Стабілометр

Стабілометр, що містить робочу камеру, розташовану всередині корпусу й виконану у вигляді куба зі стінками-штампами, підпружиненими відносно корпусу й розташованими на рухомих і нерухомих опорах, причому стінки-штампи зв'язані за допомогою рухомих опор із штоками трьох подвійних, які розташовані на корпусі взаємно перпендикулярно й з'єднані із трьома незалежними гідросистемами, кожна з яких містить відгалуження статичного та динамічного навантаження, відгалуження динамічного навантаження містить насосну установку, редукційний клапан, електрогідравлічний підсилювач, ізодромний коректувальний пристрій, вимірювальні прилади, причому електрогідравлічний підсилювач містить керувальний і основний каскади, основний каскад містить золотник, який підпружинений з одного торця з утворенням торцевої і керувальної порожнин, причому керувальна порожнина сполучена із напірною гідролінією керувального каскаду, яка, в свою чергу, з'єднана із напірною гідролінією насосної установки через регульований дросель, крім того, напірна U 2 (19) 1 3 31167 4 сполучена з напірною гідролінією основного на виході з нього тиск, пропорційний вхідному каскаду, золотник виконаний двоступінчастим, сигналу на узгоджувальному електронному блоці торцева порожнина, яка утворена золотником, керування динамічним навантаженням, а також сполучена з напірною гідролінією основного вимірювальні прилади, відгалуження статичного і каскаду, торцева коректувальна порожнина, яка динамічного навантаження кожної незалежної утворена малим ступенем золотника, з'єднана з гідросистеми виконані з можливістю почергового другою підмембранною робочою порожниною сполучення з напірною гідролінією насосної [див. патент України №24609 U, G01N3/10, установки і гідроциліндром, електрогідравлічний E02D1/02, бюл. №10, 2007р.]. підсилювач, який виконаний двопотоковим [див. Недоліками прототипу є: обмежені патент України №10570 A, G01 N3/10, E02D1/02, функціональні можливості, так як динамічні бюл. №4, 1996р.]. властивості стабілометра залежать від Недоліками такого пристрою є: обмежені підвищених сил сухого тертя, які виникають у функціональні можливості, так як неможливо площинах ковзання поміж стінками-штампами та окреме керування статичним та динамічним опорами через постійну присутність у них частинок навантаженням зразка та створення різних ґрунту, крім того, потрапляння частинок ґрунту в режимів сполучень регульованих статичних та зазор поміж стінками-штампами й опорами динамічних навантажень, крім того, робота призводить до взаємного перекошування їх електрогідравлічного підсилювача залежить від напрямних поверхонь, що обмежує як забруднення робочої рідини, облітерації та тертя роботоздатність пристрою, так і режими його дросельного елементу керівного каскаду, що роботи, збільшує похибки в результатах впливає як на надійність роботи пристрою, так і на вимірювань основних параметрів гідроприводів і його амплітудно-частотні характеристики, що, у зразків ґрунту, крім того, двоступінчасте виконання свою чергу, обмежує створення потрібних золотника основного каскаду електрогідравлічного навантажень на зразок, крім того, функціональні підсилювача призводить до виникнення можливості пристрою обмежені його динамічними підвищених сил сухого тертя на ньому, що, в свою властивостями, які залежать від пружних, чергу, знижує чутливість основного каскаду демпфірувальних та інших характеристик зразків електрогідравлічного підсилювача до керувальних матеріалів, які у різних зразків різні, що призводить сигналів, крім того, принцип роботи основного до виникнення неприпустимих коливань, каскаду електрогідравлічного підсилювача статичних помилок регульованих величин. заснований на схемі проточної камери, яка Найбільш близьким за технічною суттю до утворена поміж постійним та регулювальним запропонованого є стабілометр, що містить робочу дроселями, що забезпечує невелику чутливість камеру, розташовану в середині корпусу й його до керувальних сигналів та відповідно виконану у вигляді кубу зі стінками-штампами, невеликої точності керування процесом підпружиненими відносно корпусу й навантаження зразка. розташованими на рухомих і нерухомих