CS251956B1

CS251956B1 - Apparatus for measuring of soil's shearing stress during crossing with mobile energetic means in field conditions

Info

Publication number: CS251956B1
Application number: CS847808A
Authority: CS
Inventors: Eduard Pisar
Original assignee: Eduard Pisar
Priority date: 1984-10-15
Filing date: 1984-10-15
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS780884A1

Description

Smykovou skúškou meriame závislost napatia na posuve pody j pri určitej velkosti kontaktného tlaku q . τ₅ = f (]', q).The shear test measures the dependence of the stress on the displacement j at a certain amount of contact pressure q. τ ₅ = f (1 ', q).

Z laboratórnych zariadení na meranie smykového napatia pre potřeby stavebníctva je krabicový přístroj CASAGRANDEHO. Nevýhodou tohto zariadenia je, že pri odbere vzorky dochádza k porušeniu štruktúry a smyková plocha je určená. Na presnejšie laboratórne meranie používáme trojosové smykové přístroje t. zv. triaxiály. U týchto taktiež dochádza k porušeniu vzorky, čo je nevýhodou hlavně ak chceme hodnotit tahové vlastnosti mobilných energetických prostriedkov.The laboratory equipment for measuring shear stress for construction purposes is a CASAGRANDE box device. The disadvantage of this device is that the sampling fails the structure and the shear surface is determined. For more precise laboratory measurements we use three-axis shear devices t. Vol. triaxial. These are also subject to sample breakage, which is a disadvantage especially if we want to evaluate the tensile properties of mobile power devices.

Aplikácia střihu pody zo stavebnej mechaniky zemin na mechaniku mobilných energetických prostriedkov je komplikovaná, nakolko stavebné inžinerstvo sa zaujíma o problémy dlhodobej stability, zatial' čo u týchto prostriedkov pod hnacími kolesami dochádza k rýchlemu střihu pody.Applying the shear of the soil from the structural mechanics of the soil to the mechanics of the mobile power means is complicated as civil engineering is concerned with long-term stability problems, while the means under the drive wheels undergo rapid shear of the substrate.

Z mechaniky zemin je známe, že velkost šmykovej pevnosti závisí na rýchlosti střihu, vzhladom ku konsolidácii zeminy. Pri vačšej rýchlosti střihu smyková pevnost klesá.It is known from soil mechanics that the amount of shear strength depends on the shear rate relative to the soil consolidation. Shear strength decreases at higher shear rate.

Podta ČSN 72 10 26 pri zisťovaní smykového napatia pody v polných podmienkach používáme vrtutkovú metodu. Vrtulka sa do pody postupné zatíkava a v požadovanej híbke sa otáča pomocou dynamometrického ktúča, ktorým meriame velkost krútiaceho momentu potřebného k ušmyknutiu zeminy. Meranie touto metodou je orientačně a nemóžeme ju využiť pri zistovaní závislosti šmykového napatia na posuve, alebo vo vztahu pre šmykové pevnosti v závislosti na kontaktnom tlaku.According to ČSN 72 10 26 we use the screw method to determine the shear stress of the ground in field conditions. The propeller is gradually driven into the pod and rotated at the required depth by means of a dynamometric key, by which we measure the amount of torque needed to slip the soil. Measurement by this method is indicative and cannot be used to determine the shear stress dependence on the displacement, or in relation to the shear strengths depending on the contact pressure.

Na základe zahraničnej literatúry, kde k testovaniu podnej pevnosti v střihu v teréne, můžeme jednotlivé zariadenia zhrnúť do skupin podlá typu kotúča, ktorým sa střihová skúška vykonává. Sú to vaničky, medzikružie, válec a ďalšie. Vynález sa týká len konštrukcie pohonu týchto kotúčov, ovládacích obvodov a meracích zariadení s možnosťou mérania za dynamických podmienok.On the basis of foreign literature, where to test the shear strength in the field, we can summarize the individual devices into groups according to the type of the roll, which the shear test is performed. They are trays, annulus, cylinder and more. The invention relates only to the construction of the drive of these discs, control circuits and measuring devices with the possibility of measuring under dynamic conditions.

