Конструкція та принцип дії стенду для фізичного моделювання робочих процесів ЗТМ

Стенд для фізичного моделювання робочих процесів ЗТМ (рис. 3.1.) складається з візка 1, який переміщується по рейкам грунтового

Рис. 3.1. Конструктивна схема тензометричного візка

 

каналу. На візку 1 за допомогою двох підкосів 2 встановлена вертикальна несуча рама 3 з повздовжніми балками 4 і 5 для переміщення верхніх 6 і нижніх 7 роликів опорної рами 8. Опорна рама 8 за допомогою верхньої 9 та нижньої 10 тяг з’єднана з робочою панеллю 11, на якій закріплена пара Г-подібних кронштейнів 12 для навішування тензометричних ланок та досліджуваних моделей робочих органів ЗТМ. Підйом або опускання робочої панелі 11 здійснюється гвинтом 13, нарізна частина якого за допомогою траверси 14 закріплена на опорній рамі 8, а нижній кінець шарніром 15 на верхній тязі 9 паралелограмного механізму. Поперечне переміщення опорної рами 8 здійснюється гвинтом 16, який змонтовано в підшипникових опорах на несучій рамі 3. Нарізна частина гвинта 16 має гайку 17, взаємодіючу з вилкою 18 на опорній рамі 8. Під час проведення досліджень з фізичними моделями ЗТМ опорна рама 8 фіксується нерухомо відносно несучої рами 3 гвинтовими фіксаторами 19.

Вимірювальна система

Вимірювальна система стенду для фізичного моделювання робочих процесів ЗТМ являє собою комплект стаціонарно встановлених приладів, які призначені для тензометрування досліджуваних процесів. Блок-схема системи вимірювання показана на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Блок схема системи вимірювання

 

Основними елементами системи є універсальні тензоланки, на яких наклеєні тензодатчики R₁, R₂,. R₃; R₄, R₅, R₆, R₇, R₈. Тензодатчики R₁, R₂,. R₃; R₄ наклеєні на вертикальному плечі тензоланки і призначені для вимірювання поздовжніх навантажень, R₅, R₆, R₇, R₈ – для вертикальних. З’єднання датчиків виконано за напівмостовою схемою.

До комплекту вимірювальної системи стенду також належать підсилювач і реєстраційний прилад (осцилограф, самописець). Живлення напівмоста забезпечується від підсилювача, канали якого з’єднані з відповідними напівмостами екранованими провідниками. Вимірювальні сигнали, які виникають в напівмостах тензометрів, підсилюються в підсилювачі і подаються на відповідні канали реєстраційного приладу. Живлення всіх приборів відбувається від відповідних блоків живлення, що під’єднані до зовнішньої мережі напругою U = 220 В.

 

Моделююче середовище

Зміна фізико-механічних властивостей ґрунту, в залежності від масштабу моделі є важливою умовою наближеного фізичного моделювання. З аналізу критеріїв подібності випливає, що в процесі моделювання такі характеристики ґрунту, як зчеплення С_w і кут внутрішнього тертя r, потрібно змінювати пропорційно масштабу моделювання, а щільність ґрунту у_і. кут зовнішнього тертя 5, змінювались не більш ніж в межах точності вимірювання.

В якості комплексного параметра, що визначає міцностні характеристики фунту при експрес – аналізі використовується кількість ударів динамічного щільноміра.

Моделювання ґрунту досягається піщано-глинистою сумішшю, яка складається з 85 % піску та 15 % лісовидного суглинку.

Визначення потрібних фізико-механічних властивостей середовища, що розроблюється відбувається з урахуванням рівності наступних критеріїв подібності:

; ; ;

; , (3.1)

де g – щільність ґрунту; l – визначальний лінійний розмір робочого органу; s – нормальне напруження; t – дотичне напруження ґрунту; C_w – зчеплення фунту; j – кут внутрішнього тертя ґрунту; С – кількість ударів динамічного щільноміра, яка відповідає питомій енергоємності занурення в фунт круглого штампа; V – швидкість руху робочого органу.

Підготовка моделюючого середовища відбувається шляхом його зволоження, ретельного перемішування та ущільнення до потрібної міцності. яка контролюється динамічним щільноміром

; . (3.2)

Додержання співвідношення (3.2) гарантує фізичну подібність моделюючого середовища, що дозволяє забезпечити подібність процесів, які відбуваються при копанні фунту робочим обладнанням моделі та натури.