PL159708B2 - Urzadzenie d o badania sil scinajacych, zwlaszcza gruntów w warunkach polowych PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do badan sil scinajacych, zwla- szcza gruntów w warunkach polowych, zawierajace tensometryczny uklad pomiarowy wspóldzialajacy z dwuczesciowym zespolem bezposredniego scinania oraz posiadajace rame nosna, która za pomoca sworzni zawieszenia i górnego lacznika zawieszona jest na trzypunktowym ukladzie zawieszenia ciagnika, zna- mienne tym, ze na poprzecznej belce przedniej (11) ramy nosnej (4) opartej na plozach (5) ma zamocowa- na belke tensometryczna (8) z osadzonym na niej zderzakiem (9), który opiera sie o górne ramie dzwigni dwuramiennej (10), która osadzona jest obrotowo na poprzecznej belce tylnej (13) ramy nosnej (4) i która na dolnym ramieniu ma zamocowany uchwyt (14), do którego za pomoca ciegna (16) przymocowany jest zespól bezposredniego scinania (17). Fig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do badań sił ścinających, zwłaszcza gruntów w warunkach polowych. Przy pomocy tego urządzenia uzyskuje się wyniki pozwalające na wyznaczenie spójności oraz kąta tarcia wey/n^rznego badanego gruntu, bez naruszenia jego struktury.

Powszechnie znane 1 stosowane metody oraz urządzenia służą do parametrów gruntów przeznaczonych na cele budowwane, przy czym naruszenie naturalnej struktury gruntów podczas pobierania próbek lub podczas pomiarów nia ma isto^ego wpływu na uzyskiwane w warunkach laboratoryjnych odtworzenie czystych naprężeń postaciowych jest bardzo trudne i na ogół parametry gruntu /gleby/ decydujące o tych odkształceniach określamy tr^óossiw^'^m lub aparatem bezpośredniego ścinania, /óernacki H. : Teoria i konstrukcja maszyn rolniczych, tom 1, część I i II, Narzędzia i maszyny uprawowe, PWRRL, Warszewa 1981, s. 39: Eyszewski V. , Hamecz 3.: Gleba, maszyna, rośllne, WN, W^i^szawe, 1977, s. 72; W łun Z.: Zarys geotechnńki, WiŁ, Warszawa 1982, s. 184/. Aparaty tróiosoiawi stosuje się wyłącznie w warunkach laboratoryjnych, a aparaty do bezpośreoniego ścinania mogą oyć stosowane, zależnie od Konstrukcjj, w warunkach laboratoryjnych lub polowych. Podczas pomiarów przeprowadzanych w warunkach laboratcryjnycn niezależnie od rodzaju zastosowanego aparatu, wprawdzie istnieje mcoliwisć uzyskania dokładnych wyników pomiarów, ale z kolei w trakcie przygotowywania próbek ao pomaru następuje niszczenie struktury gleby, co sprawia, ze przydatność tych urządzeń Ha octr^eo tacaniki rolniczej jest oardzo i^rαnlJZinα,

159 708

Jednym ze znanych urządzeń służących do bozpośrednlego ścinania Jeet urządzenie ekładajęca się z dwóch nałożonych na siebie skrzynek, w których umieszcza elę badanę próbkę gleby·

Pod i nad próbkę gruntu usytuowane sę filtry, które słuZę do uregulowania stosunków wodnoopowietrznych badanej próbki. Umieszczone w skrzynkach próbkę ubija się lub obclęża ciężarkami, po czym dzlałajęc na górnę skrzynkę siłę poziomę doprowadza się do ścięcia próbki. Ola danej gleby wykonuje się kilka pomiarów dla różnych stopni ubicia próbki względnie kilku różnych obclężeń. He wszystkich przypadkach uzyskano wyniki, które po przeniesieniu na wykres współrzędnych, charakteryzuję się proporcjonannym wzrostem sił potrzebnych na ścięcie próbki w stosunku do stopnia ubicia lub obciężaiia próbki.

Wynnki te przedstawione w formie wykresu maję zawsze postać linii prostej.

Znany jeat też przyrzęd do przeprowadzania badań w warunkach polowych /Oawidowskk.j Przyrzęd do wyznaczania wartości spójności 1 kęta tarcia wewnntrznego gleby, Maszyny i Cięgniki Rolnicze Nr 2, 1987, e. 16/. Przyrzęd ten posiada cylinder, w którym wykonane sę promieniowo przegrody. Cylinder tan wbija się w glebę, po czym na jego pokrywie umieszcza się odpowiednie obciężenla. Cylinder ten, poprzez łęcznlk ułożyskowany w stojaku, wprawia się w ruch obrotowy za pomocę klucza dynamotmtrycznego. Ze pomocę tego przyrzędu uzyskuje się tylko przybliżone wyniki pomiarów, a ponadto, w trakcie badań, nie ma możliwości rejestracji przebiegu sił* wynalazek dotyczy urzędzenia, które zawiera tensometryczny układ pomiarowy współdziałaj ęcy z zespołem bezpośredniego ścinania oraz ramę nośną, która za pomocę sworzni oraz łącznika górnego zawieszona jest na trzypunktwwym układzie zawieszenia ciągnika.

