DE564835C

DE564835C - Vibration exciter and vibration meter, especially for examining the subsoil

Info

Publication number: DE564835C
Application number: DE1930564835D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Mueller
Original assignee: H Maihak AG
Current assignee: H Maihak AG
Priority date: 1930-01-26
Filing date: 1930-01-26
Publication date: 1932-11-23

Description

Schwingungserreger und Schwingungsmesser, insbesondere zur Untersuchung des Baugrundes Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat, der in erster Linie zur Bestimmung der sogenannten Baugrundzahl dient. Da die zulässige Beanspruchung des Baugrundes eine Funktion dieser Kennzahl ist, läßt sich erstere mit Hilfe der durch den Apparat gefundenen Baugrundzahl bestimmen. Bisher wurden zur Ermittlung der Baugrund- oder Bettungszahl lediglich statische Verfahren angewandt, d. h. es wurden kleine Flächen des Baugrundes in entsprechender Weise belastet und dabei die Einsenkungstiefen gemessen. Dieses Verfahren ist ungenau und zeitraubend. Wie Versuche ergeben haben, gehorcht der Baugrund infolge seiner elastischen Eigenschaften im allgemeinen mehr oder weniger :elementaren Schwingungsgesetzen, so daß sich durch künstliche Erzeugung periodischer Schwingungen und deren Aufzeichnung ein Mittel bietet, die Baugrundzahl zu bestimmen, und zwar durch Heranziehung der Resonanzzustände.Vibration exciters and vibration meters, in particular for examination of the subsoil The present invention relates to an apparatus primarily is used to determine the so-called subsoil number. Because the permissible stress of the subsoil is a function of this key figure, the former can be determined with the help of the Determine the subsoil number found by the apparatus. So far have been used to determine Only static methods are used for the number of subsoil or bedding, d. H. it small areas of the subsoil were loaded in a corresponding manner and at the same time the depression depths measured. This process is imprecise and time consuming. As Tests have shown that the subsoil obeys due to its elastic properties in general more or less: elementary vibration laws, so that through artificial generation of periodic vibrations and their recording a means offers to determine the subsoil number by using the resonance states.

Gleichzeitig lassen sich durch Auswertung der mit dem Apparat aufgezeichneten Schwingungsdiagramme eindeutige Schlüsse auf das dynamische Verhalten des Prüfkörpers, insbesondere des Erdbodens, ziehen. Aus der Größe der Federung läßt sich der Elastizitätsmodul des Erdbodens berechnen; aus der. Form der Diagramme erkennt man die Art der Federung, die im Boden herrschende Dämpfung und diePhasenverschiebunggegenüber völlig elastischem Material.At the same time, by evaluating the recorded with the apparatus Vibration diagrams make clear conclusions about the dynamic behavior of the test body, especially of the ground. The modulus of elasticity can be derived from the size of the suspension calculate the ground; from the. The shape of the diagrams shows the type of suspension, the damping prevailing in the soil and the phase shift compared to completely elastic Material.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist die Vereinigung folgender, bei ähnlichen Prüfapparaten bekannter Einrichtungen nach bestimmten Gesichtspunkten vorgenommen und somit eine Kombinationserfindung geschaffen worden.To achieve this goal, the union is as follows, with similar ones Test apparatus of known facilities made according to certain criteria and thus a combination invention has been created.

Der in Abb. i dargestellte Apparat besteht im wesentlichen aus einer leichten Massem, und einer schweren, trägen Masse tn2, die konzentrisch um eine senkrechte Achse angeordnet sind. Beide Massen sind durch die Feder f y .elastisch miteinander gekoppelt. Die Feder/, von hochkantigem Querschnitt ist ebenfalls konzentrisch zur Hauptachse angebracht.The apparatus shown in Fig. I consists essentially of a light mass and a heavy, inert mass tn2, which are arranged concentrically around a vertical axis. Both masses are elastically coupled to one another by the spring fy. The spring /, of upright cross-section is also attached concentrically to the main axis.

Der schwingende Erdboden ist durch die Feder f_,. angedeutet.The vibrating earth is supported by the spring f_ ,. indicated.

