RU2766826C1 - Apparatus for measuring the bearing capacity of a building material - Google Patents

Apparatus for measuring the bearing capacity of a building material Download PDF

Info

Publication number
RU2766826C1
RU2766826C1 RU2021103699A RU2021103699A RU2766826C1 RU 2766826 C1 RU2766826 C1 RU 2766826C1 RU 2021103699 A RU2021103699 A RU 2021103699A RU 2021103699 A RU2021103699 A RU 2021103699A RU 2766826 C1 RU2766826 C1 RU 2766826C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
striker
measuring
measuring unit
stamp
electronic unit
Prior art date
Application number
RU2021103699A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Алексеевич Бехер
Андрей Степанович Ильиных
Алексей Андреевич Игумнов
Денис Сергеевич Воронцов
Сергей Александрович Коларж
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС)
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 образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС)
Priority to RU2021103699A priority Critical patent/RU2766826C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2766826C1 publication Critical patent/RU2766826C1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/30—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of railway transport, namely, to apparatuses for metering the density of a crushed stone base to estimate the uniformity of sealing of a railway track, and can be used during repair and restoration work of a railway track, during expert examination of the quality of conducted work in the course of surveys of the track. The apparatus comprises a stamp with a measuring unit, installed whereon are an elastic element and a hollow metal guiding rack, a striker installed thereon and configured to fall on the elastic element and be lifted, a mechanism for securing and dropping the striker, and an electronic unit for recording and processing the test results coupled with the measuring unit. The measuring unit is secured in the base of the stamp and is equipped with a triaxial accelerometer. The drummer is configured to rotate. The mechanism for securing and dropping the striker is made in the form of a bracket secured hingedly on the guiding rack, covering the striker and coupled therewith by means of a roller mechanism. The roller mechanism is configured for the motion conversion mechanism to be connected thereto through a coupling to rotate the striker, and the electronic unit is equipped with a gyroscope for tracking the verticality of the apparatus.
EFFECT: increase in the accuracy of measurement of ballast density and stability of the results.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к приборам для замера плотности щебеночного основания для оценки равномерности уплотнения железнодорожного пути и может быть использован при проведении ремонтно-восстановительных работ железнодорожного пути, при проведении экспертизы качества выполненных работ при обследованиях пути.The invention relates to the field of railway transport, namely to devices for measuring the density of a crushed stone base to assess the uniformity of compaction of a railway track and can be used in carrying out repair and restoration work on a railway track, in carrying out an examination of the quality of work performed during track surveys.

Известен прибор для определения в полевых условиях плотности грунтов (например, торфяной залежи) по глубине вдавливания в грунт наконечника конусной или пирамидальной формы под действием определенной, заранее заданной нагрузки, создаваемой ручным винтовым прессом, ходовой винт пресса прикреплен к штанге наконечника при помощи двух пар рычагов, соединенных между собой при помощи пружин, расположенных перпендикулярно к направлению действия нагрузки и обеспечивающих поворот рычагов с последующим подъемом их вместе со штангой наконечника (см. ав.св. №120944, МПК G01N 3/42).A known device for determining in the field the density of soils (for example, peat deposits) by the depth of indentation into the soil of a conical or pyramidal tip under the action of a certain, predetermined load created by a manual screw press, the lead screw of the press is attached to the tip rod using two pairs of levers , interconnected by means of springs located perpendicular to the direction of the load and ensuring the rotation of the levers with their subsequent lifting together with the tip rod (see av.st. No. 120944, IPC G01N 3/42).

К недостаткам прибора можно отнести следующее: имеет слишком большие габариты для использования, замер плотности производится по остаточным деформациям при помощи дополнительных инструментов, например, замером линейкой двух диагоналей. Прибор имеет ограниченный диапазон измерения мягких грунтов (песок, торф, и др.) и его затруднительно использовать при определении плотности балласта железнодорожного пути из-за продолжительности времени замера и необходимости габаритного пространства для замера.The disadvantages of the device include the following: it is too large for use, density is measured by residual deformations using additional tools, for example, by measuring two diagonals with a ruler. The device has a limited range for measuring soft soils (sand, peat, etc.) and it is difficult to use it to determine the density of the railway track ballast due to the length of the measurement time and the need for overall measurement space.

