RU2236673C1 - Device for determining physico-mechanical characteristics of soil layer - Google Patents

Device for determining physico-mechanical characteristics of soil layer Download PDF

Info

Publication number
RU2236673C1
RU2236673C1 RU2003109005/12A RU2003109005A RU2236673C1 RU 2236673 C1 RU2236673 C1 RU 2236673C1 RU 2003109005/12 A RU2003109005/12 A RU 2003109005/12A RU 2003109005 A RU2003109005 A RU 2003109005A RU 2236673 C1 RU2236673 C1 RU 2236673C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stamp
soil layer
horizontal
soil
loading
Prior art date
Application number
RU2003109005/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003109005A (en
Inventor
С.В. Носов (RU)
С.В. Носов
Н.Н. Азовцев (RU)
Н.Н. Азовцев
П.А. Бондаренко (RU)
П.А. Бондаренко
Б.А. Маслов (RU)
Б.А. Маслов
Original Assignee
Липецкий государственный технический университет
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 Липецкий государственный технический университет filed Critical Липецкий государственный технический университет
Priority to RU2003109005/12A priority Critical patent/RU2236673C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2236673C1 publication Critical patent/RU2236673C1/en
Publication of RU2003109005A publication Critical patent/RU2003109005A/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: device has unmovable bath filled with the soil layer. The movable frame is rigidly secured to the horizontal guides of the bath and provided with the pivotally connected lever with weights. The rectangular die provided with lugs is secured to the lever through the pivot and axle of changeable length. The frame is provided with a strain-measuring complex connected to the oscilloscope via an amplifier and made of movable sensor of vertical deformation of the soil layer secured to the die through the tie and mounted for permitting horizontal movement along the guide.
EFFECT: enhanced accuracy.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области испытаний при инженерных изысканиях в сельском хозяйстве и тракторостроении, в частности к устройствам для исследования физико-механических характеристик слоя почвогрунта и для исследования взаимодействия движителя транспортного средства с грунтом.The invention relates to the field of testing during engineering surveys in agriculture and tractor engineering, in particular to devices for studying the physicomechanical characteristics of a soil layer and for studying the interaction of a vehicle mover with soil.

Известно устройство для определения несущей способности грунта при испытаниях по контролю за уплотнением в дорожном строительстве [1]. При этом устройство позволяет нагружать слой дорожной одежды статической нагрузкой через жесткий круглый штамп посредством гидроцилиндра, являющимся продолжением направляющей штанги, расположенной соосно на штампе, упирающегося в раму автомобиля или любой дорожной машины, а деформацию грунта (или вертикальное перемещение штампа) измеряют при помощи индикаторов часового типа.A device is known for determining the bearing capacity of soil during testing to control compaction in road construction [1]. At the same time, the device allows loading the pavement layer with a static load through a rigid round stamp by means of a hydraulic cylinder, which is a continuation of the guide rod located coaxially on the stamp, abutting against the frame of a car or any road machine, and soil deformation (or vertical stamp movement) is measured using hour indicators type.

Недостатки указанного устройства состоят в следующем. Во-первых, устройство позволяет измерять только вертикальную часть деформации слоя и не позволяет определить его сдвиговые и объемные характеристики. Во-вторых, статическая нагрузка на штамп не может быть приложена мгновенно, т.е. проходит некоторое время, составляющее от долей до нескольких секунд, в течение которого нагрузка на штамп возрастает от нуля до максимального значения, соответствующего заданной статической нагрузке. Это приводит к существенному искажению результатов измерения деформации и модуля деформации. В-третьих, деформация слоя грунта приводит к увеличению расстояния между штампом и рамой автомобиля, при этом резко снижается давление в гидроцилиндре устройства нагружения, а следовательно, и нагрузка на штампе. Таким образом, требуется постоянное регулирование давления в гидроцилиндре, что в результате приводит к непостоянству статической нагрузки на штампе и, как следствие, к увеличению погрешности измерения. В-четвертых, использование механических индикаторов деформации часового типа не позволяет (в силу визуального наблюдения) точно определить величину деформации слоя грунта при заданных значениях времени наблюдения, что также приводит к снижению точности измерения. В-пятых, использование рам мобильной техники (автомобиля или дорожных машин) в качестве упора заставляет привлекать эту технику в качестве обязательной составляющей всей системы испытания слоя грунта, что приводит к дополнительным материальным затратам при испытаниях. В-шестых, не рассматривается возможность оценки физико-механических характеристик материала при циклических или меняющихся поочередно в двух противоположных направлениях касательных (сдвиговых) нагрузках.The disadvantages of this device are as follows. Firstly, the device allows you to measure only the vertical part of the deformation of the layer and does not allow to determine its shear and volumetric characteristics. Secondly, the static load on the stamp cannot be applied instantly, i.e. some time passes, ranging from fractions to several seconds, during which the load on the stamp increases from zero to the maximum value corresponding to a given static load. This leads to a significant distortion of the strain measurement results and the strain modulus. Thirdly, deformation of the soil layer leads to an increase in the distance between the stamp and the frame of the car, while the pressure in the hydraulic cylinder of the loading device decreases, and therefore the load on the stamp. Thus, constant pressure control in the hydraulic cylinder is required, which as a result leads to inconstancy of the static load on the stamp and, as a result, to an increase in the measurement error. Fourth, the use of mechanical indicators of the deformation of the clock type does not allow (due to visual observation) to accurately determine the magnitude of the deformation of the soil layer at given values of the observation time, which also leads to a decrease in the measurement accuracy. Fifth, the use of mobile equipment frames (automobiles or road vehicles) as an emphasis forces one to use this equipment as an obligatory component of the entire soil layer testing system, which leads to additional material costs during the tests. Sixth, the possibility of assessing the physicomechanical characteristics of a material under cyclic or alternating in two opposite directions tangential (shear) loads is not considered.

Известно также устройство для определения модуля деформации и модуля упругости грунтов [2]. Устройство обеспечивает нагружение образца грунта диаметром не менее 20 см и высотой не менее 15 см ступенчатой статической нагрузкой посредством рычажной системы с гирями через жесткий штамп диаметром 5 см. По замеренной посредством индикаторов часового типа вертикальной деформации, развивающейся под действием вертикальной ступенчатой нагрузки, определяют модуль упругости или модуль деформации.A device is also known for determining the deformation modulus and elastic modulus of soils [2]. The device provides loading of a soil sample with a diameter of at least 20 cm and a height of at least 15 cm with a step static load by means of a lever system with weights through a hard stamp with a diameter of 5 cm. The elastic modulus is determined by the vertical strain measured by the hour-type indicators, which develops under the influence of the vertical step load or deformation modulus.

Недостатками устройства являются следующие. Во-первых, модуль упругости и модуль деформации определяются посредством штампов малого диаметра, что носит условный характер и определяет относительные и качественные, а не расчетные характеристики (как отмечается в самом источнике информации). Во-вторых, использование механических индикаторов деформации часового типа не позволяет (в силу визуального наблюдения) точно определить величину деформации слоя грунта при заданных значениях времени наблюдения, что также приводит к снижению точности измерения. В-третьих, измеряется только вертикальная часть деформации слоя, что не позволяет определить его сдвиговые и объемные характеристики.The disadvantages of the device are as follows. Firstly, the elastic modulus and the deformation modulus are determined by means of small diameter dies, which is conditional in nature and determines relative and qualitative, rather than calculated, characteristics (as noted in the source of information). Secondly, the use of mechanical indicators of the deformation of the watch type does not allow (due to visual observation) to accurately determine the magnitude of the deformation of the soil layer at given values of the observation time, which also leads to a decrease in the measurement accuracy. Thirdly, only the vertical part of the layer deformation is measured, which does not allow one to determine its shear and volume characteristics.