Tieto nevýhody známého stavu techniky v polnohospodárstve odstraňuje přístroj na meranie šmykového napatie pody pri pojazdoch mobilnými energetickými prostriedkami v polných podmienkach s hydraulickým ovládáním a přesným nastavováním i me251956 raním prítlačnej sily s možnosfou merania točivého momentu, uhla pootočenia a híbky zatláčanla kotúča, pozostávajúci z trubkového rámu obdiatnikového tvaru postaveného na menšej stene a v jeho hornej časti na stredovom nosníku je uchytený priamočiary hydromotor, zatial' čo v bočných stěnách sú vodiace lišty posuvného mechanizmu, ktorého podstata vynálezu spočívá v tom, že na piestnici hydromotora je pomocou příruby připevněný snímač prítlačnej sily, ku ktorému je připevněný dutý přítlačný nosník, v ktorého vnútornej časti je uložený hnací bubon, kde na hornom čapě je nasadené ozubené koleso zaberajúce s pastorkom upevnenom na radlalnom pomalobežnom hydromotore a na spodnej prírube je připevněný paralelnými přírubami snímač točivého momentu, a kde na hornej prírube je převod snímača pootočenia a k spodnej prírube je připevněný hnaný bubon, ku ktorému pomocou príruby prichytený střihový kotúč, pričom bubny sú obopnuté objímkami, na konci ktorých sú připevněné tvarové nosníky s kladkami, zasahujúcimi do vodiacich líšt.These drawbacks of the prior art in agriculture are eliminated by the apparatus for measuring the shear stress of the ground when traveling by mobile power means in field conditions with hydraulic control and precise adjustment of the me251956 by thrusting the contact force with the possibility of measuring torque, angle of rotation and tube depth a rectangular shape built on the smaller wall and in its upper part on the central beam is fitted with a rectilinear hydraulic motor, while in the side walls there are guide bars of the sliding mechanism, the essence of the invention is that the hydraulic motor piston rod to which a hollow thrust beam is fixed, in the inner part of which a drive drum is mounted, with a gear mounted on the upper pin engaging a pinion mounted on a radial slow-running hydraulic motor and a torque sensor is attached to the lower flange by parallel flanges, and where a torque sensor transmission is attached to the upper flange and a driven drum is attached to the lower flange to which the shear disc is attached by the flange. with pulleys extending into the guide rails.

Doplňujúcim znakom vynálezu je to, že v spodnej časti trúbkového rámu je vytvořené klzné vedenie, na ktorom je osovo posuvné připevněný trúbkový nástavec so snímačom, ku ktorému je připojené kyvné rameno s kopírujúcim koiesom, pričom medzi klzným vedením a kyvným ramenom je umiestnená přítlačná pružina.An additional feature of the invention is that a sliding guide is formed in the lower part of the tubular frame, on which an axially displaceable tubular extension with a sensor is attached to which a swing arm with a copying wheel is connected.

U prístroja podta vynálezu nedochádza k porušeniu vzorky, čo· umožňuje plné hodnotit tahové vlastnosti mobilných energetických prostriedkov priamo v teréne. Krom teho možno zisťovať smykové napatie pody v závislosti na posuve, alebo vo' vztahu pre smykové pevnosti v závislosti na kontaktnom tlaku.The apparatus according to the invention does not cause sample breakage, allowing the full evaluation of the tensile properties of the mobile power devices directly in the field. In addition, the shear stresses of the substrate can be determined as a function of the displacement or in relation to the shear strengths as a function of the contact pressure.

Výstupné parametre získáváme v grafickej alebo digitálnej formě. Uvedené zariadenie bolo zhotovené a úspěšně odskúšané.Output parameters are obtained in graphical or digital form. The device was manufactured and successfully tested.

Příkladné prevedenie prístroja na meranie šmykového napátia pody pri prejazdoch mobilnými energetickými prostriedkami v pofných podmienkach je znázorněné na připojených výkresoch, kde na obr. 1 je schéma mechanickej časti, na obr. 2 hydraulické schéma a na obr. 3 je doplňkový přístroj na meranie híbky stopy.An exemplary embodiment of an apparatus for measuring the shear stress of a ground when traveling through mobile power means in a fair condition is shown in the accompanying drawings, where FIG. 1 is a diagram of the mechanical part, FIG. 2 shows a hydraulic diagram and FIG. 3 is an optional device for measuring the depth of a track.

