CN109507104B - 磨耗试验轮、沥青路面抗滑性能试验设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磨耗试验轮、沥青路面抗滑性能试验设备及方法。所述磨耗试验轮，用于沥青路面抗滑性能试验，包括轮体，所述轮体上设有金刚砂层及橡胶层，所述金刚砂层沿所述轮体的周向设置，所述橡胶层沿所述轮体的周向设置，且所述金刚砂层与所述橡胶层并列设置。该磨耗试验轮既能够达到压密车辙试件的效果，又能够发挥磨光车辙试件表面集料的作用，有利于提高试验效率，节约试验成本。该沥青路面抗滑性能试验设备及方法能够模拟真实沥青路面抗滑性能衰变情况，为沥青路面抗滑性能研究提供行之有效的手段。

Description

磨耗试验轮、沥青路面抗滑性能试验设备及方法

技术领域

本发明涉及沥青路面抗滑性能试验技术领域，特别是涉及一种磨耗试验轮、沥青路面抗滑性能试验设备及方法。

背景技术

随着道路交通的迅猛发展，交通安全问题越来越受到社会的关注。沥青路面抗滑性能是影响交通安全的关键因素之一，不仅应该要求沥青路面修筑初期具有良好的抗滑性能，还应该要求沥青路面从开始服务直至退出服役整个过程具有良好的抗滑性能。

近年来，如何通过试验模拟不同沥青路面的长期抗滑性能衰变情况，是沥青路面抗滑性能研究的重点。目前，部分研究人员仍在使用室外调查法，虽然室外调查法能够真实地反映沥青路面的实际情况，但是耗费大周期长，而且受外界环境因素影响严重。此外，由于沥青路面早期破坏现象普遍，在沥青路面运营数年甚至一两年后就需要进行重铺，这样基本不可能收集到沥青路面连续多年的相关数据。而使用大型试验设备进行足尺模拟试验能够比较完全地模拟实际行车荷载作用，但缺点是试验复杂难度大，温度等条件难以控制，试验费用也较高。因此，越来越多的专家学者对室内模拟试验展开深入研究。

目前，相关的室内试验装置对于模拟搓揉荷载尚存许多不足之处。室内模拟试验一般采用橡胶轮胎对车辙试件进行加载，然而这样只能压密车辙试件而难以有效磨光表面集料，无法模拟真实沥青路面抗滑性能衰变情况。而且橡胶轮胎对混合料车辙试件的磨耗效率低下，通常需要长时间连续作业，才能满足试验需求。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种磨耗试验轮、沥青路面抗滑性能试验设备及方法。该磨耗试验轮既能够达到压密车辙试件的效果，又能够发挥磨光车辙试件表面集料的作用，有利于提高试验效率，节约试验成本。该沥青路面抗滑性能试验设备及方法能够模拟真实沥青路面抗滑性能衰变情况，为沥青路面抗滑性能研究提供行之有效的手段。

一种磨耗试验轮，用于沥青路面抗滑性能试验，包括轮体，所述轮体上设有金刚砂层及橡胶层，所述金刚砂层沿所述轮体的周向设置，所述橡胶层沿所述轮体的周向设置，且所述金刚砂层与所述橡胶层并列设置。

上述磨耗试验轮，轮体的周向上设有并列设置的金刚砂层与橡胶层。当轮体加载在车辙试件上时，金刚砂层能够对车辙试件施加较大的接触应力，有助于加强对车辙试件表面集料的磨耗效应，提高试验效率；橡胶层能够模拟橡胶轮胎的柔性接触效果，对车辙试件表面集料进行磨光，同时能够及时清理车辙试件表面的集料碎屑，保证轮体与车辙试件的有效接触。该磨耗试验轮，利用金刚砂层和橡胶层的协同作用，不仅达到压密车辙试件的目的，而且有效磨光车辙试件表面集料，具有整体结构简单，节约试验成本等优点。