Известна установка для исследования напряжений и перемещений грунта под опорами транспортного средства [3]. При этом слой почвогрунта нагружают нагрузкой при помощи движущегося трактора. Устройство имеет следующий вид. На корпусе в бугелях крепятся направляющие, по которым при помощи ходового винта и электродвигателя перемещается каретка, на опорные плоскости которой монтируются ножи или штанги с датчиками давления, реостатными датчиками вертикального и поперечного перемещений; в основании штанг расположены реостатные датчики продольных перемещений. При движении транспортного средства под его опорами происходит деформация грунта. Изменяются физические свойства грунта как по глубине, так и в поперечных и продольных плоскостях, что фиксируется датчиками.A known installation for studying stresses and displacements of soil under the supports of a vehicle [3]. In this case, the soil layer is loaded with a load using a moving tractor. The device has the following form. Guides are mounted on the housing in the yokes along which a carriage is moved with a lead screw and an electric motor, on the supporting planes of which knives or rods with pressure sensors, rheostatic vertical and lateral displacement sensors are mounted; at the base of the rods are rheostatic longitudinal displacement sensors. When the vehicle moves under its supports, soil deformation occurs. The physical properties of the soil vary both in depth and in transverse and longitudinal planes, which is recorded by sensors.

Достоинствами данного устройства является, во-первых, то, что исследование напряжений и перемещений грунта производятся в реальных условиях эксплуатации. Во-вторых, деформация грунта измеряется в трех плоскостях, что позволяет определить его сдвиговые и объемные характеристики. В-третьих, штанги, установленные в каретке, по меньшей мере, в два ряда и выполненные разной длины, позволяют проводить исследование напряжений и перемещений грунта не только по центральной оси опорной поверхности движителя, но и на некотором расстоянии (в зависимости от длины штанги) от нее одновременно. В-четвертых, измерение происходит на различной глубине слоя почвогрунта, что позволяет получить распределение напряжений и деформаций по его глубине.The advantages of this device is, firstly, that the study of stresses and displacements of the soil are carried out in real operating conditions. Secondly, soil deformation is measured in three planes, which allows to determine its shear and volumetric characteristics. Thirdly, the rods installed in the carriage, at least in two rows and made of different lengths, allow the study of stresses and displacements of the soil not only along the central axis of the support surface of the mover, but also at a certain distance (depending on the length of the rod) from her at the same time. Fourth, the measurement takes place at different depths of the soil layer, which allows us to obtain the distribution of stresses and deformations along its depth.

Недостатками данного устройства является, во-первых, то, что нагружение слоя почвогрунта происходит конкретным транспортным средством, что влечет за собой его использование как обязательной составляющей всей системы испытания. Это приводит к дополнительным материальным затратам при испытаниях. Во-вторых, реостатный датчик продольных перемещений дает искаженную информацию о реальном перемещении, вследствие того, что штанга обладает значительной массой и инерцией, т.к. на ней располагаются датчик давлений и реостатные датчики вертикального и поперечного перемещений. В-третьих, возможно искажение информации вследствие давления грунта на корпус установки (изменение положения его в грунте) в результате движения транспортного средства. В-четвертых, воздействие нагрузки на слой почвогрунта непосредственно со стороны движущегося трактора создает дополнительные трудности в аналитическом описании действующих напряжений в слое почвогрунта, т.к. в этом случае эпюра давления описывается сложным законом, зависящим от типа гусеницы, параметров системы натяжения гусеницы, параметров системы подрессоривания, характеристик зацепления гусеницы с ведущей звездочкой и т.д. В связи с этим переход от экспериментальных данных с конкретным транспортным средством к расчетным для любого другого транспортного средства со своими параметрами аналитически не представляется возможным и поэтому предложенная установка может быть использована при анализе напряжений и перемещений грунта только под конкретным, уже существующим, транспортным средством. При этом полученные экспериментальные данные по оценке физико-механических свойств грунта не являются инвариантными, т.е. не зависящими от способа их определения.The disadvantages of this device is, firstly, that the loading of the soil layer occurs by a specific vehicle, which entails its use as a mandatory component of the entire test system. This leads to additional material costs during testing. Secondly, the rheostatic longitudinal displacement sensor gives distorted information about the real displacement, due to the fact that the rod has considerable mass and inertia, because it houses a pressure sensor and rheostatic sensors for vertical and lateral movements. Thirdly, information may be distorted due to soil pressure on the installation case (changing its position in the soil) as a result of vehicle movement. Fourth, the effect of the load on the soil layer directly from the side of the moving tractor creates additional difficulties in the analytical description of the current stresses in the soil layer, because in this case, the pressure plot is described by a complex law depending on the type of caterpillar, the parameters of the caterpillar tension system, the parameters of the suspension system, the characteristics of the caterpillar meshing with the drive sprocket, etc. In this regard, the transition from experimental data with a specific vehicle to calculated for any other vehicle with its own parameters is not analytically possible and therefore the proposed installation can be used to analyze stresses and displacements of the soil only under a specific, already existing vehicle. Moreover, the obtained experimental data on the assessment of the physical and mechanical properties of the soil are not invariant, i.e. independent of the way they are defined.

Известно также устройство для исследования взаимодействия гусеничного трака с грунтом [4]. Устройство позволяет нагружать слой почвогрунта через исследуемый трак вертикальной нагрузкой при помощи гидроцилиндра и, после заглубления трака, - нагружать горизонтальной нагрузкой посредством движения трактора. Устройство имеет следующий вид. На раме, жестко закрепленной на тракторе, устанавливается подвижная рамка, выполненная в виде короба и перемещающаяся в двух парах направляющих роликов. Опоры роликов установлены в ползунах, горизонтальное перемещение которых ограничивается тензометрическими тягами. К днищу короба шарнирно крепится шток силового цилиндра механизма нагружения. В шарнире установлен тензометрический палец для измерения вертикальной реакции грунта. Снаружи к днищу короба крепится исследуемый трак.A device is also known for studying the interaction of a tracked track with soil [4]. The device allows loading the soil layer through the test track with a vertical load using a hydraulic cylinder and, after deepening the track, loading it with a horizontal load by moving the tractor. The device has the following form. On the frame, rigidly mounted on the tractor, a movable frame is made, made in the form of a box and moving in two pairs of guide rollers. The roller bearings are installed in sliders, the horizontal movement of which is limited by tensometric rods. The rod of the power cylinder of the loading mechanism is hinged to the bottom of the box. A strain gauge finger is installed in the hinge to measure the vertical reaction of the soil. Outside, the investigated track is attached to the bottom of the box.

Недостатками данного устройства являются, во-первых, разница во времени прикладывания вертикальной и горизонтальной силы. В реальных условиях ее практически не существует. Здесь же приложение сначала вертикальной нагрузки, а затем горизонтальной нагрузки приводит к погрешностям измерения.The disadvantages of this device are, firstly, the difference in the time of application of vertical and horizontal forces. In real conditions, it practically does not exist. Here, the application of first a vertical load and then a horizontal load leads to measurement errors.