опорах, В основу корисної моделі поставлено задачу причому стінки-штампи зв'язані за допомогою створення такого стабілометра, у якому за рахунок рухомих опор зі штоками трьох подвійних введення нових елементів та зв'язків між ними гідроциліндрів, які розташовані на корпусі досягається можливість зменшення сил сухого взаємноперпендикулярно й з'єднані із трьома тертя в рухомих з'єднаннях і збільшення незалежними гідросистемами, кожна з яких чутливості пристрою до керувальних сигналів, у містить відгалуження статичного та динамічного результаті чого розширюються функціональні навантаження, відгалуження динамічного можливості пристрою. навантаження містить насосну установку, Поставлена задача вирішується тим, що в редукційний клапан, електрогідравлічний стабілометрі, який містить робочу камеру, підсилювач, ізодромний коректувальний пристрій, розташовану в середині корпусу й виконану у вимірювальні прилади, причому вигляді кубу зі стінками-штампами, електрогідравлічний підсилювач містить підпружиненими відносно корпусу й керувальний і основний каскади, основний каскад розташованими на рухомих і нерухомих опорах, містить золотник, який підпружинений з одного причому стінки-штампи зв'язані за допомогою торця з утворенням торцевої і керувальної рухомих опор зі штоками трьох подвійних порожнин, причому керувальна порожнина гідроциліндрів, які розташовані на корпусі сполучена із напірною гідролінією керувального взаємноперпендикулярно й з'єднані із трьома каскаду, яка, в свою чергу, з'єднана із напірною незалежними гідросистемами, кожна з яких гідролінією насосної установки через містить відгалуження статичного та динамічного регульований дросель, крім того, напірна навантаження, відгалуження динамічного гідролінія основного каскаду має можливість навантаження містить насосну установку, з'єднання через дроселювальну щілину, яка редукційний клапан, електрогідравлічний утворена робочою кромкою золотника і кільцевою підсилювач, ізодромний коректувальний пристрій, розточкою основного каскаду, з напірною вимірювальні прилади, причому гідролінією насосної установки, ізодромний електрогідравлічний підсилювач містить коректувальний пристрій містить мембранний керувальний і основний каскади, основний каскад гідроциліндр з утворенням двох підмембранних містить золотник, який підпружинений з одного робочих порожнин, які з'єднані між собою через торця з утворенням торцевої і керувальної коректувальний регульований дросель, причому порожнин, причому керувальна порожнина перша підмембранна робоча порожнина 5 31167 6 нерухомими 17 опорами робочої камери 2 сполучена із напірною гідролінією керувального розташовані кулькові сепаратори 18, по каскаду, яка, в свою чергу, з'єднана із напірною зовнішньому контуру яких установлені манжетні гідролінією насосної установки через кільця 19. Кулькові сепаратори 18 та манжетні регульований дросель, крім того, напірна кільця 19 закріплені на рухомих 16 і нерухомих 17 гідролінія основного каскаду має можливість опорах. Подвійні гідроциліндри 12 з'єднані із з'єднання через дроселювальну щілину, яка трьома незалежними гідросистемами, кожна з яких утворена робочою кромкою золотника і кільцевою містить відгалуження статичного навантаження 20 розточкою основного каскаду, з напірною та динамічного навантаження (Фіг.2). Підпоршнева гідролінією насосної установки, ізодромний 21 і штокова 22 робочі порожнини (Фіг.1) коректувальний пристрій містить мембранний подвійного гідроциліндра 12 сполучені з гідроциліндр з утворенням двох підмембранних відгалуженням статичного навантаження 20. робочих порожнин, які з'єднані між собою через Робоча порожнина 23 подвійного гідроциліндра 12 коректувальний регульований дросель, причому сполучена з відгалуженням динамічного перша підмембранна робоча порожнина навантаження (Фіг.2). Відгалуження динамічного сполучена з напірною гідролінією основного навантаження містить редукційний клапан 24, каскаду, згідно з запропонованою корисною установлений у напірній гідролінії 25 насосної моделлю друга підмембранна робоча порожнина установки 26, електрогідравлічний підсилювач 27, з'єднана з другою торцевою порожниною в який містить керувальний каскад 28 