CN104833559B - 一种脱模机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种脱模机及其试模，该脱模机包括升降装置、施力装置及限位装置，所述的升降装置沿竖向设置，施力装置沿与升降装置垂直的方向与升降装置固接，通过升降装置的升降实现施力装置的竖向运动；所述的限位装置沿与施力装置平行的方向设置在施力装置的下方，限位装置限制试模的位置，通过升降装置带动施力装置给试模内的试件一个向下的推力实现试件与试模分离；该脱模机可电动控制，也可人工操作，通过电机可实现电动脱模；在条件受限时，可通过转盘人工施力进行脱模。当装有车辙板的车辙试模放入脱模机时，即可通过电机或人工旋转装盘进行脱模，整个过程方便安全，省时省力，并且节约资源无污染。

Description

一种脱模机

技术领域

本发明属于沥青路面试验设备领域，具体涉及一种脱模机及其试模。

背景技术

根据JTG E-20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，用于制作沥青混合料试件(即成型车辙板)的轮碾法，适用于长300mm、宽300mm、厚50～100mm的板块状试件，而且在盛装沥青混合料前，通常会在试模中铺一张裁好的普通纸，此举是为了成型后的车辙板可顺利脱模。

现有车辙试模由钢板制作，其侧板连接于底板，相邻侧板之间的垂直接触处通过螺栓连接。车辙板养生完成后进行脱模，需拧下侧板之间的螺栓，使四块侧板向外扩张，但由于沥青的粘性较大，通常还要配以橡胶锤进行敲打底板才可脱模成功。

经发现，脱模后中会有大量废弃纸张，污染严重；而且拧下螺栓脱模后，又需重新拧上螺栓，浪费时间；因装有沥青混合料的试模重达20公斤，整个过程都是靠人工完成，故脱模过程耗时耗力，效率低，并且具有一定的危险性；长期的敲击底板进行脱模会损坏试模并可能会破坏车辙板的内部构造，影响试验结果的准确性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明目的在于提供一种沥青混合料脱模机及其试模，该脱模机能方便、安全、无损的取出试模中的车辙板试件，解决了脱模过程中对沥青混合料试件的破坏及脱模效率低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术解决方案：

一种脱模机，该脱模机包括升降装置、施力装置及限位装置，所述的升降装置与施力装置垂直固接，升降装置给施力装置的竖向运动提供动力；

所述的限位装置沿与施力装置平行的方向设置在施力装置的下方，限位装置限制试模的位置；

所述的施力装置包括施力柱，在所述的施力柱的底端与施力柱同轴固设磁力盘，在试模的底面上嵌入施力盘，通过升降装置带动施力柱推动施力盘给试模内的试件向下的推力，试件推出试模后磁力盘将施力盘吸引回试模内。

具体的，所述的升降装置包括升降杆、动力部件和固定架，升降杆为外周带有螺纹的杆状部件，升降杆安装在固定架上，动力部件为升降杆的旋转提供动力；

所述的施力装置沿与升降杆垂直的方向与升降杆通过螺纹连接，升降杆的旋转带动施力装置进行竖向的运动。

更具体的，所述的固定架包括限位杆和限位板，所述的限位杆沿与升降杆平行的方向设置，限位板设置在限位杆的顶端；

所述的升降杆穿过限位板进行旋转式运动。

再具体的，所述的施力装置包括施力台、施力柱和传力板，所述的传力板套设在限位杆上，升降杆穿过传力板与传力板通过螺纹连接，通过升降杆的旋转式运动带动传力板沿限位杆进行竖向的运动；

施力台沿与传力板平行的方向与传力板固定连接，施力柱垂直于施力台的方向固设在施力台的下方。

进一步的，所述的施力台有两个，两个施力台分别设置在传力板的两侧能同时进行两个试模的脱模。

进一步的，在所述的施力柱的底端与施力柱同轴固设磁力盘。

具体的，所述的限位装置为试模架，试模架为边框式的架体构件，试模架固设在施力装置的下方，试模架限制试模的位置，施力装置给试模内的试件一个向下的推力实现试件与试模的分离。

