CN106705920A - 一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器及方法 - Google Patents

一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器及方法 Download PDF

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Abstract

一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器和方法，包括铁砂摊铺器、铁砂铺放器、支架以及用于回收铁砂的电磁继电器，支架上设置有保护壳，保护壳内竖直设置有第一支撑杆和第二支撑杆，第一支撑杆和第二支撑杆的顶部设置有连接杆，连接杆内设置有主机；第一支撑杆和第二支撑杆之间设置有横梁，横梁上设置有十字交叉的第一滑道和第二滑道；铁砂摊铺器、铁砂铺放器以及电磁继电器能够沿第一滑道和第二滑道滑动。本发明采用的装置结构简单，机械化、自动化程度高，测量速度快，测量准确，效率高，并且价格低廉，并且通过电磁继电器可以回收铁砂，具有环保的优点。本发明容易实现，实用性强，适用性强，可在实验室大规模推广使用。

Description

一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器及方法
技术领域
本发明涉及交通领域，具体涉及一种车辙板构造深度测量仪器，特别涉及一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器和方法。
背景技术
路面表面构造深度可以衡量路面的粗糙程度，也是路面表面功能中抗滑性能的一项重要衡量指标。通过测量不同荷载作用次数车辙板的构造深度可以表征车辙板构造深度衰减状况和车辙板的抗滑性能。
目前，工程中常用的构造深度测试方法便是铺砂法，包括手工铺砂法和电动铺砂法，即将标准砂(0.15～0.3mm的均质砂)尽可能摊铺到路面表面上，嵌入凹凸不平的平面空隙中的砂的体积与摊铺面积之比即为构造深度。除铺砂法外，还有不常用的激光测量仪。
现行测试方法中，铺砂法具有以下缺点：(1)实验人员需要利用量砂筒手工装填25mL均质砂，并使用钢尺测量摊铺圆形砂的直径。因此，人为因素影响较大，实验结果波动较大；(2)构造深度测量要求精细，测量速度普遍较慢。工作量大的项目给科研人员造成了巨大的负担；(3)电动铺砂机或机械化了测量中的铺砂或测量摊铺砂圆直径部分，未实现完全自动化；(4)使用图像处理技术的电动铺砂法，存在图像处理程序繁琐，设备昂贵的缺点；(5)测量用砂不易回收，造成环境污染且影响美观，不符合国家提倡的可持续发展理念；激光测量仪具有以下缺点：(1)测量仪器复杂，测量成本高；(2)设备昂贵精密且不便于移动，无法广泛推广使用。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供了一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器和方法，该仪器精度高，效率高，造价低。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器，包括铁砂摊铺器、铁砂铺放器、支架以及用于回收铁砂的电磁继电器，支架上设置有保护壳，保护壳内竖直设置有第一支撑杆和第二支撑杆，第一支撑杆和第二支撑杆的顶部设置有连接杆，连接杆内设置有主机；第一支撑杆和第二支撑杆之间设置有横梁，横梁上设置有十字交叉的第一滑道和第二滑道；铁砂摊铺器、铁砂铺放器以及电磁继电器能够沿第一滑道和第二滑道滑动。
本发明进一步的改进在于，第一支撑杆上设置有连接臂，连接臂上设置有电机和用于对车辙板进行清扫的毛刷，毛刷与电机相连；连接臂上还开设有用于调节连接臂长度的螺栓孔，螺栓孔内装有螺栓。
本发明进一步的改进在于，支架上表面且位于第一支撑杆和第二支撑杆之间，设置有用于放置车辙板的凹槽。
本发明进一步的改进在于，毛刷连接有毛刷开关，铁砂摊铺器连接有铁砂摊铺器开关，电磁继电器连接有电磁继电器开关；主机上设置有总开关；主机内设置有主板，主板通过导线与毛刷开关、铁砂摊铺器开关、电磁继电器开关、第一显示器以及第二显示器连接。
本发明进一步的改进在于，第二支撑杆上设置有重量感应器，重量感应器与第一显示器相连。