在其中一个实施例中，所述金刚砂层电镀在所述轮体的外周面上。利用电解作用使金刚砂附着在轮体上，结合力好，更好地实现对车辙试件表面集料的加速磨耗。

在其中一个实施例中，所述橡胶层为套设在所述轮体的外周面上的橡胶圈。这种将橡胶圈套设在轮体的外周面上形成橡胶层的方式，既容易制造，又便于装配。

在其中一个实施例中，所述轮体的外周面上设有环形凹槽，所述橡胶圈安装在所述环形凹槽内。橡胶圈安装在轮体外周面上的环形凹槽内，环形凹槽对橡胶圈起到限位作用，同时减少橡胶层金刚砂层与橡胶层之间的高度差，增加轮体与车辙试件之间的接触面积。

在其中一个实施例中，所述环形凹槽位于所述金刚砂层的中部。橡胶层将金刚砂层划分为两部分，在保证对车辙试件表面集料磨耗效果的基础上，实现车辙试件表面集料的可靠磨光。

在其中一个实施例中，所述轮体上穿设有轮轴。穿设在轮体上的轮轴便于轮体的安装，使压接在车辙试件上的轮体能够相对车辙试件转动。

一种沥青路面抗滑性能试验设备，包括车辙试验仪及上述的磨耗试验轮，所述车辙试验仪包括加压装置及试验台，所述轮体可转动地安装在所述加压装置上，所述试验台用于放置车辙试件，所述轮体用于压接在车辙试件上，所述轮体还用于相对车辙试件转动并相对车辙试件横向移动和纵向往复移动。

上述沥青路面抗滑性能试验设备，使用时加压装置将轮体压接在试验台上的车辙试件上，使轮体相对车辙试件转动并相对车辙试件横向移动和纵向往复移动，实现对车辙试件的加载搓揉，从而模拟真实沥青路面抗滑性能衰变情况。且每隔预设时间测定车辙试件的相关参数，为沥青路面抗滑性能研究提供数据支持和技术指导。该沥青路面抗滑性能试验设备包括上述的磨耗试验轮，因此也具有磨耗试验轮的技术效果，即利用金刚砂层和橡胶层的协同作用，不仅达到压密车辙试件的目的，而且有效磨光车辙试件表面集料，具有整体结构简单，节约试验成本等优点。

在其中一个实施例中，所述车辙试验仪还包括水浴槽，所述水浴槽设置在所述试验台上，所述水浴槽用于对车辙试件水浴加热。在轮体对车辙试件加载搓揉的过程中，车辙试件放置在水浴槽内进行水浴加热，如此能够减少轮体作用次数，从而缩短连续作业时间，达到加速加载的目的。

在其中一个实施例中，所述车辙试验仪还包括第一驱动装置、第二驱动装置及第三驱动装置，所述第一驱动装置与所述轮体驱动连接以驱动所述轮体相对车辙试件转动，所述第二驱动装置与所述加压装置驱动连接以驱动所述轮体相对车辙试件纵向往复移动，所述第三驱动装置与所述试验台驱动连接以驱动所述轮体相对车辙试件横向移动。第一驱动装置驱动轮体相对车辙试件转动。第二驱动装置驱动加压装置纵向往复移动，从而驱动安装在加压装置上的轮体相对车辙试件纵向往复移动。第三驱动装置驱动试验台横向移动，从而驱动轮体相对放置在试验台上的车辙试件横向移动。

一种沥青路面抗滑性能试验方法，包括以下步骤：

提供车辙试件及采用上述的沥青路面抗滑性能试验设备；

将车辙试件放置在试验台上，加压装置将轮体压接在车辙试件上；

使轮体相对车辙试件转动并相对车辙试件横向移动和纵向往复移动，每隔预设时间测定车辙试件的平均构造深度和路面摩擦系数。

上述沥青路面抗滑性能试验方法，使用时加压装置将轮体压接在试验台上的车辙试件上，使轮体相对车辙试件转动并相对车辙试件横向移动和纵向往复移动，实现对车辙试件的加载搓揉，从而模拟真实沥青路面抗滑性能衰变情况。且每隔预设时间测定车辙试件的相关参数，为沥青路面抗滑性能研究提供数据支持和技术指导。该沥青路面抗滑性能试验方法采用上述的沥青路面抗滑性能试验设备，上述的沥青路面抗滑性能试验设备包括上述的磨耗试验轮，因此也具有磨耗试验轮的技术效果，即利用金刚砂层和橡胶层的协同作用，不仅达到压密车辙试件的目的，而且有效磨光车辙试件表面集料，具有整体结构简单，节约试验成本等优点。