Наиболее близким техническим решением является прибор для измерения динамического модуля упругости (см. патент РФ на полезную модель №93824, МПК E02D 1/00), включающий штамп, с закрепленным на нем измерительным блоком с датчиком усадки, снабженный упругим элементом, направляющую стойку, установленный на ней с возможностью падения на упругий элемент и подъема ударник, механизм фиксации и сброса ударника, электронный блок для регистрации и обработки результатов испытания, связанный с измерительным блоком кабелем, размещенным внутри направляющей стойки, причем направляющая стойка закреплена на штампе, а электронный блок установлен на направляющей стойке, при этом измерительный блок снабжен датчиком ударного действия, упругий элемент выполнен съемным с возможностью изменения его параметров, а груз выполнен секционным с возможностью изменения его массы.The closest technical solution is a device for measuring the dynamic modulus of elasticity (see RF utility model patent No. 93824, IPC E02D 1/00), including a stamp, with a measuring unit fixed on it with a shrinkage sensor, equipped with an elastic element, a guide rack installed on it, with the possibility of falling onto an elastic element and lifting a striker, a mechanism for fixing and resetting the striker, an electronic unit for recording and processing test results, connected to the measuring unit by a cable placed inside the guide post, and the guide post is fixed on the stamp, and the electronic unit is mounted on guide rack, while the measuring unit is equipped with a shock sensor, the elastic element is made removable with the possibility of changing its parameters, and the load is made sectional with the possibility of changing its mass.

Недостатком прибора является неустойчивость его конструкции при проведении полевых испытаний, так как точность измерения прибора зависит от перпендикулярности прибора к плоскости замеряемого материала, удаленность измерительного блока от грунта может вносить неточности при проведении испытаний при наклоне оси прибора, датчик ударного усилия работает в одной оси измерений. Контроль перпендикулярности прибора осуществляется при помощи дополнительно устанавливаемого пузырькового уровня для проведения измерений.The disadvantage of the device is the instability of its design during field tests, since the measurement accuracy of the device depends on the perpendicularity of the device to the plane of the measured material, the distance of the measuring unit from the ground can introduce inaccuracies when testing when the axis of the device is tilted, the impact force sensor works in one measurement axis. Control of perpendicularity of the device is carried out with the help of an additionally installed bubble level for measurements.

Основной задачей технического решения является повышение точности и стабильности измерений в полевых условиях, расширение функциональных возможностей прибора.The main task of the technical solution is to increase the accuracy and stability of measurements in the field, to expand the functionality of the device.

Для решения технической задачи прибор для измерения несущей способности строительных материалов, включающий штамп с закрепленным на нем измерительным блоком, снабженный упругим элементом, направляющую стойку, установленный на ней с возможностью падения на упругий элемент и подъема ударник, механизм фиксации и сброса ударника и электронный блок для регистрации и обработки результатов испытания, связанный с измерительным блоком, ударник установлен с возможностью вращения, а измерительный блок, закрепленный в основании штампа, снабжен акселерометром, при этом механизм фиксации и сброса ударника выполнен в виде шарнирно закрепленной на направляющей стойке скобы, охватывающей ударник и взаимодействующей с ним посредством роликового механизма, а электронный блок для регистрации и обработки результатов испытаний выполнен с возможностью дистанционной передачи информации через беспроводные протоколы связи на базе смартфона с ОС Android или Windows.To solve the technical problem, a device for measuring the bearing capacity of building materials, including a stamp with a measuring unit fixed on it, equipped with an elastic element, a guide post, a striker mounted on it with the possibility of falling onto the elastic element and lifting, a mechanism for fixing and resetting the striker and an electronic unit for registration and processing of test results, associated with the measuring unit, the striker is mounted for rotation, and the measuring unit, fixed in the base of the stamp, is equipped with an accelerometer, while the mechanism for fixing and resetting the striker is made in the form of a bracket hinged on the guide post, covering the striker and interacting with it by means of a roller mechanism, and the electronic unit for recording and processing test results is made with the possibility of remote transmission of information via wireless communication protocols based on a smartphone with Android or Windows OS.