本发明进一步的改进在于，支架底部设置有四个轮胎；电磁继电器连接有变压器。
本发明进一步的改进在于，铁砂摊铺器连接有用于使铁砂摊铺器滑动的电机。
本发明进一步的改进在于，铁砂摊铺器的底端设置有橡胶垫；铁砂铺放器的顶部设置有漏斗，铁砂铺放器底端呈敞口状。
一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的方法，包括以下步骤：
步骤1：将木质框放置到车辙板待测区域，调整铁砂铺放器，同时调整铁砂摊铺器，然后打开铁砂摊铺器开关，并向铁砂铺放器注入铁砂，至铁砂刚好能够覆盖车辙板表面，不漏白为止；
步骤2：移开铁砂铺放器和铁砂摊铺器，调整电磁继电器位置，打开电磁继电器开关，吸附铁砂；滑动电磁继电器至重量感应器正上方，关闭电磁继电器开关，待铁砂完全落入重量感应器后，主板读取并记录重量感应器上铁砂的重量N，并将该重量转化为质量；具体由如下途径实现：质量M等于重量N与重力常数g之比；
步骤3：将车辙板经过荷载作用次数后，通过步骤1和步骤2检测一次车辙板构造深度，得到每次荷载作用后相应铁砂的质量；通过公式构造深度衰减D＝Mm—Mn，构造深度衰减率完成表征；其中，Mm与Mn代表任意两次测得的铁砂质量，m与n代表两次测试的次序，为非零自然数，且m＜n。
本发明进一步的改进在于，进行步骤1前，打开毛刷开关，清扫待测车辙板区域，完毕后移开毛刷。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明通过设置铁砂摊铺器、铁砂铺放器、支架以及用于回收铁砂的电磁继电器，即可实现实验室内车辙板构造深度衰减状况的表征，本发明采用的装置结构简单，不受人为因素的影响，机械化、自动化程度高，测量速度快，测量准确，效率高，并且价格低廉，并且通过电磁继电器可以回收铁砂，具有环保的优点。本发明容易实现，实用性强，适用性强，可在实验室大规模推广使用。
进一步的，第一支撑杆上设置有连接臂，通过连接臂上的毛刷对车辙板进行清扫，有利于减少因浮尘、车辙板调粒造成的测量误差；并且毛刷的位置可以调节，便于操作。
进一步的，支架上设置凹槽，便于车辙板的放置。
进一步的，通过设置第一显示器，第一显示器可以直接显示重量感应器感应后得到的重量。
进一步的，支架底部设置有四个轮胎，使得本仪器可以进行移动，便于灵活进行测试。
进一步的，铁砂摊铺器的底端设置橡胶垫，便于将铁砂摊铺均匀，设置漏斗，便于铁砂的加入。
本发明通过测量不同荷载作用次数后的车辙板得到对应荷载作用次数的铁砂质量，进行处理，得到车辙板构造深度衰减率，本发明使用铁砂质量表征测试结果，避免了人工测量摊铺砂圆直径等易造成误差的操作步骤，降低人为客观因素对实验结果的影响，提升了测试结果可信度，解决了实验结果波动大的问题，所以具有测量结果误差小，精度高的优点；本发明通过回收铁砂，对环境污染小，材料重复使用率高，符合可持续发展的工程理念；本发明适合大量的构造深度测试实验，并且测试次数越多，本方法能够避免的误差、环境污染和节约的材料越多，优点越突出。
进一步的，测量开始前，使用电动毛刷清扫试件表面，有利于减少因浮尘、车辙板掉粒造成的测量误差。
附图说明
图1为本发明的外观示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为保护壳内部结构放大图。
图4为本发明的毛刷细部结构示意图。
图5为本发明的电磁继电器细部结构示意图。
图6为本发明的木质框细部结构示意图。
图7为本发明的第一滑道和第二滑道结构示意图。
图8为本发明滑道和滑块的结构示意图。
图中，1为轮胎，2为支架，3为保护壳，4为第一支撑杆，5为主机，6为总开关，7为毛刷开关，8为第一显示器，9为第二显示器，10为铁砂摊铺器开关，11为电磁继电器开关，12为第二支撑杆，13为变压器，14为电机，15为漏斗，16为电磁继电器，17为铁砂摊铺器，18为铁砂铺放器，19为压痕，20为重量感应器，21为橡胶垫，22为车辙板，23为毛刷，24为电机，25为连接臂，26为螺栓孔，27为螺栓，28为横梁，29为第一滑块，30为第二滑块，31为第三滑块，32为凹槽，33为第一滑道，34为第二滑道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
