CN109403191B - 一种道路弯沉值测量轮及弯沉值测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种道路弯沉值测量轮及弯沉值测量装置，弯沉值测量装置包括装有动力系统的车架，车架上连接有道路弯沉值测量轮，道路弯沉值测量轮包括轴线沿左右方向延伸的轮轴及与轮轴同轴线设置的转动轮，转动轮具有用于与路面滚动接触的轮面，轮轴上设置有用于测量轮轴与未变形的路面之间间距的第一位移传感器，轮轴上还设置有第二位移传感器，第二位移传感器用于测量与变形的路面接触的轮面的内侧面与所述轮轴之间的间距。本发明提供了一种能对路面的弯沉值进行实时在线测量的弯沉值测量装置。
Description
技术领域
本发明涉及道路检测领域中的道路完成值测量轮及弯沉值测量装置。
背景技术
路面在荷载作用下会产生一个类似盆形的变形值，该变形由于类似盆形而称为弯沉盆，弯沉盆低处距离路表的高度称为弯沉值，弯沉盆可以有效地反映路面的承载能力状况。我国公路路面设计中，柔性路面的弯沉盆半径设计值为3.6米，半刚性路面的弯沉盆半径设计为5.4米，而决定弯沉盆半径的关键数值因素为弯沉值，轮胎的正下方的弯沉值最大，最大弯沉值更直接全面地反映了公路接触面的受力状况。
公开号为CN206469875U的中国专利公开了一种“道路路段弯沉激光检测装置”，该弯沉激光检测装置包括可升降调节支架、水平尺、悬挂杆及检测主体，检测主体包括框架，框架上设置有压力传感器和用于朝向路面发射激光的激光位移传感器。使用时将可升降调节支架安装于被测道路的一个测量点处，在车辆未经过该测量点时，激光位移传感位移传感器测量一个激光位移传感器距离路面的高度值，当车辆通过该测量点压迫路面而使路面产生弯沉盆后，激光位移传感器测得激光位移传感器与弯沉盆盆地之间的高度值，然后两个高度值之差即为弯沉值，当需要测量道路其它位置的弯沉值时，需要将框架移动至下一个测量点。
现有的这种弯沉值测量装置存在很多问题，比如说，第一，测量效率低，现有技术中的弯沉值测量为单点的非连续测量，要完成一段道路弯沉值的测量，就需要重复的移动框架到不同的测量位置，测量工作劳动强度大，测量效率低，而且在有车辆通过的环境中，还存在安全性差的问题，第二，测量难度高，对行驶车辆的要求较高，只有车辆的车轮正好经过激光位移传感器所朝向的路面位置时，才能完成对弯沉值的测量，这会增加弯沉值的测量难度，变相的降低了弯沉值的测量效率；第三，测量精度差，路面的弯沉变形为一种弹性变形，其在车轮通过后会逐渐的复位，现有的这种测量方式，有一个车辆通过激光位移传感器的时间因素影响，也就是说这个弯沉值的测量并非是实时的，如果车速较慢，路面的弯沉复位可能会对最终的测量精度造成较大影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能对路面的弯沉值进行实时在线测量的弯沉值测量装置。
为解决上述技术问题，本发明中弯沉值测量装置的技术方案如下：
弯沉值测量装置，包括装有动力系统的车架，车架上连接有道路弯沉值测量轮，道路弯沉值测量轮包括轴线沿左右方向延伸的轮轴及与轮轴同轴线设置的转动轮，转动轮具有用于与路面滚动接触的轮面，轮轴上设置有用于测量轮轴与未变形的路面之间间距的第一位移传感器，轮轴上还设置有第二位移传感器，第二位移传感器用于测量与变形的路面接触的轮面的内侧面与所述轮轴之间的间距。
所述转动轮包括轮毂和充气轮胎，轮毂包括左右间隔布置的左轮毂板和右轮毂板，左轮毂板、右轮毂板的中部设置有轮轴穿孔，充气轮胎包括一体设置的周壁和两侧壁，充气轮胎的周壁构成所述轮面，充气轮胎的两侧壁密封连接于左轮毂板和右轮毂板的外侧，左轮毂板、右轮毂板的内侧与轮轴密封配合，充气轮胎、左轮毂板、右轮毂板和左轮毂板、右轮毂板之间的轮轴部分围成了充气腔，所述第一位移传感器位于所述充气腔中。
所述轮轴为固定轮轴，第一位移传感器、第二位移传感器的激光发射端均朝下设置，左轮毂板、右轮毂板的内侧通过转动轴承与所述轮轴转动配合。
轮轴上于所述充气腔内固定有压力传感器，压力传感器位于轮轴的上侧。
本发明中道路弯沉值测量轮的技术方案为：
