СТЕНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТОВ И СНЕЖНО-ЛЕДЯНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ РЕЗАНИЮ
TEST BENCH TO MEASURE RESISTANCE OF SOILS AND SNOW/ICE TO CUTTING

Изобретение относится к технике измерений сопротивлений грунтов и снежно-ледяных образований резанию и может быть использовано для определения сил, действующих на режущий орган землеройной машины.
Известно устройство для замера усилий сопротивлений резанию грунтов, содержащее корпус, тензодатчики, тензометрические стержни в виде крестовины с консолью и рабочим органом (авт. св. СССР №1564506, кл. G01M 13/00, G01L 1/22, опубл. 1990 г.).
Недостатком данного устройства является сложность изготовления крестовины с консолью, а расположение тензодатчиков на тензометрических стержнях, выполненных виде крестовины с консолью, не исключает взаимного влияния горизонтальной, вертикальной и боковой составляющих усилий резания друг на друга.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является стенд для измерения сопротивления грунтов резанию (авт. св. СССР №734514, кл. G01L 1/22, опубл. 1980 г.), содержащий раму с упругим Т-образным консольным элементом с тензодатчиками, расположенными на вертикальных и горизонтальных участках упругого элемента, и держатель с режущим элементом.
Недостатком данного стенда является установка тензодатчиков на поверхности Т-образной консоли по ходу движения стенда, что приводит к взаимному влиянию вертикальной составляющей усилия резания на величину горизонтальной составляющей усилия резания при резании мерзлых грунтов с включениями, так как на величину деформации вертикальной части Т-образной консоли влияет горизонтальная составляющая усилия резания, равная этому усилию резания на плечо установки датчиков, и вертикальная составляющая на меньшее плечо, которая изменяется как по величине, так и по направлению, и разделить по отдельности влияние их на изгибающий момент не представляется возможным. Это приводит к взаимному влиянию вертикальной составляющей усилия резания на показания горизонтальной составляющей усилия резания и на точность измерения.
Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения составляющих усилий резания.
Задача для достижения технического результата решается тем, что в стенде для измерения сопротивления грунтов и снежно-ледяных образований резанию, включающем раму с упругим консольным элементом, держатель с режущим органом и тензодатчики, согласно изобретению, стенд снабжен основанием, на котором жестко закреплен держатель с режущим органом, шарнирно связанным с рамой с установленными на ней кронштейнами, горизонтальными тягами с установленными на них тензодатчиками, регистрирующими составляющие усилия резания, при этом тяга, регистрирующая горизонтальную составляющую усилия резания, выполнена в виде стержня и установлена вдоль продольной оси стенда, шарнирно одним концом закреплена в кронштейнах рамы, а другим концом - с основанием, тяга, регистрирующая боковую составляющую усилия резания, выполнена в виде стержня и установлена перпендикулярно продольной оси стенда, шарнирно одним концом закреплена в кронштейнах рамы, а другим концом - с основанием, тяга, регистрирующая вертикальную составляющую усилия резания, выполнена в виде вала с продольным отверстием по всей его длине и установлена параллельно продольной оси стенда в кронштейнах рамы, и шарнирно связывающая раму с П-образным упругим консольным элементом, шарнирно соединенным с основанием.
На фиг.1 показано устройство, вид сбоку с местными вырывами в вертикальной плоскости симметрии; на фиг.2 показан вид А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1.
Перед работой стенд для измерения сопротивления грунтов и снежно-ледяных образований резанию устанавливают между ползунами 1, расположенными на направляющих 2, в нижней части ползуны 1 соединены между собой шпильками 3 и гайками 4 и 5.
Стенд содержит раму 6, шарнирно соединенную с П-образным упругим консольным элементом 7, на которой жестко установлены кронштейны 8 и 9, основание 10, шарнирно связанное с П-образным упругим консольным элементом 7, на котором жестко закреплен держатель 11 с режущим органом 12
Стенд снабжен горизонтальными тягами с установленными на них тензодатчиками, регистрирующими составляющие усилия резания. При этом тяга 13, регистрирующая горизонтальную составляющую, выполнена виде стержня с двумя отверстиями и установлена вдоль продольной оси стенда, шарнирно закреплена одним концом с помощью пальца 14, выполненного с шаровой головкой, резиновых прокладок 15, шайбы 16 и шплинта 17 (см. фиг.3) в кронштейнах 8 рамы 6, закрепленной с помощью болтов 18 и гаек 19 с ползунами 1, а другим концом при помощи второго пальца 14 таким же образом закреплена с основанием 10. Тяга 20 (фиг.1, 2), регистрирующая боковую составляющую усилия резания, выполнена в виде стержня с двумя отверстиями и установлена перпендикулярно продольной оси стенда, шарнирно закреплена одним концом с помощью пальца 21, выполненного с шаровой головкой, резиновых прокладок 15, шайбы 16 и шплинта 17 (см. фиг.3) в кронштейне 22, закрепленном на поверхности ползуна 1 с помощью болтов 18 и гаек 19, а другим концом с помощью другого пальца 21 закреплена таким же образом с основанием 10. Тяга 23, регистрирующая вертикальную составляющую усилия резания, выполнена в виде вала с продольным отверстием по всей его длине и с шаровыми головками и установлена вдоль продольной оси стенда в кронштейнах 9 рамы 6. На тяге 23 установлены втулки 24, на шаровые головки тяги 23 установлен с возможностью вращательного движения П-образный упругий консольный элемент 7, выполненный с взаимно перпендикулярными отверстиями, который с помощью пальца 25, установленного в нижней части П-образного упругого консольного элемента 7, шарнирно соединен с основанием 10 через установленные на нем проушины 26, на котором с помощью болтов 27 жестко закреплен держатель 11 с режущим органом 12. Для фиксации тяги 23 в заданном положении предусмотрена пластина 28, закрепленная с помощью болтов 29 на кронштейне 9.
Стенд работает следующим образом.
Режущий орган 12 выставляют на нужную глубину резания. В движение стенд приводится с помощью привода перемещения ползуна (не показано).
Г
В
Б
В процессе резания грунтов или снежно-ледяных образований в каждый момент времени на режущий орган 12 действует горизонтальная составляющая усилия резания Р, вертикальная составляющая усилия резания P и боковая составляющая усилия резания P (которая возникает при изменении угла установки рабочего органа 12). Действие этих сил через основание 10 передается тягам 13, 20 и 23 следующим образом.
Г
Горизонтальная составляющая усилия резания Р за счет шарнирного соединения основания 10 с П-образным упругим консольным элементом 7 отклоняет основание 10 от горизонтального положения относительно пальца 25 и создает растягивающее напряжение в тяге 13, передающееся тензодатчиками в информационно-измерительный комплекс для наблюдения и записи.
Б
Боковая составляющая усилия резания Р за счет шарнирного соединения основания 10 с П-образным упругим консольным элементом 7 отклоняет основание 10 от горизонтального положения относительно тяги 23 и создает растягивающее напряжение в тяге 20, передающееся тензодатчиками в информационно-измерительный комплекс для наблюдения и записи.
В
Вертикальная составляющая усилия резания P от режущего органа 12 через основание 10 передает усилия на палец 25, шарнирно соединяющий основание 10 с П-образным упругим консольным элементом 7, и создает растягивающее напряжение в тяге 23, передающееся тензодатчиками в информационно-измерительный комплекс для наблюдения и записи.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность измерения составляющих усилий резания за счет установки тензодатчиков на разные тяги.