附图说明

图1为本发明实施例所述的磨耗试验轮的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的沥青路面抗滑性能试验设备的结构示意图。

附图标记说明：

10、磨耗试验轮，100、轮体，101、金刚砂层，102、橡胶层，1020、橡胶圈，103、环形凹槽，110、轮轴，20、车辙试验仪，200、加压装置，210、试验台，220、水浴槽，230、第一驱动装置，240、第二驱动装置，250、第三驱动装置。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

结合图1所示，在一实施例中提供一种磨耗试验轮10，用于沥青路面抗滑性能试验，包括轮体100，所述轮体100上设有金刚砂层101及橡胶层102。所述金刚砂层101沿所述轮体100的周向设置，所述橡胶层102沿所述轮体100的周向设置，且所述金刚砂层101与所述橡胶层102并列设置。

上述磨耗试验轮10，轮体100的周向上设有并列设置的金刚砂层101与橡胶层102。当轮体100加载在车辙试件上时，金刚砂层101能够对车辙试件施加较大的接触应力，有助于加强对车辙试件表面集料的磨耗效应，提高试验效率；橡胶层102能够模拟橡胶轮胎的柔性接触效果，对车辙试件表面集料进行磨光，同时能够及时清理车辙试件表面的集料碎屑，保证轮体100与车辙试件的有效接触。该磨耗试验轮10，利用金刚砂层101和橡胶层102的协同作用，不仅达到压密车辙试件的目的，而且有效磨光车辙试件表面集料，具有整体结构简单，节约试验成本等优点。

在本实施例中，所述轮体100为不锈钢轮体，经久耐用。在其它实施例中，所述轮体100还可以采用其它材料制成，不以此为限。

可选地，所述金刚砂层101电镀在所述轮体100的外周面上。利用电解作用使金刚砂附着在轮体100上，结合力好，更好地实现对车辙试件表面集料的加速磨耗。

在本实施例中，所述金刚砂层101选用35目金刚砂电镀形成。在其它实施例中，所述金刚砂层101还可以选用其它目数金刚砂电镀形成。

可选地，所述橡胶层102为套设在所述轮体100的外周面上的橡胶圈1020。这种将橡胶圈1020套设在轮体100的外周面上形成橡胶层102的方式，既容易制造，又便于装配。

进一步地，所述轮体100的外周面上设有环形凹槽103，所述橡胶圈1020安装在所述环形凹槽103内。橡胶圈1020安装在轮体100外周面上的环形凹槽103内，环形凹槽103对橡胶圈1020起到限位作用，同时减少橡胶层102金刚砂层101与橡胶层102之间的高度差，增加轮体100与车辙试件之间的接触面积。优选地，所述金刚砂层101与橡胶层102平齐。

具体地，所述环形凹槽103位于所述金刚砂层101的中部。橡胶层102将金刚砂层101划分为两部分，在保证对车辙试件表面集料磨耗效果的基础上，实现车辙试件表面集料的可靠磨光。优选地，橡胶层102将金刚砂层101划分为对称的两部分。

在本实施例中，轮体100的直径为200mm，橡胶层102的宽度为10mm，两侧的金刚砂层101的宽度分别为20mm。在其它实施例中，轮体100的直径、橡胶层102的宽度、金刚砂层101的宽度可以根据实际需要增加或减少，不以此为限。