Во-вторых, создание горизонтальной нагрузки достигается за счет движения трактора, что приводит к ее неравномерности в момент трогания трактора с места и погрешностям в измерении. В-третьих, измеряется только горизонтальное перемещение штампа, а, соответственно, деформация только верхнего слоя почвогрунта, что не дает полной картины распределения деформации в слое почвогрунта по его глубине. В-четвертых, использование рам мобильной техники, в частности трактора, в качестве обязательной составляющей всей системы испытания элементов гусеницы приводит к дополнительным материальным затратам при испытаниях. В-пятых, не происходит образования грунтового кирпича, что влечет за собой снижение горизонтальной (касательной) силы при испытаниях по сравнению с аналогичными условиями в реальности. В-шестых, не рассматривается возможность оценки физико-механических характеристик материала при циклических или меняющихся поочередно в двух противоположных сдвиговых направлениях нагрузках.Secondly, the creation of a horizontal load is achieved due to the movement of the tractor, which leads to its unevenness at the moment of moving the tractor away and measurement errors. Thirdly, only the horizontal movement of the stamp is measured, and, accordingly, the deformation of only the upper layer of the soil, which does not give a complete picture of the distribution of deformation in the soil layer along its depth. Fourth, the use of the frames of mobile equipment, in particular the tractor, as a mandatory component of the entire system for testing track elements leads to additional material costs during the tests. Fifth, the formation of soil bricks does not occur, which entails a decrease in horizontal (tangential) force during testing compared to similar conditions in reality. Sixth, the possibility of assessing the physicomechanical characteristics of a material under cyclic or alternating loads in two opposite shear directions is not considered.

Известно также устройство для исследования взаимодействия гусеничного трака с грунтом [5]. Устройство обеспечивает нагружение слоя почвогрунта через тензометрический трак нормальной вертикальной и касательной нагрузками, создаваемыми гидроцилиндрами. Устройство содержит неподвижную раму, в направляющих которой установлена тележка с испытуемым траком, снабженным датчиками для измерения усилий и перемещаемым механизмом нагружения, выполненным в виде гидроцилиндра. При этом тележка снабжена вертикальными направляющими. Тележка имеет также гидроцилиндр для горизонтального перемещения ее по грунту, а трак соединен шарнирно со штоком гидроцилиндра механизма нагружения и снабжен двумя парами осей, попеременно входящих в две пары гнезд, закрепленных в блоке, перемещающемся по направляющим. Для надежной фиксации трака оси фиксируются в гнездах при помощи поворотного фиксатора, выполненного в виде самозаклинивающихся кулачков. Для формирования грунтового кирпича под испытуемым траком тележка снабжена двумя дополнительными траками, расположенными перед испытуемым траком и после него.A device is also known for studying the interaction of a tracked track with soil [5]. The device provides loading of the soil layer through the strain gauge track with normal vertical and tangential loads created by hydraulic cylinders. The device comprises a fixed frame, in the guides of which there is a trolley with a test track equipped with sensors for measuring forces and a movable loading mechanism made in the form of a hydraulic cylinder. In this case, the trolley is equipped with vertical guides. The truck also has a hydraulic cylinder for horizontal movement on the ground, and the truck is pivotally connected to the rod of the hydraulic cylinder of the loading mechanism and is equipped with two pairs of axles, alternately included in two pairs of sockets, mounted in a block moving along the guides. For reliable track fixation, the axles are fixed in the sockets with the help of a rotary latch made in the form of self-jamming cams. For the formation of soil bricks under the test track, the trolley is equipped with two additional tracks located in front of and after the test track.

Достоинствами данного устройства являются: во-первых, обеспечение равномерности вертикальной и касательной нагрузок, во-вторых, обеспечение одновременности их приложения, в-третьих, моделирование грунтозацепа, погружающегося в грунт, в-четвертых, формирование грунтового кирпича под испытуемым траком.The advantages of this device are: firstly, to ensure the uniformity of vertical and tangential loads, secondly, to ensure simultaneous application, thirdly, to simulate a lug immersed in the ground, fourthly, the formation of soil bricks under the test track.

Недостатками данного устройства являются следующие моменты. Во-первых, дополнительные грунтозацепы находятся на разных расстояниях от основного грунтозацепа, внедряющегося в грунт, что влечет за собой формирование неравномерных грунтовых кирпичей, приводящих к искажению достоверной информации. Во-вторых, расположение дополнительных грунтозацепов и внедряющегося между ними основного грунтозацепа противоречит реальной картине движения гусеничного трактора, т.к. заглубляемый грунтозацеп не может находиться между двумя уже погруженными в слой почвогрунта грунтозацепами. Это приводит к увеличению давления со стороны горизонтального нагружающего гидроцилиндра, что приводит к повышению нагрузок по сравнению с реальными условиями. В-третьих, измеряется только горизонтальное перемещение тележки, что соответствует касательной (сдвиговой) деформации слоя почвогрунта, находящегося в непосредственном контакте с грунтозацепами, и не соответствует реально происходящим процессам под движителями мобильных машин. Взаимное же влияние различных по величине и направлению нагрузок оказывает существенное влияние на оценку количественных величин физико-механических характеристик материалов. При этом деформации подвергаются также и нижние слои почвогрунта, что не определяется. Это не дает полной картины распределения деформации в слое почвогрунта по его глубине. В-четвертых, возможность проведения опыта без изменения начальных условий один раз, для повторного опыта с теми же начальными условиями необходима еще одна подготовка слоя почвогрунта, что может привести к разным начальным условиям и, соответственно, к погрешностям в измерениях. В-пятых, не рассматривается возможность оценки физико-механических характеристик материала при циклических или меняющихся поочередно в двух противоположных сдвиговых направлениях нагрузках.The disadvantages of this device are the following points. Firstly, additional lugs are located at different distances from the main lug that penetrates the soil, which leads to the formation of uneven soil bricks, leading to distortion of reliable information. Secondly, the location of the additional lugs and the main lug introduced between them contradicts the real picture of the movement of the caterpillar tractor, as buried lugs cannot be between two lugs already immersed in the soil layer. This leads to an increase in pressure from the side of the horizontal loading hydraulic cylinder, which leads to increased loads compared to actual conditions. Thirdly, only the horizontal movement of the bogie is measured, which corresponds to the tangential (shear) deformation of the soil layer in direct contact with the lugs, and does not correspond to the actual processes under the movers of mobile machines. The mutual influence of loads of different magnitude and direction has a significant effect on the assessment of quantitative values of the physical and mechanical characteristics of materials. In this case, the lower layers of the soil are also subjected to deformation, which is not determined. This does not give a complete picture of the distribution of deformation in the soil layer over its depth. Fourth, the possibility of conducting an experiment without changing the initial conditions once, for a repeated experiment with the same initial conditions, one more preparation of the soil layer is necessary, which can lead to different initial conditions and, consequently, to measurement errors. Fifthly, the possibility of assessing the physicomechanical characteristics of a material under cyclic or alternating loads in two opposite shear directions is not considered.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для исследования взаимодействия гусеничного трака с грунтом [6]. При этом слой почвогрунта через исследуемое звено нагружают вертикальной нагрузкой при помощи гидроцилиндра, а после погружения звена в грунт производят горизонтальное смещение (сдвиг) при помощи лебедки. Номинальное значение касательной силы тяги определяют интегрированием площади эпюры касательного усилия, получаемой по результатам опытаThe closest technical solution to the invention is a device for studying the interaction of a tracked track with soil [6]. In this case, the soil layer through the test link is loaded with a vertical load using a hydraulic cylinder, and after the link is immersed in the soil, a horizontal displacement (shift) is carried out using a winch. The nominal value of the tangential traction force is determined by integrating the area of the plot of the tangential force obtained from the results of the experiment.