Технический результат заключается в повышении точности измерений плотности балласта за счет совершенствования конструкции основания прибора, а именно в размещении измерительного блока внутри штампа и снижения влияния наклона оси прибора на проведение динамических испытаний, стабильность результатов достигается за счет того что ударнику при проведении испытаний задается вращение.The technical result consists in increasing the accuracy of measuring the density of the ballast by improving the design of the base of the device, namely, by placing the measuring unit inside the stamp and reducing the influence of the inclination of the axis of the device on dynamic testing, the stability of the results is achieved due to the fact that the striker is set to rotate during testing.

Устройство поясняется чертежом, на котором представлена схема прибора.The device is illustrated by a drawing, which shows a diagram of the device.

Прибор для измерения содержит штамп 1, в основании которого неподвижно закреплен измерительный блок 2 с трехосевым акселерометром 3, на штампе неподвижно закреплен распределитель ударной нагрузки 4, на котором установлен упругий элемент 5 и полая металлическая направляющая стойка 6, установленный на ней с возможностью падения на упругий элемент и подъема ударник 7, механизм фиксации и сброса ударника 8, а также электронный блок 9 для регистрации и обработки результатов испытания, связанный кабелем (на черт, не показан), размещенным в стойке 6, с измерительным блоком 2. Упругий элемент 5, выполнен съемным с возможностью изменения его параметров. Механизм фиксации и сброса ударника 8 выполнен в виде, шарнирно закрепленной на направляющей стойке 6, скобы 10, охватывающей ударник и связанной с ним посредством роликового механизма 11. Для раскручивания ударника 7 к роликовому механизму через муфту подключается механизм преобразования движения 12. Штамп 1 представляет собой опорную площадку в форме круга с размерами, которые могут варьироваться в зависимости от необходимого ударного воздействия на строительный материал. Упругий элемент 5 выполнен в виде полиуретановых прокладок. Электронный блок 9 для регистрации и обработки результатов испытания закрепляется на стойке 6 с помощью приспособления, обеспечивающего защиту от вибраций с помощью зажимного фиксатора (на чертеже не показан) и может быть съемным, с возможностью дистанционной передачи информации через беспроводные протоколы связи (Wifi, Bluetooth, GSM). Работа данного прибора осуществляется следующим образом.The device for measuring contains a stamp 1, at the base of which a measuring unit 2 with a three-axis accelerometer 3 is fixedly fixed, a shock load distributor 4 is fixedly fixed on the stamp, on which an elastic element 5 is installed and a hollow metal guide post 6 mounted on it with the possibility of falling onto an elastic element and lifting striker 7, a mechanism for fixing and resetting the striker 8, as well as an electronic unit 9 for recording and processing the test results, connected by a cable (not shown in the figure) placed in the rack 6, with a measuring unit 2. The elastic element 5 is made removable with the possibility of changing its parameters. The mechanism for fixing and resetting the drummer 8 is made in the form of a bracket 10 hinged on the guide post 6, covering the drummer and connected to it by means of a roller mechanism 11. To unwind the drummer 7, a motion conversion mechanism 12 is connected to the roller mechanism through the clutch. Stamp 1 is a a support platform in the form of a circle with dimensions that can vary depending on the required impact on the building material. The elastic element 5 is made in the form of polyurethane gaskets. The electronic unit 9 for recording and processing the test results is fixed on the rack 6 using a device that provides vibration protection with a clamp (not shown in the drawing) and can be removable, with the possibility of remote transmission of information via wireless communication protocols (Wifi, Bluetooth, GSM). The operation of this device is carried out as follows.

