RU195634U1 - Automated device for continuous horizontal layered measurement of soil hardness - Google Patents

Automated device for continuous horizontal layered measurement of soil hardness Download PDF

Info

Publication number
RU195634U1
RU195634U1 RU2019141100U RU2019141100U RU195634U1 RU 195634 U1 RU195634 U1 RU 195634U1 RU 2019141100 U RU2019141100 U RU 2019141100U RU 2019141100 U RU2019141100 U RU 2019141100U RU 195634 U1 RU195634 U1 RU 195634U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deformers
soil
layer
thickness
hardness
Prior art date
Application number
RU2019141100U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Старовойтов
Бадри Хутаевич Ахалая
Валерий Михайлович Коротченя
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2019141100U priority Critical patent/RU195634U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU195634U1 publication Critical patent/RU195634U1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00Investigation of foundation soil in situ

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности, к устройствам для исследования физико-технологических свойств почвы.Автоматизированное устройство для послойного горизонтального непрерывного измерения твердости почвы содержит деформаторы, размещенные в вертикальной стойке, и тензодатчики.Деформаторы выполнены в виде консольно закрепленных пластин с прямоугольной верхней частью и треугольным сечением рабочей части с наклеенными к ним с тыльной стороны тензодатчиками, при этом рабочая длина последующего деформатора больше длины предыдущего на толщину обрабатываемого им слоя, расстояния между деформаторами по ходу движения определены в зависимости от толщины обрабатываемого слоя и угла скалывания по формуле:,гдерасстояние между деформаторами по ходу движения, м- номера предыдущего и последующего деформаторов,толщина анализируемого поверхностного слоя почвы, м;угол скалывания обрабатываемого слоя, град.2 ил.The utility model relates to the field of agricultural engineering, in particular, to devices for studying the physical and technological properties of the soil. An automated device for continuous horizontal layered measurement of soil hardness contains deformers placed in a vertical rack and strain gauges. The deformers are made in the form of cantilever fixed plates with a rectangular the upper part and a triangular section of the working part with strain gauges glued to them on the back side, while the working length the next deformer is greater than the length of the previous one by the thickness of the layer processed by it, the distances between the deformers in the direction of travel are determined depending on the thickness of the processed layer and the cleaving angle according to the formula: soil, m; cleavage angle of the treated layer, city 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности, к устройствам для исследования физико-технологических свойств почвы. The utility model relates to the field of agricultural engineering, in particular, to devices for studying the physical and technological properties of soil.

Одной из существенных характеристик механических свойств почвы является ее твердость, обязательное определение которой при испытаниях плугов, культиваторов и других машин предусматривается соответствующими ГОСТами. One of the essential characteristics of the mechanical properties of the soil is its hardness, the mandatory determination of which when testing plows, cultivators and other machines is provided for by the relevant GOSTs.

Известны два способа измерения твердости почвы – позиционный и непрерывный [Кушнарев А., Кравчук В., Кушнарев С., Дюжаев В. Мониторинг плотности почвы пахотного горизонта в системе точного (управляемого) земледелия /Техника и технологии АПК.2010.№9.С.1] Глубина определения величин твердости может колебаться от 30 см до 1,5…1,8 м [Пат. № 2699755, МПК Е02D 1/00, 2019]. There are two methods of measuring soil hardness - positional and continuous [Kushnarev A., Kravchuk V., Kushnarev S., Dyuzhaev V. Monitoring the density of the soil of the arable horizon in the system of accurate (controlled) agriculture / Technique and technology AIC. 2010. No. 9.C .1] The depth of determination of hardness values can vary from 30 cm to 1.5 ... 1.8 m [US Pat. No. 2699755, IPC E02D 1/00, 2019].

Известны позиционные твердомеры для определения величины твердости в пределах поверхностного слоя в вертикальном и горизонтальном направлениях [Пат. РФ № 2433399, МПК G01N 33/24, 2011; Пат. РФ № 45190, МПК G 01N 33/24, 2005]. Деформатор для определения твердости почвы в горизонтальном направлении представлен защищенным плунжером, оказывающим воздействие на тензометрическое кольцо [Пат. РФ №2608345, МПК G01N3/40, 2017]. Known positional hardness testers for determining the amount of hardness within the surface layer in the vertical and horizontal directions [US Pat. RF number 2433399, IPC G01N 33/24, 2011; Pat. RF № 45190, IPC G 01N 33/24, 2005]. The deformer for determining the soil hardness in the horizontal direction is represented by a protected plunger that affects the tensometric ring [Pat. RF №2608345, IPC G01N3 / 40, 2017].