结合图1所示，所述轮体100上穿设有轮轴110。穿设在轮体100上的轮轴110便于轮体100的安装，使压接在车辙试件上的轮体100能够相对车辙试件转动。

在本实施例中，所述轮轴110为不锈钢轮轴，经久耐用。在其它实施例中，所述轮轴110还可以采用其它材料制成，不以此为限。

进一步地，所述轮轴110的两端外露于所述轮体100，且所述轮轴110的两端均设有轴承，便于轮体100的安装。

结合图2所示，在一实施例中提供一种沥青路面抗滑性能试验设备，包括车辙试验仪20及上述的磨耗试验轮10。所述车辙试验仪20包括加压装置200及试验台210，所述轮体100可转动地安装在所述加压装置200上，所述试验台210用于放置车辙试件，所述轮体100用于压接在车辙试件上，所述轮体100还用于相对车辙试件转动并相对车辙试件横向移动和纵向往复移动。

上述沥青路面抗滑性能试验设备，使用时加压装置200将轮体100压接在试验台210上的车辙试件上，使轮体100相对车辙试件转动并相对车辙试件横向移动和纵向往复移动，实现对车辙试件的加载搓揉，从而模拟真实沥青路面抗滑性能衰变情况。且每隔预设时间测定车辙试件的相关参数，为沥青路面抗滑性能研究提供数据支持和技术指导。该沥青路面抗滑性能试验设备包括上述的磨耗试验轮10，因此也具有磨耗试验轮10的技术效果，即利用金刚砂层101和橡胶层102的协同作用，不仅达到压密车辙试件的目的，而且有效磨光车辙试件表面集料，具有整体结构简单，节约试验成本等优点。

可选地，所述车辙试验仪20还包括水浴槽220，所述水浴槽220设置在所述试验台210上，所述水浴槽220用于对车辙试件水浴加热。在轮体100对车辙试件加载搓揉的过程中，车辙试件放置在水浴槽220内进行水浴加热，如此能够减少轮体100作用次数，从而缩短连续作业时间，达到加速加载的目的。

可选地，所述车辙试验仪20还包括第一驱动装置230、第二驱动装置240及第三驱动装置250，所述第一驱动装置230与所述轮体100驱动连接以驱动所述轮体100相对车辙试件转动，所述第二驱动装置240与所述加压装置200驱动连接以驱动所述轮体100相对车辙试件纵向往复移动，所述第三驱动装置250与所述试验台210驱动连接以驱动所述轮体100相对车辙试件横向移动。第一驱动装置230驱动轮体100相对车辙试件转动。第二驱动装置240驱动加压装置200纵向往复移动，从而驱动安装在加压装置200上的轮体100相对车辙试件纵向往复移动。第三驱动装置250驱动试验台210横向移动，从而驱动轮体100相对放置在试验台210上的车辙试件横向移动。

具体地，所述第一驱动装置230可以采用电机等形式，此处不作限制。所述第二驱动装置240可以采用气缸等形式，此处不作限制。所述第三驱动装置250可以采用丝杠等形式，此处不作限制。

结合图2所示，在一实施例中提供一种沥青路面抗滑性能试验方法，包括以下步骤：

S100：提供车辙试件及采用上述的沥青路面抗滑性能试验设备；

S200：将车辙试件放置在试验台210上，加压装置200将轮体100压接在车辙试件上；

S300：使轮体100相对车辙试件转动并相对车辙试件横向移动和纵向往复移动，每隔预设时间测定车辙试件的平均构造深度(即MTD)和路面摩擦系数(即BPN)。

上述沥青路面抗滑性能试验方法，使用时加压装置200将轮体100压接在试验台210上的车辙试件上，使轮体100相对车辙试件转动并相对车辙试件横向移动和纵向往复移动，实现对车辙试件的加载搓揉，从而模拟真实沥青路面抗滑性能衰变情况。且每隔预设时间测定车辙试件的相关参数，为沥青路面抗滑性能研究提供数据支持和技术指导。该沥青路面抗滑性能试验方法采用上述的沥青路面抗滑性能试验设备，上述的沥青路面抗滑性能试验设备包括上述的磨耗试验轮10，因此也具有磨耗试验轮10的技术效果，即利用金刚砂层101和橡胶层102的协同作用，不仅达到压密车辙试件的目的，而且有效磨光车辙试件表面集料，具有整体结构简单，节约试验成本等优点。

