Устройство для поверки установки динамического нагружения



Устройство для поверки установки динамического нагружения

 


Владельцы патента RU 2601789:

Общество с ограниченной ответственностью "Спецдортехника" (RU)

Изобретение относится к оборудованию для испытания автомобильных дорог, и может быть использовано для выполнения работ по поверке и калибровке установок динамического нагружения, применяемых для оценки прочности нежестких дорожных одежд. Технический результат - повышение достоверности результатов поверки установки динамического нагружения и обеспечение возможности выполнять работы не только по определению параметров воздействия установок динамического нагружения, но и по калибровке результатов измерений установки. Устройство для поверки установки динамического нагружения содержит штамп в виде жесткой станины, состоящий из нижней пластины и верхней пластины в форме круга, расположенной над нижней пластиной и соединенной с ней стойкой. Введена вертикальная стойка, жестко закрепленная в верхней части на виброизолированной от удара конструкции, а в нижней части стойка шарнирно соединена с горизонтальной штангой. Незакрепленный конец штанги соединен с лазерным датчиком перемещений, расположенным под верхней пластиной штампа. Нижняя пластина штампа установлена на железобетонном основании, вес которого превышает нагрузку от установки динамического нагружения. Железобетонное основание расположено в углублении, имеющем с боковой поверхностью основания зазор. Вертикальная стойка имеет шарнирные соединения и подвижные сочленения для точной установки лазерного датчика по высоте под верхней пластиной штампа, а также для регулировки вертикали положения датчика в продольной и поперечной плоскостях. Датчик ускорения установки динамического нагружения связан с верхней пластиной штампа. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию для испытания автомобильных дорог и может быть использовано для выполнения работ по поверке и калибровке установок динамического нагружения, применяемых для оценки прочности нежестких дорожных одежд.

Известны установки динамического нагружения, например (патент RU 2273688, опубл. 10.04.2006), в котором установка динамического нагружения содержит корпус с направляющими для груза с пружиной, блок управления, преобразователь линейных перемещений и штамп с отверстием для фиксации наконечника преобразователя линейных перемещений. Установка предназначена для испытания несущей способности, прочности дорожных одежд и земляного полотна автомобильных дорог.

Однако при проведении многократных измерений необходимо проводить поверку и калибровку данной установки для получения достоверных результатов измерения.

Наиболее близким техническим решением является устройство - стенд для определения параметров воздействия установок динамического нагружения («Оценка прочности нежестких дорожный одежд» Отраслевой дорожный методический документ ОДМ 218.2-024-2012. Издан на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 05.05.2012 №255-р, стр. 21-23). Стенд содержит штамп в виде жесткой станины, состоящей из нижней пластины в форме круга и кронштейна Г-образной формы, который одним своим концом жестко крепится к пластине, а на другом его конце размещен горизонтальный шарнир. Над нижней пластиной, играющей роль опоры, в горизонтальной плоскости размещена верхняя пластина, соединенная с нижней пластиной стойкой. К верхней пластине прикреплен кронштейн, который другим своим концом крепится к шарниру. Верхняя пластина имеет форму круга, диаметр которого равен диаметру штампа установки динамического нагружения (33-34 см). С нижней стороны к верхней пластине в ее центре установлен прецизионный датчик ускорения, рабочая ось которого должна быть перпендикулярна плоскости верхней пластины. Между верней пластиной и опорой вертикально установлено динамометрическое звено. На верхнюю пластину стенда опускают штамп установки динамического нагружения таким образом, чтобы его вертикальная ось совпала с вертикальной осью пластины стенда. При этом датчик ускорения установки будет прижат к верхней пластине стенда, а его ось совпадет с осью прецизионного датчика ускорения, закрепленного к той же пластине, но с нижней стороны.

Для определения параметров воздействия установок динамического нагружения стенд устанавливают на дорожную одежду либо с использованием прокладок различной толщины и жесткости на металлическую либо цементобетонную плиту. При этом прокладку размещают между плитой и нижней опорой стенда. После этого производят динамическое воздействие подобно тому, как это делают при измерениях прочности. Далее при помощи датчика ускорения установки динамического нагружения и аппаратуры стенда измеряют упругие перемещения верхней пластины стенда. Определяют разницу между перемещениями, определенными аппаратурой установки, и перемещениями, зарегистрированными прецизионной аппаратурой стенда.