Die Masse ml wird nun durch zwei rotierende Massen nzo in Schwingungen versetzt. Die Massein. bleibt infolge ihrer Trägheit und der Weichheit der Feder f y praktisch in Ruhe. Die Masse m2 trägt ein Schreibwerk, dessen Schreibhebel durch eine Stange mit der Masse ml verbunden ist. Hierdurch wird die Schwingung, d. h. die in der Hauptsache sich vollziehende Relativbewegung zwischen den Massen in, und m2, als. Diagramm auf dem Papierstreifen verzeichnet.The mass ml is now made to vibrate by two rotating masses nzo. The masses. remains practically at rest due to its inertia and the softness of the spring fy. The mass m2 carries a writing mechanism, the writing lever of which is connected to the mass ml by a rod. As a result, the oscillation, that is, the relative movement that takes place in the main between the masses in, and m2, as. Chart written on the strip of paper.

In der Abb. 2 sind die exzentrischen Massen m, und der diese antreibende Motor am Fuße des Apparates angebracht, um eine größere Stabilität zu erzielen. Die Massen in, werden hier durch zwei exzentrische Scheiben dargestellt, die symmetrisch zur Mittelachse des Apparates angeordnet sind. Die Getriebewelle wird durch Kegelräder und biegsame Wellen mit einem Tachometer verbunden. Dieses Tachometer betätigt :einen zweiten Schreibhebel, der die Drehzahl, d. h. die Frequenz, der dem Prüfkörper bzw. dem Erdboden in der Hauptachse aufgezwungenen Schwingungen auf demselben Papierstreifen so aufzeichnet, daß zueinander gehörige Frequenzen und Amplituden auf denselben Senkrechten zur Längenachse des Papierstreifens liegen (s. Abb. 3).In Fig. 2 the eccentric masses m and the one driving them Motor mounted at the foot of the apparatus for greater stability. The masses in, are represented here by two eccentric discs that are symmetrical are arranged to the central axis of the apparatus. The gear shaft is made by bevel gears and flexible shafts connected to a speedometer. This speedometer operates: one second writing lever that controls the speed, d. H. the frequency that the test body resp. vibrations imposed on the ground in the main axis on the same strip of paper records in such a way that associated frequencies and amplitudes are on the same Be perpendicular to the longitudinal axis of the paper strip (see Fig. 3).

Der ganze Apparat stützt sich auf eine ebenfalls zur Hauptachse konzentrisch angeordnete Bodenplatte, die auf den zu untersuchenden Baugrund gelegt wird. Es entsteht somit ein elastisch gekoppeltes, reibungslos, zentriert, gedämpft schwingendes System zweier Massen, bei welchem der elastische Prüfkörper, insbesondere der Erdboden, die eine der beiden Federwirkungen dieses Koppelsystems hervorruft. Dadurch, daß in ein und derselben Hauptsache die Impulse dem Erdboden aufgedrückt und die Schwingungen registriert werden, ergeben sich im Gegensatz zu den Meßergebnissen, die mit bisherigen ähnlichen Einrichtungen gefunden wurden, Schwingungsdiagramme, die im Zusammenhang mit dem zugehörigen Frequenzdiagramm in dynamischer Hinsicht eindeutig auswertbar sind (vgl. Abb.3).The whole apparatus is based on one which is also concentric to the main axis arranged floor slab, which is placed on the subsoil to be examined. It This creates an elastically coupled, frictionless, centered, dampened oscillating one System of two masses, in which the elastic test body, in particular the ground, which causes one of the two spring effects of this coupling system. As a result of that In one and the same main thing, the impulses are pressed on the ground and the vibrations are registered, in contrast to the measurement results obtained with previous Similar bodies were found to be related to vibration diagrams can be clearly evaluated dynamically with the associated frequency diagram are (see Fig.3).

Um die Größe der Schwingungsausschläge dem jeweiligen vor der Messung unbekannten elastischen Verhalten des Prüfkörpers anpassen zu können, kann der Wirkungsgrad der zwischen den Massen m1 und m2 angebrachten Flüssigkeitsdämpfung während des Arbeitens des Apparates verstellt werden.To determine the size of the oscillation amplitudes before the measurement To be able to adapt unknown elastic behavior of the test body, the efficiency the liquid damping applied between the masses m1 and m2 during the Working of the apparatus can be adjusted.

