一种模拟微表处路面噪声的室内测试装置及方法
技术领域
本发明属于路面养护技术领域,涉及一种模拟微表处路面噪声的室内测试装置及方法。
背景技术
微表处技术是一种经济、快捷、有效的路面预防养护技术,它可以完成路面构造修复、裂缝密封、车辙填充等多项修复功能,能够更好地保护路面结构。然而随着微表处技术的广泛应用,人们发现微表处沥青路面的车内外噪声与普通沥青混凝土路面相比明显增加,在高速公路上应用会严重影响驾乘人员的乘车舒适性,在城市道路上铺筑将严重影响居民的生活水平,从而制约了微表处技术在城市公路养护中的推广。
道路交通噪声按声源可分为三类:一、车辆动力系统产生的噪声;二、车辆在高速行驶过程中,车辆的外部构件与周围空气相互作用而产生的空气动力性噪声;三、车辆在行驶过程中由轮胎与路面相互作用产生的轮胎路面噪声。车辆的行驶速度不同,三种声源对噪声总量的贡献也不同。对于低速行驶的车辆,车辆动力系统产生的噪声是主要的;随着车辆行驶速度的提高(一般从50km/h起),轮胎路面噪声的贡献逐渐明显;而空气动力性噪声仅在车辆高速行驶时才需要加以重视。前两者引发的噪声可通过改进车辆设计及生产、车身设计等措施逐步降低,但是超过一定车速后,交通噪声主要来自于轮胎橡胶材料与路面摩擦产生的噪音。而微表处相较于热拌沥青路面噪声较高主要原因在于微表处路面属于薄层罩面,存在一部分超粒径矿料突出表面,且施工不进行碾压无法保证表面的颗粒位于同一水平面,从而导致振动噪声较大。
目前,国内对路面降噪效果评价的主要方法是现场铺筑由室内理论设计出的路面,然后在现场对实际路面进行噪音实测。这种方法的优点是所得数据准确可靠,为实际真是采集的数据。然而,现场铺筑路面需要合理的试验场地、大量资金和相应配套的专业施工机械及相当数量的技术人员。同时现场测量结果主要受到风速、风向、温度、背景噪音、路面上主要行驶的车型、车流量等不易控制因素的制约,不利于不同路面之间降噪效果的对比,因此需要涉及一种测试装置及方法,该测试装置及方法能够在室内模拟并测量微表处路面的噪声。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种模拟微表处路面噪声的室内测试装置及方法,该装置及方法能够实现在室内模拟并测量微表处路面的噪声。
为达到上述目的,本发明所述的模拟微表处路面噪声的室内测试装置包括改进负荷车轮试验仪及振动测试器;
所述改进负荷车轮试验仪包括横梁、电机、曲柄连杆机构、橡胶滚轮、测试台及螺丝杆;
横梁的一侧设置有电机以及用于控制电机的控制系统,横梁的另一侧安装用于固定试样的试样板,电机的输出轴与曲柄连杆机构中的曲柄相连接,橡胶滚轮固定于曲柄连杆机构中连杆的末端,橡胶滚轮位于试样上,测试台与试样板的中部相连接,测试台上安装有噪声分析仪;
螺丝杆竖立固定于曲柄连杆机构中连杆末端的上表面,螺丝杆上套接有配重块,振动测试器固定于螺丝杆的顶部。
试样板上有安装标线。
曲柄连杆机构中连杆末端的上表面设置有称重台,称重台上设置有加载块,螺丝杆竖立固定于所述加载块上。
所述振动测试器包括壳体、弹簧及球体;
壳体的中部开设有长条形通孔,弹簧及球体均位于所述长条形通孔内,其中,弹簧的上端固定于所述长条形通孔的顶部,球体连接于弹簧的下端,球体上固定有指示标,壳体上设置有与所述指示标相配合的刻度线,壳体的背面设置有套管,套管套接于螺丝杆上,螺丝杆上设置有螺孔,螺丝穿过套管的侧壁插入于所述螺孔内将套管与螺丝杆相连接。
还包括立柱及用于支撑称重台及曲柄连杆机构中连杆的千斤顶,千斤顶通过立柱与曲柄连杆机构中的连杆相连接。
所述控制系统包括控制箱、控制面板及用于记录电机输出轴转动圈数的计数器,其中,控制箱与控制面板、计数器及电机相连接。
横梁的底部设置有若干固定底座。
本发明所述的模拟微表处路面噪声的室内测试方法包括以下步骤:
步骤一、选择密闭实验室;
步骤二、制备混合料试件;
步骤三、将混合料试件参照安装标线安装于试样板上;
步骤四、将配重块放置到称重台上,放下曲柄连杆机构中的连杆,使得橡胶滚轮位于混合料试件上,控制系统控制电机工作,电机通过曲柄连杆机构带动橡胶滚轮在混合料试件表面碾压300次,使得混合料试件表面稳定;
步骤五、取下配重块,通过千斤顶及立柱顶起连杆,放置加载块,将振动测试器固定于螺丝杆上,将噪声分析仪固定于测试台上;
步骤六、电机带动橡胶滚轮碾压混合料试件,碾压结束后,撑起橡胶滚轮,读取噪声分析仪测得的噪声等效声级及振动测试器中指示标所指示的最大振动幅度。
本发明具有以下有益效果:
本发明所述的模拟微表处路面噪声的室内测试装置及方法在具体操作时,电机通过曲柄连杆机构带动橡胶滚轮在试样上进行碾压,在碾压过程中,通过噪声分析仪测量碾压过程中产生噪声的噪声等效声级,通过振动测试器测量碾压过程中产生的噪声的最大振动幅度,以实现在室内模拟并测量微表处路面的噪声,解决了现有对微表处混合料噪声均为现场噪声测试,测试条件难以控制,在测量过程中受外界噪声影响严重的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明中千斤顶14及立柱13的位置图;
