Устройство для контроля прочности дорожных одежд

 

Использование: строительство и эксплуатация автомобильных дорог. Сущность изобретения: устройство содержит измеритель прогибов, измеритель 12 усилия, который включает блок 13 преобразователей линейного перемещения с катушками 18, 19, 20 и 21 индуктивности и измерительной кодовой рейкой 15 с дорожками 22 из ферромагнитных штырей 23, измерительный блок, который включает аналого-цифровой преобразователь 24, пусковую схему 25, схему ИЛИ 26, одновибратор 27, триггеры 28 и 32. регистры 29 и 30 хранения и компаратор 31, и регистратор 17 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s Е 01 С 23/07

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ч Г. с

Я

4 (21) 4767672/33 (22) 13.12.89 (46) 07.12.92. Бюл. М 45 (71) Московский автомобильно-дорожный институт (72) В.В.Карчихин, С.С,Коновалов, Д,Г.Мепуришвили и Л.Ф.Макаренко (56) Авторское свидетельство СССР

N 1170031, кл. Е 01 С 23/07, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N 1700128, кл, Е 01 С 23/07, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРО4НОСТИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Изобретение относится к строительству и эксплуатации автомобильных дорог, а именно к устройствам для динамических испытаний дорожных одежд для оценки их прочности.

Известно устройство для динамических испытаний дорожной одежды. установленное на фургоне базового автомобиля, содержащее гибкий штамп в виде двух спаренных колес, закрепленных на платформе, жестко связанной с двумя направляющими штангами, подвижно соединенными с фургоном, падающий груз с подъемным механизмом, силовой привод, измерительное приспособление и регистратор (1), Недостатком этого устройства является отсутствие в нем измерителя динамического усилия, который обеспечивал бы измерение усилия при каждом действии динамической нагрузки на дорожную одежду.

Поэтому в процессе испытания дорожных... 42„„1779702 А1 (57) Использование: строительство и эксплуатация автомобильных дорог. Сущность изобретения: устройство содержит измеритель прогибов, измеритель 12 усилия, который включает блок 13 преобразователей линейного перемещения с катушками 18, 19, 20 и 21 индуктивности и измерительной кодовой рейкой 15 с дорожками 22 из ферромагнитных штырей 23, измерительный блок, который включает аналого-цифровой преобразователь 24, пусковую схему 25, схему ИЛИ 26, одновибратор 27, триггеры

28 и 32. регистры 29 и 30 хранения и компаратор 31, и регистратор 17. 3 ил. одежд с помощью данного устройства величина динамической нагрузки условно считается постоянной.

Однако в ходе испытаний величина динамической нагрузки из-за изменения в шинах спаренных колес гибкого штампа по тем или иным причинам может изменяться.

Эти изменения в процессе испытаний не учитываются, вследствие этого при определении эквивалентного модуля упругости дорожной одежды вносятся погрешности, которые снижают точность измерения и достоверности полученных результатов.

Наиболее близким по технической сущности к данному устройству является устройство для контроля прочности дорожных одежд, содержащее базовую машину с источниками динамических нагрузок в виде падающего груза, силового привода и гибкого штампа из двух спаренных колес, объединенных опорной платформой, на3