进一步的，在限位装置的下方设置盛装容器，盛装容器的底壁上设置缓冲垫，盛装容器能进行试模内试件的盛装和缓冲。

一种所述的脱模机使用的试模，该试模为一体式一侧开口的容器，在试模的底面上设置施力孔，施力装置通过施力孔给予试模内试件推力使试件与试模分离。

进一步的，在所述的施力孔内嵌入施力盘，施力盘与试模内试件贴合。

更进一步的，所述施力盘的直径大于施力孔的孔径。

本发明的优点在于：

(1)本发明通过将升降装置与施力装置的巧妙配合，通过手动或电机控制升降装置的旋转，升降装置的旋转力转化为施力装置竖向运动的动力，所述的施力装置包括施力柱，施力柱的底端设置磁力盘，通过磁力盘的设置使施力柱与试模内施力盘间更准确的结合，从而快速准确的将试件推出试模，且在试件推出试模后磁力盘将施力盘吸住，避免施力盘的掉落将试件损坏，实现安全无损脱模；

(2)本发明在试模架的下方还设置了盛装容器，盛装容器底设置缓冲垫，减小了脱落的车辙板的冲击力，可使车辙板保持完整，同时，本发明还对原有的试模结构进行了改进，通过在试模底部设置施力孔，通过施力装置由施力孔将车辙板推出试模；

(3)通过本发明的脱模机与试模的配合，避免了传统脱模过程重复拧下、拧上螺栓的繁琐过程，可在未敲打试模底板的情况下轻松脱模，克服了使用橡胶锤敲打底板取模的弊端，使得取出的试模更加完整，试验结论更加可靠，而且脱模效率明显提高。整个脱模过程更加方便安全、省时省力、并且节约资源无污染。

附图说明

图1为本发明的外观整体结构图；

图2为图1中未放入试模时的结构图；

图3为本发明脱模机的内部结构图；

图4为本发明试模的结构示意图；

图5为本发明试模的纵向剖视图；

图中各标号表示为：1-外壳、101-试模架、2-试模、201-施力孔、202- 卡板、203-施力盘、3-盛装容器、301-缓冲垫、4-手动转盘、401-升降杆、 5-施力台、501-施力柱、502-磁力盘、503-传力杆、504-传力板、6-固定架、 601-限位杆、602-限位板、7-电机；

以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。

具体实施方式

本发明以JTGE-20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》为基础，设计了一种脱模机，并设计了与该脱模机配套使用的车辙试模，通过电机或人工控制升降装置带动施力装置给试模内的试件一个推力，施力装置包括施力柱，在施力柱的底端与施力柱同轴固设磁力盘，通过磁力盘的设置使施力柱与试模内施力盘间更准确的结合，从而快速准确的将试件推出试模，且在试件推出试模后磁力盘将施力盘吸住，避免施力盘的掉落将试件损坏，限位装置将试模的位置限定从而将试件推出试模，实现了无损脱模。

升降装置包括升降杆、动力部件和固定架，升降杆为外周带有螺纹的杆状部件，升降杆沿竖直方向与固定架旋转式连接，通过动力部件的旋转力带动升降杆旋转，本升降装置的结构简单且通过螺纹的旋转实现施力装置的升降，不仅节省动力且均匀的上升和下降速度有利于完整脱模的完成；

固定架包括限位杆和限位板，限位杆沿与升降杆轴向平行的方向设置，限位板垂直于限位杆设置在限位杆的顶端；固定架为升降杆的安装提供支撑力，且固定架上的限位杆和限位板为施力装置沿升降杆体的上下运动进行限位，保证施力装置在一定范围内进行上升和下降。

施力装置包括施力台、施力柱和传力板，传力板与限位板平行的设置在限位板的下方，且限位杆穿过传力板与传力板活动式连接，升降杆穿过传力板与传力板旋转式连接，通过升降杆的旋转运动带动传力板沿限位杆进行竖向的运动；施力台沿与传力板平行的方向与传力板固定连接，施力柱垂直于施力台的方向固设在施力台的下方，通过延伸出去的施力装置不仅为待脱模的试模提供了放置的空间，且施力柱的设置通过施力面积的变化增大了对试件的推力，更加的节省装置的动能。

