Устройство для контроля прочности дорожных одежд

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1325121 с 51) 4 Е О С 23 07 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ г /ф ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 22 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯПРОЧНОСТИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД(57) Изобретение относится к строительству, конкретно к устройствам для контроляпрочности,1 орожных одежд при динамическом цагружснпи по величинупругого прогиба. Устройство содержит прицепс установленными на нем вибратором 2, обеспечивающим периодическое нагружение на спаренные колеса 3, виброизолированную тележку 4 с измерителем вертикальных перемещений, выполненным в виде подпружиненного относительно виброизолированной тележки двуплечего рычага 5, на свободном конце которого установлены датчик 6 виброскорости и измерительное колесо 7 с закрпленными на нем датчиком 8 угловых перемещений. Измерительное колесо 7 выполино из соединенных шарнирно планок с роликами в местах их соединения, охваченными бесконечным гибким ободом, и дополнитльных вертикальных планок. Центральная планка соединяет горизонтальные планки между верхними и нижними роликами, а крайние планки верхние и нижние ролики, причм одна пз крайних планок соединна с ползунком дагчика 8 угловых перемещений, жстко установленного на центральной плацк. Двуплечий рычаг 5 шарнирно соединен с виброизолированной тележкой 4, связанной с прицепом 1 посредством вертикальных шта и г5. Кроме того, устройство одер ж ит датчик 16 скорости, выполненный в виде катушки индуктивности, неподвижно закрпленной ца вилке одного из колес тележки 4, и штырей 17, размещенных по окружности этого колеса, умножитель 18, сему 19 компцсации, интегратор 20, синхронный фильтр 21, формирователь 22 синхроимпульсов, рсгистратор 23, счетчик 24 импульсов и измеритль 25 расстояния. 5 ил.Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для контроля проц. ности дорожных одежд при динамическом нагружении по величине упругого прогиба.Целью изобретения является повышение точности контроля.На фиг. 1 представлена общая схема устройства для контроля прочности дорожных одежд; нафиг. 2узел 1 на фиг. 1 (конструкция измерителя вертикальных перемещений); на фиг. 3 - измерительное колесо при обкдтывднии им микропрофиля дороги 7 (Х); )а фиг. 4 - структурная схема синхронного фильтра; на фиг. 5 временные диаграммы работы синхронного фильтра.Устройство содержит транспортируемый автомобилем-тягачом прицеп 1 с установленным на нем вибратором 2, обеспечивающим периодическое нагружение на спаренные колеса 3, виброизолированную тележку 4 с измерителем вертикальных перемещений, выпол не иным в виде подпружинен ного относительно виброизолированной тележки двуплечего рычага 5, нд свободном конце которого устдшгвлг нь датчик 6 виброскости и измерительпге ко.есо 7 с закрепгенныы нд н.х датчиком 8 угловых перемещений. При этом измерительное колесо 7 выполнено из соединенных шарнирно планок 9 с роликами 10 в местах их соединения, охваченными бесконечным гибким ободом 11 и дополнительных вертикальных планок, центральная планка 12 соединяет горизонтальные планки 9 между верхними и нижними роликами 10, з крайние п,)анки 13 верхние и нижние ролики 10, причем одна из крайних планок 13 соединена с ползунком 14 датчика 8 угл)вых перемецений, жестко установленного нд центральной планке 12. Двуплечий рычаг 5 шарнирно соединен с виброизолированной тележкой 4, связанной с прицепом 1 посредством вертикальных штанг5.