К позиционным твердомерам для определения величины твердости в вертикальном направлении относят твердомер Ю.Ю. Ревякина.To positional hardness testers to determine the hardness in the vertical direction include the hardness tester Yu.Yu. Revyakina.

Непрерывное (динамическое) измерение твердости почвы является инструментом интенсификации процесса съема информации о состоянии почвы по твердости.Continuous (dynamic) measurement of soil hardness is a tool to intensify the process of taking information about soil state by hardness.

При непрерывном измерение твердости почвы оказывают воздействие в горизонтальном направлении на один или несколько слоев [Пат. РФ № 45190, МПК G 01N 33/24, 2005]. With continuous measurement of soil hardness, they have an effect in the horizontal direction on one or more layers [Pat. RF № 45190, IPC G 01N 33/24, 2005].

Для непрерывной записи величин используется тензометрическое оборудование [Пат. РФ №78574, МПК G01N 9/00, 2008; Пат. РФ №104716 G 01N 3/00, 2011].For continuous recording of values used tensometric equipment [US Pat. RF №78574, IPC G01N 9/00, 2008; Pat. RF №104716 G 01N 3/00, 2011].

Прототипом является твердомер конструкции Самарской сельскохозяйственной академии [Васильев С.И. Совершенствование метода и технических средств для горизонтального измерения твердости почвы при внедрении технологии координатного земледелия: автореф. дис.-Пенза, 2007.] Твердомер включает плунжерные деформаторы, размещенные в вертикальной стойке. Их наконечники расположены по вертикали в отверстиях мембраны. The prototype is a hardness tester of the construction of the Samara Agricultural Academy [S. Vasiliev Improving the method and technical means for horizontal measurement of soil hardness when introducing coordinate farming technology: abstract. dis.-Penza, 2007.] The hardness meter includes plunger deformers placed in a vertical rack. Their tips are located vertically in the holes of the membrane.

К недостаткам известной конструкции можно отнести недостаточную точность измерений и нарушения в работе при забивании отверстий мембраны почвой. Недостаточная точность измерений возникает за счет того, что нижележащий деформатор создает волну напряжений, способствующую предварительному разрушению почвы, а вышележащие деформаторы замеряют твердость уже разрушенной почвы. Также известный твердомер будет неэффективен при работе на задерненной почве. The disadvantages of the known design include the lack of accuracy of measurements and violations in operation when driving holes in the membrane with soil. Insufficient measurement accuracy arises due to the fact that the underlying deformer creates a stress wave that contributes to the preliminary destruction of the soil, and the overlying deformers measure the hardness of the already destroyed soil. Also known hardness tester will be ineffective when working on soddy soil.

Технической задачей полезной модели является повышение точности измерений и технологической надежности, особенно при работе на задерненной почве.The technical task of the utility model is to increase the accuracy of measurements and technological reliability, especially when working on soddy soil.

Поставленная техническая задачи достигается тем, что в автоматизированном устройстве для послойного горизонтального непрерывного измерения твердости почвы, включающем деформаторы, размещенные в вертикальной стойке и тензодатчики, согласно полезной модели, деформаторы выполнены в виде консольно закрепленных пластин с прямоугольной верхней частью и треугольным сечением рабочей части с наклеенными к ним с тыльной стороны тензодатчиками, при этом рабочая длина последующего деформатора больше длины предыдущего на толщину обрабатываемого им слоя, расстояния между деформаторами по ходу движения определены в зависимости от толщины обрабатываемого слоя и угла скалывания по формуле: The stated technical problem is achieved in that in an automated device for continuous horizontal layered measurement of soil hardness, which includes deformers placed in a vertical rack and strain gauges, according to a utility model, the deformers are made in the form of cantilevered plates with a rectangular upper part and a triangular section of the working part with glued to them from the back with strain gauges, while the working length of the subsequent deformer is greater than the length of the previous one by the thickness they th layer, the distance between the warp in the course of movement are determined depending on the thickness of the treated layer and spallation angle by the formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где