参见图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，本发明包括支架2，支架2底部设置有四个轮胎1，支架2上设置有保护壳3，保护壳3内在支架2上竖直设置有第一支撑杆4和第二支撑杆12，第一支撑杆4和第二支撑杆12的顶部设置有连接杆，连接杆内设置有主机5。
参见图7，第一支撑杆4和第二支撑杆12之间设置有横梁28，横梁28上设置有十字交叉的第一滑道33和第二滑道34。
参见图8，第二滑道34上设置有第一滑块31，第一滑块31设置有电磁继电器16，电磁继电器16连接有变压器13。
第二滑道34上设置有带有第二滑块30，第二滑块30上设置有铁砂摊铺器17，铁砂摊铺器17连接有用于使铁砂摊铺器17滑动的电机14，铁砂摊铺器17的底端设置有橡胶垫21。
第二滑道34上设置有第三滑块29，第三滑块29上设置有铁砂铺放器18。铁砂铺放器18的顶部设置有漏斗15，铁砂铺放器18底端呈敞口状，便于铁砂的摊铺。
第一滑块31、第二滑块30与第三滑块29的结构相同。
铁砂铺放器18能够沿第一滑道34水平方向滑动，当在第二滑道34上滑动到与第一滑道33交叉处时，可以进入第一滑动33进行前后方向的滑动。
同样的，铁砂摊铺器17能够沿第一滑道34水平方向滑动，当在第二滑道34上滑动到与第一滑道33交叉处时，可以进入第一滑动33进行前后方向的滑动。
电磁继电器16能够沿第一滑道34水平方向滑动，当在第二滑道34上滑动到与第一滑道33交叉处时，可以进入第一滑动33进行前后方向的滑动。
第一支撑杆4上设置有连接臂25，连接臂25上设置有电机24以及与电机24相连的毛刷23，连接臂25上还开设有用于调节连接臂长度的螺栓孔26，螺栓孔26内装有螺栓27。
支架2上表面且位于第一支撑杆4和第二支撑杆12之间，设置有用于放置车辙板22的凹槽32。
第二支撑杆12上设置有测量电磁继电器16收集的铁砂重量的重量感应器20，重量感应器20连接有第一显示器8，用于显示铁砂重量。
主机5上设置有该仪器的总开关6；主机5内设置有主板，主板通过导线与毛刷开关7、铁砂摊铺器开关10、电磁继电器开关11、第一显示器8以及第二显示器9连接。第二显示器9用于显示车辙板22的构造深度衰减D和构造深度衰减率W。
车辙板22若未经受碾压，表面平整，若经受碾压则具有压痕19。先向未碾压的车辙板22上加铁砂，再向经过碾压的车辙板22上加铁砂时，每次加铁砂时，先在车辙板22上放置木质框35，木质框32由普通木材制成，尺寸长为300mm，宽为50mm，高为20mm，框厚为10mm；向木质框32内加铁砂。
本发明的用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的方法如下：打开仪器总开关，将待测车辙板放入仪器凹槽中。
步骤1：调整毛刷的长度，打开毛刷开关，清扫待测车辙板区域，完毕后移开毛刷。
步骤2：将木质框放置到车辙板待测区域，调整铁砂铺放器，出口恰好对准车辙板待测区域中间位置，同时调整铁砂摊铺器，使橡胶垫能够在木质框内无阻碍摊铺铁砂。打开铁砂摊铺器的开关，并缓慢向铁砂铺放器注入铁砂，至铁砂刚好能够覆盖车辙板表面，不漏白为止。
步骤3：移开铁砂铺放器和铁砂摊铺器，调整电磁继电器位置至木质框正上方，打开电磁继电器开关，吸附铁砂。滑动电磁继电器至重量感应器正上方，关闭电磁继电器开关，待铁砂完全落入感应器后，主板读取并记录重量感应器上铁砂的重量。
主板将该重量转化为质量，具体由如下途径实现：质量M等于重量N与重力常数g之比。即
步骤4：测试完毕后，取出车辙板，关闭总开关。
步骤5：车辙板经过荷载作用后，再次放入本仪器中，重复步骤1～4，得到每次经过载荷作用后的相应铁砂的质量；使用下面方法对铁砂质量进行处理，即可得到车辙板构造深度衰减测试结果，完成表征：车辙板构造深度衰减即为各构造深度之差，即构造深度衰减D＝Mm—Mn(Mm与Mn代表任意两次测得的铁砂质量，m与n代表两次测试的次序，为非零自然数，且m＜n)车辙板构造深度衰减率
本发明步骤5中，可以重复步骤1-4若干次，车辙板经受的荷载作用大小和次数均由实际需求确定。比如，m为3，n为5时，造深度衰减D＝M3—M5，构造深度衰减率此时，得到的是自3次起，经历两次载荷后，车辙板的构造深度衰减率。
本发明的仪器和方法既适合普通车辙板构造深度的测量，也适合测量各种车辙仪、磨耗仪、加速加载试验仪碾压过的车辙板构造深度测量(即荷载作用过的车辙板构造深度测量)。

