Стенд для исследования взаимодействия колес с почвой

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИК (46)2007.12.30(12) 6011117100 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Орда Александр Николаевич Шкляревич Виктор Александрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственныйСТЕНД ДЛЯ исследования взаимодействия КОЛЕС С ПОЧВОЙ, содержащий КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ПОЧВЫ, на бОКОВЫХ стенках КОТОРОГО ВЫПОЛНЕНЫ ОТВЕРСТИЯ, В КОТОРЫХ на ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЯХ бОКОВЫХ СТЕНОК контейнера установлены ПЛУНЖЕРЫ, СОЕДИНЕННЫЕ С ПОДПРуЖИНЕННЫМИ ШТОКаМИ, установленными С наружной СТОРОНЫ контейнера, ПОДВИЖНОЕ основание, КОЛЕСО С СИСТЕМОЙ нагружения, установленное С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ВЗЗИМОДЕЙСТВИЯ С КОНТЕЙНЕРОМ, И СИЛОВуЮ Передачу, ОТЛИЧЗЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО на разных УРОВНЯХ ПОДВИЖНОГО основания над ОТВЕРСТИЯМИ, ВЫПОЛНЕННЫМИ ПОД ЛИНИЕЙ ДВИЖЕНИЯ колеса,ШаРНИРНО установлены МЕТаЛЛИЧЕСКИЕ ПЛаСТИНЫ С ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИМИ датчиками.(56) 1. Патент на полезную Модель 1244, МПК 6 01 М 17/00, 2003.Полезная Модель относится к средствам для исследования свойств почв и грунтов, в частности для исследования взаимодействия с почвогрунтаМи ходовых систем сельскохозяйственной техники.Известен стенд, содержащий контейнер для почвы, в основании и на боковых стенках которого выполнены отверстия, в которых на внутренних поверхностях контейнера установлены плунжеры, соединенные с подпружиненными щтоками, установленными с наружной стороны контейнера, колесо с системой нагружения, установленное с возможностью взаимодействия с контейнером, и силовую передачу, где основание контейнера выполнено подвижным, с возможностью изменения угла наклона в продольной плоскости и высоты относительно верхнего края контейнера и в основании установлены датчики нормального давления 1.Такой стенд позволяет более точно определить границу ядра уплотнения почвы, изучить зависимость формы ядра уплотнения от глубины расположения плотного слоя почвы, определить уплотняющее воздействие на плужную подощву.Однако существуют следующие недостатки в конструкции стенда. С помощью этого стенда возможно определить свойства почвы лищь только после ее уплотнения колесом. Стенд данной конструкции не позволяет определять реологические свойства почвы в процессе ее уплотнения колесом, фиксировать изменение нормальных деформаций почвы под колесом на различной глубине до нагружения, во время нагружения и после снятия нагрузки.Задача, которую рещает полезная модель, заключается в определении изменения реологических свойств почвы, нормальных деформаций, а следовательно, и напряжений, возникающих в почве под колесом на различной глубине в процессе уплотнения почвы колесом.Техническая задача рещается с помощью стенда для исследования взаимодействия колес с почвой, содержащего контейнер для почвы, на боковых стенках которого вь 1 полнены отверстия, в которых на внутренних поверхностях боковых стенок контейнера установлены плунжеры, соединенные с подпружиненными щтоками, установленными с наружной стороны контейнера, подвижное основание, колесо с системой нагружения, установленное с возможностью взаимодействия с контейнером, и силовую передачу, в котором на разных уровнях подвижного основания над отверстиями, выполненными под линией движения колеса, щарнирно установлены металлические пластины с тензометрическими датчиками.Отличительные признаки полезной модели позволяют определять и наглядно отслеживать изменение реологических свойств почвы, нормальных деформаций и напряжений в почве под колесом на различной глубине в процессе ее уплотнения.На фиг. 1 показан общий вид стенда сбоку, на фиг. 2 - общий вид стенда сверху, на фиг. 3 - металлическая пластина с тензометрическим датчиком, щарнирно установленная на подвижном основании контейнера.