Přístroj na meranie šmykového napatia pódy pri prejazdoch mobilnými energetickými prostriedkami v pofných podmienkach s hydraulickým ovládáním a přesným nastavováním i meraním prítlačnej sily s možnosťou merania točivého momentu, uhla pootočenia a híbky zatláčanla kotúča sa skládá z hnacej časti, z hnanej časti a z ovládacej časti. Základným prvkom je trúbkový rám 1 obdiatnikového tvaru postaveného na menšej stene. V hornej časti trúbkového rámu 1 je na stredovom nosníku uchytený priamočiary hydromotor 13, zatial' čo v bočných stěnách sú vodiace lišty 15 posuvného mechanizmu. Hlavné riešenie spočívá v tom, že na piestnici hydromotora 13 je pomocou príruby připevněný snímač prítlačnej sily 12, ku ktorému je připevněný dutý přítlačný nosník 11, v ktorého vnútornej časti je uložený hnací bubon 8, kde na hornom čapě je nasadené ozubené koleso zaberajúce s pastorkom 9 upevnenom na radiálnom pomalobežnom hydromotore 10.The apparatus for measuring the shear stress of the soil when traveling by mobile power means in the field conditions with hydraulic control and precise adjustment as well as measuring of the contact force with the possibility of measuring the torque, the rotation angle and the depressed disc depth consists of the driving part, the driving part and the driving part. The basic element is a rectangular-shaped tubular frame 1 built on a smaller wall. In the upper part of the tubular frame 1, a linear hydraulic motor 13 is mounted on the central beam, while in the side walls there are guide bars 15 of the sliding mechanism. The main solution consists in that on the piston rod of the hydraulic motor 13 is mounted by means of a flange a pressure force sensor 12, to which a hollow thrust beam 11 is attached, in the inner part of which a drive drum 8 is mounted. 9 mounted on a radial slow running hydraulic motor 10.

Na spodnej prírube 7 je připevněný paralelnými přírubami 5 snímač točivého momentu 6. Na hornej prírube 5a je převod snímača pootočenia 17 a k spodnej prírube 5b je připevněný hnaný bubon 4, ku ktorému je pomocou príruby 3 prichytený střihový kotúč 2. Obaja bubny 4, 8 sú obopnuté objímkami 18, na konci ktorých sú připevněné tvarové nosníky s kladkami 14 zasahujúcimi do vodiacich líšt 15.A torque sensor 6 is attached to the lower flange 7 by means of parallel flanges 5. On the upper flange 5a is a rotation sensor 17 transmission and to the lower flange 5b a driven drum 4 is attached to which a shear disc 2 is attached by flange 3. encircling the sleeves 18, at the end of which the shaped beams are fixed with rollers 14 extending into the guide rails 15.

V spodnej časti trúbkového rámu 1 je vytvořené klzné vedenie 20, na ktorom je osovo posuvné připevněný trúbkový nástavec so snímačom 21, ku ktorému je připojené kyvné rameno s kopírujúcim koiesom 23, pričom medzi klzným vedením 21 a kyvným ramenom je přítlačná skrutková pružina 24.A sliding guide 20 is formed in the lower part of the tubular frame 1, on which an axially displaceable tubular extension with a sensor 21 is attached to which a swing arm with a copying wheel 23 is connected, wherein a compression coil spring 24 is connected between the slide guide 21 and the swing arm.

Hnacia časť je tvořená hnacím bubnom 7 a 8, ktorý zachytává axiálně, ale hlavně ra diálne sily. Pohon je riešený hydrostaticky pomocou radiálneho pomalybežného hydromotora líl s ozubeným prevodom 9. Hnací kotúč je tlačený smerom nadul pomocou hydromotora 13 cez snímač 12, ktorý registruje prítlačnú silu, a přítlačný nosník 11 tvaru u.The drive part is formed by a drive drum 7 and 8 which receives axially but mainly radial forces. The drive is solved hydrostatically by means of a radial slow-running hydraulic motor 11 with toothed gearing 9. The drive disc is pushed upward by the hydraulic motor 13 via a sensor 12 which registers the contact force and a pressure beam 11 in the shape of a u.

