Устройство для измерения прогибов дорожных одежд при динамической нагрузке

 

Изобретение относится к устройствам для определения физико-механических характеристик дорожных одежд и позволяет повысить эффективность испытаний, точность измерений и расширить информативность полученных результатов. Устройство для измерения прогибов дорожных одежд при динамическом нагружении содержит вертикальную направляющую с размещенным в ней с возможностью вертикального перемещения грузом, амортизирующее устройство, установленное под направляющей с грузом, датчик вертикального перемещения дорожных одежд. Устройство снабжено дополнительными датчиками вертикального перемещения дорожных одежд, датчиком фиксации момента соприкосновения груза с амортизирующим устройством и микропроцессором, соединенным с датчиками вертикального перемещения дорожных одежд и датчиком фиксации момента соприкосновения груза с амортизирующим устройством, при этом датчики вертикального перемещения дорожных одежд установлены на поверхности покрытия на различном расстоянии от вертикальной оси направляющей, амортизирующее устройство выполнено в виде резиновой пластины, груз - в виде цилиндра, а толщина резиновой пластины связана с массой груза указанным соотношением. Технический результат состоит в обеспечении получения более точных результатов за счет возможности выполнения нескольких измерений подряд в одной точке без разрушения исследуемой конструкции. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для определения физико-механических характеристик дорожных одежд и позволяет повысить эффективность испытаний, точность измерений и расширить информативность полученных результатов.

Известно устройство для определения физико-механических характеристик, преимущественно слоя почвогрунта, имеющего низкую и среднюю плотность, включающее круглый штамп с закрепленной на нем вдоль его оси направляющей штангой, амортизирующее устройство в виде витой пружины, расположенное соосно на штампе, груз, поднимаемый ручной лебедкой и сбрасываемый на амортизирующее устройство с определенной высоты по направляющей штанге, датчик вертикального перемещения штампа с фиксацией вертикальной (продольной) деформации слоя почвогрунта с помощью осциллографа. Устройство снабжено расположенным внутри амортизирующего устройства указателем его максимальной деформации при первом цикле нагружения, датчиком поперечной деформации слоя почвогрунта, фиксируемой посредством осциллографа, вертикальным коромыслом, у которого ось вращения закреплена неподвижно, конец нижней части с закрепленной на ней лопаткой погружен в слой почвогрунта до половины его толщины, а верхняя его часть соединена с датчиком поперечной деформации слоя почвогрунта, при этом коромысло размещено в непосредственной близости от края штампа. (Патент RU №2192006, G 01 N 33/24, 1999 г.)

Недостатками данного устройства являются сложность и громоздкость конструкции. При сбрасывании груза большой величины по направляющим штангам на жесткий штамп в слое грунта развиваются значительные по величине и кратковременные по длительности ударные динамические нагрузки, что приводит к разрушению структуры грунта. Кроме того, ударный импульс вследствие особенностей взаимодействия элементов сбрасываемого груза на штамп имеет сложную форму, не соответствующую реальному характеру воздействия ходовых систем машин на слой грунта, и не может быть определен количественно вследствие различного физико-механического состояния грунта, что вносит погрешность в оценку степени уплотнения грунта.

В качестве наиболее близкого аналога принято устройство для измерения прогибов дорожных одежд при динамическом нагружении, содержащее вертикальную направляющую с размещенным в ней с возможностью вертикального перемещения грузом, амортизирующее устройство, установленное под направляющей с грузом, датчик вертикального перемещения дорожных одежд (RU 2134738 C1, E 01 C 23/07, 20.08.1999).

Недостатками указанного устройства являются сложность и громоздкость конструкции.

Задачей данного технического решения является уменьшение габаритов устройства.

Предлагаемое устройство позволяет определить чашу прогиба, вязкость и упругие свойства дорожной конструкции при значительном уменьшении массы падающего груза и габаритов самого устройства. Применение груза малой массы позволяет получать более точные результаты за счет того, что возможно выполнять несколько измерений подряд в одной точке без разрушения исследуемой конструкции.

Указанная задача решается за счет того, что устройство для измерения прогибов дорожных одежд при динамическом нагружении, содержащее вертикальную направляющую с размещенным в ней с возможностью вертикального перемещения грузом, амортизирующее устройство, установленное под направляющей с грузом, датчик вертикального перемещения дорожных одежд, согласно изобретению, снабжено дополнительными датчиками вертикального перемещения дорожных одежд, датчиком фиксации момента соприкосновения груза с амортизирующим устройством, и микропроцессором, соединенным с датчиками вертикального перемещения дорожных одежд и датчиком фиксации момента соприкосновения груза с амортизирующим устройством, при этом датчики вертикального перемещения дорожных одежд установлены на поверхности покрытия на различном расстоянии от вертикальной оси направляющей, амортизирующее устройство выполнено в виде резиновой пластины, груз - в виде цилиндра может быть выполнен с закругленным нижним концом, а толщина резиновой пластины связана с массой груза соотношением

Н=km,

где H - толщина пластины, мм;

m - масса груза, кг;

k - эмпирический коэффициент, изменяющийся в пределах от 1 до 2.

