и требует больших затрат времени, идущих на считывание и запись глубины установки Ксокдого щупа. Кроме того, прибор не обеспечивает получения удовлетворительной точности замеров

Цель изобретения - повышение производительности и качества измерений. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения профиля поперечного сечения борозды рыхления, включающем опорную балку для установки поперек борозды рыхления и измерительный щуп, установленный с возможностью вертикального перемещения, щуп связан с опорной балкой посредством ползунас возможностью продольного перемещения, а устройство снабжено датчиком вертикальных перемещений щупа, установленным на ползуне, и датчиком горизонтального перемещения ползуна установленным на опорной балке. На фиг. 1 изображено устройство для определения профиля, вид сзади на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема датчика типа ДЛП-1; на фиг. 4 - схема включения датчика типа ДЛП-1 в электрическую схему измерений; на фиг. 5 - схема записи на осциллограк&1е; на фиг. 6 схема построения профилограммы. Устройство состоит из опорной балки 1 (фиг. 1), на которой монтируется с возможностью горизонтальных перемещений ползун 2. В сквозном отверстии ползуна 2 вертикально устанавливае-тся щуп 3 с копирующим роликом 4. Для регистрации горизонтальных перемещений ползуна 2 и вертикальных перемещений щупа 3 устройство имеет два датчика линейных перемещений. Датчик 5 жестко крепится на ползуне 2, например, хомутом б таким образом, чтобы его приводной тросик 7 при любом положении liiyna 3 был направлен -вертикально. Для соединения с тросиком 7 на щупе 3 жестко закреплена тяга 8. Датчик 9 неподвижно фиксируется на одном из концов опорного элемента хомутом 10 и тросиком 11, расположенным горизонтально и соединенным с ползуном 2. Для регистрации горизонтальных перемещений ползуна и вертикальных перемещений щупа в устройстве используются датчики линейных перемещений, например, реахордного типа ДЛП-1, включенные в мостовую схему. Конструктивно датчики состоят из неподвижного, кольцевого реахорда 12 с выводами 13 и валика 14 с установленными на нем бегунком 15 и роликом 16. Бегунок 15 имеет механический контакт с торцовой поверхностью реахорда 12. Валик 14 устанавливается с возможностью вращения в опорах 17. На рол ке 16 закреплен приводной гибкий тр сик 11. Для обеспечения натяжения тросика 11 на валике 14 установлена внутренняя спиральная пружина 18, Свободный конец тросика 11 (или 7) соединяется с ползуном 2 ( или щупом устройства. Все элементы датчика- размещаются в защитном кожухе с отверстием для выхода тросика 11 ( или 1} . Для включения в электрическую схему бегунок 15 имеет вывод 19. Датчик включен в электрическую схему, представляющую собой мост с диагоналями аЪ и cd . Сопротивление плеч моста обозначены через R( и R,2, сопротивление реахорда через Rp. Источник питания U вкльэчен в диагональ cd . Диагона.ль аЪ является измерительной, -в нее вклю-.оны бегунок Б датчика ДЛП--1, гальванометр Т (вибратор) осциллографа и амперметр (А)). Сопротивление Ro. является переменным, что обеопечилеег возможность балансировки моста при любом положении бегунка Б„ Устройство работает следующим образом. При перемещении ползуна 2 или щупа 3 профиломера тросик 11 (или 7; вытягивается, заставляя вращаться ролик 16 и вместе с ним валик 14 и бегунок 15. В результате углового перемещения бегунка 15 изменяется электрическое сопротивление реахорда RP, нарушается баланс моста, а в его измерительной диагонали аЪ появляется электрический ток. Величина тока, а следовательно, величина угла поворота рамки гальванометра с зеркальцем и отклонение светового луча на осциллограмме пропорциснчг ьны величине изменения сопроти8Л8 -;к;: реахорда Rp. Поэтому