Недостатком данного устройства является то, что упругие перемещения верхней пластины стенда измеряют косвенно при помощи датчиков ускорения установки динамического нагружения и стенда, связанных между собой верхней пластиной штампа стенда, что снижает точность и достоверность результатов поверки установки. Данный стенд определяет параметры воздействия установок динамического нагружения и позволяет оценить в основном только работоспособность установки, но не дает точных результатов правильности показаний датчиков.

Технической задачей данного изобретения является повышение достоверности результатов поверки установки динамического нагружения и обеспечение возможности выполнять работы не только по определению параметров воздействия установок динамического нагружения, но и по калибровке результатов измерений установки.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для поверки установки динамического нагружения содержит штамп в виде жесткой станины, состоящий из нижней пластины и верхней пластины в форме круга, расположенной над нижней пластиной и соединенной с ней стойкой. Датчик ускорения установки динамического нагружения связан с верхней пластиной. Новым является то, что дополнительно введена вертикальная стойка, жестко закрепленная в верхней части. Точка закрепления располагается на поверхности, на которую не передаются колебания, возникающие при ударах груза о штамп в процессе измерений. В нижней части стойка шарнирно соединена с горизонтальной штангой, незакрепленный конец которой соединен с лазерным датчиком перемещений, расположенным под верхней пластиной штампа. Нижняя пластина штампа установлена на железобетонном основании, вес которого определяют из условия:

P>F,

где Р - вес железобетонного основания, F - нагрузка, создаваемая установкой динамического нагружения. Кроме этого железобетонное основание расположено в углублении, имеющем с боковой поверхностью основания зазор. Горизонтальная штанга соединена с лазерным датчиком перемещений подвижным сочленением для установки положения лазерного датчика в продольной и поперечной плоскостях.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлено предлагаемое устройство. Позиции чертежа обозначают: 1 - штамп, 2 - датчик ускорения, 3 - вертикальная стойка, 4 - горизонтальная штанга, 5 - железобетонное основание, 6 - лазерный датчик перемещений, 7 - поверяемая установка динамического нагружения (обведена пунктиром), 8 - углубление для установки железобетонного основания, 9 - подвижные сочленения штанги.

Устройство для поверки установки динамического нагружения содержит штамп 1, который предназначен для передачи динамической нагрузки от поверяемой установки динамического нагружения 7 на железобетонное основание 5. Штамп 1 выполнен в виде жесткой станины, состоящий из нижней пластины, выполненной в форме круга и играющей роль опоры. Над нижней пластиной в горизонтальной плоскости размещена верхняя пластина, также в форме круга, диаметр которого равен диаметру штампа поверяемой установки динамического нагружения 7 (33-34 см). Верхняя пластина параллельна плоскости опоры. Нижняя и верхняя пластины соединены стойкой, выполненной, например, в виде отрезка цилиндра. Опора штампа 1 установлена на железобетонном основании 5, которое может быть выполнено, например, в форме куба, параллелепипеда или иметь цилиндрическую форму. В созданной на предприятии-заявителе установке основание имеет форму куба. Вес железобетонного основания 5 превышает нагрузку, создаваемую установкой динамического нагружения 7. За счет этого основание 5 является инерционной массой для динамического воздействия поверяемой установки. Нагрузка от поверяемой установки 7, например, в созданной на предприятии-заявителе конструкции составляет пятьдесят килоньютон, а вес железобетонного основания 5 - девяносто килоньютон. Основание 5 может быть расположено в углублении - яме 8, при этом между боковой поверхностью железобетонного основания 5 и боковыми стенками ямы 8 должен быть зазор. Зазор закрыт сверху прорезиненной погонной лентой для безопасности работы и предотвращения попадания в зазор мусора. Яма 8 может иметь прямоугольную форму с укрепленными металлическим листом бортами по боковому периметру. С верхней пластиной штампа 1 связан датчик ускорения поверяемой установки динамического нагружения 7. Вертикальная стойка 3 жестко закреплена в верхней части, например, к несущим конструкциям потолка здания для развязки от вибраций, возникающих от ударов, создаваемых поверяемой установкой динамического нагружения 7. Нижняя часть стойки не закреплена и шарнирно соединена с горизонтальной штангой 4. На другом незакрепленном конце штанги 4 установлен лазерный датчик перемещений 6. При этом горизонтальная штанга 4 соединена с лазерным датчиком перемещений 6 подвижным сочленением 9, например, сочленением винт-гайка, для установки положения лазерного датчика в продольной и поперечной плоскостях. Стойка 3 и штамп 1 установлены таким образом, что лазерный датчик перемещений 6 расположен под верхней пластиной штампа 1, т.е. размещен в полости штампа. Таким образом вертикальная стойка 3 служит неподвижной регулируемой опорой для лазерного датчика перемещения 6, фиксирующего процесс динамического прогиба. Для точной установки лазерного датчика 6 по высоте под верхней пластиной штампа 1 используют шарнирное соединение стойки 3 с горизонтальной штангой 4.

