RU2247354C1

RU2247354C1 - Dynamic loading device to perform compressive ground tests

Info

Publication number: RU2247354C1
Application number: RU2004110422/28A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Попов (RU); А.Н. Попов; А.Г. Перунов (RU); А.Г. Перунов
Original assignee: Воронежский военный авиационный инженерный институт
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2005-02-27

Abstract

FIELD: building, particularly devices for determining physical and technical ground characteristics.

SUBSTANCE: device has lever loading system and lifting means. Lifting means includes crank drive connected to electric motor through reducer and electromagnet, which is intermediate unit between crank drive and bar. Power is supplied to electromagnet by AC network through voltage stabilizer, toggle switch, reducing transformer and rectifier.

EFFECT: possibility to automatic maintain rated pressure applied to ground along with retention of load application frequency, possibility to create different boundary sample loading conditions.

1 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и предназначено для определения физико-технических свойств грунтов.The invention relates to the construction and is intended to determine the physical and technical properties of soils.

Известны нагрузочные устройства для испытаний грунтов в приборах трехосного сжатия, включающие гидравлический цилиндр с поршнем для создания бокового давления, системы трубопроводов и измерительные приборы (см. а.с. SU 1141158 А, 23.02.1985; SU 1462150 A1, 28.02.1989).Known loading devices for soil testing in triaxial compression devices, including a hydraulic cylinder with a piston for creating lateral pressure, piping systems and measuring instruments (see AS SU 1141158 A, 02.23.1985; SU 1462150 A1, 02.28.1989).

Недостатком данных нагрузочных устройств является возможность использования их только для компрессионных испытаний грунтов в приборах трехосного сжатия, исключающих возможность исследования динамики изменения порового давления, кроме этого такая конструкция, при проведении испытаний образцов грунтов в режимах циклического и сложного нагружений при различных скоростях нагружения, затрудняет задание различных граничных условий загружения образца грунта.The disadvantage of these loading devices is the possibility of using them only for soil compression tests in triaxial compression devices, which exclude the possibility of studying the dynamics of pore pressure changes, besides this design, when testing soil samples in cyclic and complex loading modes at different loading speeds, it makes it difficult to set different boundary conditions for loading a soil sample.

Техническим результатом, достигаемым предлагаемым устройством, является автоматическое сохранение заданного номинального давления на грунт при сохранении частоты приложения нагрузки, возможность задания различных граничных условий загружений образцов грунта.The technical result achieved by the proposed device is the automatic preservation of a given nominal pressure on the ground while maintaining the frequency of application of the load, the ability to set various boundary conditions for loading soil samples.

Общим признаком заявляемого устройства и известных устройств является применение системы нагружения в виде штанги с грузом. Отличительными признаками является то, что система нагружения рычажная, а также использование подъемного приспособления, состоящего из кривошипно-шатунного привода, работающего от электродвигателя через редуктор и электромагнит, который является промежуточным звеном между кривошипно-шатунным приводом и штангой с грузом.A common feature of the claimed device and known devices is the use of a loading system in the form of a rod with a load. Distinctive features are that the lever loading system, as well as the use of a lifting device consisting of a crank drive, operating from an electric motor through a gearbox and an electromagnet, which is an intermediate link between the crank drive and the rod with the load.

На чертеже изображено динамическое нагрузочное устройство для компрессионных испытаний грунтов в условиях циклического и кратковременного загружения.The drawing shows a dynamic loading device for compression testing of soils under cyclic and short-term loading.