Стенд содержит контейнер для почвы 1, подвижное основание 2, каретку 3, которая может перемещаться в горизонтальной плоскости вдоль контейнера, стойку 4 для установки колеса 5, которая может перемещаться в вертикальной плоскости по направляющей, неподвижно закрепленной в каретке 3 силовую передачу для перемещения каретки 3 (на рисунке не показана). В верхней части стойки 4 имеется площадка 6 для установки груза 7.В подвижном основании 2 контейнера 1 на разных уровнях, то есть на разной глубине,под линией движения (следом) колеса 5 выполнены отверстия 8, над которыми щарнирно установлены металлические пластины 9, к которым специальным клеем наклеены тензометрические датчики (на рисунке не показаны). Количество металлических пластин 9 вь 1 бирается в зависимости от необходимой степени точности определения изменения реологических свойств почвы под колесом на различной глубине, то есть для получения более высокой точности необходимо установить больщее количество металлических пластин 9 с тензометрическими датчиками на разной глубине по линии движения колеса 5 и наоборот. Наклейка тензометрических датчиков должна быть настолько прочной, чтобы при приложении нагрузки колесом 5 через почву на металлические пластины 9 поверхностные волокна пластин и тензометрические датчики деформировались как одно целое.Толщина металлических пластин 9 выбирается в зависимости от величины нагрузки на пластины 9 и их деформации под действием этой нагрузки, так как деформация поверхностных волокон пластин не должна превышать допустимой деформации тензометрических датчиков. Для определения действительных величин нормальных деформаций и напряжений, возникающих в почве, перед установкой металлических пластин 9 с тензометрическими датчиками на основание 2 контейнера 1 проводят их тарировку. Угол наклона металлических пластин 9 относительно подвижного основания 2 изменяется с помощью винтового механизма 10. Проводка 11, проходящая через отверстие 8 подвижного основания 2, соединяет выводы тензометрических датчиков с измерительной аппаратурой (на рисунке не показана). В качестве измерительной аппаратуры можно использовать различные типы осциллографов, измерительных тензометрических систем, персональных компьютеров и т.п.На внутренних поверхностях боковых стенок контейнера 1 в отверстиях установлены плунжеры 12, с помощью которых определяется уплотняющее воздействие колеса на почву в поперечном направлении от линии движения (следа) колеса 5.Стенд работает следующим образом.Подвижное основание 2 устанавливается на заданный угол к горизонтали. Каретка 3 с колесом 5 помещается в крайнее положение. Металлические пластины 9 с помощью винтового механизма 10 устанавливают горизонтально. Включают измерительную аппаратуру и снимают показания с каждого тензометрического датчика, принимая их за нулевые значения. На площадку 6 устанавливается груз 7, и каретка 3 при помощи привода перемещается в другое крайнее положение. Деформации почвы от колеса 5 передаются металлическим пластинам 9. Каждая пластина 9 в зависимости от степени давления на нее почвы начинает прогибаться на определенный угол по отнощению к горизонту и деформироваться. Вместе с этим происходит деформация тензометрических датчиков, что приводит к изменению их омического сопротивления. При этом вызываемое изменение сопротивления каждого тензометрического датчика пропорционально величине вертикальной деформации соответствующей пластины 9, а следовательно, и величине вертикальной деформации почвы над соответствующей пластиной 9. Величины и изменения величин электрических сопротивлений всех тензометрических датчиков регистрируются и записываются с помощью измерительной аппаратуры. Затем регистрируют показания каждого тензометрического датчика после снятия нагрузки.Таким образом, в зависимости от показаний, снимаемых с тензометрических датчиков, установленных на металлических пластинах 9 на разных уровнях подвижного наклонного основания 2 по следу колеса 5, определяются реологические свойства почвы,величины и изменения величин нормальных деформаций и напряжений, возникающих в почве под колесом на различной глубине в процессе ее уплотнения колесом.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.