CN107884264B - 一种曲柄式路面加速加载试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种路面材料与结构性能的检测装置，尤其涉及一种曲柄式路面加速加载试验装置，具体包括整体框架、动力装置、传动装置、试验轮组和纵向加载机构；整体框架用于对动力装置进行支撑，动力装置通过传动装置带动试验轮组沿整体框架水平往复运动，纵向加载机构用于在加载轮组往复运动中，对其提供向下的纵向力；其中，传动装置为曲柄连杆结构。本发明克服现有的路面材料和结构性能测试存在的缺陷，而提供一种曲柄式新型路面加速加载试验装置，能够较为真实的模拟实际轮胎在路面上的行车方式，提高检测精度，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

Description

一种曲柄式路面加速加载试验装置

技术领域

本发明涉及一种路面材料与结构性能的检测装置，尤其涉及一种曲柄式路面加速加载试验装置。

背景技术

目前加速加载试验系统主要分为两大类：足尺加速加载试验系统和小型加速加载设备。

其中足尺加速加载试验系统主要是对修建的足尺试验路来进行加速加载的研究，能够直接与实际路面行车状态建立联系，从而能够对路面长期性能进行评价。然而足尺设备体积较大，耗时较长，使得研究周期长，而且试验的成本较高，需要投入大量的资金，且使用过程也较为复杂，不便于操作，因此无法得到广泛的运用和推广。

而小型加速加载设备，体积小，移动方便，加载速度快，除了能对实际路面进行性能研究外，还能够通过室内试验平台进行模拟路面性能的研究。然而这种设备轮胎尺寸较小，无法模拟实际大小的汽车轮胎，对整个路面而言，会造成荷载影响范围较小的情况，对于路面长期性能的研究存在一定的局限性；并且目前研究中轮胎的行驶轨迹主要是依循固定钢轨而运行的，这样使得设备体重较大，并且无法反映实际路面的行车轨迹，在试验过程中也未考虑重载交通对路面性能影响的情况。

鉴于上述现有的沥青路面材料与结构性能测试所存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种符合我国需要的曲柄控制式路面加速加载试验装置，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的路面材料和结构性能测试存在的缺陷，而提供一种曲柄式新型路面加速加载试验装置，能够较为真实的模拟实际轮胎在路面上的行车方式，提高检测精度，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明解决其技术问题的技术方案是：一种曲柄式路面加速加载试验装置，包括整体框架、动力装置、传动装置、试验轮组和纵向加载机构；整体框架用于对动力装置进行支撑，动力装置通过传动装置带动试验轮组沿整体框架水平往复运动，纵向加载机构用于在加载轮组往复运动中，对其提供向下的纵向力；其中，传动装置为曲柄连杆结构。

进一步地，整体框架包括水平设置的顶部框架和底部框架，以及竖直设置的立柱，立柱用于连接顶部框架和底部框架，且其顶部超出顶部框架顶部。

进一步地，纵向加载机构包括电动泵以及千斤顶，试验轮组包括与整体框架滑动连接的支撑结构，以及安装于支撑结构上的轮体；

其中，电动泵与加载轮组的支撑结构固定连接，千斤顶与电动泵固定连接，用于通过电动泵的控制来调节轮体相对于支撑结构的竖直距离。

进一步地，曲柄式路面加速加载试验装置还包括控温装置，控温装置与整体框架固定连接，用于对待加载试件进行温度控制；

控温装置包括暖风机和保温结构，暖风机用于对待加载试件进行加热，保温结构用于对所述暖风机所释放的热量进行保温。

进一步地，动力装置包括电机和涡轮减速器。

进一步地，试验轮组与整体框架滑动连接，试验轮组上固定设置有导向轴，整体框架上设置有气动悬浮结构，气动悬浮结构分别设置于导向轴两端，用于对导向轴在竖直平面内的位置进行限位。