і основний основному каскаді, причому основний каскад каскад 29, та ізодромний коректувальний пристрій виконаний в вигляді двощілинного розподільника, 30, який містить коректувальний регульований золотник виконаний одноступінчастим з дросель 31 і мембранний гідроциліндр 32. утворенням двох робочих кромок, з виконаними на Основний каскад 29 містить золотник 33, який них профільованими дросельними канавками, в підпружинений з одного торця з утворенням основному каскаді виконана друга кільцева торцевої 34 і керувальної 35 порожнин. розточка, яка сполучена зі зливом, крім того, Керувальна порожнина 35 сполучена з напірною проточна камера, яка утворена в основному гідролінією 36 керувального каскаду 28, яка, у каскаді і сполучена із напірною гідролінією свою чергу, з'єднана через регульований дросель основного каскаду, з'єднана через другу 37 із напірною гідролінією 25 насосної установки дроселювальну щілину, утвореною другою 26. Напірна гідролінія 38 основного каскаду 29 має кільцевою розточкою основного каскаду та другою можливість з'єднання через дроселювальну робочою кромкою золотника, зі зливом, крім того, щілину, яка утворена робочою кромкою золотника поміж стінками-штампами і рухомими та 33 і кільцевою розточкою 39 основного каскаду 29, нерухомими опорами розташовані кулькові з напірною гідролінією 25 насосної установки 26. сепаратори, по зовнішньому контуру яких Мембранний гідроциліндр 32 містить мембрану 40, встановлені манжетні кільця, причому кулькові яка підтиснута з обох сторін регульованими сепаратори та манжетні кільця закріплені на пружинами 41 з утворенням двох підмембранних рухомих і нерухомих опорах. робочих порожнин 42, 43. Перша підмембранна На Фіг.1 представлена конструктивна схема робоча порожнина 43 сполучена з напірною корпусу стабілометра; на Фіг.2 – схема гідролінією 38 основного каскаду 29. Друга відгалуження динамічного навантаження однієї підмембранна робоча порожнина 42 з'єднана з незалежної гідросистеми. торцевою порожниною 34. Основний каскад 29 Стабілометр містить корпус 1 (Фіг.1), в якому виконаний у вигляді двощілинного розподільника. розташована робоча камера 2, що виконана у Золотник 33 виконаний одноступінчастим з вигляді кубу, утвореного стінками-штампами 3, 4, утворенням двох робочих кромок, з виконаними на 5, 6. Стінки-штампи 3, 4, 5 підпружинені відносно них профільованими дросельними канавками 44. корпусу 1 за допомогою плунжерних штовхачів 7. В основному каскаді 29 виконана друга кільцева Для завантаження та розвантаження зразків розточка 45, яка сполучена зі зливом. Проточна корпус 1 містить дві стінки: верхню 8 та бокову (на камера 46, яка утворена в основному каскаді 29, кресленні не показано), які розташовані на з'єднана через другу дроселювальну щілину, шарнірах та виконані з можливістю відчинення утвореною другою кільцевою розточкою 45 назовні й фіксації в зачиненому стані за основного каскаду 29 та другою робочою кромкою допомогою відкидних болтів 9. Стінка-штамп 6 золотника 33, зі зливом. Стінки-штампи 3, 4, 5, 6 містить змінну пористу вставку 10, порожнина якої (Фіг. 1) обладнані розташованими в їх тілах сполучена гідролінією 11 із системою датчиками напружень 47, які є датчиками водонасичення зразка, вимірювання кількості та зворотного зв'язку за напруженнями в зразку. У порового тиску рідини, що віддренована. На підпоршневій робочій порожнині 21 кожного стінках корпусу 1 розташовані подвійного гідроциліндра 12 встановлений взаємноперпендикулярно три подвійні манометр 48. У підпоршневій 21 та штоковій 22 гідроциліндри 12, кожний з яких містить шток 13 та робочій порожнині, робочій порожнині 23 кожного поршні статичного 14 та динамічного 15 подвійного гідроциліндра 12 встановлений датчик навантаження. Кожний шток 13 з'єднаний із тиску 49. На корпусі 1 встановлені датчики рухомою опорою 16. На стінках корпусу 1 переміщення 50. Датчики тиску 49 і переміщення розміщені нерухомі опори 17. Стінки-штампи 3, 4, 50 є датчиками зворотного зв'язку відповідно за 5 закріплені на рухомих 16 і нерухомих 17 опорах тиском у підпоршневій 21, штоковій 22 робочих із можливістю руху в площині їх контакту. Поміж стінками-штампами 3, 4, 5 і