Кроле того. устройство содержит датчик 6 скорости, выполненный в виде катушки индуктивности, неподвижно закрепленной нд вилке одного из колес тележки 4 и штырей 17, размещенных по окружности этого колеса, умножитель8, схему 19 компенсации, интегратор 20, синхронный фильтр 21, формирователь 22 синхроимпульсов, регистратор 23, счетчик 24 импульсов и измеритель 25 рдсстояния, при этом синхронный фи,)ср 2 выи)лнен в виде распределителя 26 ихну,) ов, блока 27 электронных кгк)чей, блока 28 памяти и буферного усилителя 29. Ус гройств) рдботдет следующим обрдзг)л.Трг)нг :ортирусм.й автомобилем-тягачом вибратор 2, устзнов,ченный на прицепе 1, прои п)дп нагружепие дорожной одеждь ериодической нагрузкой через спаренные к).ц од 3. Совместное движение прицепы 1 с вибри олиронднш)й тележкой 4, несущей измеря)ель вертикальных переме)цений, обеси ивзется вертикальными штангами 15. Из меритель нг ртикальных перемещений, состоя 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щий из измерительного колеса 7 с датчика 8 и 6 угловых перемещений и виброскорости, установленного на свободном конце двуплечего рычага 5, размещен в зоне приложения вибрационной нагрузки. Принцип действия устройства заключается в выделении сигнала прогиба дорожной одежды из одновременно воспринимаемых непрерывно движущимся измерителем вертикальных перемещений сигналов прогиба и микропрофиля дорожной одежды. С этой целью в устройстве применяют два датчика 6 и 8 - датчик 6 виброскорости и датчик 8 угловых перемещений, причем первый предназначен для измерения суммарного сигнала, характеризующего величину прогиба и величину микропрофиля, второй служит для измерения только величины микропрофиля дорожной одежды. При движении измерителя вертикальных перемещений происходит перемещение резинового обода 11 вокруг вращаю)цихся роликов 10, при этом измерительное колесо 7 постоянно опирается на дорожное покрытие нижними роликами 10 посредством бесконечного обода 11. В результате перемещения измерителя датчик 6 виброскорости воспринимает и преобразует абсолютные перемещения измерительного колеса 7, представляющие сумму вертикальных перемещений, вызванных нагружением вибрато. ра 2 и перемещений, связанных с обкатыванием гибким ободом 11 микропрофиля до)ии в электрический сигндл, прои)рциондльный скорости изменения суммы виброперемещений. В то же время при движении измерительного колеса 7, а именно нижних роликов 10 и обода 1 по неровностям происходит изменение угла между касательной точек опирания нижних роликов 10 на дорожную одежду и центральной планкой 12. Угловые переме)цения нижних роликов 1 О воспринимает датчик 8 угловых перемецений, б.