进一步地，气动悬浮结构包括外壳体和内壁，外壳体和内壁之间设置有进气腔体，内壁围设成供导向轴穿设的出气腔体。

进一步地，内壁上并列设置有若干出气环，出气环由聚拢型导向部自进气腔体引出。

进一步地，导向轴两端设置有保护装置，用于防止气动悬浮结构失效时因导向轴的坠落所引起的设备损坏；

保护装置包括左抱箍和右抱箍，二者关于转轴转动，且闭合后形成用于将导向轴外围抱死的环状体；其中，左抱箍和右抱箍中用于形成环状体的两曲面通过承载带连接，左抱箍和右抱箍顶部设置有卡合结构。

进一步地，曲柄式路面加速加载试验装置还包括控制箱，控制箱与整体框架固定连接，控制箱分别与动力装置、纵向加载机构和控温装置电连接。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

本发明中提供了一种曲柄式新型路面加速加载试验装置，能够较为真实的模拟实际轮胎在路面上的行车方式，设备尺寸适中，试验成本低，能够模拟实际大小的汽车轮胎，对被测试件整体进行载荷影响，且通过往复性的运动可实现路面长期性能的研究，而且在试验过程中可充分考虑重载交通对路面性能的影响，试验精度高，更具产业上的利用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为曲柄式路面加速加载试验设备的结构主视图；

图2为曲柄式路面加速加载试验的结构左视图；

图3为曲柄式路面加速加载试验的结构右视图；

图4为试验轮组与气动悬浮结构的连接示意图；

图5为气动悬浮结构的结构示意图；

图6为保护装置张开时的结构示意图；

图7为保护装置闭合时的结构示意图；

附图标记：整体框架1、顶部框架11、底部框架12、立柱13、动力装置2、电机21、涡轮减速器22、传动装置3、试验轮组4、支撑结构41、轮体42、导向轴43、纵向加载机构5、气动悬浮结构6、外壳体61、内壁62、进气腔体63、保护装置7、左抱箍71、右抱箍72、转轴73、环状体74、承载带75、卡合结构76、控制箱8、支座9。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图1~3所示，一种曲柄式路面加速加载试验装置，包括整体框架1、动力装置2、传动装置3、试验轮组4和纵向加载机构5；整体框架1用于对动力装置2进行支撑，动力装置2通过传动装置3带动试验轮组4沿整体框架1水平往复运动，纵向加载机构5用于在加载轮组4往复运动中，对其提供向下的纵向力；其中，传动装置3为曲柄连杆结构，曲柄连杆机构由曲柄、连杆组和曲轴等零部件组成，曲柄共4根，两两相连，两根曲柄中间采用曲轴连杆进行活动连接，可以环绕360度，曲柄连杆机构分别与动力装置2以及试验轮组4连接，采用螺栓固定，可拆卸，从而牵引轮胎的运行。

整体框架1包括水平设置的顶部框架11和底部框架12，以及竖直设置的立柱13，立柱13用于连接顶部框架11和底部框架12，且其顶部超出顶部框架11顶部。其中顶部框架11横向纵向各两根，共四根，横向框架长3145mm，纵向框架为695mm，位于动力装置2顶部；立柱13共4根，长为1040mm，，其高出顶部框架1的设置便于设备提拉；底部框架12与顶部框架11相同，横向纵向各两根，共四根；为了便于动力装置2的安装，还设置有中部横梁，共有两根，长为1265mm，位于动力装置2一侧，用来固定动力装置2；底部框架12的4个角设有底座9，底座9尺寸为75mm*75mm*58.88mm，便于调平和安放设备；整体框架1均采用80mm*120mm的方管，壁厚4mm，上述框架采用焊接的方式构成整体；整体框架1还设有配重添加处，可以通过设置立柱和添加铁块来增加额外配重。