Предлагаемое устройство состоит из рычажной системы нагружения и подъемного приспособления. Рычажная система состоит из штанги 2 с грузом 3, передающей давление с помощью рычага 19 через шарнир 5 на шток поршня компрессионного прибора 1. Для уравновешивания рычажной системы без нагрузки предусмотрен противовес 4. Штанга имеет разметку по всей длине так, что положение груза па определенной метке соответствует давлению на грунт, кратному 0.005 МПа. Подъемное приспособление состоит из кривошипно-шатунного привода 8, работающего от электродвигателя 10 через редуктор 9 и электромагнит 6, являющийся промежуточным звеном между кривошипно-шатунным приводом 8 и штангой 2. Питание электромагнита осуществляется от сети переменного тока через стабилизатор напряжения 18, тумблер 17, понижающий трансформатор 13 и выпрямитель 14.The proposed device consists of a lever loading system and a lifting device. The lever system consists of a rod 2 with a load of 3, which transfers pressure using the lever 19 through the hinge 5 to the piston rod of the compression device 1. To balance the lever system without load, a counterweight is provided 4. The rod has a marking along the entire length so that the position of the load on a certain mark corresponds to the pressure on the soil, a multiple of 0.005 MPa. The lifting device consists of a crank drive 8, operating from an electric motor 10 through a gearbox 9 and an electromagnet 6, which is an intermediate link between the crank drive 8 and the rod 2. The electromagnet is supplied from the AC mains through a voltage regulator 18, a toggle switch 17, which lowers transformer 13 and rectifier 14.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Электромагнит 6, движущийся по направляющим 11, поднимает с помощью кривошипно-шатунного привода 8 тонкую стальную пластину 7 вместе со штангой 2. При достижении электромагнитом 6 самого нижнего положения, что соответствует максимальной величине сжимающей силы, прерыватель тока 12 отключает ток в обмотке электромагнита. Якорь электромагнита отходит от ярма, тем самым освобождая на этот момент пластину 7. За это время электромагнит успевает переместиться относительно пластины на величину Δ, равную значению осадки грунта. Таким образом, происходит изменение амплитуды колебания при сохранении частоты приложения нагрузки. Установка устройства в рабочее положение осуществляется посредством тумблеров 15 и 16.The electromagnet 6, moving along the guides 11, raises a thin steel plate 7 with a rod 2 using a crank drive 8 together with the rod 2. When the electromagnet 6 reaches its lowest position, which corresponds to the maximum value of the compressive force, the current chopper 12 cuts off the current in the electromagnet winding. The armature of the electromagnet departs from the yoke, thereby freeing up plate 7 at that moment. During this time, the electromagnet manages to move relative to the plate by a value of Δ equal to the value of soil sediment. Thus, a change in the amplitude of the oscillation occurs while maintaining the frequency of application of the load. The installation of the device in the working position is carried out by means of the toggle switches 15 and 16.

Применение электромагнита позволяет проводить испытания в условиях кратковременного нагружения с изменением продолжительности цикла “нагружение-разгрузка” посредством прерывателя тока 12.The use of an electromagnet allows testing under short-term loading with a change in the duration of the load-unload cycle through a current chopper 12.

Применение на практике предлагаемого устройства позволяет, управляя процессом испытания грунтовых образцов, создавать различные граничные условия загружения посредством изменения передаточного числа редуктора или электронной схемы питания электродвигателя. Кроме того, становится возможным проведение испытания грунтов в режимах статического, циклического и кратковременного нагружения при различных скоростях нагружения с автоматическим сохранением заданного номинального давления на грунт при сохранения частоты приложения нагрузки.The practical application of the proposed device allows, by controlling the process of testing soil samples, to create various boundary loading conditions by changing the gear ratio of the gearbox or the electronic power supply circuit of the electric motor. In addition, it becomes possible to test soils in the modes of static, cyclic and short-term loading at various loading speeds with the automatic preservation of a given nominal pressure on the soil while maintaining the frequency of application of the load.

Claims

A dynamic loading device for compression testing of soils, including a loading system in the form of a rod with a load, characterized in that the loading system is lever, as well as using a lifting device, which consists of a crank drive operating from an electric motor through a gearbox, and an electromagnet that is intermediate the link between the crank drive and the rod with the load, while the electromagnet is powered from the AC network through a voltage regulator, t umber, step-down transformer and rectifier.