чагодаря тому, что корпус датчика 8 жестко установлен на центра,чьной планке 2, з его ползунок 14 лехзнически связан с нижними роликами 1 О посредством одной из крайних вертикальных планок 13 измерительного колеса 7. При движении измерителя по неровностям ползунок 4 начинает перемегцдться. Эти перемещения приводят к изменению величины выходного сигнала датчика 8 угловых переме)цезий, который изменяется в зависимости от величины разности абсолютных перемещений нижних роликов 10, что в свою очередь пропорциональна производной микропрофиля по пространст. венной координате. При этом датчик 8 угловых перемещений не реагирует на перемещения дорожной одежды, создаваемые виб. ратором 2, так как вертикальные перемещения не приводят к изменению положения ползунка 14 из-зз того, что оба нижних ролика 10 испьпывают равные вертикаль ные перемещения и их положение относительно центра площадки нагружения симметрично.Для 06 спец.ния высокой Тоцностипенсации микропрофиля в суммарном сигнале, содержащем сумму прогиба и микро- профиля, в устройстве используется датчик скорости импульсного типа, частота выход. 5 ного сигнала которого линейно связана с угловой скоростью его вращения. При движении устройства штыри 17 из ферромагнитного материала, размещенные по окружности олного из колес виброизолированной тележки 4, проходя в зазоре цеподвижнои катушки 16, установленной на вилке колеса, модулируют величину ее инлуктивности. Датчик скорости выдает на один из входов умножителя 18 дискретную последовательность импульсов с постоянной амплитудой 15 и длительностьк) и частотой следования, пропорциональной скорости лвиж( ния Н лрчгой вход умцожителя 18 цступ;( г дцдло(О- вый сигнал с выхола латцикд Й уг,цвых перемеп 1 ений, амплитуда КГгорот процрци нальнд произволцой микропрофиля Дорожной одежды ш прстрднствеццой кцрлиндте. Умножель 8 выполии ь вил фильтра нижних чдлт и клюцд, длкгри ики управляемоо цдс(ОГИО-молуИ(роннцьч си(налом, поступаннццч с вьхо,;5(кртцого 25 датчика скоротц, при п( кгК)ц (рну кает сигндл цд фильтр нижних атот тлько в момент действия импульсов с выхода датчика скорости 1(к кдк длительность дтцх импульсов постяцнд, д частота следования пропорционалш(а скорости лвижеция уст- ЗО ройствд, цд выходе (бра(утся импу,ьсная пос,иловдтельцость по (цирице (скорость) и дчплитул(разисть перемещений).Тдк(м Образом, в результате операции ул(ножеция проихолит преобрдзондц) сигнала, пропорционального произволной чикропро филя по пространственной координате в сигнал, пропорциональный производной мик.ропрор)(ля во времци. (,и Ид.) с выхода умножит,1 я 1 Л 1 О,1 тя цд ОГни и: ВхОдОВ схемы 19 коменсдции, цд лру(Гй выход которого поступдт сигнал, со;иржащий сум лу40 скоростй изменения про(ибд и микропрофил я. ся редг( и(д(ии Опрди и вычит д ция (компенсации) сиГцдл с датчикавиброско- РОСТИ ПОЛД Ет 51 В и Н)Т И ВО)ЗЕ 1 О О 1 НОН.цин) к си И1, потупа нццем 5 с ммцожи ля 8 (, вьКОЛ(хчы 1,) компнсдции сниматся сц ц;,1, прпорциоп.ьь(й скоро (и ц (ч ц нця прогиба;Орожцой Олжлы.11 риццип л 1 Ствия у гро(ств( лоИлцитльн) пояснсн с помон(ьн фиг,3, глсхечдти КГкц и Обрд . и измерителышколесо 50 7, (сущлатцик 8 угловых перемени ний и Л д т ч и к) в и 6 р О с к О р 0 (. т и п р и О Г) к д 1 ы в д ц и и им мкропрофи,я дороги г. (х), при дточ колесо 7 Олновремцно испытывает вертикальныцрчешния поверхности дороги % (фиг. 3, пунктиром), вьованцые действием периолицеской пагру.(ки и иерем щения зд сцет Обкдтывация колесом 7 мцкропрофиля г (х). Датчик 6 ииброскорости воспринимает Обдти состдвляющис перемени ция, преобразуя их в сигнал, пропорциональный скорости изменения вибропсремеци ций, кот- рый определяется выражением+ ) 1 Ъ 1 лДдтчик 8 угловых пр чепиций (1)иг., реагирует только цд Отдвлян)(ун чикропрофиля )(х), опис(п(;мх ю выр;)жнцмх)в1 7. Таким образом цд его выхоле Образутся си(нал, пропорциональный производной микрпрофиля по прострднственной коорлиндкГГ)Гьй по"Г,п; Г и; (и( их, (О); учИ)+,цт(ля 8 Нд лру)й вход КОГри 1( ),С Я С И ( (Д , 1, ( 1))1 ) ) )и) ) 1 ). 