纵向加载机构5包括电动泵以及千斤顶，试验轮组4包括与整体框架1滑动连接的支撑结构41，以及安装于支撑结构41上的轮体42；其中，电动泵与加载轮组4的支撑结构41固定连接，千斤顶与电动泵固定连接，用于通过电动泵的控制来调节轮体42相对于支撑结构41的竖直距离，从而调节轮体42对于被测试件表面施加的压力值，轮体42为小汽车充气轮胎，轮胎有花纹，内径72mm，宽度为220mm，能够较为真实的模拟实际汽车轮胎在路面上的作用。

本实施例中的曲柄式路面加速加载试验装置还包括控温装置，控温装置与整体框架1固定连接，用于对待加载试件进行温度控制；控温装置包括暖风机和保温结构，暖风机共四个，用螺钉安装于纵向加载机构5一侧，纵向加载机构5前后各安装两个，用于对待加载试件进行加热，保温结构用于对暖风机所释放的热量进行保温，保温结构直接与整体框架1连接，采用密封材料进行密封，保温结构采用耐火、耐高温、保温效果好的硬质泡沫塑料板。

动力装置2包括电机21和涡轮减速器22；其中涡轮减速器22由蜗轮、蜗轮箱、滚珠轴承、出入轴、马达连续盘、蜗杆和出力轴盖等构成，其它小配件包括油封、油栓、扣环、密式油封、O型环、六角承窝头螺丝、双圆键和牛皮纸垫片等；涡轮减速器22安装于中部横梁上，采用焊接加螺栓的组合方式进行安装，并且与曲柄采用轴承连杆的方式连接，电机21外接电源线。

如图4和5所示，试验轮组4与整体框架1滑动连接，试验轮组4上固定设置有导向轴43，整体框架1上设置有气动悬浮结构6，气动悬浮结构6分别设置于导向轴43两端，用于对导向轴43在竖直平面内的位置进行限位；其中，气动悬浮结构6包括外壳体61和内壁62，外壳体61和内壁62之间设置有进气腔体63，内壁62围设成供导向轴43穿设的出气腔体，通过出气腔体的设置，使得导向轴43沿周向受力均匀，当轮体42受到任意方向的力时，均可以通过环状的气体进行抵消，保证了导向轴43的对中性，同时避免了因为轮体42的颠簸而造成的连接件损坏，出气腔体与导向轴43之间所形成的气体环为导向轴43的运动提供的缓冲空间，其中，内壁62上并列设置有若干出气环64，出气环64由聚拢型导向部65自进气腔体63引出，多条并列设置的出气环64使得对导向轴43的力更加均匀，即使其中个别出气环64堵塞时仍能保证导向轴43的有效支撑，通过聚拢型的结构可增出风压力，增加稳定效果。

如图 6和7所示，为了防止气动悬浮结构6失效时因导向轴43的坠落所引起的设备损坏；导向轴43两端设置有保护装置7，保护装置7包括左抱箍71和右抱箍72，二者关于转轴73转动，且闭合后形成用于将导向轴43外围抱死的环状体74；其中，左抱箍71和右抱箍72中用于形成环状体74的两曲面通过承载带75连接，左抱箍71和右抱箍72顶部设置有卡合结构76；当气动悬浮结构6失效时，导向轴43因重力下落，在下落的过程中被承载带75所阻挡，承载带75因受到导向轴43向下的力而拉动左抱箍71和右抱箍72相向运动，二者靠拢，因惯性的存在，卡合结构76在此过程中闭合，从而环状体74将导向轴43抱死，为了保证抱死的稳定性，在环状体74内壁上可设置弹性材料，增加抱紧力，当解除抱死时，只需打开卡合结构76即可，其中，卡合结构76可采用多种卡扣类形式，易于实现。

本实施例中，曲柄式路面加速加载试验装置还包括控制箱8，控制箱8与整体框架1固定连接，控制箱8分别与动力装置2、纵向加载机构5和控温装置电连接；控制箱8主要包括集成电路，信号接收器与触屏控制面板等，外置于整体框架，设有位移、温度传感线接口，且触屏控制面板可用于设置控温装置的加热温度、纵向加载机构5施加的压力值和动力装置2的工作频率等。

