УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО МОДУЛЯ УПРУГОСТИ БИТУМОМИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ КРАТКОВРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИ

Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях расчетных, деформативных характеристик битумоминеральных материалов. Известно устройство для испытания на сжатие (RU 2163715), которое относится к средствам испытаний материалов и может быть использовано для измерения модуля упругости и прочности неметаллических материалов. Устройство представляет собой камеру в виде стакана для размещения в ней испытуемого образца, пуансон и измерительные датчики, информационный блок, принимающий сигналы с датчиков.
Однако, такое устройство для испытания недостаточно эффективно, так как при проведении испытания помимо сжатия образца учитывается упругая деформация пуансона по всей его высоте, что приводит к искаженным показаниям и снижению достоверности результатов испытаний.
По количеству общих признаков и достигаемому результату к заявляемому техническому решению наиболее близко устройство для определения модуля упругости асфальтобетона. (Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» Минтрансстрой, ВСН 46-83, Москва «Транспорт», 1985, С.141-142.)
Испытывают образцы в лабораторном помещении, поддерживая температуру образца электрообогревателями. Нагрузку на образец, приготовленного в соответствии с требованиями стандартных методик, от рычажного пресса передают через стальной штамп, под образец помещают прикрепленный к подставке индикатор часового типа для
определения вертикального смещения (прогиба). Образец испытывают дважды, показания индикаторов снимают в конце нагружения и в конце отдыха, а затем по разности отсчетов рассчитывают обратимое вертикальное перемещение (в сантиметрах) штампа, постоянно проверяя жесткость крепления индикаторов легким постукиванием металлическим предметом по краю формы. Модули упругости (в мегапаскалях) рассчитывают по формуле. Располагая значениями модуля упругости асфальтобетона, определяют модуль упругости материала, работающего в условиях, близких к натурным.
Основная задача полезной модели заключается в создании устройства, позволяющего увеличить эффективность испытаний, точность и достоверность показаний за счет возможности измерения малых линейных перемещений в статическом и динамическом режимах, в оперативности измерений и обработки результатов измерений.
Технический результат достигается тем, что установка для определения динамического модуля упругости битумоминеральных материалов под воздействием кратковременных нагрузок, содержащая узел давления на образец и измерительное устройство, представляет собой климатическую камеру, в которой смонтированы пульт управления климатической камерой для установки температуры испытания, узел для закрепления образца для испытаний, узел давления на образец, выполненный в виде пневмоцилиндра с регулятором давления, на котором находится преобразователь механической нагрузки с датчиком, плунжером и устройством, передающее вертикальную нагрузку на образец по образующей, а измерительное устройство представляет собой датчики перемещений, установленные с двух сторон горизонтально по образующей образца в одной плоскости, проходящей через его центр, датчики преобразователя механической нагрузки и температуры, которые через соединительные кабели соединены с электронным блоком управления и обработки информации, который преобразует сигналы измерительной информации об измеряемых величинах контролируемого образца, выводя их цифровое значение на дисплей с возможностью вывода информации и обработки ее на компьютере.
В основе технического решения по определению динамического модуля упругости битумоминеральных материалов под воздействием кратковременных нагрузок положен принцип регистрации изменяющихся линейных параметров объекта контроля (образца) под воздействием нагрузок (механических усилий).
Электронный блок управления и обработки информации, состоящий из измерительного и информационного блоков предназначен для измерения малых, медленно- и быстроменяющихся во времени линейных параметров образца, отклонений от номинального линейного размера контролируемого образца, а также для измерений воздействующих на объект контроля механических усилий, температуры окружающего воздуха и выводит цифровое значение об измеряемых величинах контролируемого образца на дисплей с возможностью обработки этих значений на компьютере.
Наличие электронного блока управления и обработки результатов, принимающих сигналы с датчиков, позволяет повысить эффективность работы устройства за счет оперативного получения результатов испытаний в виде графика проведения испытаний и цифровых величин.
На чертеже приведен общий вид установки для определения динамического модуля упругости битумоминеральных материалов под воздействием кратковременных нагрузок. Установка для определения динамического модуля упругости битумоминеральных материалов под воздействием кратковременных нагрузок включает климатическую камеру 1, узел для закрепления образца для испытания 2, датчики перемещений 3, датчик температуры 4, пневмоцилиндр с регулятором давления 5, преобразователь механической нагрузки с датчиком 6, плунжер 7, устройство, передающее вертикальную нагрузку на образец 8, пульт управления климатической камерой 9, электронный блок управления и обработки информации 10.
Принцип работы установки основан на предварительном кратковременном механическом воздействии (нагружении) на испытуемый образец и измерении его линейных размеров.
Электронный блок управления и обработки информации может работать в четырех режимах:
- Параметры - для измерения начальных значений измеряемых величин нагрузки и значений температуры в испытательной камере;
- Предварительное обжатие - для ряда предварительных испытаний, чтобы удостовериться в правильности их протекания;
- Испытание - для установления количества измерений;
- Дистанционное управление - для управления процессом испытаний и получения результатов дистанционно с помощью ПК на расстоянии по интерфейсу RS 232.
Выбор температурного режима работы производится с помощью кнопок, расположенных на лицевой панели пульта управления климатической камеры.
Работает установка следующим образом: исследуемый образец устанавливается в климатическую камеру 1 для испытания в узел для крепления 2. На верхнюю поверхность образца устанавливают устройство, передающее вертикальную нагрузку на образец 8, связанное с пневмоцилиндром с регулятором давления 5 через плунжер 7 и преобразователь механической нагрузки 6. С двух сторон горизонтально по образующей образца в одной плоскости, проходящей через его центр, устанавливают датчики перемещений 3. На пульте электронного блока управления и обработки информации 10 устанавливают один из четырех режимов, например, режим Испытание.
При подаче нагрузки через узел давления, состоящий из пневмоцилиндра с регулятором давления 5, плунжера 7, преобразователя механической нагрузки с датчиком 6, устройства, передающего механическую нагрузку 8, образец деформируется, два датчика перемещений 3, которые находятся в непосредственном соприкосновении с деформирующейся поверхностью образца, воспринимают линейные перемещения и вырабатывают электрический сигнал. Сигналы с датчиков линейных перемещений 3, а также с датчиков преобразователя механической нагрузки 6 и температуры 4 поступают в
электронный блок управления и обработки информации 10, где происходит их обработка, сохранение и вывод результатов измерений на дисплей ЭБ в виде цифрового кода. На выходе электронного блока подключен компьютер с соответствующим программным обеспечением.
При этом не требуется дополнительного времени на снятие показаний и обработку результатов испытания. Снятие показаний и их обработка производятся автоматически. В процессе нагружения образца на экране монитора вычерчивается график проведения испытания и выдается значение динамического модуля упругости битумоминеральных материалов под воздействием нагрузки.
Используемые источники
1. Патент РФ №2163715, Кл. G01N 3/08, опубл. 2001.02.27.
2. (Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» Минтрансстрой, ВСН 46-83, Москва «Транспорт», 1985, С.141-142.) (прототип)