CN109342197A - 用于路面材料室内试验的加速加载装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于路面材料室内试验的加速加载装置及方法，包括固定旋转模块和测试记录模块：固定旋转模块包括安装底座、减速电机、旋转台、连杆、移动杆、加压气缸和行车组件；所述减速电机设在所述安装底座内腔中；所述减速电机顶部输出端与所述旋转台连接；所述移动杆与所述加压气缸活动连接；所述加压气缸底部输出端与所述行车组件连接；测试记录模块包括高清摄像头、上位机和噪音传感器；所述高清摄像头与所述上位机连接；所述上位机设在所述安装底座侧壁上，所述上位机与所述噪音传感器连接；该装置结构简单，方法操作性强，便于记录分析，为路面的水损伤稳定性、减小噪音等方面提供指导依据。

Description

用于路面材料室内试验的加速加载装置及方法

技术领域

本发明涉及材料试验设备技术领域，具体涉及一种用于路面材料室内试验的加速加载装置及方法。

背景技术

一般而言，沥青混凝土路面建成通车后，在交通载荷的加速加载作用下，路表功能会出现逐渐衰减的趋势，路面集料表面被逐渐磨损，磨光值下降，路面构造深度不断降低，显现抗滑性能降低的现象，缩短路面的使用寿命。现有的室内路面加速加载设备多采用实心钢轮或胶轮对车辙板试件进行反复减速加载试验，反复式加载对沥青集料路面变化轨迹与路面直行式行车状态并不相符。同时目前用于室内的加速加载装置多为拖拽式，其自身不能自主的驱动滚动，只能对试件施加竖直力，不能施加水平力，与实际沥青路面的受力状况也不相符。所以现有的室内路面加速加载设备不能准确评价路面的功能性指标。

申请号为201710319105.7的中国专利文献公开了一种用于路面材料室内试验的加速加载装置，包括恒温箱、操作台、轮胎、电机、传动带、转速计、水泵、水槽、喷水头、温度传感器、循环进风口、循环出风口、噪音探测仪、液压装置、试件紧固模块、拉压式传感器、自升降式测试轮、支撑轮、激光构造仪、计算机。该装置存有以下缺点：①不能准确反应路面表况；②水洒不均匀。

申请号为201420441079.7的中国专利文献公开了一种长大纵坡路面加速加载试验装置，包括截面呈椭圆形的外壳、设置在外壳内部的椭圆形轨道、匹配设置在椭圆形轨道上的两排环形传动链排、以及通过轴承设置在两排传动链排之间的滚轮，所述的两排传动链排的一端内部均匹配设置有驱动链轮，所述的驱动链轮连接有驱动电机和减速器，所述两传动链排的另一端均匹配设置有一被动链轮，所述的两被动链轮的转轴上连接转轴两端部的拉杆和固定设置在外壳上的液压油缸。该装置存有以下缺点：①不能直接得到路面材料数据；②不能实际模拟路面行车载荷。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种用于路面材料室内试验的加速加载装置及方法，以解决现有的加速加载装置不能真实模拟轮胎主动转动造成的路面材料磨损的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种用于路面材料室内试验的加速加载装置，包括固定旋转模块和测试记录模块：固定旋转模块包括安装底座、减速电机、旋转台、连杆、移动杆、加压气缸和行车组件；减速电机设在安装底座内腔中；减速电机顶部输出端与旋转台连接；连杆对称设在所述旋转台左右两侧，连杆与移动杆插入连接；移动杆与加压气缸活动连接；加压气缸底部输出端与行车组件连接；测试记录模块包括高清摄像头、上位机和噪音传感器；高清摄像头设在移动杆底部，高清摄像头与上位机电连接；上位机设在安装底座侧壁上，上位机与噪音传感器电连接；噪音传感器设在行车组件的侧壁上。