Figure 00000002
Figure 00000002

где Рн - номинальное значение касательной силы тяги, Н;where R n is the nominal value of the tangential traction force, N;

ПЭ - площадь эпюры касательного усилия по длине гусеничного движителя с базой L, Нм;P E - the area of the plot of the tangent force along the length of the caterpillar mover with the base L, Nm;

δ - величина установленного в опыте коэффициента буксования;δ is the value of the slip coefficient established in the experiment;

t - шаг звена гусеницы, м.t is the step of the track link, m

Устройство имеет следующий вид. По неподвижным горизонтальным направляющим на катках перемещается тележка. В ней выполнены вертикальные направляющие в виде роликов, между которыми помещен подвижный короб. Внутри него установлен гидроцилиндр нагружения, который шарнирно соединен одним концом с коробом, а другим - с тележкой. К нижней части короба крепится тензометрический комплекс с исследуемым звеном. Перемещение тележки по направляющим обеспечивается с помощью реверсивной лебедки. Она соединена с тележкой посредством троса, нижняя ветвь которого непосредственно соединяется с лебедкой, а верхняя ветвь - через обводной блок с целью обеспечения реверса тележки. Направляющие опираются на лыжи, необходимые для передвижения стенда по грунту.The device has the following form. On motionless horizontal guides on rollers the cart moves. It has vertical guides in the form of rollers, between which a movable box is placed. A loading hydraulic cylinder is installed inside it, which is pivotally connected at one end to the box and the other to the trolley. A strain gauge complex with a test link is attached to the bottom of the duct. Moving the trolley along the guides is provided using a reversing winch. It is connected to the trolley by means of a cable, the lower branch of which is directly connected to the winch, and the upper branch - through the bypass unit in order to ensure reverse of the trolley. The guides rest on the skis needed to move the stand on the ground.

Достоинствами данного способа и устройства являются, во-первых, возможность многократного повторения одного опыта при равных начальных условиях, во-вторых, равномерная вертикальная нагрузка, приложенная к исследуемому звену.The advantages of this method and device are, firstly, the possibility of repeated repetition of one experiment under equal initial conditions, and secondly, the uniform vertical load applied to the studied link.

Недостатками способа и устройства являются, во-первых, разница во времени прикладывания вертикальной и горизонтальной нагрузок. Здесь приложение горизонтальной силы начинается после приложения вертикальной нагрузки. В реальных условиях под движителями мобильных машин этой временной разницы практически не существует. Во-вторых, приложение горизонтального усилия осуществляется за счет лебедки, т.е. за счет прикладывания постоянной скорости деформации к исследуемому звену. Это приводит к неравномерности касательной нагрузки (вследствие упруговязкопластичных свойств слоя почвогрунта) и делает необходимым аналитическим методом определять номинальное касательное усилие, что влияет на увеличение погрешности получаемых результатов. В-третьих, измеряется только горизонтальное перемещение исследуемого звена, и, соответственно, деформация только верхнего слоя почвогрунта, что не дает полной картины распределения деформации в слое почвогрунта по его глубине. В-четвертых, не происходит образование грунтового кирпича, что влечет за собой снижение касательной силы при испытаниях по сравнению с аналогичными условиями в реальности. В-пятых, самостоятельно задаются величиной коэффициента буксования, значение которой никак не скорректировано с реальными закономерностями нагружения слоя грунта, определяемыми типом гусеницы, параметрами системы натяжения гусеницы, параметрами системы подрессоривания, характеристиками зацепления гусеницы с ведущей звездочкой и т.д., а также со свойствами слоя почвогрунта.The disadvantages of the method and device are, firstly, the difference in the time of applying vertical and horizontal loads. Here, the application of horizontal force begins after the application of vertical load. In real conditions, under the movers of mobile cars, this temporary difference practically does not exist. Secondly, the application of horizontal force is carried out due to the winch, i.e. by applying a constant strain rate to the link under study. This leads to non-uniformity of the tangential load (due to the elastic-viscoplastic properties of the soil layer) and makes it necessary to determine the nominal tangential force by the analytical method, which affects the increase in the error of the obtained results. Thirdly, only the horizontal displacement of the investigated link is measured, and, accordingly, the deformation of only the upper soil layer, which does not give a complete picture of the distribution of deformation in the soil layer along its depth. Fourth, the formation of soil bricks does not occur, which entails a decrease in tangential force during testing compared to similar conditions in reality. Fifthly, they are independently set by the value of the slipping coefficient, the value of which is not adjusted in any way with the real laws of loading the soil layer, determined by the type of caterpillar, the parameters of the caterpillar tension system, the parameters of the suspension system, the characteristics of the caterpillar meshing with the drive sprocket, etc., as well as with soil layer properties.

Исследования показали, что взаимодействие движителей мобильных машин с опорной поверхностью основания принято моделировать с помощью плоских штампов круглой или прямоугольной формы. При нагружении штампа только вертикальной нагрузкой чаще используют круглые штампы, чтобы снизить влияние краевого эффекта. При нагружении штампа вертикальной и касательной нагрузками применяют прямоугольные штампы с элементами, моделирующими грунтозацепы движителей машин. В качестве таких штампов иногда применяются траки гусеничных движителей.Studies have shown that the interaction of the movers of mobile machines with the supporting surface of the base is usually modeled using flat dies of round or rectangular shape. When loading the stamp only with a vertical load, round dies are more often used to reduce the effect of the edge effect. When loading the stamp with vertical and tangential loads, rectangular stamps are used with elements simulating the lugs of the propulsors of machines. As such stamps, tracks of caterpillar movers are sometimes used.

При этом данные реологических испытаний слоя опорного основания (почвогрунта), полученные при использовании траков, также можно использовать в математических моделях, описывающих взаимодействие различных по типу движителей с опорным основанием. Дело в том, что данные, полученные при нагружении штампа постоянными нагрузками (в соответствии с законом Хевисайда) или так называемые инвариантные значения физико-механических характеристик слоя почвогрунта (т.е. данные, не зависящие от способа их определения), можно применять для исследований на математических моделях процессов взаимодействия различных движителей, включив в математическую модель алгоритм расчета, учитывающий характер взаимодействия конкретного движителя с опорным основанием. При этом используются данные физико-механических характеристик слоя опорного основания, полученные как инвариантные, т.е., как установлено, полученные при постоянных законах нагружения (в соответствие с законом Хевисайда), при которых достаточно легко определить физико-механические характеристики слоя почвогрунта (например, в отличие от патента РФ №2192006).At the same time, the rheological data of the layer of the support base (soil) obtained using the trucks can also be used in mathematical models describing the interaction of various types of propulsors with the support base. The fact is that the data obtained when the stamp is loaded with constant loads (in accordance with Heaviside's law) or the so-called invariant values of the physicomechanical characteristics of the soil layer (i.e., data independent of the method of their determination) can be used for research on mathematical models of the processes of interaction of various movers, including in the mathematical model a calculation algorithm that takes into account the nature of the interaction of a particular mover with a support base. In this case, the physicomechanical characteristics of the support base layer are used, obtained as invariant, i.e., as established, obtained under constant loading laws (in accordance with the Heaviside law), in which it is quite easy to determine the physicomechanical characteristics of the soil layer (for example , unlike the patent of the Russian Federation No. 2192006).

Следует также отметить, что под любым движителем мобильных машин горизонтальное смещение слоя почвогрунта происходит сначала в сторону их движения, а затем - в противоположную, обеспечивая при этом, например, тяговое усилие при передвижении. При этом при различных режимах движения движителей по поверхности их контакта с опорным основанием касательные силы действуют по-разному, в зависимости от рассматриваемого участка контактной поверхности движителя. В связи с этим необходимо исследовать физико-механические характеристики слоя почвогрунта при циклических или меняющихся поочередно в двух противоположных сдвиговых направлениях нагрузках.It should also be noted that under any mover of mobile machines, the horizontal displacement of the soil layer occurs first in the direction of their movement, and then in the opposite direction, while providing, for example, traction when moving. Moreover, with different modes of motion of the movers on the surface of their contact with the support base, the tangential forces act differently, depending on the considered portion of the contact surface of the mover. In this regard, it is necessary to investigate the physicomechanical characteristics of the soil layer under cyclic or alternating loads in two opposite shear directions.