Подготовка прибора предусматривает размещение на направляющей стойке 6 ударника 7 заданной массы, подключение электронного блока 9 к кабелю, выходящему из отверстия в верхней части направляющей стойки и фиксацию его на направляющей стойке 6. На объекте испытания выбирают ровную, горизонтальную поверхность строительного материала (балласта). Установка штампа 1 на шпалы или другие предметы железнодорожного пути при измерении не допускается. Для проведения измерения прибор необходимо подготовить для выполнения удара. Для этого следует поднять ударник 7 до его закрепления механизмом фиксации и сброса 8. Ударник 7 подключается механизму преобразования движения 12, (например: аккумуляторная или электрическая дрель-шуруповерт) и при выходе его на номинальные обороты скобу 10 поднимают, происходит сброс. Принцип работы прибора заключается в измерении амплитуды ускорений при осадке штампа 1 в балласте, при воздействии на него ударной нагрузки. Во время удара электронный блок 9 автоматически записывает ускорения с трехосевого акселерометра 3 с последующим вычислением скорости и перемещения штампа 1. Микропроцессор электронного блока 9 производит интегрирование сигнала ускорения для получения скорости с последующим интегрированием скорости для определения величины перемещения штампа 1 в балласте. Для получения более точных значений операцию повторяют несколько раз. На дисплее электронного блока будет показан результат измерений (плотность балласта, значения ускорения, скорости и перемежения и др.).Preparation of the device provides for placing a striker 7 of a given mass on the guide post 6, connecting the electronic unit 9 to the cable coming out of the hole in the upper part of the guide post and fixing it on the guide post 6. A flat, horizontal surface of the building material (ballast) is selected at the test object. Installation of stamp 1 on sleepers or other items of the railway track during the measurement is not allowed. To carry out the measurement, the device must be prepared for the impact. To do this, raise the drummer 7 until it is secured by the locking and reset mechanism 8. The drummer 7 is connected to the motion conversion mechanism 12 (for example: a cordless or electric drill-driver) and when it reaches the nominal speed, the bracket 10 is lifted, a reset occurs. The principle of operation of the device is to measure the amplitude of accelerations during the upsetting of the stamp 1 in the ballast, when it is subjected to a shock load. During the impact, the electronic unit 9 automatically records accelerations from the three-axis accelerometer 3 with subsequent calculation of the speed and movement of the die 1. The microprocessor of the electronic unit 9 integrates the acceleration signal to obtain the speed, followed by integration of the speed to determine the amount of movement of the die 1 in the ballast. To obtain more accurate values, the operation is repeated several times. The display of the electronic unit will show the measurement result (ballast density, acceleration, speed and interleaving values, etc.).

За счет использования вращения ударника и расположения измерительного блока в штампе повышается эффективность динамического воздействия на грунт и как следствие повышается точность измерений при полевых испытаниях на грунтах с крупной фракцией.Due to the use of the rotation of the impactor and the location of the measuring unit in the stamp, the efficiency of the dynamic impact on the soil increases and, as a result, the measurement accuracy increases during field tests on soils with a coarse fraction.

Прибор более удобен в эксплуатации, поскольку не требуется постоянная переустановка направляющей стойки с выверкой ее положения по пузырьковому уровню, а слежение за вертикальностью прибора осуществляется при помощи гироскопа в электронном блоке.The device is more convenient in operation, since it does not require constant reinstallation of the guide post with the alignment of its position according to the bubble level, and the verticality of the device is monitored using a gyroscope in the electronic unit.

Заявляемые варианты прибора более компактны и имеет меньшую массу, чем прибор-прототип. Масса приборов не превышает 14 кг.The claimed versions of the device are more compact and have less weight than the prototype device. The mass of devices does not exceed 14 kg.

Claims (2)

1. Прибор для измерения несущей способности строительных материалов, включающий штамп с измерительным блоком, на котором установлен упругий элемент и полая металлическая направляющая стойка, установленный на ней с возможностью падения на упругий элемент и подъема ударник, механизм фиксации и сброса ударника и электронный блок для регистрации и обработки результатов испытания, связанный с измерительным блоком, отличающийся тем, что измерительный блок закреплен в основании штампа и снабжен трехосевым акселерометром, а ударник установлен с возможностью вращения, причем механизм фиксации и сброса ударника выполнен в виде шарнирно закрепленной на направляющей стойке скобы, охватывающей ударник и связанной с ним посредством роликового механизма, при этом роликовый механизм выполнен с возможностью подключения к нему через муфту механизма преобразования движения для раскручивания ударника, а электронный блок снабжен гироскопом для слежения за вертикальностью прибора.1. A device for measuring the bearing capacity of building materials, including a stamp with a measuring unit on which an elastic element and a hollow metal guide post are installed, a striker mounted on it with the possibility of falling onto the elastic element and lifting, a mechanism for fixing and resetting the striker and an electronic unit for registration and processing the test results, associated with the measuring unit, characterized in that the measuring unit is fixed at the base of the stamp and is equipped with a three-axis accelerometer, and the striker is mounted for rotation, and the mechanism for fixing and resetting the striker is made in the form of a bracket hinged on the guide post, covering the striker and connected with it by means of a roller mechanism, wherein the roller mechanism is configured to be connected to it through a clutch of a motion conversion mechanism for unwinding the drummer, and the electronic unit is equipped with a gyroscope to monitor the verticality of the device. 2. Прибор для измерения несущей способности строительных материалов по п. 1, отличающийся тем, что электронный блок для регистрации и обработки результатов испытаний выполнен с возможностью дистанционной передачи информации через беспроводные протоколы связи на базе смартфона с ОС Android или Windows.2. A device for measuring the bearing capacity of building materials according to claim 1, characterized in that the electronic unit for recording and processing test results is configured to transmit information remotely via wireless communication protocols based on a smartphone with Android or Windows OS.
RU2021103699A 2021-02-12 2021-02-12 Apparatus for measuring the bearing capacity of a building material RU2766826C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021103699A RU2766826C1 (en) 2021-02-12 2021-02-12 Apparatus for measuring the bearing capacity of a building material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021103699A RU2766826C1 (en) 2021-02-12 2021-02-12 Apparatus for measuring the bearing capacity of a building material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2766826C1 true RU2766826C1 (en) 2022-03-16