进一步地，在S100中，所述车辙试件的尺寸为300mm×300mm，符合试验要求。

进一步地，在S200中，加压装置200将轮体100压接在车辙试件上的平均接触压力为0.7MPa-1.1MPa，可以模拟标准荷载或超标荷载下实际行车的磨耗作用。

进一步地，在S200中，将车辙试件放置在试验台210上的水浴槽220内对车辙试件水浴加热。在轮体100对车辙试件加载搓揉的过程中，车辙试件放置在水浴槽220内进行水浴加热，如此能够减少轮体100作用次数，从而缩短连续作业时间，达到加速加载的目的。优选地，对车辙试件水浴加热的温度为60℃。

进一步地，在S300中，使轮体100相对车辙试件转动并相对车辙试件横向移动和纵向往复移动共120min，且轮体100相对车辙试件横向移动的速度为10cm/min，轮体100相对车辙试件纵向往复移动的次数为42次/min。120min轮体100加载在车辙试件上的纵向往复移动为42次/min×120min＝5040次，每条轮迹带的加载次数为5040次/(300mm/50mm)＝840次。

进一步地，在S300中，所述预设时间为30min，符合试验要求。

该沥青路面抗滑性能试验方法，适用于不同配比混合料车辙试件的沥青路面抗滑性能试验，轮体100两小时的磨耗作用等同于实际行车一年的磨耗作用，试验效率大大提高，试验成本大大节约。

以上所述实施例的各个技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种沥青路面抗滑性能试验设备，其特征在于，包括车辙试验仪及磨耗试验轮，

所述磨耗试验轮，用于沥青路面抗滑性能试验，包括，轮体，所述轮体上设有金刚砂层及橡胶层，所述金刚砂层沿所述轮体的周向设置，所述橡胶层沿所述轮体的周向设置，且所述金刚砂层与所述橡胶层并列设置；

所述金刚砂层电镀在所述轮体的外周面上；

所述橡胶层为套设在所述轮体的外周面上的橡胶圈；

所述轮体的外周面上设有环形凹槽，所述橡胶圈安装在所述环形凹槽内；

所述环形凹槽位于所述金刚砂层的中部；

所述车辙试验仪包括加压装置及试验台，所述轮体可转动地安装在所述加压装置上，所述试验台用于放置车辙试件，所述轮体用于压接在车辙试件上，所述轮体还用于相对车辙试件转动并相对车辙试件横向移动和纵向往复移动；

所述车辙试验仪还包括水浴槽，所述水浴槽设置在所述试验台上，所述水浴槽用于对车辙试件水浴加热，其中，对车辙试件水浴加热的温度为60℃；

所述车辙试验仪还包括第一驱动装置、第二驱动装置及第三驱动装置，所述第一驱动装置与所述轮体驱动连接以驱动所述轮体相对车辙试件转动，所述第二驱动装置与所述加压装置驱动连接以驱动所述轮体相对车辙试件纵向往复移动，所述第三驱动装置与所述试验台驱动连接以驱动所述轮体相对车辙试件横向移动。

2.一种沥青路面抗滑性能试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供车辙试件及采用如权利要求1所述的沥青路面抗滑性能试验设备；

将车辙试件放置在试验台上，加压装置将轮体压接在车辙试件上，其中，所述加压装置将轮体压接在车辙试件上的平均接触压力为0.7MPa-1.1MPa；

使轮体相对车辙试件转动并相对车辙试件横向移动和纵向往复移动，每隔预设时间测定车辙试件的平均构造深度和路面摩擦系数，其中，使所述轮体相对车辙试件转动并相对车辙试件横向移动和纵向往复移动共120min，且所述轮体相对车辙试件横向移动的速度为10cm/min，所述轮体相对车辙试件纵向往复移动的次数为42次/min。

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