Цель изобретения - повышение эффективности испытаний, расширение информативности полученных результатов, позволяющих приблизиться к оценке реальных процессов, происходящих при контакте различных движителей со слоем почвогрунта.The purpose of the invention is to increase the efficiency of testing, expanding the information content of the results, allowing us to approach the assessment of real processes that occur when various propulsors come in contact with a soil layer.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для исследования физико-механических характеристик слоя почвогрунта, включающее механизм горизонтального нагружения штампа, состоящий из троса, обводных блоков и лебедки, неподвижную ванну (емкость) с почвогрунтом и горизонтальными направляющими, на которых размещена металлоконструкция в виде перемещаемой рамы (короба) с размещаемыми на ней звеном в виде штампа, тензометрическим комплексом и механизмом вертикального нагружения штампа, одним концом шарнирно соединенного с рамой, а другим - шарнирно со штампом, дополнительно снабжено механизмом горизонтального реверса штампа, входящего в механизм горизонтального нагружения штампа, установленным непосредственно на штампе, позволяющим нагружать штамп касательной нагрузкой по очереди в двух противоположных направлениях в короткий промежуток времени и состоящим из корпуса, двух попеременно подвижных относительно корпуса пластин, перемещаемых по опорным роликам, фиксатора, замыкающего сначала одну пластину, обеспечивая ее неподвижность относительно корпуса, а через некоторое время после начала нагружения штампа размыкающего с помощью рычага и механизма натяжения первую пластину, обеспечивая ее подвижность, и замыкающего вторую пластину, обеспечивая ее неподвижность относительно корпуса, снабжено рычагом с грузами, передающего постоянную вертикальную нагрузку на штамп, карданным шарниром и изменяющей свою длину осью, входящими в механизм вертикального нагружения штампа, снабжено подвижным датчиком вертикальной деформации слоя почвогрунта, входящим в тензометрический комплекс, перемещаемым по горизонтальной направляющей, закрепленной на перемещаемой раме, и соединенным через тягу со штампом, снабжено датчиками горизонтальной (сдвиговой) деформации слоя почвогрунта, входящими в тензометрический комплекс, один из которых соединен через тягу со штампом, а остальные контактируют со слоем почвогрунта через специальные толкатели, расположенные равномерно по глубине слоя почвогрунта непосредственно под штампом и закрепленые неподвижно на перемещаемой раме, при этом лебедка выполнена в виде полиспаста с опускаемым с определенной высоты грузом, а механизм горизонтального нагружения штампа установлен непосредственно на перемещаемой раме.This goal is achieved in that a device for studying the physicomechanical characteristics of the soil layer, including a horizontal stamp loading mechanism, consisting of a cable, bypass blocks and a winch, a stationary bath (container) with soil and horizontal guides on which the metal structure is placed in the form of a movable frame (box) with a link in the form of a stamp placed on it, a strain gauge complex and a mechanism for vertical loading of the stamp, one end pivotally connected to the frame, and the other it is hinged with a stamp, additionally equipped with a mechanism for horizontal reverse of the stamp included in the mechanism of horizontal loading of the stamp, mounted directly on the stamp, which allows the stamp to be loaded with a tangent load in turn in two opposite directions for a short period of time and consisting of a body, two alternately movable relative to the body plates moving along the support rollers, a latch that closes first one plate, ensuring its immobility with respect to the housing, and through n Some time after the start of the loading of the stamp, the first plate is opened using the lever and the tension mechanism, providing its mobility, and the second plate closing, ensuring its immobility with respect to the body, is equipped with a lever with weights that transfers a constant vertical load to the stamp, a universal joint and an axis that changes its length included in the mechanism of vertical loading of the stamp, equipped with a movable sensor for vertical deformation of the soil layer, included in the strain gauge complex, moved along g the horizontal guide mounted on a movable frame and connected through a rod with a stamp is equipped with sensors of horizontal (shear) deformation of the soil layer included in the strain gauge complex, one of which is connected through the rod with a stamp, and the rest are in contact with the soil layer through special pushers located uniformly along the depth of the soil layer directly below the stamp and fixed motionless on a movable frame, while the winch is made in the form of a chain hoist with a lowering from a certain Height of the load and the loading mechanism of the horizontal die mounted directly on the movable frame.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 изображена схема работы механизма вертикального нагружения штампа, на фиг.3 изображена схема механизма горизонтального реверса штампа, на фиг.4 изображен датчик вертикальной деформации, на фиг.5 изображена связь почвогрунта с датчиком горизонтальной деформации слоя почвогрунта.Figure 1 presents a diagram of the proposed device, figure 2 shows a diagram of the mechanism of the vertical loading of the stamp, figure 3 shows a diagram of the mechanism of the horizontal reverse of the stamp, figure 4 shows the sensor of vertical deformation, figure 5 shows the connection of the soil with the sensor horizontal deformation of the soil layer.

Устройство содержит (см. фиг.1) неподвижную ванну 1 со слоем почвогрунта 2, на горизонтальных направляющих 3 которой жестко крепится перемещаемая от опыта к опыту рама 4. На перемещаемой раме 4 шарнирно закреплен рычаг 5 с грузами 6. К рычагу 5 через карданный шарнир 7, изменяющую свою длину ось 8, шарнир 9 и механизм горизонтального реверса штампа 10 крепится прямоугольный штамп 11 с закрепленными на нем грунтозацепами 12. На раме 4 также установлен полиспаст 13, через который совместно с тросом 14, обводными блоками 15 и механизмом горизонтального реверса штампа 10 соединены грузы 16 со штампом 11. На раме 4 также установлен тензометрический комплекс, соединяемый через усилитель 17 с осциллографом 18 и состоящий из подвижного датчика вертикальной деформации слоя почвогрунта 19, соединенного через тягу 20 со штампом 11 и перемещаемого по горизонтальной направляющей 21, закрепленной на перемещаемой раме 4, а также состоящий из датчиков горизонтальной деформации слоя почвогрунта 22, один из которых соединен через тягу 23 со штампом 11, а остальные контактируют со слоем почвогрунта 2 через специальные толкатели 24, расположенные по глубине слоя почвогрунта 2 непосредственно под штампом 11. Под рычагом 5 на неподвижной ванне 1 установлена специальная подставка 25, а на перемещаемой раме смонтировано стопорное устройство 26 для предотвращения действия вертикальной и горизонтальной нагрузок на штамп 11 во время подготовки устройства к исследованию физико-механических характеристик слоя почвогрунта.The device contains (see Fig. 1) a stationary bath 1 with a layer of soil 2, on horizontal guides 3 of which a frame 4 is moved rigidly from the experiment to the experiment. A lever 5 with weights 6 is pivotally mounted on the movable frame 4. To the lever 5 through a cardan joint 7, the axis 8 changing its length, the hinge 9 and the horizontal reverse mechanism of the stamp 10 are fastened to a rectangular stamp 11 with the lugs fixed to it 12. A chain hoist 13 is also installed on the frame 4, through which together with the cable 14, the bypass blocks 15 and the horizontal reversal mechanism With stamp 10, weights 16 are connected with stamp 11. A frame 4 is also equipped with a strain gauge complex connected through an amplifier 17 to an oscilloscope 18 and consisting of a movable sensor for vertical deformation of soil layer 19 connected through a rod 20 with a stamp 11 and moved along a horizontal guide 21, mounted on a movable frame 4, as well as consisting of sensors of horizontal deformation of the soil layer 22, one of which is connected through a rod 23 with a stamp 11, and the rest are in contact with the soil layer 2 through special t pushers 24, located at the depth of the soil layer 2 directly under the stamp 11. Under the lever 5 on the fixed bath 1, a special stand 25 is installed, and a locking device 26 is mounted on the movable frame to prevent the vertical and horizontal loads on the stamp 11 during preparation of the device for research physical and mechanical characteristics of the soil layer.