Hnaná časť je tvořená taktiež bubnom 4, ktorý pomocou príruby 3 poháňa střihový kotúč 2 s vonkajším 0 180 mm, s vnútorným 0 148 mm s 25 drapákmi připevněnými po obvode pod uhlom 20°, výška zubov 6 mm a šířka 1,5 mm (nie je predmetom vynálezu).The driven part is also formed by a drum 4, which by means of a flange 3 drives a shear disc 2 with an outer 0 180 mm, an inner 0 148 mm with 25 grabs mounted at an angle of 20 °, a tooth height of 6 mm and a width of 1.5 mm object of the invention).

Meracia časť zabezpečuje meranie točivého momentu pomocou snímača 6 s přírubami 5 na uchytenie snímača prítlačnej sily 12 popřípadě jej meranie cez tlak oleja v hydromotore, dalej je to meranie uhlu natočenia 17 střihového kotúča a snímača 16 na meranie híbky zatlačovania kotúčov.The measuring part ensures the measurement of the torque by means of the sensor 6 with flanges 5 for holding the pressure force sensor 12 or its measurement through the oil pressure in the hydraulic motor, further measuring the angle of rotation 17 of the shear disc and the sensor 16 for measuring the disc pressing depth.

Vertikálny pohyb je zabezpečený pomocou vodiacich líšt 15 a kladiek 14 so zachytáváním axiálnych sil. Celm zariadenie je upevněné v ráme 1 s možnosfou prípevnenia na trojbodový závěs traktora.Vertical movement is provided by guide rails 15 and pulleys 14 with the capture of axial forces. The whole device is mounted in frame 1 with the possibility of attachment to the three-point linkage of the tractor.

Ovládacia časť na obr. 2 pozostáva z hydraulických obvodov, a to: z nádrže 24 s redukčným ventilem 23 a dvoch hydrogenerátorov 22, ktoré sú poháňané pomocou převodovky 21 cez vývodový hriadel'. Ďalej je to rozvádzač 25 s tlakovým ventilom 28, pomocou ktorého nastavujeme tlakové parametre hydromotorov 13,13a, 13b. Samostatný obvod zabezpečuje pohon hnacieho kotúča pomocou hydrogenerátora 22 (prvý od zdroja), rozvádzača 10a a radiálneho hydromotora 14.The control part in FIG. 2 consists of hydraulic circuits, namely: a tank 24 with a pressure-reducing valve 23 and two hydro-generators 22, which are driven by means of a transmission 21 via an output shaft. Furthermore, it is a distributor 25 with a pressure valve 28, by means of which the pressure parameters of the hydraulic motors 13, 13a, 13b are set. A separate circuit provides the drive of the drive disk by means of a generator 22 (first from source), a distributor 10a and a radial hydraulic motor 14.

Ovládanie je zabezpečené hydraulickým obvodom pozostávajúcim z nádrže 24, ktorá je cez rozvádzače 25, 10a a tlakový ventil 19 spojená s hydrogenerátormi 22 poháňanými pomocou převodovky 21 cez vývodový hriadel'. Přístroj na meranie smykového napatia móže byť zapojený priamo na vývody vonkajšieho obvodu hydrauliky, alebo hydrogenerátory 22 sú spojené přívodovou vetvou na hlavný rozvádzač 10a alebo na vedíajší rozvádzač 25, príp. cez poistný ventil 23 na nádrž 24 tlakového média, do ktorej je zavedený i přívod od rozvádzačov 10a, 25. Výstup rozvádzačov 10a, 25 je cez škrtiaci ventil 29 s hydromotormi 10, 13, 13a, 13b, ktorých piestnica ovládá zariadení na odoberanie podnych vzoriek, ďalej šmykový přístroj a otáčanie šmykovéboa prístroja, ako i vnikanie penetrometra do pody.The control is provided by a hydraulic circuit consisting of a tank 24, which is connected via a distributor 25, 10a and a pressure valve 19 to hydraulic generators 22 driven by a gearbox 21 via an output shaft. The shear voltage measuring device can be connected directly to the outlets of the external hydraulic circuit, or the hydraulic generators 22 are connected by a supply line to the main distributor 10a or to the secondary distributor 25 or 30, respectively. via a safety valve 23 to a pressure medium tank 24 into which the inlet from the distributors 10a, 25 is also introduced. The outlet of the distributors 10a, 25 is via a throttle valve 29 with hydraulic motors 10, 13, 13a, 13b whose piston controls the sampling device. , a shear apparatus and a rotation of the shear apparatus and penetration of the penetrometer into the tray.

