[發明專利]用于確定彈性模量的系統和方法

有效

• 申請號: 201510314408.0
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN105203416B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: K·施托克爾;L·遲;P·柯科蘭;N·歐特克蘭
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒路面機械公司
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40
• 代理公司: 11247 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 雷明;吳鵬

本發明涉及一種用于在壓實操作期間確定工作材料的彈性模量的系統和方法。該系統包括處理器，該處理器構造成基于向工作材料施加的力和工作材料的位移確定工作材料硬度。該處理器還構造成基于工作材料硬度和工作材料的彈性模量之間的關系確定該工作材料的彈性模量。

技術領域

本發明大體上涉及一種壓實材料的機器，更特別地涉及一種用于在土壤壓實過程期間確定土壤的彈性模量的系統和方法。

背景技術

當建造建筑物、公路、停車場和其它結構時，壓實機器或壓實機被普通地用于將工作材料(例如土壤、砂礫、瀝青)壓實到期望的強度。通常，工作地點的土制材料必須被壓實，并且必須使一個或多個壓實機器逐次地壓實材料，直到達到期望的壓實程度。該過程可能需要多次在工作材料上經過來達到期望程度。彈性模量是一種用于確定壓實程度的量度。

有多種用于確定土壤或其它材料的彈性模量的方法。當前的技術包括使用核子密度儀、平板載荷試驗撓度計等在壓實過程之前和/或之后測量土壤密度或土壤硬度。盡管這可以提供用于壓實土壤或其它材料的精確測量，但是這些測量必須與壓實過程分離地進行。已知用于在壓實過程期間測量壓實度的系統。轉讓給Wacker Neuson ProduktionGmbH&Co.的美國專利No.8,057,124B2公開了一種用于測量土壤參數的方法和裝置。其使用接觸力的實際梯度的近似值和接觸表面參數來計算動力變形模量。然而，該模量是無量綱的。

當前的方法不能提供可以在壓實過程期間確定的具有工程單位值的彈性模量。當前方法的一個缺點在于，無量綱的彈性模量不能用于其它目的，例如被需要知道土壤或其它材料的特殊壓實度以建造或設計道路、建筑物平臺等的設計工程師使用。本發明旨在克服或減少一個或多個這些所列出的問題。

上述背景討論完全意在幫助讀者。其不意在限制在本文中描述的創新或限制或擴大所討論的已有技術。因此，上述討論不應當表明已有系統的任何特殊元件不適合于與在這里描述的創新一起使用，或意在表明在實現在這里描述的創新中，任何元件都是必要的。在這里描述的創新的實現和應用由隨附權利要求限定。

發明內容

本發明的一實施例包括一種用于確定由具有軋輥筒的壓實機系統壓實的工作材料的彈性模量的方法和系統。所公開的方法包括使用至少一個傳感器和/或處理器感測(檢測)或計算由軋輥筒施加在工作材料上的接觸力和軋輥筒的垂直位移。該方法還包括使用該處理器基于該接觸力和該垂直位移計算工作材料硬度。基于工作材料硬度和工作材料的彈性模量之間的關系通過該處理器確定工作材料的彈性模量。

本發明的另一實施例包括用于在壓實操作期間確定工作材料的彈性模量的壓實機系統。該壓實機系統包括至少一個軋輥筒、至少一個傳感器以及一處理器。該至少一個軋輥筒構造成壓實工作材料。該至少一個傳感器構造成感測壓實機系統部件的力、垂直加速度和垂直位移中的至少一個。該處理器構造成響應于該至少一個傳感器計算該至少一個軋輥筒和該工作材料之間的界面(接觸面)處的接觸力、響應于該至少一個傳感器計算該至少一個軋輥筒的位移、以及基于該接觸力和該位移計算該工作材料的硬度。該處理器還構造成基于工作材料硬度和工作材料的彈性模量之間的關系確定工作材料的彈性模量。

本發明的另一實施例包括一種壓實機系統，該壓實機系統具有用于在壓實操作期間確定工作材料的彈性模量的處理器。該處理器構造成基于由該壓實機系統向工作材料施加的力和該壓實機系統的垂直位移確定工作材料硬度。該處理器還構造成基于工作材料硬度和工作材料的彈性模量之間的關系確定工作材料的彈性模量。

附圖說明

圖1是根據本發明的一方面的壓實機系統的側視圖。

圖2是控制器的實施例的框圖的圖示。

圖3是根據本發明的一方面的、描述在向下壓實和向上縮回期間滾筒和地面之間的接觸力的圖表。

圖4A和4B是在本發明的一方面中，描述在壓實期間的各種力和運動的自由體受力圖。