Механизм горизонтального реверса штампа (см. фиг.3) состоит из корпуса 27, двух попеременно подвижных относительно корпуса пластин 28 и 29, перемещаемых по опорным роликам 30, фиксатора 31, замыкающего сначала одну (верхнюю) пластину 28, обеспечивая ее неподвижность относительно корпуса 27, а через некоторое время после начала нагружения и горизонтального смещения штампа 11, размыкающего с помощью рычага 32 и механизма натяжения 33 первую пластину 28, обеспечивая ее подвижность, и замыкающего вторую (нижнюю) пластину 29, обеспечивая ее неподвижность относительно корпуса 27. При этом пластина 28 соединена одним концом через трос 14 с первым концом второй пластины 29, второй конец которой соединен через трос 14 с полиспастом 13.The horizontal stamp reverse mechanism (see Fig. 3) consists of a housing 27, two plates 28 and 29 alternately movable relative to the housing, displaced along the support rollers 30, a latch 31, which first closes one (upper) plate 28, ensuring its immobility with respect to the housing 27 and some time after the start of loading and horizontal displacement of the stamp 11, opening with the lever 32 and the tension mechanism 33 the first plate 28, ensuring its mobility, and closing the second (lower) plate 29, ensuring its immobility from ositelno body 27. When the plate 28 is connected at one end through a wire 14 to a first end of the second plate 29, the second end of which is connected via a cable 14 with pulley block 13.

Подвижный датчик вертикальной деформации слоя почвогрунта 19 (см. фиг.4) состоит из тележки 34 с роликами 35, на которой вертикально расположен переменный резистор 36 (например, резистор типа СП3-23 А0, 25 Вт).The movable sensor for vertical deformation of the soil layer 19 (see Fig. 4) consists of a trolley 34 with rollers 35 on which a variable resistor 36 is vertically located (for example, a resistor of the type SP3-23 A0, 25 W).

Связь почвогрунта с датчиком горизонтальной деформации 22 слоя почвогрунта 2 (см. фиг.5) обеспечивается через специальные толкатели 24, расположенные по глубине слоя почвогрунта 2 непосредственно под штампом и проходящие внутри специальной трубки 37, жестко прикрепляемой к боковой стенке неподвижной ванны 1, для устранения силы трения между толкателем 24 и слоем почвогрунта 2.The connection of the soil with the horizontal strain gauge 22 of the soil layer 2 (see Fig. 5) is provided through special pushers 24 located along the depth of the soil layer 2 directly below the stamp and passing inside a special tube 37, which is rigidly attached to the side wall of the stationary bath 1, to eliminate friction forces between the pusher 24 and the soil layer 2.

Устройство работает следующим образом (фиг.1).The device operates as follows (figure 1).

Перемещаемую раму 4 устанавливают в крайнем положении относительно неподвижной ванны 1 и жестко закрепляют на горизонтальных направляющих 3. В слое почвогрунта 2 закладывают специальные толкатели 24 и соединяют их с датчиками горизонтальной деформации слоя почвогрунта 22. На поверхности слоя почвогрунта 2 с помощью изменяющей свою длину оси 8 устанавливают прямоугольный штамп 11 с закрепленными на нем грунтозацепами 12, предварительно подставив под рычаг 5 с грузами 6 специальную подставку 25. Верхний из датчиков горизонтальной деформации слоя почвогрунта 22 через тягу 23 соединяют со штампом 11. Стопорным устройством 26 закрепляют на подвижной раме 4 грузы 16, а затем, натягивая полиспаст 13 и тросы 14 через обводные блоки 15, жестко соединяют тросы 14 с механизмом горизонтального реверса штампа 10. Установив подвижный датчик вертикальной деформации слоя почвогрунта 19 на горизонтальную направляющую 21, его соединяют через тягу 20 со штампом 11. После этого включают усилитель 17 с осциллографом 18 и далее, практически мгновенно, нагружают штамп 11 вертикальной и горизонтальной нагрузками, предварительно убрав специальную подставку 25 из-под рычага 5, слегка приподняв его, а также выключив стопорное устройство 26, фиксирующее в неподвижном состоянии относительно перемещаемой рамы 4 грузы 16. Под действием вертикальной нагрузки со стороны рычага 5 штамп начинает перемещаться вниз и, одновременно, под действием горизонтальной нагрузки, обеспечиваемой механизмом горизонтального нагружения, - в сторону (направление А). При этом карданный шарнир 7, поворачиваясь и отслеживая горизонтальное смешение штампа 11, постоянно обеспечивает вертикальное положение оси 8, а следовательно, и абсолютно вертикальную нагрузку на штамп 11 (см. фиг.2). Через некоторое время, при достижении установленного с помощью механизма горизонтального реверса штампа 10 горизонтального смещения штампа 11 в направлении А, мгновенно срабатывает фиксатор 31 механизма горизонтального реверса штампа 10 и штамп 11 начинает смещаться в направлении Б под действием той же постоянной по величине, но обратной по направлению горизонтальной нагрузки. При этом направление и величина вертикальной нагрузки на штамп 11 остаются неизменными. В процессе деформирования штампом 11 слоя почвогрунта 2 производится регистрация показаний на осциллографе 18 датчиков 19 и 22, при этом подвижный датчик вертикальной деформации слоя почвогрунта 19 регистрирует только вертикальное смещение штампа 11, перемещаясь по направляющей 21 в горизонтальном направлении аналогично с горизонтальным смещением штампа 11 во времени (см. фиг.2). После проведения первого опыта перемещаемую раму 4 перемещают вдоль рамы по направляющим 3 и закрепляют на них так, чтобы штамп 11 мог быть установлен на новом месте подготовленного в ванне 1 слоя почвогрунта 2. Далее подготавливают и проводят второй опыт и т.д. Зарегистрированные на осциллографе 18 показания датчиков 19 и 22 по изменению вертикальной и горизонтальной деформации слоя почвогрунта во времени позволяют по соответствующей методике определить его физико-механические характеристики.The movable frame 4 is installed in the extreme position relative to the fixed bath 1 and rigidly fixed on the horizontal guides 3. In the soil layer 2, special pushers 24 are laid and connected to the sensors of horizontal deformation of the soil layer 22. On the surface of the soil layer 2 using the axis 8 changing its length set a rectangular stamp 11 with the lugs 12 fixed thereon, having previously placed a special stand 25 under the lever 5 with the loads 6. The upper layer of horizontal deformation sensors I ground 22 through the rod 23 is connected to the stamp 11. The locking device 26 is fixed on the movable frame 4 loads 16, and then, pulling the chain hoist 13 and the cables 14 through the bypass blocks 15, rigidly connect the cables 14 with the horizontal reverse mechanism of the stamp 10. Installing a movable sensor vertical deformation of the soil layer 19 on a horizontal guide 21, it is connected through a rod 20 with a stamp 11. After that, turn on the amplifier 17 with an oscilloscope 18 and then, almost instantly, load the stamp 11 with vertical and horizontal loads, before by variably removing the special stand 25 from under the lever 5, slightly lifting it, and also turning off the locking device 26, which fixes weights 16 in a stationary state relative to the movable frame 4. Under the action of a vertical load from the side of the lever 5, the stamp begins to move down and, at the same time, under the effect of the horizontal load provided by the horizontal loading mechanism is to the side (direction A). In this case, the universal joint 7, turning and tracking the horizontal mixing of the stamp 11, constantly provides the vertical position of the axis 8, and therefore, absolutely vertical load on the stamp 11 (see figure 2). After some time, when the horizontal displacement of the stamp 11 installed in the direction A, established using the horizontal reverse mechanism of the stamp 10, the latch 31 of the horizontal reverse mechanism 10 of the stamp 10 is instantly activated and the stamp 11 begins to shift in the direction B under the action of the same constant in magnitude, but inverse direction of horizontal load. The direction and magnitude of the vertical load on the stamp 11 remain unchanged. In the process of deformation by stamp 11 of soil layer 2, the readings are recorded on an oscilloscope 18 of sensors 19 and 22, while the movable sensor of vertical deformation of soil layer 19 only records the vertical displacement of stamp 11, moving along the guide 21 in the horizontal direction similar to the horizontal displacement of stamp 11 in time (see figure 2). After the first experiment, the movable frame 4 is moved along the frame along the guides 3 and fixed on them so that the stamp 11 can be installed in a new place prepared in the bath 1 layer of soil 2. Next, prepare and conduct a second experiment, etc. The readings of the sensors 19 and 22, recorded on the oscilloscope 18, on the change in the vertical and horizontal deformation of the soil layer in time make it possible to determine its physical and mechanical characteristics by an appropriate technique.