1 1 1й С Е ) ) Р)1( . 1 1 ( 1 1 11, 1, 1 1 Р О 1О) (1О 1 1. 1 11Ы 1 1 С К ( ))) С ( 1 И . - чцнця прогиба Лорожцй ОЛ( жЛЫ, по)хп) Ид вод ицггрд гор;1 ), цд выи).и КОТРО(О ПО.1 УЦ(Т 5( СЦ ГЦ.1, 1 РПГ ЦИОЦ.1 Ь. цыц лицин прогиб.:)ГОИгцдл кроч ццф(рчдциц О прогиб(лржи( г:)к,+,н татчпьи ц(ул(ь(, которые м(ц ут суп(стц цно сцц,+ать тоццость ц(мрций РО,ь ,уцдйноп (ну м; играг Гцт;тоццый сц цд, Ог лй. тния хкЯ)про(3)и.15 ДОро+1и О,и,+,1., , (я окоццдтльцой компнсдцци с(цпых л(Гв црцч(ин синхр(ццыи фи,(ьгр 1, ко(О. рыи ян.ятся Оптцч;(.(ьцыч ус Грцст(ич, н максима,ьцой )пци цсю.ь у нпИч и нс(- 1 1 11 ( . 1( ) ) 1( ы (.ф (О в 1(),1 1 1 Я ч ( + ;1ИГ).1(ць сиги(лч и (пх ч х(и ( фц(, 4 ) .11(к к 1 К ИО,1(ць 11 (л(ц 1.1 ц ) ) 1 рпли)гский характер, д сцгцдл поч х( лу (дйцыи,ицхрОИ(ыи 1,(ьГр 1, н(р(. ИИ 1 и цд цдст (у 1(дгружецця, пропуск;г ползный сицд,(, а сигнал, хдрдктрцзун)пИй мцкроцроиль, полдвгят. 1 ри то)( по.(О;( пр- цускдцця сцнхроншц О фи,ьтрд )чожет и(- чцягься в .(двисцмктц От и(мпения цдс 132512110 Форму,га изобретени,ч 55 тоты вибратора 2 за счет синхроимпульсов, поступающих с выхода формирователя 22, установленного на вибраторе 2. Формирователь 22 синхроимпульсов, управляющий работой синхронного фильтра 21, состоит из шестнадцати, магнитов, катуцки индуктивности и формирователя импульсов (не показаны). При вращении вала вибратора 2 постоянные магниты, расположенные по периметру вала, наводят ЭДС в неподвижной катушке индуктивности, с выхода которой сигналы поступают на формирователь импульсов, вырабатывающий импульсы прямоугольной формы требуемой амплитуды с частотой следования Г=1, гле-- частота вибратора, М число магнитов )= 1, 2, 3,В данном устройстве Г= 64 Гц при = 4 Гц,= 16.Эти импльсы (фиг 5 д) цктупдкт ца вол распределителя 26 импульсов (фиг. 5), выполненного в ниде двоичного счетчика и деп ифратора, формируюнего последовательно. сти из шес тнадцати импульсов, сдвинутых олин от икительно лругоп, и длительностью(фиг. 5 в). Эти импульсы с выходов 261 -26 распрелелитсля 26 имсульсов посгупдкг нд блок 27 электронных ключей, состоящий из шестнадцати электронных клк- цей К - К 16, через который обеспечивакт послелователыое подключение конденсаторов С С 6 блока 28 памяти к вь холу интегратора 20.С цыола интеграторы 20 ( фиг. 4) сигцд црелстывляющий гсбой сумму полезноп сигналы и скгдточцы.с шумов (фиг. 56), через резистор 1 х и блок 27 электронных ключей поступетбзок 28 пымти. Каждый коцленсатср С С)6 блока 28 памяти подключается через резистор К к вьходу интегратора 20. В результате этого подключения образуется 1 сС-цепоцкс, от постоянной времени когорой зависит полоса пропускания сицроццого фи.ьтра 21. Ослабление остаточных цумов увеличивается с уменыцением полосы проыускдния фильтра 21. Однако, чем уже полоса пропускания, тем болыце время установления выходного напряжения фильтра, цто при измерении прогибов в движении ложет привести к сглаживанию фактической прогибограммы при быстром изеении веицинц прс гиса и т;ким бр;зсм к усли ннию пи реццостей. При последовательном замыкании электронны с ключей К К 6 блока 27 коцлецсатсры С С 16 блока 28 зсряжгкзся, при этом каждый из них:ыряжается,н значения, равногс слп Итуле входного сигналы ц данный лолент времени, спрелеляемой оситвегствукщим импульсо с выхолсв 261 26, распределителя 26 и м и у.1 ь с о в, Т и к к д к ц.1 . л ц ы Й с и 1 ц д л и м с. ст периодический хдрдктер, т.