1779702

25

40

50

55 поавляющие штанги, траверсу с измерителем прогибов, " дорожной одежды и измеритель динамической нагрузки. выполненный в виде последовательно соединенных между собой измерителя усилий, измерительного блока и регистратора (2), Недостатками этого устройства являются невысокие точность и надежность измерения величины динамического усилия, передаваемого на дорожное покрытие, Целью изобретения является повышение точности и достоверности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля прочности дорожных одежд, содержащем базовую машину с источником динамических нагрузок в виде падающего груза, силового привода и гибкого штампа из двух спаренных колес, объединенных опорной платформой, направляющие штанги, траверсу с измерителем прогибов .дорожной одежды и измеритель динамической нагрузки, выполненный в виде последовательно соединенных между собой измерителя усилий, измерительного блока и регистратора, измеритель усилий выполен в виде установленного на раме базовой машины блока преобразователей линейного перемещения, каждый из которых включает катушку индуктивности, и измерительной кодовой рейки, связанной с направляющими штангами, причем измерительная кодовая рейка имеет по числу катушек индуктивности дорожки, выполненные в виде ферромагнитных штырей, при этом на одной из крайних дорожек штыри размещены с равным интервалом по всей длине измерительной кодовой рейки, а на остальных дорожках образована кодовая шкала, расположенная на нижнем конце измерительной кодовой рейки, а измерительный блок состоит из аналого-цифрового преобразователя, пусковой схемы, схемы ИЛИ, одновибратора, двух триггеров, двух регистров хранения, компаратора и схемы И, при этом входы аналого-цифрового преобразователя подключены соответственно к выходам преобразователей линейного перемещения измерителя усилий, первый выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу схемы

ИЛ И, остальные выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к информационным входам регистров хранения, выходы которых соединены соответственно с входами компаратора, выход которого соединен с первым управляющим входом первого триггера, второи управляющии вход которого подключен к первому выходу пусковой схемы и к второму входу схемы ИЛИ. выход первого триггера подключен к одному из входов схемы И, другой вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, выход схемы И подключен к регистратору, выход схемы

ИЛИ подключен к входу одновибратора, выход которого через второй триггер соединен с управляющими входами регистров хранения, а второй выход пусковой схемы подкл ючен к силовому и ри воду.

На фиг. 1 представлено устройство для контроля прочности дорожных одежд; на фиг. 2 — источник динамической нагрузки с гибким штампом, вид сзади; на фиг. 3— структурная схема измерителя динамического усилия, Устройство для контроля прочности дорожных одежд содержит базовую машину 1 с источником динамических нагрузок в виде гибкого штампа из двух спаренных колес 2, закрепленных а опорной платформе 3, жестко связанной с двумя направляющими штангами 4, подвйжно соединенными с возможностью вертикального перемещения с помощью роликов 5, закрепленных в кронштейнах 6 на базовой машине 1. Между направляющими штангами 4 установлен па-дающий груз 7 с подъемным механизмом 8, связанным с силовым приводом 9, . Между спаренными колесами 2 размещены траверса 10 с измерителем 11 прогибов дорожной одежды, Устройство содержит также измеритель динамической нагрузки, включающий в себя последовательно соединенные между собой измеритель 12 усилия, выполненный в виде блока 13 преобразователей линейного перемещения, установленного с помощью кронштейна 14 на раме базовой машины 1, и измерительной кодовой рейки 15,жестко связанной с направляющими штангами 4, измерительный блок 16 и регистратор 17.

При этом блок 13 преобразователей линейного перемещения состоит из катушек

18-21 индуктивности, а измерительная кодовая рейка 15 имеет по числу катушек индуктивности дорожки 22. выполненные из ферромагнитных штырей 23, при этом на одной из крайних дорожек 22 штыри 23 размещены с равным интервалом по всей длине измерительной кодовой рейки 15, а на остальных дорожках образована кодовая шкала в виде двоично-десятичного кода, расположенная на нижнем конце измерительной кодовой рейки 15, а измерительный блок 16 состоит из аналого-цифрового преобразователя 24, пусковой схемы 25, схемы

ИЛИ 26, одновибратора 27 первого триггера

28, двух регистров 29 и 30 хранения, компаратора 31, второго триггера 32, схемы И 33.

1779702

Устройство для контроля прочности дорожных одежд работает следующим образом, При включении пусковой схемы 25 происходит включение силового привода

9, который поднимает падающий груз 7 на расчетную высоту, с которой осуществляется его автоматический сброс.

Сигнал с выхода пусковой схемы 25 поступает также на вход триггера 28, который переключается в единичное состояние,.