Die Größe des Impulses läßt sich ferner bei unveränderter Drehzahl verändern, und zwar wieder, während der Apparat arbeitet. Dies geschieht in der Art, daß die Schwunggewichte m" durch eine Einrichtung, deren Wirkungsweise die Abb. ¢ sofort erkennen läßt, in derselben Ebene, in der sie rotieren, radial zu ihren Drehachsen verstellt werden, und zwar gemeinsam gleichmäßig von einem Punkt aus. Man ist somit in der Lage unter im übrigen völlig gleichbleibenden Verhältnissen, was Drehzahl, Wirkungsgrad der Dämpfung usw. anbelangt, nur die Größe der periodisch ausgeübten Kräfte zu verändern und kann somit diesen Einfluß auf das dynamische Verhalten des Prüfkörpers feststellen.The size of the pulse can also be changed with an unchanged speed change, again while the apparatus is working. This is done in the Kind that the swing weights m "by a device whose mode of action the Fig. ¢ shows immediately, in the same plane in which they rotate, radially to their axes of rotation are adjusted, and together evenly from one point the end. One is thus able, under otherwise completely unchanged conditions, as far as speed, damping efficiency, etc. is concerned, only the size of the periodic exerted forces and can thus influence the dynamic Determine the behavior of the test object.

Da schließlich bei dynamischen Bodenuntersuchungen die elastische Federwirkung des Erdreichs auch -eine Funktion der Form der Lastfläche ist, wird die Fußplatte des Apparates als Kreis, Quadrät, Rechteck usw. ausgeführt, um den Einfluß des Verhältnisses vom Inhalt zum Umfang der Lastfläche auf die Bodenelastizität feststellen zu können.Finally, in dynamic soil investigations, the elastic The spring action of the soil is also a function of the shape of the load area the base plate of the apparatus designed as a circle, square, rectangle, etc. to the Influence of the ratio of the content to the size of the load area on the soil elasticity to be able to determine.

Claims

PATE rrTArrsprÜcrrrr .: i. Vibration exciter and vibration meter, especially for the investigation of the subsoil, characterized by the combination of the following devices known from similar test apparatus: Two masses (ml and m2) are arranged concentrically around a vertical axis and are so elastically coupled with one another that one can run smoothly, but nevertheless absolutely centric, damped oscillating, coupled system with only one degree of freedom in the vertical axis, whereby exciting masses (nto) are set in straight or circular oscillations by motor force and their oscillations are transferred to the light oscillating mass (in,) that furthermore, the directly excited mass (ml) is placed on the object to be tested, in particular the ground, by means of a base plate or the like arranged concentrically around the main axis and thus also forced it to vibrate, and finally both the frequencies of the forced vibrations as well as the relative movements of the two masses (ml and m2) corresponding to the one degree of freedom of the system, i.e. the mutual perpendicular oscillations of these masses, are again recorded in their common vertical axis on one and the same strip of the diagram in such a way that each perpendicular to the zero line of this strip is to each other provides appropriate frequencies and amplitudes.

2. Vibration exciter and vibration meter according to claim i, characterized g e 'indicates, that the smooth zen c. trimming of the dimensions (in, - and m2) by executing the Coupling spring with an edgewise cross-section takes place.

3. Vibration exciter and vibration meter according to claim i and 2, characterized in that the exciting masses (in ") at the light weight (ml) Attached as close as possible to the lower support point are, and that the writing mechanism is attached to the inertial mass (m.).

Vibration exciter and vibration meter according to claims 1 to 3, characterized in that the efficiency of the damping device attached between the two masses (ntl and m.,) during of the working of the apparatus can be adjusted to thus the size of the recorded Vibration amplitudes the respective elastic behavior unknown before the measurement to be able to adapt the test body.

5. Vibration exciter and vibration meter according to claim i to ¢, characterized in that the to achieve variable, but always purely vertical axial impulses, the one degree of freedom of the apparatus accordingly, existing eccentric masses (m,) of equal size in a vertical one Central plane of the apparatus are arranged so that they are together, while they rotate, from one point evenly, namely adjusted radially to their axes of rotation can be.

6. vibration exciter and vibration meter according to claim i to 5, characterized in that the flat base plate with different plan shapes is carried out in order to reduce the influence of the ratio of the bearing surface to the circumference to determine the elasticity of the dynamically examined test specimen.