Устройство работает следующим образом:

Поверяемую установку динамического нагружения 7 устанавливают так, чтобы ее штамп находился над верхней пластиной штампа 1 устройства для поверки таким образом, чтобы его вертикальная ось совпала с вертикальной осью верхней пластины штампа 1. При этом датчик ускорения установки динамического нагружения 7 будет прижат к верхней пластине штампа 1. Под нижнюю пластину штампа 1 устанавливают набор из резиновых прокладок. Изменяя количество прокладок, меняют величину упругого прогиба при ударе. С помощью шарнирного соединения и подвижных сочленений 9 вертикальной стойки 3 подбирают положение штанги 4 и лазерного датчика перемещений 6 так, чтобы датчик находился под верхней пластиной штампа 1 и его вертикальная ось совпала с вертикальной осью верхней пластины штампа. Затем, также как это производят при измерениях прогиба дорожной одежды, груз поднимают и сбрасывают на штамп установки динамического нагружения 7. При этом датчик ускорения штампа установки динамического нагружения 7 фиксирует ускорения перемещения штампа 1 под действием динамической нагрузки, по которым рассчитывают величину упругого прогиба. Величину упругого прогиба штампа 1 фиксирует также лазерный датчик перемещений 6, закрепленный на штанге 4. Затем рассчитывают величину упругого прогиба по измеренному ускорению, зафиксированному датчиком ускорения установки динамического нагружения 7 путем двойного интегрирования ускорения по времени по формуле:

где S - перемещение в мм,

аi - значение ускорения в м/с2 в i-й отсчет времени,

k - конечный отсчет времени,

dt - интервал времени между двумя соседними отсчетами (для частоты 50 кГц t=0,00002 сек),

S0=0 мм,

а0=0 м/с2.

Полученный результат сравнивают с показанием поверенного лазерного датчика перемещений 6. Относительная погрешность измерения перемещения с помощью датчика ускорений не должна превышать 2%.

Вертикальная стойка 3, жестко закрепленная на конструкции потолка здания, служит развязкой от вибрации, возникающей от удара установки динамического нагружения 7, и остается во время удара неподвижной, обеспечивая неизменность начала отсчета лазерного датчика перемещений 6. Основание 5, имеющее вес, превышающий нагрузку от поверяемой установки динамического нагружения, и размещенное в яме 8 является инерционной массой, развязанной от конструкции здания, при этом вертикальная стойка 3 с лазерным датчиком перемещений 6, фиксирующим процесс динамического прогиба, защищена от влияния ударных вибраций, передаваемых от железобетонного основания к зданию. Упругие перемещения штампа 1 определяют прямым измерением, с помощью поверенного лазерного датчика 6, установленного на неподвижной во время удара стойке 3. Таким образом измеренное показание лазерного датчика является абсолютным, независящим, в отличие от прототипа, от ударных вибраций, что увеличивает достоверность полученного показания и позволяет проводить более точную поверку установок динамического нагружения. Устройство позволяет выполнять работы не только по определению параметров воздействия установок динамического нагружения, но и по калибровке результатов измерений установки.