при равномерном вращении бегунка датчика и одновременном протягивании фотоленты ка последней записывается наклонная прямая линия АВ (фиг. 5). Угол d наклона прямой ДВ зависит от соотношения скоростей протяжки фотоленты и перемещения ползуна или щупа УП: чем оно больше, чем меньше угол d ,- Так, на фиг. 5 прямая АВ записана при большей скорости перемещения ползуна Vn , чем прямая АВ с углом d. В том случае, когда бегунок делает не один, а несколько оборотов на фотоленте осциллографа записывается пилообразная линия ABCDEF. Места переходов от максимумов этой линии к минимумам (от точки В к точке С, от D к Е и т. д. ) соответствуют переходам бегунка участка АВ (фиг. 3) потенциометра, на котором отсутствует токопроводная обмотка. В процессе замера профиля борозды оператор, работая вручную, практически перемещает ползун 2 и ,щуп 3 неравномерно при постоянной скорости протяжки фотоленты. На осциллограмме это приводит к тому, что ее отдельные участки имеют различные углы наклона. При этом горизонтальные площадки (24-30 и др.) соответствуют полной остановке ползуна или щупа. Для определения по осциллограмм действительных значений перемещени ползуна 2 и щупа 3 проводится тарировка обоих датчиков ДЛП- и опр деляются тарировочные зависимости в виде Sn k-a где Sf,- перемещение ползуна или щупа, см; а - отклонение луча на фотол те, мм; . . , СМ ) - масштаб записи,--- Кривые вертикальных перемещений щупа Sg и горизонтальных перемещений ползуна SP записываются в фун ции времени. Текущие значения SB и SP, относящиеся к одному моменту времени, образуют две координаты Х и одной из точек профиля. Расчет площади поперечного сече ния борозды рыхления основывае- -ся на возможности приближенной замены площади криволинейной трапеции суммой площадей прямоугольников с основаниями д X и высотами У по формуле (,.. С2) -разница между действительной и расчетной площадями тем, меньше, чем меньше величина дх. Обработка осциллограммы для рас чета площади F ведется в следующем порядке: выбирается -величина л к дающая требуемую точность определе ния F, например дх 2 см, из фор мулы (1) определяется шаг квантова ния кривой Sp где k - масштаб записи датчика ДЛП-1 линейных перемещени см ползуна, На осциллограмме проводятся гор зонтальные прямые линии с шагом о пересечения с кривой S, Из поученных точек 1, 2, 3,... восстаавливаются перпендикуляры до пеесечения с кривой Sg (точки 1 , 2 , ,...) и далее до нулевой линии ривой (точки 1, 2, ,,..) , произодится замер длин отрезков - 1 , 5вг 2- 2, h, результаты заносятся в таблицу. Наодится сумма 5ISg- . Учитывая, что 4X ,ay , по формуле (2) определяется площадь поперечного сечения борозды рыхления F Z где k, - масштаб записи .датчика ДЛП-1 вертикальных перемещений шупа. Формула изобретения Устройство для определения профиля поперечного сечения борозды рыхления, включающее опорную балку для установки поперек борозды рыхления и измерительный щуп, установленный с возможностью вертикального перемещения, отличающеес я тем, что, с целью повышения производительности и качества измерений, щуп связан с опорной балкой посредством ползуна с возможностью продольного перемещения, а устройсттво снабжено датчиком вертикальных перемещений щупа, установленным на ползуне, и датчиком горизонтального перемещения ползуна, установленным на опорной балке. Источники информации, принятые, во внимание при экспертизе 1. Шлойдо Г. А. Энергоемкость процесса рыхления мерзлых грунтов рыхлителями. Труды ВНИИСтройдормаш, М., 1974, с. 65. 2. Пиоттух В.И. Исследование процесса послойного разрушения мерзлых грунтов навесными рыхлителями на базе тракторов мощностью 100 180 л. с. Дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Новосибирск, 1968 (прототип).

(PU2.i

QJusZ