限位装置为试模架，试模架为边框式的架体构件，试模架固设在施力装置的下方，试模架限制试模的位置，施力装置给试模内的试件一个向下的推力实现试件与试模的分离，本试模架将试模的边框限定，仅允许试件通过保证了试模与试件的分离。

在限位装置的下方设置盛装容器，盛装容器的底壁上设置缓冲垫，盛装容器能进行试模内试件的盛装和缓冲，减少了试件下落的冲击力对试件整体的影响，为后续的实验保存了完整的试件，进一步的保证无损脱模。

该试模包括一体式一侧开口的容器，在试模的底面上设置施力孔，施力装置通过施力孔给予试模内试件推力使试件与试模分离，对原有的试模进行了改进，不仅方便的配合了脱模机的工作，同时一体式的试模避免了拆装的繁琐过程。

在施力孔内嵌入施力盘，施力盘与试模内试件贴合，施力盘的直径大于施力孔的孔径，通过施力盘的设置曾大了对试件推力的受力面，使施力台给予的推力能更加均匀的传给试件，避免局部的推力对试件造成伤害。

以下是发明人给出具体的实验过程。

实施例一：脱模机及其试模

结合图1-5，本实施例的脱模机包括外壳1、试模2、盛装容器3、手动转盘4、施力台5、固定架6和电机7，外壳1上设有power(电源)、up(升降盘上升)、stop(升降盘停止)、和down(升降盘下降)控制按钮，用于控制脱模机的整体运动；外壳1为不规则的T型腔体，外壳1的左腔容纳电机7、升降装置和固定架6，外壳1的右腔容纳施力装置，外壳1上还设有试模架101，试模2放置在试模架101内，试模架101设置在施力装置的下方；在试模架101的下方设置盛装容器3；

为了一次能进行多个试模2的脱模工作，可在外壳1的左右两端各放置一个施力装置，外壳1的中央设置升降装置和电机7，可同时进行两个试模 2的脱模过程，使脱模过程快速高效，且节省动力；

另外，在进行重量较大的试模2的脱模时，为了保证施力装置具有足够的推力，可在施力装置的两侧各放置一个与其相连的升降装置，同时给施力装置传递动力，加大其施力的能量保证对重量较大的试模2能进行脱模的工作；

升降装置包括升降杆401、手动转盘4和电机7，升降杆401的外周设置螺纹，升降杆401通过螺纹的旋转对施力装置的升降进行控制；升降杆 401的旋转可通过安装在升降杆401顶端的手动转盘4实现手动的旋转，也可在电机7的驱动下通过皮带及皮带轮实现升降杆401的旋转；

固定架6包括限位杆601和限位板602，固定架6的整体为“口”型结构，限位杆601有两根且限位杆601沿固定架6的长度方向设置，限位板 602沿垂直于限位杆601的方向固设在两个限位杆601的顶部，升降杆401 穿过限位板602进行旋转；

施力装置包括施力台5、施力柱501、传力杆503和传力板504，施力台5的下方垂直于施力台5的方向固设施力柱501，传力板504套设在两个限位杆601上并能沿限位杆601进行竖向的运动，升降杆401穿过传力板 504与传力板504通过螺纹连接，传力杆503沿垂直于限位杆601的方向与传力板504固定连接，且施力台5安装在传力杆503的端部，施力台的台面与传力杆平行，通过升降杆401的旋转带动传力板504沿限位杆601进行竖向的运动，从而带动施力台5和施力柱501进行竖向的运动；

施力柱501的底端同轴固设磁力盘502，磁力盘502为圆盘状的磁铁，磁力盘502的厚度为10mm、直径为50mm，施力台5为圆盘状构件，四个施力柱501均匀的设置在施力台5的底面上，施力台5的盘身直径为400mm，施力柱501是直径为40mm、高为150mm的柱状结构，可满足车辙板厚度为 50～100mm的条件，施力台5通过三根传力杆503及传力板504与升降杆401 实现竖向升降力的传递；

盛装容器3的底层上设置缓冲垫301，缓冲垫301由缓冲弹簧和缓冲材料组成，车辙板脱出后落在缓冲垫301上，在缓冲垫301和盛装容器3的共同保护下达到无损脱模的效果；