Urzędzenie według wynalazku posiada ramę nośnę opartę na płozach, której boki długie połęczone sę dwiema belkami poprzecznymi przednlę 1 tylnę. Na poprzecznej belce przedniej zamocowana jest belka teistmθtryczia. na której górnej części osadzony jest zderzak, który opiera się o górne ramię dźwigni dwurarniennnj. Dźwignia ta osadzona jest obrotowo na wspomniansj poprzecznej belce tylnej. W’spomniana dźwignia na dolnym ramieniu ma zamocowany przesuwnie· uchwyt, który wyposażony jest w śrubę ustalajęcę i we wskaźnik położenia cięgna, na którym przymocowany jest zespół bezpośredniego ścinania. Zespół bezpośredniego ścinania składa się z ramki zewnętrznej z prowadnicami, w której przesuwnie zgodnie z kierunkiem jazdy, usytuowana jest ramka wewnętrzia z pokrywę, na której umieszcza się obciążniki. Ramka wewnętrzna w przedniej części posiada osadzone przeguby obrotowe, na których zamocowane jest wspomniane cięgno, za pomocę którego ramka wawnętrznna Jest wysuwna, wraz z badanę próbkę, ze skrzynki zewnnęrznej. Skrzynka zewnętrzna w dolnej części posiada zaostrzenia ułatwiające wciśnięcie jej w glebę. Łęc^H górny trzypunktowego układu zawieszenia zamocowany jest przesuwnie i obrotowo na stojaku ramy nośnej.

Zaletę urządzenia według wynalazku jest możliwość badania w warunkach polowycch spójności i kęta tarcia wewnętrznego gleby bez naruszania jej struktury, przy czym jest możliwe wykonywanie pomiarów i cięgła rejestracja występujęcych sił z dużę dokładnościę.

Urzędzenie umożliwia przeprowadzenie pomiarów w dowolnycn warunkach polowych przy regulowanej płynnie w dużym zakresie odległości płaszczyzny ścinania od powierzchni gleby i dowolnie zmienianej prędkości ściaania.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ideowy schemat kinetyczny urzęozenia, fig. 2 - widok z góry zespołu bezpośredniego ścinania, fig. 3 - przekrój podłużny a fig. 4 - przekrój poprzeczny zespołu bezpośredniego ścinania, fig. 5 - wykres przebiegu sił stycznych w funkcji przesunięcia /czasu/.

Urzędzenie według wynalazku posiada ramę nośnę 4 wspartę na płozacn 5, które w trakcie pomiaru przesuwają się po powierzchni pola. Rama nośna 4 ilct^,Λ^iia jest na trzypunktowym układzie zawieszenia ciągnika poprzez dwa sworznie zawieszenia 2 osadzone w przedni boku tej ramy i łącznik górny 1, który jest osadzony przesuwnie i wrotow/o w stojaku 3.

Taki sposób mocowania umooliwia transport urządzenia i wykonywania nawrotów, a ponadto, zastosowanie przesuwnie mocowanego łącznika górnego 1 zapewnia samoczynne równoległe ustawienie ramy względem podłoża, w trakcie wykonywanie pomiarów.

159 708

W części środkowej rama nośna 4 Jest połęczona dwiema belkami poprzecznymi przednię 11 1 tylnę 13. Na poprzecznej belce przedniej 11 zamocowana jeet belka teneometryczne B, na której górnej części osadzony Jeet zderzak 9, Zderzak 9, oplerejęc się o górnę część górnego ramienia belki sztywnej 10, kktóra jeet dźwignię dwuremiennę zamocowanę obrotowo na poprzecznej belce tylnej 13 ramy nośnej 4, przekazuje na belkę tenaometrycznę 8 siły Jakie po^et^;|ę w momeecie ścinania 1 przesuwania badanej gleby. Na dolnym ramieniu dźwigni sztywnej 10 zamocowany jeet uchwyt 14 cięgna 16, którego wysokość położenia na wepcu^anej dźwigni sztywnej 10 ustala się śrubę u8teleJęca 6. Przesuwne uchwytu 14 umożliwia płynnę zmianę jego położenia w płaszczyźnie pionowej w zależności od odległości płaszczyzny śclnecie od powierzchni badanego gruntu. Uchwyt 14 posiada wskaźnik położenia 15 cięgna 16, który służy do sprawdzenia czy kęt zawarty pomi.ędzy belkę sztywnę 10 a cięgnem 16 jest kętem prostym. Prostopadłe ustawienie cięgna 16 w stosunku do belki sztywnej 10 zapo^ega powstawaniu 1 rejestracji aiły składowy. Zespół bezpośredniego ścinecla 17 składa elę z dwóch ramek zewncarzcej 18 i wewicarznej 19.