Этот сигнал поступает на схему И 33 и открывает ее, Одновременно с этим сигнал с выхода пусковой схемы 25 поступает через схему ИЛИ 26 на вход одновибратора 27, осуществляющего формирования нормированного сигнала, который предназначен для перевода триггера 32 в другое состояние. в результате этого обеспечивается управление работой регистров 29 и 30 хранения. Во время соударения падающего груза 7 с платформой 3 через спаренные колеса 2 гибкого штампа начинает передаваться динамическая нагрузка, При этом происходит сжатие шин спаренных колес 2.

Вместе со штангами 4 начинает перемещаться измерительная кодовая рейка 15 относительно катушек 18-21 измерителя 12 усилий.

В результате перемещения измерительной кодовой рейки 15 катушка 21 индуктивности начинает взаимодействовать со штырями 23. Штыри 23, проходя в зазоре сердечника катушки 21 индуктивности, модулируют величину ее индуктивности, вследствие этого на первом выходе аналого-цифрового преобразователя 24 вырабатывается последовательность импульсов, число которых зависит от числа штырей 23, прошедших в зазоре сердечника катушки 21 индуктивности.

Эти импульсы благодаря тому, что на второй вход схемы И ЗЗ подается разрешающий потенциал проходят через нее и поступают на регистратор 17 в виде цифрового счетчика с индикатором.

После прохождения 3/4 длины рейки 15 начинает работать кодовая шкала в результате взаимодействия с ней катушек 18-20 индуктивности. Необходимость применения кодовой шкалы в данном устройстве заключается в том, что с ее помощью определяется положение измерительной кодовой рейки 15, при котором она изменяет направление движения, Это связано с тем, что в основу метода измерения величины динамической нагрузки с помощью данного устройства положено наличие пропорциональной зависимости между величиной динамического усилия, передаваемого на

55 дорожную одежду через спаренные колеса

2. и величиной их сжатия, Эта связь обусловлена тем, что кинематическая с энергия падающего груза 7 в момент соударения с платформой 3 в основном переходит в потенциальную энергию сжатия шин спаренных колес 2 и деформацию дорожной одежды.

Таким образом, информация о фактическом значении динамического усилия получается путем измерения вертикального перемещения направляющих штанг 4, жестко связанных с платформой 3 и с осью спаренных колес 2, и вследствие этого, с сжатием шин спаренных колес 2.

Положение измерительной кодовой рейки 15, при котором изменяется направление движения, однозначно соответствует максимальному значению динамической нагрузки.

При приближении измерительной кодовой рейки 15 к крайнему положению, соответствующему максимальному значению динамического усилия, начинается кодирование величины перемещения с помощью кодовой шкалы и трех катушек 18-20 индуктивности.

Эта величина перемещения представляется цифровым кодом в виде трех разрядов.

Первая кодовая комбинация через аналого-цифровой преобразователь 24 поступает на входы одного из двух регистров 29 и 30 хранения, которые принимают кодовые комбинации поочередно, что связано с тем, что один и тот же сигнал, снимаемый с выхода триггера 32, для одного регистра хранения является разрешающим загрузку кодовой информации, а для другого регистра хранения является запрещающим, Триггер 32 управляется импульсами, поступающими на его счетный вход с первого выхода аналого-цифрового преобразователя 24 через схему ИЛИ 26 и одновибратор

27. С выходов регистров 29 и 30 хранения сигналы поступают на компаратор 31, в котором происходит сравнение двух цифровых кодов.

Так как регистры 29 и 30 хранения принимают кодовые комбинации поочередно, то при перемещении измерительной кодовой рейки 15 в компараторе 31 сравниваются предыдущее и настоящее значения положения рейки 15, в результате этого имеет место неравенство двух кодовых чисел.