试模架101供装有已成型车辙板的试模2放入，试模架101的大小和试模2大小相同；试模架101为镂空的方形框架，试模架101的边长为300mm；脱模时试模2四边被限制，在施力装置的施力杆的推力作用下车辙板可从方孔中推出长300mm、宽300mm、厚50～100mm的板块状试件；

这里以试模内部尺寸分别为长300mm、宽300mm、高50mm进行说明，该试模2为方形的顶部开口的容器，包括四周的侧板和底板，在两侧对应的侧板上沿垂直于侧板的方向设置卡板202，该卡板202不仅能方便进行试模2 的拿取，还可以在试模架101的边框上设置于卡板202对应的卡孔，更进一步的保证试模2在试模架101上能仅仅的卡住，方便进行试件与试模2的分离；

在试模2的底板的四角方向上设置四个施力孔201，且在每个施力孔201 上同轴嵌入可活动的施力盘203，施力盘203的直径大于施力孔201的孔径，施力盘203与试模2的内腔接触，施力孔202连通施力盘与试模2的外部；施力盘203的直径为60mm、厚10mm，施力孔202的直径为50mm、厚10mm；升降杆401下降时带动施力台5和施力柱501下降，施力柱501穿过施力孔 201给试件向下的推力，为了更好的定位施力柱501与施力孔201的位置，在施力孔201内放置施力盘203，施力盘203是铁质的盘状构件，将试件推出试模2后，施力盘203还能吸附在施力柱501的磁力盘502上，方便下次使用同时退出更加省力。

实施例二：沥青混合料车辙板的制作

选择常用的AC-13级配，以及具有代表性的低温弯曲试验进行评价，级配如下：

表1 AC-13混合料配合比设计

筛孔(mm)	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
											级配上限(％)	100	100	85	68	50	38	28	20	15	8
级配下限(％)	100	90	68	38	24	15	10	7	5	4
											级配中值(％)	100	95	76.5	53	37	26.5	19	13.5	10	6
合成级配(％)	100	100	85	68	50	38	28	11.5	9	5.5

试验中采用的AC-13如表1所示，沥青为SBS改性沥青，粗集料为石灰岩，细集料为玄武岩，各种材料的技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的要求。

本实施例中，车辙板的成型采用常规国产轮碾成型机，所用的试模为实施例一中的试模2。

1、准备工作：

1)进行车辙试件沥青混合料的配合比设计。

2)确定成型青混合料车辙板的拌和及压实温度。

3)按配方准备矿料和沥青，将各种规格的矿料置于105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重(一般不少于4h)。根据情况，粗集料可先用水冲洗干净后烘干，也可将粗细集料过筛后用水冲洗再烘干备用。

4)将烘干分级的粗、细集料，按试件设计级配要求称取质量并混合均匀，置烘箱中预热至沥青拌和温度以上15℃备用，矿粉单独加热，沥青用恒温烘箱、电热套熔化加热至规定的沥青混合料拌和温度备用，但不得超过 175℃。

5)将沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上10℃左右备用并加热至合适的温度备用，并将金属车辙试模、小型击实锤、铲子及铁锹等置于100℃烘箱中加热1h。。

6)拌制沥青混合料时，所需的混合料质量由1块板的体积乘以马歇尔标准击实密度乘以1.03的系数计算。

2、车辙板成型：

①将预热的粗细集料置于拌和机中，用小铲子适当混合，然后再加入需要数量的已加热至拌和温度的沥青，开动拌和机一边搅拌一边将拌和叶片插入混合料中拌和1.5min，然后暂停拌和，加入单独加热的矿粉，继续拌和至均匀为止，并使沥青混合料保持在要求的拌和温度范围内。

②为了方便将试件由试模2内脱出，在进行装样时，先将施力盘502 放入试模2底壁上的对应孔内，在试模2的侧壁上及地面上刷一层食用油等起润滑作用的油，再在试模2底部垫一层纸，将预热的车辙试模从烘箱中取出，然后将拌和好的全部沥青混合料，用小铲稍加拌和后均匀地沿试模由边至中按顺序转圈装入试模2内，中部要略高于四周。