1. Устройство для поверки установки динамического нагружения, содержащее штамп в виде жесткой станины, состоящий из нижней пластины и верхней пластины в форме круга, расположенной над нижней пластиной и соединенной с ней стойкой, датчик ускорения установки динамического нагружения связан с верхней пластиной, отличающееся тем, что дополнительно введена вертикальная стойка, жестко закрепленная в верхней части на виброизолированной от удара конструкции, а в нижней части стойка шарнирно соединена с горизонтальной штангой, незакрепленный конец которой соединен с лазерным датчиком перемещений, расположенным под верхней пластиной штампа, при этом нижняя пластина штампа установлена на железобетонном основании, вес которого определяют из условия:
P>F,
где P - вес железобетонного основания, F - нагрузка, создаваемая установкой динамического нагружения.

2. Устройство для поверки установки динамического нагружения по п. 1, отличающееся тем, что железобетонное основание расположено в углублении, имеющем с боковой поверхностью основания зазор.

3. Устройство для поверки установки динамического нагружения по п. 1, отличающееся тем, что горизонтальная штанга соединена с лазерным датчиком перемещений подвижным сочленением для установки положения лазерного датчика в продольной и поперечной плоскостях.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации аэродромов Технический результат - повышение точности измерения уклонов профиля поверхности аэродромного (дорожного) покрытия, снижение трудоемкости работ по измерению этих уклонов.

Изобретение относится к устройствам для определения коэффициента сцепления на сооружаемых и эксплуатируемых автомобильных дорогах, проверке состояния дорожных покрытий в населенных пунктах, а также проверке состояния взлетно-посадочных полос аэродромов.

Изобретение относится к способам измерения и используется для оценки состояния поверхности взлетно-посадочной полосы аэродрома. В способе определения коэффициента сцепления аэродромного покрытия, включающем измерение динамических характеристик колес самолета при его движении по аэродромному покрытию, осуществляют формирование ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колес шасси, ведомое (заднее) колесо формируют путем создания постоянного динамического торможения колесу шасси, колесо без динамического торможения считается ведущим, при этом динамическое торможение формируется с помощью тормозной системы колеса шасси, которое может отключаться при разбеге самолета, измеряют частоты вращения ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колес шасси, устанавливают зависимость разницы вращения ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колес от сцепных качеств аэродромного покрытия, а сцепные качества аэродромного покрытия определяют по установленной зависимости после проезда по нему самолета и измерения частот вращения ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колес шасси.
Изобретение предназначено для определения прочности сцепления на сдвиг между слоями мостового полотна мостового сооружения и слоем его гидроизоляции. Изготавливают, по крайней мере, два опытных образца - модели мостового полотна мостового сооружения.

Изобретение относится к способам для определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда. Контролируемый участок поверхности дороги зондируют электромагнитными волнами, принимают отраженные от этого участка поверхности электромагнитные волны, определяют фазовый сдвиг между падающими и отраженными волнами или изменение амплитуды (мощности) принимаемых волн по отношению к их значениям для падающих волн, предварительно определяют, соответственно, основной фазовый сдвиг этих волн или основное изменение амплитуды (мощности) этих волн в отсутствие покрывающего слоя на поверхности дороги.

Изобретение относится к способам для определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда. Контролируемый участок поверхности дороги зондируют электромагнитными волнами по нормали к ней, принимают отраженные от этого участка поверхности электромагнитные волны.

Изобретение относится к системе для определения объема фрезерованного материала или площади поверхности, фрезерованной строительной машиной, имеющей фрезерный барабан.

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при расчетах дорожных одежд на прочность. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения прочности слоя дорожной одежды нежесткого типа на автомобильных дорогах предусматривает измерение толщины слоя дорожной одежды в двух разных точках, определение общих модулей упругости в этих точках, например, с помощью прогибомера.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению показателей ровности поверхности дорожного покрытия. В отличие от известных способов контроля неровностей профиля дорожного покрытия, в предлагаемом изобретении качество дорожного покрытия определяют по вибрационным характеристикам движущегося автомобильного средства.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению показателей ровности поверхности дорожного покрытия. В отличие от известных способов контроля неровностей профиля дорожного покрытия, основанных на измерении отклонений профиля каким-либо способом, в предлагаемом изобретении качество дорожного покрытия определяют по вибрационным характеристикам движущегося автомобильного средства, в частности мобильного виброизмерительного комплекса на базе автомобиля.
Наверх