本发明的路面加速加载的试验装置可用于测定不同温度条件下的路面性能，可以通过配重改变接触压强，分析0~0.95MPa轮胎接地压强条件下路面材料和结构的性能；轮胎能够较为真实的模拟实际汽车轮胎在路面上的作用，通过往复性的动作来获得准确的试验数据；曲柄连杆机构来牵引轮胎行车轨迹，较为轻巧方便；加速加载试验机结构简单、尺寸较小，操作方便，。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种曲柄式路面加速加载试验装置，其特征在于，包括整体框架（1）、动力装置（2）、传动装置（3）、试验轮组（4）和纵向加载机构（5）；所述整体框架（1）用于对所述动力装置（2）进行支撑，所述动力装置（2）通过所述传动装置（3）带动所述试验轮组（4）沿所述整体框架（1）水平往复运动，所述纵向加载机构（5）用于在所述试验轮组（4）往复运动中，对其提供向下的纵向力；其中，所述传动装置（3）为曲柄连杆结构；

所述试验轮组（4）与所述整体框架（1）滑动连接，所述试验轮组（4）上固定设置有导向轴（43），所述整体框架（1）上设置有气动悬浮结构（6），所述气动悬浮结构（6）分别设置于所述导向轴（43）两端，用于对所述导向轴（43）在竖直平面内的位置进行限位；

所述气动悬浮结构（6）包括外壳体（61）和内壁（62），所述外壳体（61）和内壁（62）之间设置有进气腔体（63），所述内壁（62）围设成供所述导向轴（43）穿设的出气腔体；

所述内壁（62）上并列设置有若干出气环（64），所述出气环（64）由聚拢型导向部（65）自所述进气腔体（63）引出；

所述导向轴（43）两端设置有保护装置（7），用于防止所述气动悬浮结构（6）失效时因所述导向轴（43）的坠落所引起的设备损坏；

所述保护装置（7）包括左抱箍（71）和右抱箍（72），二者关于转轴（73）转动，且闭合后形成用于将所述导向轴（43）外围抱死的环状体（74）；其中，所述左抱箍（71）和右抱箍（72）中用于形成所述环状体（74）的两曲面通过承载带（75）连接，所述左抱箍（71）和右抱箍（72）顶部设置有卡合结构（76）。

2.根据权利要求1所述的曲柄式路面加速加载试验装置，其特征在于，所述整体框架（1）包括水平设置的顶部框架（11）和底部框架（12），以及竖直设置的立柱（13），所述立柱（13）用于连接所述顶部框架（11）和底部框架（12），且其顶部超出所述顶部框架（11）顶部。

3.根据权利要求1所述的曲柄式路面加速加载试验装置，其特征在于，所述纵向加载机构（5）包括电动泵以及千斤顶，所述试验轮组（4）包括与所述整体框架（1）滑动连接的支撑结构（41），以及安装于所述支撑结构（41）上的轮体（42）；

其中，所述电动泵与所述试验轮组（4）的支撑结构（41）固定连接，所述千斤顶与所述电动泵固定连接，用于通过电动泵的控制来调节所述轮体（42）相对于所述支撑结构（41）的竖直距离。

4.根据权利要求1所述的曲柄式路面加速加载试验装置，其特征在于，还包括控温装置，所述控温装置与所述整体框架（1）固定连接，用于对待加载试件进行温度控制；

所述控温装置包括暖风机和保温结构，所述暖风机用于对待加载试件进行加热，所述保温结构用于对所述暖风机所释放的热量进行保温。

5.根据权利要求1所述的曲柄式路面加速加载试验装置，其特征在于，所述动力装置（2）包括电机（21）和涡轮减速器（22）。

6.根据权利要求4所述的曲柄式路面加速加载试验装置，其特征在于，还包括控制箱（8），所述控制箱（8）与所述整体框架（1）固定连接，所述控制箱（8）分别与所述动力装置（2）、纵向加载机构（5）和控温装置电连接。

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