Všetky přívodně vetve rozvádzačov 10a, 25 sú opatřené škrtiacími ventilmi a meradlami 26, 27 tlaku.All supply branches of the distributors 10a, 25 are provided with throttle valves and pressure gauges 26, 27.

Rozvádzačmi 10a, 25 s tlakovými ventilmi 19, 28 nastavujeme tlakové parametre a škrtiacim ventilom 29 nastavuje sa rýchlosť posuvu piestnic priamočarých dvojčinných hydromotorov 13, 13a, 13b.The pressure parameters are set by the distributor 10a, 25 with the pressure valves 19, 28 and the throttle valve 29 adjusts the speed of the piston rod feed of linear double-acting hydraulic motors 13, 13a, 13b.

Na obr. 3 je schematicky znázorněné ďalšie využitie pri meranlach parametrov ako je: híbka stopy, ktorú móžeme merať kontinuálně snímačom 31 pomocou kopírujúcehu kolesa 33 s přítlačnou pružinou 32 na kyvnom rameni posúvajúcim sa po klznom vedení 30.In FIG. 3 shows schematically another use in measuring parameters such as: the depth of the track, which can be measured continuously by the sensor 31 by means of a copy wheel 33 with a pressure spring 32 on a rocker arm sliding along the slideway 30.

PREDMETSUBJECT

Claims

The control is provided by a hydraulic circuit consisting of a tank 24, which is connected via distributors 25, 10a and pressure vessel 19 to the pumps 22 driven by a gearbox 21 via the outlet shaft. The shear tension measuring device may be connected directly to the outlets of the external circuit of the hydraulics, or the hydraulic generators 22 are connected to the main distributor 10 or to the sub-distributor 25, respectively. a purge valve 23 for a pressure medium reservoir 24 into which an inlet from the distributors 10a, 25 is introduced. The outlet of the distributors 10a, 25 is via a throttle 29 with hydromotors 10, 13, 13a, 13b whose piston actuator the shear apparatus and the rotation of the shear apparatus, as well as the penetration of the penetrometer into the soil. All supply lines of distributors 10a, 25 are provided with throttle valves and pressure gauges 26, 27. The pressure valves 10a, 25 with pressure valves 19, 28 adjust the pressure parameters and the throttle valve 29 adjusts the feed rate of the piston rods of the linear double acting hydraulic motors 13, 13a, 13b. FIG. 3 is a schematic illustration of another application for measuring the parameters of the track depth which can be measured continuously by the sensor 31 by means of a copying wheel 33 with a pressure spring 32 of a swinging arm moving after sliding 30. FIG.

CLAIMS 1. An apparatus for measuring shear tension of a soil during travel by means of mobile power means in a plurality of conditions with hydraulic actuation and pre-setting and compression of the pressing force, with the possibility of measuring torque, angle of rotation and depth of pressing of the disc, comprising: a tubular frame is formed by a construction of a smaller wall, and a rectilinear hydraulic motor is trapped in its upper part on the central beam. the lateral walls are guided by the sliding mechanism, characterized in that the female piston rod of the hydraulic motor (13) is mounted by means of a flange of a pressure force sensor (12), to which a hollow pressure carrier (11) is attached, a driving drum (8) is mounted, wherein a gearwheel engaging a pinion (9) mounted on a radial slow-moving hydraulic motor (10) is mounted on the upper pin and is mounted on the bottom flange (7) by parallel wheels with the flanges (5) the torque sensor (6), where on the upper flange (5a) there is a rotation sensor (17) and the lower flange (5b) is fitted with a driven bug (4) to which the flange (3 ) the shearing disc (2) is adhered to, the shafts (8, 4) being encircled by the sleeves (18), at the end of which are fixed form carriers with rollers (14) extending the guide rails (15).

2. A shear tensile measuring apparatus as claimed in claim 1, wherein a sliding guide (30) is formed in the lower portion of the tubular frame (1), on which a tubular insert with a sensor (31) is attached to which the slide there is a pendulum arm attached to the pendulum wheel (33), wherein a compression spring (32) is provided between the slide guide (31) and the swing arm.

3 sheets of drawings i