优选的：旋转台顶部设有储水箱；连杆上固定有导水管；移动杆上固定有水雾喷头；储水箱的出水口与导水管连接，导水管的出水端与水雾喷头连接。

优选的：上位机内设有气缸控制电路，气缸控制电路与加压气缸电连接；上位机还设有滤波器、放大器和A/D转换电路。

优选的：移动杆为中空，壁厚12mm。

优选的：行车组件包括行走轮、连接杆、固定件、支撑件和缓冲弹性件。

优选的：行走轮设有两个，行走轮与所述连接杆连接；连接杆与固定件固定连接；固定件的顶部两侧对称设有支撑件。

优选的：支撑件的底部与缓冲弹性件连接；缓冲弹性件与连接杆连接。

设计一种用于路面材料室内试验的加速加载装置方法，包括如下步骤：

（1）将安装底座通过地脚螺栓固定在路面试件表面上，根据路面试件的实际面积，调节移动杆与连杆之间的间距，并用锁紧螺钉将移动杆固定。

（2）启动减速电机，打开上位机。减速电机驱动旋转台旋转，从而实现行车组件的旋转。行车组件上的行走轮与路面试件的表面接触，从而模拟车辆行驶的路况。

（3）模拟不同重量车辆对路面造成的损伤、动水压水的水损伤及噪音检测：模拟不同重量车辆对路面造成的损伤：利用加压气缸对行车组件施加压力可模拟不同重量的车辆对混凝土路面所造成的损伤，加压情况通过气缸控制电路反应到上位机中；模拟动水压水的水损伤：旋转台的顶部的储水箱，利用旋转台旋转所产生的离心力，使储水箱中的水通过导水管流至水雾喷头处，并均匀的喷洒出，实现对路面动水压水的水损伤进行模拟；安装在行车组件侧壁上的噪声传感器实时监测行车过程中产生的噪声，并将监测信息上传至上位机中；同时高清摄像头配合使用，将路面表面的细集料损伤以图片的形式上传至上位机中，用于不同加压加载情况下行车对路面的损伤状况。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1.本发明装置结构简单，操作性强，便于记录分析。

2.本发明通过模拟混凝土沥青路面的行车加载过程，测试沥青混合料试件的横向力系数、噪音水平、水损伤水平以及细集料的损失状况，为路面的抗滑性能、水损伤稳定性、减小噪音等方面提供了指导依据。

3.本发明能够真实的模拟路面行车载荷，通过行车组件的旋转，能够实现轮胎的自主滚动，能够更真实的获得路面材料磨损的信息。

附图说明

图1为本发明加速加载装置的结构示意图；

图2为本发明加速加载装置的行车组件的结构示意图。

图中，1为安装底座、2为减速电机、3为旋转台、4为连杆、5为移动杆、6为锁紧螺钉、7为加压气缸、8为行车组件、81为行走轮、82为连接杆、83为固定件、84为支撑件、85为销轴、86为缓冲弹性件、9为储水箱、10为导水管、11为水雾喷头、12为高清摄像头、13为卡扣、14为上位机、15为噪音传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

以下实施例中所涉及的零部件和结构或单元模块，如无特别说明，则均为常规市售产品。

实施例1

一种用于路面材料室内试验的加速加载装置，参见图1，包括固定旋转模块和测试记录模块：固定旋转模块包括安装底座1、减速电机2、旋转台3、连杆4、移动杆5、加压气缸7和行车组件8；安装底座1内腔固定设有减速电机2，减速电机2顶部输出端延伸至安装底座1外侧，减速电机2顶部输出端与旋转台3连接；旋转台3左右两侧对称设有连杆4，连杆4与移动杆5插入连接；移动杆5与加压气缸7活动连接；加压气缸7底部输出端与行车组件8连接；测试记录模块包括高清摄像头12、上位机14和噪音传感器15；高清摄像头12设在移动杆5底部，高清摄像头12与上位机14电连接；上位机14设在安装底座1侧壁上，上位机14与噪音传感器15电连接；噪音传感器15设在行车组件8的侧壁上。

实施例2

一种用于路面材料室内试验的加速加载装置，包括固定旋转模块和测试记录模块，与实施例1不同之处在于：固定旋转模块的旋转台3顶部设有储水箱9；连杆4上固定有导水管10；移动杆5上固定有水雾喷头11；储水箱9的出水口与导水管10连接，导水管10的出水端与水雾喷头11连接；测试记录模块的上位机14内设有气缸控制电路，气缸控制电路与加压气缸7电连接。

实施例3

一种用于路面材料室内试验的加速加载装置，包括固定旋转模块和测试记录模块，与实施例2不同之处在于：移动杆5为中空，移动杆5与连杆4插入连接，连杆4与移动杆5之间可伸缩，具体的，移动杆5端部设有插槽，连杆4的端部对应插入插槽中，插槽的上下壁面设有长孔，连杆4的端部对应设有通孔，设置穿过长孔和通孔的锁紧螺钉6，当连杆4与移动杆5伸缩到合适长度后，拧紧锁紧螺钉6将连杆4和移动杆5固定连接在一起；测试记录模块的上位机14内还设有滤波器、放大器和A/D转换电路。

参见图2，行车组件8包括行走轮81、连接杆82、固定件83、支撑件84和缓冲弹性件86；行走轮81设有两个，行走轮81与连接杆82连接；连接杆82与固定件83固定连接；固定件83的顶部两侧对称设有支撑件84，支撑件84的底部与缓冲弹性件86连接；缓冲弹性件86与连接杆82连接。

实施例4

一种用于路面材料室内试验的加速加载装置方法，包括如下步骤：

（1）将安装底座1通过地脚螺栓固定在路面试件表面上，根据路面试件的实际面积，调节移动杆5与连杆4之间的间距，并用锁紧螺钉6将移动杆5固定。

（2）启动减速电机2，打开上位机14。减速电机2驱动旋转台3旋转，从而实现行车组件8的旋转。行车组件8上的行走轮81与路面试件的表面接触，从而模拟车辆行驶的路况。