一种道路弯沉值测量轮，包括轴线沿左右方向延伸的轮轴及与轮轴同轴线设置的转动轮，转动轮具有用于与路面滚动接触的轮面，轮轴上设置有用于测量轮轴与未变形的路面之间间距的第一位移传感器，轮轴上还设置有第二位移传感器，第二位移传感器用于测量与变形的路面接触的轮面的内侧面与所述轮轴之间的间距。
所述转动轮包括轮毂和充气轮胎，轮毂包括左右间隔布置的左轮毂板和右轮毂板，左轮毂板、右轮毂板的中部设置有轮轴穿孔，充气轮胎包括一体设置的周壁和两侧壁，充气轮胎的周壁构成所述轮面，充气轮胎的两侧壁密封连接于左轮毂板和右轮毂板的外侧，左轮毂板、右轮毂板的内侧与轮轴密封配合，充气轮胎、左轮毂板、右轮毂板和左轮毂板、右轮毂板之间的轮轴部分围成了充气腔，所述第一位移传感器位于所述充气腔中。
所述轮轴为固定轮轴，第一位移传感器、第二位移传感器的激光发射端均朝下设置，左轮毂板、右轮毂板的内侧通过转动轴承与所述轮轴转动配合。
轮轴上于所述充气腔内固定有压力传感器，压力传感器位于轮轴的上侧。
本发明的有益效果为：在对道路弯沉值检测时，本发明中的弯沉值测量轮随装有动力系统的车架一起前进，前进过程中，弯沉值测量轮对路面施压，路面变形而产生弯沉值，第二位移传感器的测量值+轮面的厚度-第一位移传感器的测量值=路面实时的弯沉值，随着弯沉值测量轮的一直前行，可以对路面进行连续的弯沉值测量，测量效率较高，同时测量结果也是路面产生弯沉变形的实时测量。
附图说明
图1是本发明中弯沉值测量装置的实施例1中道路弯沉值测量轮的结构示意图；
图2是图1的测量原理图；
图3是图1中的A处放大图；
图4是本发明中弯沉值测量装置的实施例2中道路弯沉值测量轮的结构示意图；
图5是本发明中弯沉值测量装置的实施例3中道路弯沉值测量轮的结构示意图；
图6是本发明中弯沉值测量装置的实施例4中道路弯沉值测量轮的结构示意图。
具体实施方式
弯沉值测量装置的实施例1如图1~3所示，包括牵引车和道路弯沉值测量轮，牵引车包括装有动力系统的车架1，本实施例中动力系统为燃油发动机和变速箱，通过牵引车可以牵引着道路弯沉值测量轮沿待检测的道路行驶。
道路弯沉值测量轮包括轴线沿左右方向延伸的轮轴8，本实施例中的轮轴为固定轮轴，轮轴上通过转动轴承转动装配有转动轮26，轮轴上固定连接有门形支架3，门形支架3的上端通过力传感器2与车架相连。转动轮包括轮毂和无内胎的充气轮胎4，轮毂包括左右间隔布置的左轮毂板14和右轮毂板6，左轮毂板14、右轮毂板6之间通过横向连接撑（图中未示出）连接，横向连接撑有两个，两个横向连接撑沿轮轴的周向间隔布置。左轮毂板14、右轮毂板6的中部设置有轮轴穿孔，充气轮胎为常规的真空橡胶轮胎，充气轮胎包括一体设置的周壁16和两侧壁15，充气轮胎的周壁16构成用于与路面接触的轮面，充气轮胎的两侧壁密封连接于左轮毂板14和右轮毂板6的外侧，如图3所示，充气轮胎的两侧壁内侧有连接边缘21，连接边缘的一侧为与对应轮毂板密封配合的长度较长的长边22，连接边缘的另外一侧为短边23，短边23上设有用于与对应轮毂板防脱配合的防脱凸起24。左轮毂板、右轮毂板的内侧通过转动轴承13与轮轴转动配合，同时，左轮毂板、右轮毂板与轮轴之间通过转动密封结构密封配合，转动密封结构包括固定于对应轮毂板上的密封唇口10和固定于轮轴8上的K形密封圈9，K形密封圈与密封唇口之间可以实现相对转动的同时保证密封，充气轮胎、左轮毂板、右轮毂板和左轮毂板、右轮毂板之间的轮轴部分围成了充气腔5。轮轴的一端设置有朝下设置的用于测量轮轴与未变形的路面12之间间距的第一位移传感器25。轮轴上还设置有朝下设置的第二位移传感器18，第二位移传感器用于测量与变形的路面11接触的轮面的内侧与轮轴之间的间距，第一位移传感器、第二位移传感器均为激光位移传感器。轮轴上于充气腔的内侧设置有用于检测充气腔内部压力的压力传感器17。图中项表示编码器19；项7表示线缆。