Figure 00000002
расстояние между деформаторами по ходу движения, м; Where
Figure 00000002
the distance between the deformers in the direction of travel, m;

Figure 00000003
- номера предыдущего и последующего деформаторов,
Figure 00000003
- numbers of the previous and subsequent deformers,

Figure 00000004
толщина анализируемого поверхностного слоя почвы, м;
Figure 00000004
thickness of the analyzed surface soil layer, m;

Figure 00000005
угол скалывания обрабатываемого слоя, град.
Figure 00000005
cleavage angle of the treated layer, deg.

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлено автоматизированное устройство для послойного горизонтального непрерывного измерения твердости почвы; на фиг. 2 – деформатор.In FIG. 1 shows an automated device for continuous layer-by-layer horizontal measurement of soil hardness; in FIG. 2 - the deformer.

Автоматизированное устройство для послойного горизонтального непрерывного измерения твердости почвы включает стойку 1. К нижней части стойки 1 с помощью болтового соединения крепятся деформаторы 2. Деформаторы 2 имеют различное поперечное сечение по высоте. В верхней части деформаторы 2 имеют прямоугольное сечение. Верхней частью деформаторы 2 крепятся к стойке 1. Нижняя часть деформаторов 2 имеет треугольное сечение. Деформаторы 2 имеют различную длину и установлены с расчетным расстоянием друг от друга. Рабочая длина деформаторов зависит от установочной длины деформатора до поверхности почвы

Figure 00000006
, длины предыдущего деформатора и толщины обрабатываемого им слоя:An automated device for continuous horizontal layered measurement of soil hardness includes a rack 1. Deformers 2 are attached to the bottom of the rack 1 by means of a bolt connection. Deformers 2 have different cross sections in height. In the upper part, the deformers 2 have a rectangular section. The upper part of the deformers 2 are attached to the rack 1. The lower part of the deformers 2 has a triangular section. The deformers 2 have different lengths and are installed with an estimated distance from each other. The working length of the deformers depends on the installation length of the deformer to the soil surface
Figure 00000006
, the length of the previous deformer and the thickness of the layer processed by it:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

где

Figure 00000004
толщина анализируемых слоев поверхностного слоя почвы, м;Where
Figure 00000004
the thickness of the analyzed layers of the surface soil layer, m;

Figure 00000006
-установочная длина деформатора до поверхности почвы,м.
Figure 00000006
- installation length of the deformer to the soil surface, m

Расстояние между деформаторами по ходу движения будет равноThe distance between the deformers in the direction of travel will be equal

Figure 00000011
Figure 00000011

где

Figure 00000005
угол скалывания обрабатываемого слоя, град.; Where
Figure 00000005
cleavage angle of the processed layer, degrees;

Figure 00000002
расстояние между деформаторами по ходу движения, м;
Figure 00000002
the distance between the deformers in the direction of travel, m;

Figure 00000003
- номера предыдущего и последующего деформаторов.
Figure 00000003
- numbers of the previous and subsequent deformers.

Угол скалывания обрабатываемого слоя зависит от физико-механических характеристик почвы.The cleaving angle of the treated layer depends on the physical and mechanical characteristics of the soil.

К тыльной стороны верхней треугольной части деформатора приклеены тензодатчики 3, которые защищены покрытием 4. Каждый тезнодатчик 3 по мостовой схеме подключается к аналого-цифровому преобразователю. Strain gages 3, which are protected by a coating 4, are glued to the rear side of the upper triangular part of the deformer. Each load cell 3 is connected to an analog-to-digital converter in a bridge circuit.

Автоматизированное устройство для послойного горизонтального непрерывного измерения твердости почвы работает следующим образом. An automated device for continuous horizontal layered measurement of soil hardness works as follows.