Claims (10)

1.一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器，其特征在于，包括铁砂摊铺器(17)、铁砂铺放器(18)、支架(2)以及用于回收铁砂的电磁继电器(16)，支架(2)上设置有保护壳(3)，保护壳(3)内竖直设置有第一支撑杆(4)和第二支撑杆(12)，第一支撑杆(4)和第二支撑杆(12)的顶部设置有连接杆，连接杆内设置有主机(5)；第一支撑杆(4)和第二支撑杆(12)之间设置有横梁(28)，横梁(28)上设置有十字交叉的第一滑道(33)和第二滑道(34)；铁砂摊铺器(17)、铁砂铺放器(18)以及电磁继电器(16)能够沿第一滑道(33)和第二滑道(34)滑动。
2.根据权利要求1所述的一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器，其特征在于，第一支撑杆(4)上设置有连接臂(25)，连接臂(25)上设置有电机(24)和用于对车辙板(22)进行清扫的毛刷(23)，毛刷(23)与电机(24)相连；连接臂(25)上还开设有用于调节连接臂(25)长度的螺栓孔(26)，螺栓孔(26)内装有螺栓(27)。
3.根据权利要求1所述的一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器，其特征在于，支架(2)上表面且位于第一支撑杆(4)和第二支撑杆(12)之间，设置有用于放置车辙板(22)的凹槽(32)。
4.根据权利要求1所述的一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器，其特征在于，毛刷(23)连接有毛刷开关(7)，铁砂摊铺器(17)连接有铁砂摊铺器开关(10)，电磁继电器(16)连接有电磁继电器开关(11)；主机(5)上设置有总开关(6)；主机(5)内设置有主板，主板通过导线与毛刷开关(7)、铁砂摊铺器开关(10)、电磁继电器开关(11)、第一显示器(8)以及第二显示器(9)连接。
5.根据权利要求4所述的一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器，其特征在于，第二支撑杆(12)上设置有重量感应器(20)，重量感应器(20)与第一显示器(8)相连。
6.根据权利要求1所述的一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器，其特征在于，支架(2)底部设置有四个轮胎(1)；电磁继电器(16)连接有变压器(13)。
7.根据权利要求1所述的一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器，其特征在于，铁砂摊铺器(17)连接有用于使铁砂摊铺器(17)滑动的电机(14)。
8.根据权利要求1所述的一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的仪器，其特征在于，铁砂摊铺器(17)的底端设置有橡胶垫(21)；铁砂铺放器(18)的顶部设置有漏斗(15)，铁砂铺放器(18)底端呈敞口状。
9.一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将木质框放置到车辙板待测区域，调整铁砂铺放器，同时调整铁砂摊铺器，然后打开铁砂摊铺器开关，并向铁砂铺放器注入铁砂，至铁砂刚好能够覆盖车辙板表面，不漏白为止；
步骤2：移开铁砂铺放器和铁砂摊铺器，调整电磁继电器位置，打开电磁继电器开关，吸附铁砂；滑动电磁继电器至重量感应器正上方，关闭电磁继电器开关，待铁砂完全落入重量感应器后，主板读取并记录重量感应器上铁砂的重量N，并将该重量转化为质量；具体由如下途径实现：质量M等于重量N与重力常数g之比；
步骤3：将车辙板经过荷载作用次数后，通过步骤1和步骤2检测一次车辙板构造深度，得到每次荷载作用后相应铁砂的质量；通过公式构造深度衰减D＝Mm—Mn，构造深度衰减率完成表征；其中，Mm与Mn代表任意两次测得的铁砂质量，m与n代表两次测试的次序，为非零自然数，且m＜n。
10.根据权利要求1所述的一种用铁砂质量表征车辙板构造深度衰减的方法，其特征在于，进行步骤1前，打开毛刷开关，清扫待测车辙板区域，完毕后移开毛刷。
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