Family

ID=80736935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021103699A RU2766826C1 (en) 2021-02-12 2021-02-12 Apparatus for measuring the bearing capacity of a building material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2766826C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU898287A1 (en) * 1980-04-25 1982-01-15 Государственный Всесоюзный Дорожный Научно-Исследовательский Институт "Союздорнии" Device for dynamic loading
DE3712455C2 (en) * 1987-04-11 1994-04-07 Manfred Mueller Compaction tester
RU93824U1 (en) * 2009-12-28 2010-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Интерприбор" DEVICE FOR MEASURING DYNAMIC ELASTICITY MODULE (OPTIONS)
RU2510440C2 (en) * 2012-05-23 2014-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Device for complex determination of physical and mechanical properties of soils under field conditions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU898287A1 (en) * 1980-04-25 1982-01-15 Государственный Всесоюзный Дорожный Научно-Исследовательский Институт "Союздорнии" Device for dynamic loading
DE3712455C2 (en) * 1987-04-11 1994-04-07 Manfred Mueller Compaction tester
RU93824U1 (en) * 2009-12-28 2010-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Интерприбор" DEVICE FOR MEASURING DYNAMIC ELASTICITY MODULE (OPTIONS)
RU2510440C2 (en) * 2012-05-23 2014-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Device for complex determination of physical and mechanical properties of soils under field conditions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6604432B1 (en) Soil compaction measurement
KR101447197B1 (en) Device of dynamic cone penetrometer test and measuring method of soil compaction using the same
US20200278473A1 (en) Borehole inspecting and testing device and method of using the same
US7243526B2 (en) Device and method for measuring the impact properties of a sport field surface
CN1982645B (en) Device used by penetration components for hammering sampler into drilling hole soil
US20150233230A1 (en) Borehole inspecting and testing device and method of using the same
CN101105433A (en) Portable on-spot and indoor dual-purpose direct-cutting experiment instrument and its sampling method
CN109208657B (en) Low-strain quality detection measuring tool and testing method thereof
WO2016178684A1 (en) Borehole inspecting and testing device and method of using the same
CN113108669A (en) Portable ground crack measuring device
CN210441865U (en) Urban road bridge road bed engineering measuring equipment
CN210104704U (en) Detection apparatus for ground power sounding
RU2766826C1 (en) Apparatus for measuring the bearing capacity of a building material
CN210376011U (en) Large-area on-site direct shear test equipment
WO1989007176A1 (en) Impact testing apparatus
JP2506282B2 (en) Ground support test equipment
CN211426148U (en) Rebound impact tension spring calibrating device of resiliometer
CN112878297B (en) Sand bed course penetrates detector
CN216082349U (en) Drop hammer type deflection detection device
CN104634689B (en) A kind of asphalt marshall compaction instrument metering device and its metering method
RU209692U1 (en) Laboratory stand for precision measurements of displacements of structural elements of buildings and structures from external dynamic influences
CN219011175U (en) Automatic spacing loaded dynamic touch test device
CN220301123U (en) Roadbed detection device
CN221100396U (en) Soil-rock dam stacking material density model test device
CN210638700U (en) High-rise building verticality measuring instrument