В процессе работы первый деформатор 2 режет слой почвы с усилием

Figure 00000012
на глубине
Figure 00000013
, второй c усилием
Figure 00000014
на глубине
Figure 00000015
, третий c усилием
Figure 00000016
– на глубине
Figure 00000017
, четвертый с усилием
Figure 00000018
– на глубине
Figure 00000019
Рабочей глубиной первого деформатора 2 является слой
Figure 00000013
, второго -
Figure 00000020
, третьего -
Figure 00000021
, четвертого -
Figure 00000022
В процессе работы деформатор 2 колеблется. Тензодатчик 3 реагирует на колебания деформатора 2. Данные передаются и записываются в ноутбуке в процессе исследований. In the process, the first deformer 2 cuts the soil layer with effort
Figure 00000012
at a depth
Figure 00000013
second c effort
Figure 00000014
at a depth
Figure 00000015
third c effort
Figure 00000016
- at a depth
Figure 00000017
fourth with effort
Figure 00000018
- at a depth
Figure 00000019
The working depth of the first deformer 2 is a layer
Figure 00000013
second -
Figure 00000020
third -
Figure 00000021
fourth -
Figure 00000022
In the process, the deformer 2 oscillates. The load cell 3 responds to vibrations of the deformer 2. Data is transmitted and recorded in a laptop in the process of research.

Использование полезной модели позволит повысить точность измерений за счет того, что каждый деформатор оказывает воздействие на свой пласт почвы, предварительно не нарушенный волнами напряжения последующего деформатора. В результате колебаний деформаторов происходит их самоочищение от налипшей почвы и растительных остатков, особенно на задерненной поверхности. Using the utility model will improve the accuracy of measurements due to the fact that each deformer has an effect on its soil layer, previously not violated by the voltage waves of the subsequent deformer. As a result of the oscillations of the deformers, they self-clean themselves from adhering soil and plant debris, especially on a soddy surface.

Claims (6)

Автоматизированное устройство для послойного горизонтального непрерывного измерения твердости почвы, включающее деформаторы, размещенные в вертикальной стойке, и тензодатчики, отличающееся тем, что деформаторы выполнены в виде консольно закрепленных пластин с прямоугольной верхней частью и треугольным сечением рабочей части с наклеенными к ним с тыльной стороны тензодатчиками, при этом рабочая длина последующего деформатора больше длины предыдущего на толщину обрабатываемого им слоя, расстояния между деформаторами по ходу движения определены в зависимости от толщины обрабатываемого слоя и угла скалывания по формуле: An automated device for continuous horizontal layer-by-layer measurement of soil hardness, including deformers placed in a vertical rack, and strain gauges, characterized in that the deformers are made in the form of cantilevered plates with a rectangular upper part and a triangular cross section of the working part with strain gauges glued to them on the back side, the working length of the subsequent deformer is greater than the length of the previous one by the thickness of the layer processed by it, the distance between the deformers is moved along I determined depending on the thickness of the treated layer and spallation angle by the formula:
Figure 00000023
,
Figure 00000023
,
где
Figure 00000024
расстояние между деформаторами по ходу движения, м
Where
Figure 00000024
distance between deformers in the direction of travel, m
Figure 00000025
- номера предыдущего и последующего деформаторов,
Figure 00000025
- numbers of the previous and subsequent deformers,
Figure 00000026
толщина анализируемого поверхностного слоя почвы, м;
Figure 00000026
thickness of the analyzed surface soil layer, m;
Figure 00000027
угол скалывания обрабатываемого слоя, град.
Figure 00000027
cleavage angle of the treated layer, deg.
RU2019141100U 2019-12-12 2019-12-12 Automated device for continuous horizontal layered measurement of soil hardness RU195634U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141100U RU195634U1 (en) 2019-12-12 2019-12-12 Automated device for continuous horizontal layered measurement of soil hardness

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141100U RU195634U1 (en) 2019-12-12 2019-12-12 Automated device for continuous horizontal layered measurement of soil hardness

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU195634U1 true RU195634U1 (en) 2020-02-03

Family

ID=69416306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019141100U RU195634U1 (en) 2019-12-12 2019-12-12 Automated device for continuous horizontal layered measurement of soil hardness