е кыжлый периол имеет одну и ту же фд;у, то при последую. щЕМ цКтуцЛЕНИИ СигцыЛов На ЗаПОмицак- цие коцлс пса пры С С 16 блока 28 памяти, цапряжени. ца каждом из цих изменястся 15 20 25 30 35 40 45 50 только по амплитуде в зависимости от изменения величины прогиба.В то же время, ввиду того, что остаточ. ные шумы носят случайный характер, т.е. их фаза непостоянна и изменяется в пределах 0 до 180 то за период измерения полезного сигнала, напряжение от действия помехи на запоминаюцихся конденсаторах С 1 - С 16 осредняется. В результате чего происходит компенсация сигнала помехи и на выходе буферного усилителя 29 получается сигнал, пропорциональный величине прогиба дорожной одежды (фиг. 5). Этот сигнал поступает на вход регистратора 23 (фиг. 4).С целью привязки результатов измерения прогибов к пространственной координате в устройство введен измеритель расстояния. С выхода катушки 16 индуктивности импульсы непосредственно поступают на вход счетчика 24 импульсов, который определяет пройденное расстояние путем подсчета полного числа импульсов. Цифровое изображение текущего значения пройденного пути осуществляется на цифровом индикаторе 25.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность контроля. Устройство лля контроля црочнскти дорожных одежд, содержащее источник динамического нагружения цы спаренные колесы в ниле вибратора, виброизолированную тслежку с измерителем вертикальны перемещений, датчик скорости, умножитель, схему ксмпенсации, синхронный фильтр и регистрирующий прибор, причем датчик скорости пол. клнчсц к Лцому цз вколов улшожителя. выход когорого соединен с одним из входов семы колпенсаИи, другой вход которой полклкчец к датчику виброскорости, а выход синронного фильтра подключен к регистрируюцему прибору, от,гичиющеес тем, что, с целью повышения точности контроля, оно сцдбжецо формирователем синхроимпульсов, выполненным в виде установленной ца корпусс вибратора катушки ицдуктивности и г-лдгнитов, закрепленны на валу вибрдто. ра, интегратором, счетчиком и измерителем расстояния, а измеритель вертикальны пермещеций выполнен в ниле полпружинен. цоп относительно виброизолироваццой телекк лцуплечего рыча и, ны свободном коцц которого установлено измеритсльное КО, СО С Л 1 ГЧИКДМИ Г,ЦЫ и Р МЕЦН ИИ И виброскорости, выполненцос из ссцлицсцны шарнирно планок с ролкдми в местах сое- .ИИСцпя, ОцЧсНц 1 и 6 СКИС 111 Ы 1 116 КИ 1 сбо,ол, и;опол интел ьцы ис рикал ьцы планок, крайние из которых соединяют вер- ци. и цижцисс ро.ики, ы интрд.1 ьцд 5 Го. ризоцгдльные планки между верхцили и нижними роликами, при этом одна из крайних всртикдльцых планок соединены с цлликом .1111 ик у,1 ць 1 псрссцсни 1+ссп к у с"111.1325121 Фиг. 3 новленного на центральной планке, причем датчик скорости подключен к входу счетчика, датчик угловых перемешений соединен с другим входом умножителя, а выход схемы компенсации подключен через интегратор к одному из входов синхронного фильтра, другой вход которого подключен к формирователю синхроимпульсов.