Когда измерительная кодовая рейка 15 оказывается в положении, соответствующем максимальному сжатию спаренных колес 2, один из регистров 29 и 30 хранения запоминает кодовую комбинацию. Рейка 15

1779702 начинает перемещаться в обратном направлении и катушки 18. 19 и 20 индуктивности фиксируют ту же кодовую комбинацию, которая уже записана в одном из регистров 29 и 30. Эта комбинация при обратном движе- 5 нии измерительной кодовой рейки 15 записывается в другой регистр хранения.

Таким образом одна и та же кодовая комбинация, соответствующая максимальному значению динамического усилия, эа- 10 гружена в обоих регистрах 29 и 30 хранения.

В момент сравнения двух одинаковых кодов компаратор 31 вырабатывает сигнал, который поступает на триггер 28, формирующий сигнал, блокирующий схему И 33, вследст- 15 вие этого поступление импульсов с первого выхода аналого-цифрового преобразователя 24 прекращается. На цифровом табло регистратора 17 отображается численное значение, характеризующее максимальное 20 значение динамической нагрузки, передаваемой дорожной одежде через спаренные колеса 2.

Таким образом величина сжатия спа- ренных колес 2 преобразуется в число им- 25 пульсов, которое пропорционально максимальному значению динамического усилия в момент равенства двух кодовых комбинаций.

Однако момент равенства двух кодовых 30 комбинаций в компараторе 31 при их сравнении вследствие изменения, например, давления в шинах спаренных колес 2 гибкого штампа наступает уже при новом значении числа импульсов, зафиксированных на таб- 35 ло регистратора 17, При следующем пуске схемы 25 импульс с ее выхода переводит триггер 28 в исходное состояние, формируя разрешающий сигнал, который подается на схему И 33, и процесс повторяется. 40

Данное устройство позволяет повысить точность и достоверность оценки прочности автомобильных дорог при их строительстве и эксплуатации.

Формула изобретения 45

Устройство для контроля прочности дорожных одежд. содержащее базовую машину с источником динамических нагрузок в виде падающего груза, силового привода и гибкого штампа иэ двух спаренных колес, 50 обьединенных опорной платформой, направляющие штанги, траверсу с измерителем прогибов дорожной одежды и измеритель динамической нагрузки, выполненный в виде последовательно соединенных между собой измерителя усилий, измерительного блока и регистратора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности контроля, измеритель усилий выполнен в виде установленного на раме базовой машины блока преобразователей линейного перемещения, каждый из которых включает катушку индуктивности, и измерительной кодовой рейки, связанной с направляющими штангами, причем измерительная кодовая рейка имеет по числу катушек индуктивности дорожки, выполненные в виде ферромагнитных штырей, при этом на одной из крайних дорожек штыри размещены с равным интервалом по всей длине измерительной кодовой рейки, а на остальных дорожках образована кодовая шкала, расположенная на нижнем конце измерительной кодовой рейки, а измерительный блок состоит из аналого-цифрового преобразователя, пусковой схемы, схемы ИЛИ, одновибратора, двух триггеров, двух регистров хранения, компаратора и схемы И, при этом входы аналого-цифрового преобразователя подключены сооТВВТсТ венно к выходам преобразователей линейного перемещения измерителя усилий, первый выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу схемы ИЛИ, остальные выходы аналогоцифрового преобразователя подключены к информационным входам регистров хранения, выходы которых соединены соответственно с входами компаратора, выход которого соединен с первым управляющим входом первого триггера, второй управляющий вход которого подключен к первому выходу пусковой схемы и к второму входу схемы ИЛИ, выход первого триггера подключен к одному из входов схемы И, другой вход которой соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, выход схемы И подключен к регистратору, выход схемы ИЛИ подключен к входу одновибратора, выход которого через второй триггер соединен с управляющими входами регистров хранения. а второй выход пусковой схемы подключен к силовому приводу, 1779702

1779702

Составитель M. Черенкова

Техред М.Моргентал Корректор С. Юско

Редактор С, Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4417 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5