使用时，牵引车带着道路弯沉测量轮沿待检测的道路前行，道路弯沉值测量轮压迫路面使路面产生弯沉变形，第二位移传感器测得与变形的路面接触的轮面内侧面与轮轴之间的间距D1，第一位移传感器测得未变形的路面与轮轴之间的间距D2，路面的弯沉值=D1+d-D2，d指的是轮面的厚度。本发明中只需测得D1、D2两个数值，通过简单的计算即可完成对路面弯沉值的检测。由于转动轮采用充气轮结构，因此本发明中的道路弯沉值测量轮可以适合较高时速的检测，比如说60~100km/h都能顺利完成任务，在本发明的其它实施例中，本道路弯沉值测量轮还可以作为牵引车的一个随动支撑轮或主动支撑轮使用；动力系统也可以是动力电池和电机，此时的动力系统和电动动力系统；当然动力系统还可以是电动和燃油发动机混合使用的混合动力系统。
弯沉值测量装置的实施例2如图4所示：实施例2与实施例1不同的是，轮轴上设置有两个所述的道路弯沉值测量轮，车架与两个道路弯沉值测量轮的门形支架相连。
弯沉值测量装置的实施例3如图5所示：实施例3与实施例2不同的是，轮轴8为一个转动轮轴，轮轴8通过轴承13与门形支架3转动相连，左轮毂板14、右轮毂板6的内侧直接焊接固定于轮轴8上，通过焊接即实现了左轮毂板、右轮毂板与轮轴的连接，又实现了左轮毂板、右轮毂板与轮轴的密封配合。第一位移传感器25、第二位移传感器18均随轮轴8一起转动，轮轴每转动一圈，第一位移传感器、第二位移传感器朝下时测量一次，第一位移传感器、第二位移传感器的间歇工作可以通过控制器来实现，也可以通过如下机械结构来实现，比如说第一位移传感器、第二位移传感器的供电电路具有两个触点，其中一个触点设置于门形支架3上，另外一个触点设置于轮轴13上，轮轴每转动一周，只有第一位移传感器、第二位移传感器的激光发射端朝下时，两个触点才接触，第一位移传感器、第二位移传感器得电工作，在其它时刻，两个触点不接触，第一位移传感器、第二位移传感器不得电。
弯沉值测量装置的实施例4如图6所示：实施例4与实施例1不同的是，该转动轮并非是充气轮，其包括与轮轴转动配合的金属骨架，金属骨架包括左骨架板、右骨架板3和固设于左骨架板、右骨架板外周的金属圈2，金属圈的外周硫化固定有橡胶缓冲层1，金属圈2与橡胶缓冲层1构成轮面。由于是非充气式结构，因此无需设置压力传感器。该方案中的弯沉值测量装置适合时速60km以下的低速测量。图中项25表示用于测量轮轴与未变形的路面之间距离的第一位移传感器；项18表示用于测量轮轴与轮面内侧距离的第二位移传感器。
Claims (4)
1.弯沉值测量装置， 其特征在于：包括装有动力系统的车架，车架上连接有道路弯沉值测量轮，道路弯沉值测量轮包括轴线沿左右方向延伸的轮轴及与轮轴同轴线设置的转动轮，转动轮具有用于与路面滚动接触的轮面，轮轴上设置有用于测量轮轴与未变形的路面之间间距的第一位移传感器，轮轴上还设置有第二位移传感器，第二位移传感器用于测量与变形的路面接触的轮面的内侧面与所述轮轴之间的间距，所述转动轮包括轮毂和充气轮胎，轮毂包括左右间隔布置的左轮毂板和右轮毂板，左轮毂板、右轮毂板的中部设置有轮轴穿孔，充气轮胎包括一体设置的周壁和两侧壁，充气轮胎的周壁构成所述轮面，充气轮胎的两侧壁密封连接于左轮毂板和右轮毂板的外侧，左轮毂板、右轮毂板的内侧与轮轴密封配合，充气轮胎、左轮毂板、右轮毂板和左轮毂板、右轮毂板之间的轮轴部分围成了充气腔，所述第二位移传感器位于所述充气腔中，充气轮胎的两侧壁内侧有连接边缘，连接边缘的一侧为与对应轮毂板密封配合的长度较长的长边，连接边缘的另外一侧为短边，短边上设有用于与对应轮毂板防脱配合的防脱凸起，第二位移传感器测得与变形的路面接触 的轮面内侧面与轮轴之间的间距D1，第一位移传感器测得未变形的路面与轮轴之间的间距D2，路面的弯沉值=D1+d-D2，d指的是轮面的厚度。
2.根据权利要求1所述的弯沉值测量装置，其特征在于：所述轮轴为固定轮轴，第一位移传感器、第二位移传感器的激光发射端均朝下设置，左轮毂板、右轮毂板的内侧通过转动轴承与所述轮轴转动配合。
3.根据权利要求2所述的弯沉值测量装置，其特征在于：轮轴上于所述充气腔内固定有压力传感器，压力传感器位于轮轴的上侧。
4.根据权利要求1所述的弯沉值测量装置，其特征在于：所述轮轴为转动轮轴，左轮毂板、右轮毂板与轮轴固定连接。
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