（3）模拟不同重量车辆对路面造成的损伤、动水压水的水损伤及噪音检测：模拟不同重量车辆对路面造成的损伤：利用加压气缸7对行车组件8施加压力可模拟不同重量的车辆对混凝土路面所造成的损伤，加压情况通过气缸控制电路反应到上位机14中；模拟动水压水的水损伤：旋转台3的顶部的储水箱9，利用旋转台3旋转所产生的离心力，使储水箱9中的水通过导水管10流至水雾喷头11处，并均匀的喷洒出，实现对路面动水压水的水损伤进行模拟；安装在行车组件8侧壁上的噪声传感器15实时监测行车过程中产生的噪声，并将监测信息上传至上位机14中；同时高清摄像头12配合使用，将路面表面的细集料损伤以图片的形式上传至上位机14中，用于不同加压加载情况下行车对路面的损伤状况。

上述用于路面材料室内试验的加速加载装置具体使用方法：

操作人员将安装底座1通过地脚螺栓固定在路面试件表面上，根据路面试件的实际面积，调节移动杆5与连杆4之间的间距，并用锁紧螺钉6将移动杆5固定。然后启动减速电机2，驱动旋转台3旋转，从而实现行车组件8的旋转。行车组件8上的行走轮81与路面试件的表面接触，从而模拟车辆行驶的路况，利用加压气缸7对行车组件8施加压力可模拟不同重量的车辆对混凝土路面所造成的损伤，加压情况通过气缸控制电路反应到上位机14中。旋转台3的顶部的储水箱9，利用旋转台3旋转所产生的离心力，使储水箱9中的水通过导水管10流至水雾喷头11处，并均匀的喷洒出，对路面动水压水的水损伤进行模拟；安装在行车组件8侧壁上的噪声传感器15实时监测行车过程中产生的噪声，并将监测信息上传至上位机14中。同时高清摄像头12配合使用，将路面表面的细集料损伤以图片的形式上传至上位机14中，用于工作人员研究不同加压加载情况下行车对路面的损伤状况。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (8)

1.一种用于路面材料室内试验的加速加载装置，包括固定旋转机构和测试记录模块，其特征在于：所述固定旋转机构包括安装底座、减速电机、旋转台、连杆、移动杆、加压气缸和行车组件；所述减速电机设在所述安装底座内腔中；所述减速电机顶部输出端与所述旋转台连接；所述连杆对称设在所述旋转台左右两侧，所述连杆与所述移动杆插入连接；所述移动杆与所述加压气缸活动连接；所述加压气缸底部输出端与所述行车组件连接；所述测试记录模块包括高清摄像头、上位机和噪音传感器；所述高清摄像头设在所述移动杆底部，所述高清摄像头与所述上位机电连接；所述上位机设在所述安装底座侧壁上，所述上位机与所述噪音传感器电连接；所述噪音传感器设在所述行车组件的侧壁上。

2.根据权利要求1所述的加速加载装置，其特征在于：所述旋转台顶部设有储水箱；所述连杆上固定有导水管；所述移动杆上固定有水雾喷头；所述储水箱的出水口与所述导水管连接，所述导水管的出水端与所述水雾喷头连接。

3.根据权利要求1所述的加速加载装置，其特征在于：所述上位机内设有气缸控制电路，所述气缸控制电路与加压气缸电连接；所述上位机还设有滤波器、放大器和A/D转换电路。

4.根据权利要求1所述的加速加载装置，其特征在于：所述移动杆为中空，壁厚12mm。

5.根据权利要求1所述的加速加载装置，其特征在于：所述行车组件包括行走轮、连接杆、固定件、支撑件和缓冲弹性件。

6.根据权利要求5所述的加速加载装置，其特征在于：所述行走轮设有两个，所述行走轮与所述连接杆连接；所述连接杆与所述固定件固定连接；所述固定件的顶部两侧对称设有所述支撑件。

7.根据权利要求5所述的加速加载装置，其特征在于：所述支撑件的底部与所述缓冲弹性件连接；所述缓冲弹性件与所述连接杆连接。

8.一种利用权利要求1用于路面材料室内试验的加速加载装置方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将安装底座通过地脚螺栓固定在路面试件表面上，根据路面试件的实际面积，调节移动杆与连杆之间的间距，并用锁紧螺钉将移动杆固定；

（2）启动减速电机，打开上位机；减速电机驱动旋转台旋转，从而实现行车组件的旋转；行车组件上的行走轮与路面试件的表面接触，从而模拟车辆行驶的路况；

（3）模拟不同重量车辆对路面造成的损伤、动水压水的水损伤及噪音检测：模拟不同重量车辆对路面造成的损伤：利用加压气缸对行车组件施加压力可模拟不同重量的车辆对混凝土路面所造成的损伤，加压情况通过气缸控制电路反应到上位机中；模拟动水压水的水损伤：旋转台的顶部的储水箱，利用旋转台旋转所产生的离心力，使储水箱中的水通过导水管流至水雾喷头处，并均匀的喷洒出，实现对路面动水压水的水损伤进行模拟；安装在行车组件侧壁上的噪声传感器实时监测行车过程中产生的噪声，并将监测信息上传至上位机中；同时高清摄像头配合使用，将路面表面的细集料损伤以图片的形式上传至上位机中，用于不同加压加载情况下行车对路面的损伤状况。