③用预热的小型击实锤由边至中转圈夯实一遍，插入温度计，待混合料冷却至规定的压实温度后，在表面铺一张裁好尺寸的普通纸，此举为防止碾压轮黏住试模中沥青混合料。

⑤碾压时，先将碾压轮预热至100℃左右。然后，将盛有沥青混合料的试模置于轮碾机的平台上，轻轻放下碾压轮，启动轮碾机，先在某一方向碾压2个往返(4次)，然后调转试件方向碾压至马歇尔标准密实度100±1％停止，最终成型车辙板。

实施例三：应用实施例一中的脱模机对实施例二制备的车辙板试模进行脱模实验

1、应用实施例一中的脱模机进行脱模过程如下：

(1)将已成型车辙板的试模2推入试模架101内，带有卡板202的方向为前后方向，使卡板202卡在试模架101的边框上，进行试模2的固定放置，然后等待脱模；

(2)按下power、down按钮，此时在电机7的作用下，升降杆401旋转，升降杆401带动施力台5同时下降，施力柱501及磁力盘502通过施力孔201抵住施力盘203，随着施力台5的不断下降，试模2中的车辙板在推力的作用下被推出，并落在盛装容器3的缓冲垫301上，此时车辙板已在毫无损伤的情况下被取出，由于磁力作用，磁力盘502与施力盘203吸附在一起，避免施力盘203下落将车辙板碰坏；

(4)按下stop按钮，取下四个施力盘203，随后按下up按钮，施力台5上升直至停止，取出试模2脱模结束。

2、为证明本发明的脱模机在不改变车辙板性能的情况下，可以方便安全的进行脱模。试验以相同的材料与比例，在相同的条件下，按照上面所说的具体试验过程，成型了10个车辙板。随后将其分为两组各五个，进行脱模时间对比，以证明该脱模机可方便安全的进行脱模；并将脱模后车辙板切成小梁进行低温弯曲试验，证明该脱模机对车辙板性能没有造成破坏。

(1)脱模时间比较：

脱模时间进行对比应采取一对一形式，为提高试验的准确性，应有一人辅助。先将带有车辙板的车辙试模放入试模腔，另一人也将所需的脱模器材准备好。一切就绪后，启动脱模机，人工脱模也开始，结束时记录两者第一块板的脱模时间，按照相同顺序完成接下来余下的八块车辙板，时间比较如下表所示。

表2 时间对应表(S)

由表2中的实验结果可以看出，对5块车辙板进行脱模时，脱模机(电动)所用时间要比人工脱模少于1.5min，就算脱模机(手动)所用时间也要比人工脱模少于1min，而且脱模机比较安全可靠，简单方便，不需要任何脱模器材。

(2)车辙板性能比较：

因成型的车辙板脱模后可进行多种实验，如弯曲蠕变试验、低温弯曲试验、渗水试验、构造深度试验等，其中低温弯曲试验是常规试验，当评价混合料低温抗裂性能时会经常使用，具有一定的代表性，所以实施例中选用低温弯曲试验证明脱模机的良好效果。

将脱模后的车辙板用切割法制作棱柱体试件，试件尺寸长250mm±2mm、宽30mm±2mm、高35mm±2mm，跨径为200mm±0.5mm，一块长宽高分别为300mm、 300mm、50mm的板块通常可切割6根试件。

试验时，在跨中及两支点断面用卡尺量取试件的尺寸，当两支点断面的高度或宽度差超过2mm时，试件作废。跨中截面的宽度为b，高度为h，取相对两侧的平均值，准确至0.1mm。

将试件置于规定温度的恒温水槽中保温不少于45min，直到试件温度为 15℃±0.5℃，试件之间的距离不小于10mm；随后，将试验机环境箱调到规定温度15℃±0.5℃，把试验机梁氏试件支座准确安好，支点间距为200mm ±0.5mm，并使上压头与下压头钢棒保持平行且距离相等，固定位置；

将试件从恒温水槽中取出，立即对称安放在支座上，试件上下方向应与试件成型时方向一致。然后利用荷载传感器、LVDT传感器与数据系统连接，以X轴为位移，Y轴为荷载，选择适宜的量程后调零，最后以50mm/min的速度进行试验。