Механизма горизонтального реверса штампа 10 работает следующим образом (фиг.3). Фиксатором 31 замыкают верхнюю пластину 28, обеспечивая ее неподвижность относительно корпуса 27 механизма горизонтального реверса штампа 10. При этом своим нижним выступом фиксатор 31 опирается на верхнюю сторону пластины 29, прижимаясь к ней посредством рычага 32 и механизма натяжения 33. В начальный момент горизонтального нагружения штампа 11 механизм горизонтального нагружения посредством полиспаста 13 и троса 14 начинает перемещать пластину 29 в направлении А,Б (вправо на фиг.3), перемещаемую по нижним опорным роликам 30 относительно корпуса 27. При этом верхняя пластина 28 вместе с корпусом 27 (а, значит, и со штампом 11) перемещается в направлении А. В процессе относительного движения пластины 29 и корпуса 27 с фиксатором 31 последний приближается к отверстию в пластине 29. Через некоторое время, определяемое деформационными свойствами слоя почвогрунта и первоначальной установкой расстояния между нижним выступом фиксатора 31 и отверстием в пластине 29, при совмещении последних фиксатор 31 размыкается с верхней пластиной 28 и замыкается с нижней пластиной 29 посредством рычага 32 и механизма натяжения 33. При этом нижняя пластина 29 вместе с корпусом 27 (а, значит, и со штампом 11) начинает перемещаться в направлении Б, а верхняя пластина 28 продолжает перемещаться в направлении А, перемещаясь при этом относительно корпуса 27 по верхним опорным роликам 30.The mechanism of the horizontal reverse of the stamp 10 works as follows (figure 3). The latch 31 closes the upper plate 28, ensuring its immobility relative to the housing 27 of the horizontal reverse mechanism of the stamp 10. In this case, the lower latch 31 rests on the upper side of the plate 29, pressing against it by means of the lever 32 and the tension mechanism 33. At the initial moment of horizontal loading of the stamp 11, the horizontal loading mechanism by means of the chain hoist 13 and the cable 14 begins to move the plate 29 in the direction A, B (to the right in FIG. 3), which is moved along the lower support rollers 30 relative to the housing 27. In this case, the upper plate 28 together with the body 27 (and, therefore, with the stamp 11) moves in the direction A. During the relative movement of the plate 29 and the body 27 with the latch 31, the latter approaches the hole in the plate 29. After a while, determined by the deformation the properties of the soil layer and the initial installation of the distance between the lower protrusion of the latch 31 and the hole in the plate 29, when combining the latter, the latch 31 opens with the upper plate 28 and closes with the lower plate 29 by means of the lever 32 and the mechanism tension 33. In this case, the lower plate 29 together with the housing 27 (and, therefore, with the stamp 11) begins to move in the direction B, and the upper plate 28 continues to move in the direction A, while moving relative to the housing 27 along the upper support rollers 30.

Предлагаемое устройство позволяет качественно повысить эффективность испытаний, расширить информативность полученных результатов и приблизиться к реальным процессам, происходящим при взаимодействии движителя транспортного средства с грунтом.The proposed device allows to qualitatively increase the efficiency of tests, to expand the information content of the results and come closer to the real processes that occur during the interaction of the vehicle propulsion with the ground.

Источники информацииSources of information

1. Форссблад Л. Вибрационное уплотнение грунтов и оснований. /Пер. с англ. И.В.Гагариной. - М.: Транспорт, 1987. - 188 с.1. Forssblad L. Vibration compaction of soils and bases. / Per. from English I.V. Gagarina. - M.: Transport, 1987 .-- 188 p.

2. Попова З.А. Исследование грунтов для дорожного строительства: (Лаборатор. и практич. работы). Учеб. пособие для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1985. - 126 с.2. Popova Z.A. Soil study for road construction: (Laboratory and practical work). Textbook allowance for technical schools. - 3rd ed., Revised. and add. - M.: Transport, 1985 .-- 126 p.

3. А. с. СССР 1242746, МКИ G 01 M 17/00. Установка для исследования напряжений и перемещений грунта под опорами транспортного средства/ В.М. Купцов, Н.Н. Полянсикий, Ю.Н. Теверовский, Е.Б. Цыганков, В.Д. Леонтьев, Г.В. Обминяный (СССР). - № 3822893/27-11; Заяв. 10.12.84; Опубл. 07.07.86, Бюл. № 25. - 5 с.: ил.3. A. p. USSR 1242746, MKI G 01 M 17/00. Installation for the study of stresses and movements of soil under the supports of the vehicle / V.M. Kuptsov, N.N. Polyansiky, Yu.N. Teverovsky, E.B. Tsygankov, V.D. Leontiev, G.V. Obminyany (USSR). - No. 3822893 / 27-11; Application 12/10/84; Publ. 07/07/86, Bull. No. 25. - 5 p.: Ill.

4. А. с. СССР 1418594, МКИ G 01 M 17/00. Устройство для исследования взаимодействия гусеничного трака с грунтом. /А.А. Бенц, Б.Н. Пинигин, В.И. Репин, В.А. Сударчиков, Д.Б. Чернин (СССР). - № 4239548/31-11; Заяв. 29.04.87; Опубл. 23.08.88, Бюл. № 31. - 2 с.: ил.4. A. p. USSR 1418594, MKI G 01 M 17/00. A device for studying the interaction of a tracked track with soil. / A.A. Benz, B.N. Pinigin, V.I. Repin, V.A. Sudarchikov, D.B. Chernin (USSR). - No. 4239548 / 31-11; Application 04/29/87; Publ. 08/23/88, Bull. No. 31. - 2 p.: Ill.

5. А. с.СССР 696333, МКИ G 01 M 17/00. Устройство для исследования взаимодействия гусеничного трака с грунтом. /А.А. Бенц, Д.Б. Чернин, Б.Н. Пинигин, Д.Г. Валиахметов (СССР). - № 2600499/27-11; Заявл. 07.04.78; Опубл. 05.11.79, Бюл. № 41. - 3 с.: ил.5. A. s.SSSR 696333, MKI G 01 M 17/00. A device for studying the interaction of a tracked track with soil. / A.A. Benz, D.B. Chernin, B.N. Pinigin, D.G. Valiakhmetov (USSR). - No. 2600499 / 27-11; Claim 04/07/78; Publ. 11/05/79, Bull. No. 41. - 3 p.: Ill.

6. Бенц А.А. Методика определения тяговых свойств трактора по сдвиговым характеристикам звена гусеницы /А.А. Бенц, Б.Н. Пинигин, В.А. Сударчиков, Д.Б. Чернин //Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: Тематический сборник научных трудов. - Челябинск: ЧПИ, 1985. - С.51-55.6. Benz A.A. The methodology for determining the traction properties of a tractor by the shear characteristics of a track link / A.A. Benz, B.N. Pinigin, V.A. Sudarchikov, D.B. Chernin // Research of power plants and chassis of transport and traction machines: Thematic collection of scientific papers. - Chelyabinsk: ChPI, 1985. - P. 51-55.