Снабжение устройства датчиком фиксации момента соприкосновения груза с амортизирующим устройством позволяет определить время прохождения упругой волны от точки удара до датчиков вертикального перемещения дорожных одежд.

Микропроцессор, сравнивая показания датчиков во времени, просчитывает чашу прогиба, что позволяет определить ее кривизну и средний коэффициент вязкости дорожной конструкции.

Выполнение амортизирующего устройства в виде резиновой пластины, толщина которой связана с массой груза указанным соотношением, позволяет оптимально распределить давление в зоне контакта и обеспечить плавное его нарастание, а также предотвратить разрушение поверхности дорожных одежд при последующих измерениях.

Выполнение нижней части груза закругленным позволяет обеспечить плавное нарастание ударного импульса и исключить высокочастотные колебания дорожных одежд, искажающие измеряемый сигнал.

На чертеже изображен общий вид заявляемого устройства.

Устройство состоит из вертикальной направляющей, выполненной в виде трубы 1 с размещенным в ней грузом 2, имеющим возможность свободно перемещаться внутри трубы 1. Направляющая с помощью жесткого основания 3 закреплена на амортизирующем устройстве, выполненном в виде резиновой пластины 4. Устройство снабжено несколькими датчиками вертикального перемещения дорожных одежд 5, установленными на поверхности покрытия на различном расстоянии от вертикальной оси направляющей. Кроме того, устройство снабжено датчиком фиксации момента соприкосновения груза с амортизирующим устройством 6. Груз 2 выполнен в виде цилиндра с закругленным нижним концом, который контактирует непосредственно с амортизирующим устройством. Толщина резиновой пластины связана с массой груза соотношением

H=km,

где h- толщина пластины, мм;

m - масса груза, кг;

k - эмпирический коэффициент, изменяющийся в пределах от 1 до 2.

Устройство содержит микропроцессор 7, который соединен с датчиком фиксации момента соприкосновения груза с амортизирующим устройством 6 и датчиками вертикального перемещения дорожных одежд 5.

Устройство работает следующим образом. Падающий груз 2 контактирует с амортизирующим устройством в виде резиновой пластины 4, датчик фиксации момента соприкосновения груза с амортизирующим устройством 6 фиксирует этот момент и подает соответствующий сигнал на микропроцессор. Через некоторое время датчики вертикального перемещения дорожных одежд 5 фиксируют вертикальные перемещения дорожных одежд и также подают сигнал на микропроцессор, который высчитывает время распространения упругой волны от соприкосновения груза с резиновой пластиной до датчиков вертикального перемещения, величины вертикальных перемещений, кривизну чаши прогиба и коэффициент вязкости дорожных одежд.

Предлагаемое устройство позволяет качественно повысить эффективность испытаний, точность измерений, расширить информативность полученных результатов и сохранить дорожные одежды от разрушения.

Кроме того, предлагаемое устройство значительно меньше по габаритам известных устройств, что позволяет существенно облегчить его использование в полевых условиях.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения прогибов дорожных одежд при динамическом нагружении, содержащее вертикальную направляющую с размещенным в ней с возможностью вертикального перемещения грузом, амортизирующее устройство, установленное под направляющей с грузом, датчик вертикального перемещения дорожных одежд, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительными датчиками вертикального перемещения дорожных одежд, датчиком фиксации момента соприкосновения груза с амортизирующим устройством и микропроцессором, соединенным с датчиками вертикального перемещения дорожных одежд и датчиком фиксации момента соприкосновения груза с амортизирующим устройством, при этом датчики вертикального перемещения дорожных одежд установлены на поверхности покрытия на различном расстоянии от вертикальной оси направляющей, амортизирующее устройство выполнено в виде резиновой пластины, груз - в виде цилиндра, а толщина резиновой пластины связана с массой груза соотношением

Н=km,

где H - толщина пластины, мм;

m - масса груза, кг;

k - эмпирический коэффициент, изменяющийся в пределах от 1 до 2.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что груз выполнен в виде цилиндра с закругленным нижним концом.

РИСУНКИ