因一组试件重复试验的试件数不少于3根，为使数据更具有说服力，一组试验试件选5根小梁，并分别编号以相同步骤进行试验。试验评价指标为抗弯拉强度(MPa)、最大弯拉应变(μ_ε)、劲度模量(MPa)。试验结果如下表所示：

表3 弯曲试验结果

注：括号内为误差。

由表3中的实验结果可知，误差最大不超过3.3％，试验结果可信。试验过程中仅改变了脱模方式，其它外界环境、人为因素、试验材料及仪器等影响因素全部相同，从表格中的数据以及规范中推荐的最大弯拉应变评价指标可知，经过实施例一中的脱模机对试模中的车辙板进行脱模后，其低温抗裂性能与人工脱模后的车辙板性能相近，有的甚至更优。因此采用本发明的脱模机对试模中的车辙板进行脱模后，更能保证车辙板的整体性能不受脱模过程的影响，这可能是由于本发明的脱模机避免了长期敲击底板进行脱模而出现车辙板的内部构造损坏的情况，从而使得试验结果更加的准确。

综上可知，本发明的一种车辙试模和脱模机，不但效率明显，方便而全，而且脱模后的车辙板性能更加接近实际。

Claims (1)

1.一种脱模机，其特征在于，该脱模机包括升降装置、施力装置及限位装置，所述的升降装置与施力装置垂直固接，升降装置给施力装置的竖向运动提供动力；

所述的限位装置沿与施力装置平行的方向设置在施力装置的下方，限位装置限制试模(2)的位置；

所述的施力装置包括施力柱，在所述的施力柱(501)的底端与施力柱(501)同轴固设磁力盘(502)，在试模(2)的底面上嵌入施力盘(203)，通过升降装置带动施力柱(501)推动施力盘(203)给试模内的试件向下的推力，试件推出试模(2)后磁力盘(502)将施力盘(203)吸引并带回试模(2)内；

所述的升降装置包括升降杆(401)、动力部件和固定架(6)，升降杆(401)为外周带有螺纹的杆状部件，升降杆(401)安装在固定架(6)上，动力部件为升降杆(401)的旋转提供动力；

所述的施力装置沿与升降杆(401)垂直的方向与升降杆(401)通过螺纹连接，升降杆(401)的旋转带动施力装置进行竖向的运动；

所述的固定架(6)包括限位杆(601)和限位板(602)，所述的限位杆(601)沿与升降杆(401)平行的方向设置，限位板(602)设置在限位杆(601)的顶端；所述的升降杆(401)穿过限位板进行旋转式运动；

所述的施力装置包括施力台(5)、施力柱(501)和传力板(504)，所述的传力板(504)套设在限位杆(601)上，升降杆(401)穿过传力板(504)与传力板(504)通过螺纹连接，通过升降杆(401)的旋转式运动带动传力板(504)沿限位杆(601)进行竖向的运动；

施力台(5)沿与传力板(504)平行的方向与传力板(504)固定连接，施力柱(501)垂直于施力台(5)的方向固设在施力台(5)的下方；

所述的施力台(5)有两个，两个施力台(5)分别设置在传力板(504)的两侧能同时进行两个试模(2)的脱模；

所述的限位装置为试模架(101)，试模架(101)为边框式的架体构件，试模架(101)固设在施力装置的下方，试模架(101)限制试模(2)的位置，施力装置给试模(2)内的试件一个向下的推力实现试件与试模(2)的分离；

在限位装置的下方设置盛装容器(3)，盛装容器(3)的底壁上设置缓冲垫(301)，盛装容器(3)能进行试模(2)内试件的盛装和缓冲；

所述的脱模机使用的试模，该试模(2)为一体式一侧开口的容器，在试模(2)的底面上设置施力孔(201)，施力装置通过施力孔(201)给予试模(2)内试件推力使试件与试模(2)分离；

在所述的施力孔(201)内嵌入施力盘(203)，施力盘(203)与试模(2)内试件贴合；

所述施力盘(203)的直径大于施力孔(201)的孔径；

磁力盘( 502) 的厚度为10mm、直径为50mm；施力台( 5) 的盘身直径为400mm，施力柱( 501) 是直径为40mm、高为150mm的柱状结构。