Claims (1)

Устройство для определения физико-механических характеристик слоя почвогрунта, включающее механизм горизонтального нагружения штампа, состоящий из троса, обводных блоков и лебедки, неподвижную ванну (емкость) с почвогрунтом и горизонтальными направляющими, на которых размещена металлоконструкция в виде перемещаемой рамы (короба) с размещаемыми на ней звеном в виде штампа, тензометрическим комплексом и механизмом вертикального нагружения штампа, одним концом шарнирно соединенного с рамой, а другим - шарнирно со штампом, отличающееся тем, что механизм горизонтального нагружения штампа установлен непосредственно на перемещаемой раме и дополнительно снабжен механизмом горизонтального реверса штампа, установленным непосредственно на штампе, позволяющим нагружать штамп касательной нагрузкой по очереди в двух противоположных направлениях в короткий промежуток времени и состоящим из корпуса, двух попеременно подвижных относительно корпуса пластин, перемещаемых по опорным роликам, фиксатора, замыкающего сначала одну пластину, обеспечивая ее неподвижность относительно корпуса, а через некоторое время после начала нагружения штампа, размыкающего с помощью рычага и механизма натяжения первую пластину, обеспечивая ее подвижность, и замыкающего вторую пластину, обеспечивая ее неподвижность относительно корпуса, лебедка выполнена в виде полиспаста с опускаемым с определенной высоты грузом, механизм вертикального нагружения штампа выполнен в виде рычага с грузами, передающего постоянную вертикальную нагрузку на штамп через карданный шарнир и изменяющую свою длину ось, тензометрический комплекс включает подвижный датчик вертикальной деформации слоя почвогрунта, перемещаемый по горизонтальной направляющей, закрепленной на перемещаемой раме, и соединенный через тягу со штампом, и датчики горизонтальной (сдвиговой) деформации слоя почвогрунта, один из которых соединен через тягу со штампом, а остальные контактируют со слоем почвогрунта через специальные толкатели, расположенные равномерно по глубине слоя почвогрунта непосредственно под штампом и закрепленные неподвижно на перемещаемой раме.A device for determining the physicomechanical characteristics of a soil layer, including a horizontal stamp loading mechanism, consisting of a cable, bypass blocks and a winch, a fixed bath (container) with soil and horizontal guides, on which the metal structure is placed in the form of a movable frame (box) with it with a link in the form of a stamp, a tensometric complex and a mechanism for vertical loading of the stamp, one end pivotally connected to the frame, and the other pivotally with the stamp, characterized by m, that the mechanism of horizontal loading of the stamp is installed directly on the movable frame and is additionally equipped with a mechanism of horizontal reverse of the stamp mounted directly on the stamp, which allows the stamp to be loaded with a tangent load in turn in two opposite directions for a short period of time and consisting of a body, two alternately movable relative to the body plates moving along the support rollers, a latch, locking first one plate, ensuring its immobility relative to about the body, and some time after the start of loading the stamp, opening the first plate with the lever and the tension mechanism, ensuring its mobility, and closing the second plate, ensuring its immobility with respect to the body, the winch is made in the form of a pulley with a load lowering from a certain height, the mechanism vertical loading of the stamp is made in the form of a lever with weights, transmitting a constant vertical load on the stamp through a universal joint and an axis that varies its length, the strain gauge complex including t a movable sensor for vertical deformation of the soil layer, moved along a horizontal guide fixed to the movable frame and connected through the rod with the stamp, and sensors for horizontal (shear) deformation of the soil layer, one of which is connected through the rod with the stamp, and the rest are in contact with the soil layer through special pushers located evenly along the depth of the soil layer directly under the stamp and fixed motionless on the movable frame.
RU2003109005/12A 2003-03-31 2003-03-31 Device for determining physico-mechanical characteristics of soil layer RU2236673C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109005/12A RU2236673C1 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Device for determining physico-mechanical characteristics of soil layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109005/12A RU2236673C1 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Device for determining physico-mechanical characteristics of soil layer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2236673C1 true RU2236673C1 (en) 2004-09-20
RU2003109005A RU2003109005A (en) 2004-12-10

Family

ID=33433696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003109005/12A RU2236673C1 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Device for determining physico-mechanical characteristics of soil layer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2236673C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2745536C1 (en) * 2020-09-22 2021-03-26 Иван Сергеевич Носов Installation for determining rheological characteristics of road-building materials
US20220298737A1 (en) * 2019-10-23 2022-09-22 Changsha University Of Science And Technology In-situ test system and method for subgrade dynamic resilient modulus

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. БЕНЦ А.А. Методика определения тяговых свойств трактора по сдвиговым характеристикам звена гусеницы /Бенц А.А., Пинигин Б.Н., Сударчиков В.А., Чернин Д.Б./ Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: Тематический сборник научных трудов. -Челябинск: ЧПИ, 1985, с.51-55. 2. *
3.SU 1418594 А1, 23.08.1988. 4.SU 1242746 А1, 07.07.1986. 5. ПОПОВА З.А. Исследование грунтов для дорожного строительства: (Лаборатор. и практич. работы). Учеб. пособие для техникумов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1985, 126с. 6. ФОРССБЛАД Л. Вибрационное уплотнение грунтов и оснований /Пер. с англ. И.В.Гагариной. -М.: Транспорт, 1987, 188с. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220298737A1 (en) * 2019-10-23 2022-09-22 Changsha University Of Science And Technology In-situ test system and method for subgrade dynamic resilient modulus
US11913186B2 (en) * 2019-10-23 2024-02-27 Changsha University Of Science And Technology In-situ test system and method for subgrade dynamic resilient modulus
RU2745536C1 (en) * 2020-09-22 2021-03-26 Иван Сергеевич Носов Installation for determining rheological characteristics of road-building materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2365916C1 (en) Device for investigation of physical-mechanical characteristics of soil layer
CN105891107B (en) Ground surface material friction performance testing device and method
NL2033396B1 (en) Test device and method for measuring frictional resistance of thixotropic mud
CN104777094A (en) Experimental device for testing rubber friction performance
US20090214300A1 (en) Devices, systems, and methods for measuring and controlling compactive effort delivered to a soil by a compaction unit
Wang et al. Modeling, calibration and validation of tractive performance for seafloor tracked trencher
EP0175665B1 (en) Method and apparatus for measuring load bearing capacity of traffic-carrying surfaces
CN106525596B (en) Lateral bedding counter-force coefficient indoor test device under different stress paths
RU2236673C1 (en) Device for determining physico-mechanical characteristics of soil layer
Olmedo et al. An automated vane shear test tool for environmental monitoring with unmanned ground vehicles
Yahya et al. UPM indoor tyre traction testing facility
RU2366944C1 (en) Method for determination of physical-mechanical characteristics of soil layer
Li et al. Pavement stiffness measurements in relation to mechanical impedance
RU2540432C1 (en) Device for study of physical and mechanical characteristics of soil layer
RU2548725C1 (en) Method of determining physical and mechanical characteristics of soil layer
RU2237239C2 (en) Method for determining physical and mechanical properties of soil and ground layer
CN112177064B (en) Shear box device for simulating foundation pit wall soil interface
RU2745536C1 (en) Installation for determining rheological characteristics of road-building materials
Deep et al. Simulating deflection of a jointed rigid pavement under rolling wheel deflectometer (RAPTOR) loading
CN216144662U (en) Multifunctional roadbed soil body compaction test system
RU142743U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING DEFORMATION CHARACTERISTICS OF SNOW COVER
Benoit et al. Prediction of trafficability for tracked vehicle on broken soil: real size tests
CN109342197A (en) Accelerated loading device and method for ground surface material laboratory test
CN113092344A (en) Multifunctional roadbed soil body compaction test system
CN115078103A (en) Dynamic deflection testing device based on full-scale pavement model and using method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050401