Ramka zewnętrzna 18 od strony dolnej posiada zaostrzenie 22 ułatwiajace wciśnięcie jej w badany grunt, a me prowadnice 23, po których przesuwa się ramka wawr^^ne 19. Równoległe przemieezcczanle się ramki wewnnarzcej 19 po ^ροιππΟοου^ prowadnicach 23 w płaszczyźnie poziomej w stosunku do kierunku jazdy ułatwia przesuwne zeeocownaie cięgna 16 na przegubach obrotowych 21, które sę osadzone na przedniej ściance w8po<nmCaneJ ramki nθwnnarznej 19.

Wewncarz ramki mewncarznθj 19 usytuowana jest pokrywa 20, która po wciśnięciu obu ramek 18, w badany grunt znajduje elę na pot^w^rzchn^ tego gruntu. Na pokrywie 20 umieszczane sę obciężniki.

siły dziełajęcej na belkę tecscmeryczcę 8, w postaci sygnałów elektrycznych, przekazywane sę z tensceetrów oporowych, będęcycn czujnikami odkształceń pracującym w układzie eesτke oporowego 7, do automatycznego koeeθncetcre rejestrującego, który na czae pomiarów umieszczany jest na ramie nośnej 4.

Przebiegi sił ścinających uzyskane przy pomocy urzędzenia według wynalazku różnię się od analogicznych przebiegów uzyskiwanych w warunkach laboratoryjnych. Na uzyskanym wykresie oprócz punktu przedstewiajęcegc wartość eek^yιneenej siły atycznoj b oraz ustabllicnwanego przebiegu cbrezujęcegc kęt tarcia rznego d występuję również dwa przegięcia krzywej a, c, które wyndtaję ze sprężystości gruntu, nlszczecie struktury 1 porcwatcści gleby, ściskanie poιunβtrzt międzyczaeteczkcnego.

^Wytępienie wspomnianych dwóch przegięć jeet charakterystyczne tylko dla pomiarów uzyskanych w warunkach polowych przy nieneruszccθj strukturze gleby.

159 708

Fig. 4.

Fig. 2.

159 70Θ

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do badań sił ścinających, zwłaszcza gruntów w warunkach polowych, zawierające tensometryczny układ pomiarowy współdziałaJęcy z dwuczęścoowym zespołem bezpośredniego ścinania oraz posiadające ramę nośną, ktłra za pomocą sworzni zawieszenia i górnego łącznika zawieszona jest na układzie zawieszenia ciągnika, znamienne t y m, że na poprzecznej belce przedniej /11/ ramy nośnnej /4/ opartej na płozach /5/ ma zamocowaną belkę tensometryczną /6/ z osadzonym na niej zderzakiem /9/, ktłry opiera się o głrne ramię dźwigni dwuramiennej /10/, ktłra osadzona Jest obrotowo na poprzecznej belce tylnej /13/ ramy nośnej /4/ i ktłra na dolnym ramieniu ma zamocowany uchwyt /14/, do którego za pomocą cięgna /16/ przymocowany jest zespół bezpośredniego ścinania /11/ .

2. Urządzenie według zastrz. 1,znamienne tym, że uchwyt /14/ zamocowany jest na dźwigni dwuramiennej /10/ przesuwnie oraz posiada śrubę ustalającą /6/ 1 wskaźnik położenia /15/ cięgna /16/.

3. Urządzenie według zastrz. 1,znamienne tym, ze zespół bezpośredniego ścinania /17/ składa się z ramki zewnętrznej /18/, w której przesuwnie, zgodnie z kierunkeem jazdy, jest usytuowana ramka wewnitrziα /19/.

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne t y m« ze ramka zewnętrzna /18/ od st rony wewaitrznej posiada prowadnice /23/, a w swej dolnej części posiada zaostrzenie /22/. 5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne t y m, że w ramce wewaitrznej /19/ jest usytuowana pokrywa /20/. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne t y m, ze cięgno /16/ zamocowane jest na ściance ram^l. aewantΓznej /19/ przesuwnie przy pomocy przegubów obrotowych /21/. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne t y m, ze łącznik górny /1/ trzypun-

ktonego układu zawieszenia jest zamocowany przesuwnie 1 obrotowo na stojaku /3/ ramy nośnej /4/.

* *