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU195634U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1763568A1 (en) * 1990-07-11 1992-09-23 Государственный союзный сибирский научно-исследовательский институт авиации им.С.А.Чаплыгина Method of determining deformation characteristics of ground
RU45190U1 (en) * 2004-11-15 2005-04-27 Российский научно-исследовательский институт по испытанию сельскохозяйственных технологий и машин (РосНИИТиМ) DEVICE FOR DETERMINING SOIL HARDNESS IN THE HORIZONTAL LAYER
RU78574U1 (en) * 2008-07-21 2008-11-27 Российский научно-исследовательский институт по испытанию сельскохозяйственных технологий и машин (РосНИИ-ТиМ) DEVICE FOR MEASURING SOIL HARDNESS
RU130710U1 (en) * 2013-03-21 2013-07-27 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии) DEVICE FOR MEASURING THE HARDNESS OF SOILS BY ROTARY SHEAR
RU2699755C1 (en) * 2018-11-28 2019-09-10 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова" (ФГБНУ "ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова") Device for measuring soil hardness

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1763568A1 (en) * 1990-07-11 1992-09-23 Государственный союзный сибирский научно-исследовательский институт авиации им.С.А.Чаплыгина Method of determining deformation characteristics of ground
RU45190U1 (en) * 2004-11-15 2005-04-27 Российский научно-исследовательский институт по испытанию сельскохозяйственных технологий и машин (РосНИИТиМ) DEVICE FOR DETERMINING SOIL HARDNESS IN THE HORIZONTAL LAYER
RU78574U1 (en) * 2008-07-21 2008-11-27 Российский научно-исследовательский институт по испытанию сельскохозяйственных технологий и машин (РосНИИ-ТиМ) DEVICE FOR MEASURING SOIL HARDNESS
RU130710U1 (en) * 2013-03-21 2013-07-27 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии) DEVICE FOR MEASURING THE HARDNESS OF SOILS BY ROTARY SHEAR
RU2699755C1 (en) * 2018-11-28 2019-09-10 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова" (ФГБНУ "ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова") Device for measuring soil hardness

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105043865B (en) Concrete damage fracture property method of testing under double-field coupled
Adamchuk et al. Application of a strain gauge array to estimate soil mechanical impedance on–the–go
CN104976970B (en) A kind of ultrasonic phase array voussoir self-check system and its method
JP6159926B2 (en) Simultaneous identification method of transmission point and physical properties (degradation status) in elastic wave tomography performed on measurement object of inhomogeneous physical properties
Kurz et al. Source localization
CN108459083A (en) A kind of detecting system and its detection method for concrete dam
CN104749251B (en) A kind of rejecting crystallite dimension ultrasonic evaluation method of the underwater sound away from influence
CN107860538B (en) Detachable system widely applicable to multipoint dynamic deflection calibration and application thereof
CN105004662B (en) A kind of method and device for testing rock mass discontinuity contact stiffness
CN111353238B (en) Pier scouring depth identification method based on vehicle sensing
KR101436821B1 (en) System and method for measuring scour depth of piles on riverbed or seabed using portable vibration sensors
Lachowicz et al. Application of GPR method in diagnostics of reinforced concrete structures
RU195634U1 (en) Automated device for continuous horizontal layered measurement of soil hardness
Li et al. Observation of crack propagation in asphalt mixtures with acoustic emission
JP6773878B1 (en) Concrete structure internal condition inspection method and system used for that method
Ozevin Geometry-based spatial acoustic source location for spaced structures
CN102998367B (en) Damage identification method based on virtual derivative structure
CN110197015B (en) Dam foundation pre-stressed anchor cable effective tensile stress measuring method
Leucci Seismic and Sonic Applications on Artifacts and Historical Buildings
CN108732245B (en) Method for removing influence of asphalt pavement in service bridge strength detection
CN203274661U (en) Scale for measuring surface planeness of soil plowing layer
Luo et al. Seismic diagnosis of railway substructures by using secondary acoustic emission
Zad Determination of embedded length and general condition of utility poles using non-destructive testing methods
Baraka et al. Monitoring Bridge Deformations During Static Loading Tests Using GPS
CN210720114U (en) Device for measuring disturbance range of soil body after sampling

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200225