рухомими 16 та 7 31167 8 робочий порожнині 23 подвійного гідроциліндра 12 порожнинах та робочій порожнині 23 подвійного встановлюється величина тиску, яка пропорційна гідроциліндра 12 і переміщенням його штоку 13. вхідному сигналу на керувальному каскаді 28. Стабілометр працює наступним чином. Додатковий гнучкий від'ємний зворотний зв'язок за Підготовлений до випробувань зразок матеріалу похідною від зміни тиску в робочий порожнині 23 завантажується в робочу камеру 2 через відчинені подвійного гідроциліндра 12 утворюється за назовні верхню 8 та бокову стінки корпусу 1, які допомогою мембранного гідроциліндра 32, потім зачиняються та фіксуються за допомогою коректувального регульованого дроселя 31 та відкидних болтів 9. За допомогою підпружинених золотника 33. При різкий зміні тиску в напірній плунжерів 7 стінки-штампи 3, 4, 5 знаходяться у гідролінії 38 основного каскаду 29 в першій 42 та взаємному контакті з можливістю ковзання в другій 43 підмембранних робочих порожнинах площині їх контакту й відносно стінки-штампа 6. виникає коректувальний перепад тиску, який Стінки-штампи 3, 4, 5 через кулькові сепаратори призводить до виникнення додаткового 18 рухаються коченням по напрямним поверхням випереджувального коректувального переміщення рухомих 16 та нерухомих 17 опор. Манжетні кільця золотника 33, що призводить до зменшення 19 запобігають попаданню частинок ґрунту в коливань тиску в робочий порожнині 23 подвійного кулькові сепаратори 18. За допомогою гідролінії 11 гідроциліндра 12 і до демпфірування коливань та змінної пористої вставки 10 проводиться поршня динамічного навантаження 15. Завдяки водонасичення зразка, вимірювання кількості та виконанню основного каскаду 29 порового тиску рідини, яка віддренована в процесі електрогідравлічного підсилювача 27 у вигляді навантаження зразка. Для створення статичного двощілинного розподільника забезпечується в два навантаження на зразок із відгалуження рази більша чутливість пристрою до керувальних статичного навантаження 20 робоча рідина сигналів, ніж у випадку з однощілинним подається в підпоршневу робочу порожнину 21 розподільником, що призводить до більш високої подвійного гідроциліндра 12. Тиск робочої рідини точності керування процесом навантаження діє на поршень статичного навантаження 14 з зразка. утворенням зусилля, яке через шток 13, рухому опору 16 діє на стінку-штамп 5. Стінка-штамп 5, у свою чергу, починає рухатися ковзанням по поверхням сполучених із нею стінок-штампів 3, 4, по поверхні стінки-штампа 6 та рухатися коченням через кульковий сепаратор 18 по напрямній поверхні рухомої опори 16. У наслідок чого, відбувається об'ємне навантаження зразка в робочий камері 2. Величини тиску в підпоршневій 21, штоковій 22 робочих порожнинах і робочій порожнині 23 подвійного гідроциліндра 12, величини напружень і деформацій у зразку вимірюються відповідними вимірювальними приладами: манометром 48, датчиками тиску 49, датчиками напруження 47, датчиками переміщення 50. За допомогою редукційного клапана 24 встановлюється необхідна величина тиску в напірній гідролінії 25 насосної установки 26. Тиск, який установлюється в напірній гідролінії 36 керувального каскаду 28 електрогідравлічного підсилювача 27 в залежності від вхідного сигналу на керувальному каскаді 28 та настроювання регульованого дроселя 37, передається в керувальну порожнину 35 основного каскаду 29 та починає діяти на торець золотника 33. Золотник 33 зміщується вліво та з'єднує проточну камеру 46 через дроселювальні щілини, утворені робочими кромками золотника 33 та кільцевими проточками 39, 45 основного каскаду 29, відповідно з напірною гідролінією 25 насосної установки 26 і зі зливом. Профільовані канавки 44 забезпечують лінійний характер залежності витрати робочої рідини від переміщення золотника 33. Золотник 33 зміщується на величину, яка визначається з однієї сторони тиском робочої рідини в керувальній порожнині 35, а з іншої - тиском робочої рідини в торцевій порожнині 34, яка сполучена з напірною гідролінією 38 основного каскаду 29 через ізодромний коректувальний пристрій 30, та зусиллям пружини золотника 33. У напірній гідролінії 38 основного каскаду 29, а також і в