图3为本发明中螺丝杆10的结构示意图;
图4为本发明中配重块15的示意图;
图5为本发明中测试台20的示意图;
图6为本发明中振动测试器16的结构示意图;
图7为本发明中振动测试器16的背面图;
图8为模板27的示意图。
其中,1为控制箱、2为控制面板、3为计数器、4为固定底座、5 为电机、6为曲柄、7为连杆、8为试样板、9为橡胶滚轮、10为螺丝杆、 11为称重台、12为横梁、13为立柱、14为千斤顶、15为配重块、16 为振动测试器、17为加载块、18为安装标线、19为螺孔、20为测试台、 21为弹簧、22为球体、23为指示标、24为螺丝、25为套管、26为刻度线、27为模板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参考图1至图8,本发明所述的模拟微表处路面噪声的室内测试装置包括改进负荷车轮试验仪及振动测试器16;所述改进负荷车轮试验仪包括横梁12、电机5、曲柄连杆机构、橡胶滚轮9、测试台20及螺丝杆 10;横梁12的一侧设置有电机5以及用于控制电机5的控制系统,横梁 12的另一侧安装用于固定试样的试样板8,电机5的输出轴与曲柄连杆机构中的曲柄6相连接,橡胶滚轮9固定于曲柄连杆机构中连杆7的末端,橡胶滚轮9位于试样上,测试台20与试样板8的中部相连接,测试台20上安装有噪声分析仪;螺丝杆10竖立固定于曲柄连杆机构中连杆 7末端的上表面,螺丝杆10上套接有配重块15,振动测试器16固定于螺丝杆10的顶部,其中,试样板8上有安装标线18;横梁12的底部设置有若干固定底座4。
曲柄连杆机构中连杆7末端的上表面设置有称重台11,称重台11 上设置有加载块17,螺丝杆10竖立固定于所述加载块17上;所述振动测试器16包括壳体、弹簧21及球体22;壳体的中部开设有长条形通孔,弹簧21及球体22均位于所述长条形通孔内,其中,弹簧21的上端固定于所述长条形通孔的顶部,球体22连接于弹簧21的下端,球体22上固定有指示标23,壳体上设置有与所述指示标23相配合的刻度线26,壳体的背面设置有套管25,套管25套接于螺丝杆10上,螺丝杆10上设置有螺孔19,螺丝24穿过套管25的侧壁插入于所述螺孔19内将套管 25与螺丝杆10相连接。
本发明还包括立柱13及用于支撑称重台11及曲柄连杆机构中连杆 7的千斤顶14,千斤顶14通过立柱13与曲柄连杆机构中的连杆7相连接。
所述控制系统包括控制箱1、控制面板2及用于记录电机5输出轴转动圈数的计数器3,其中,控制箱1与控制面板2、计数器3及电机5 相连接。
本发明所述的模拟微表处路面噪声的室内测试方法包括以下步骤:
步骤一、选择密闭实验室;
步骤二、制备微表处混合料试件
1)准备选用级配的烘干矿料备用;
2)将油毛毡圆片平铺在操作台上,再将模板27放在油毛毡上居中;
3)根据选定微表处混合料的配合比设计,确定矿料、填料、添加剂、乳化沥青及水的比例;
4)称取矿料、填料、添加剂、乳化沥青及水,再倒入搅拌锅中搅拌,得均匀的混合料,然后将均匀的混合料放入模板27中并刮平,放置后拆除模板27,再将成形的试样放置于烘箱中烘干至恒重,其中,烘干时间大于16h,然后冷却至室温,得混合料试件;
步骤三、将混合料试件参照安装标线18安装于试样板8上;
步骤四、将配重块15放置到称重台11上,放下曲柄连杆机构中的连杆7,使得橡胶滚轮9位于混合料试件上,控制系统控制电机5工作,电机5通过曲柄连杆机构带动橡胶滚轮9在混合料试件表面碾压300次,使得混合料试件表面稳定;
步骤五、取下配重块15,通过千斤顶14及立柱13顶起连杆7,放置加载块17,将振动测试器16固定于螺丝杆10上,将噪声分析仪固定于测试台20上,测试时采用“F”模式,A计权网络,测试时间选择1min,测试其等效声级;
步骤六、电机5带动橡胶滚轮9碾压混合料试件1min,然后撑起橡胶滚轮9,读取噪声分析仪测得的噪声等效声级及振动测试器16中指示标23所指示的最大振动幅度。
安装标线18的数目为两条,两条安装标线18可以为向试样板8上安装试样时提供参照位置,使试样安装位置能够保证橡胶滚轮9刚好压在试样的正中位置。
加载块17的质量计算步骤如下:
参照大众途锐汽车加上四位乘客的质量大致为2300kg,四个车轮与路面接触面积大致为1200cm2,橡胶滚轮9的宽度为26mm,接触长度为16mm。
根据上面两个公式计算出加载块17的质量为7.97kg,约等于8kg,加载块17质量设计为8kg。
噪声分析仪的探头指向橡胶滚轮9碾压试样的一侧,距离安装标线 18的距离为5cm,如此设置因为距离声源越近噪声越大,可以更好的反应不同类型微表处的噪声大小。
弹簧21的劲度系数为100N/m,球体22为质量100g的金属球,指示标23可以在滑轨中自由滑动且因自身重量较小不会因自身重力而滑动。在负荷车轮试验仪运行过程中,振动测试器16随橡胶滚轮9振动,其中,球体22上下振动,带动指示标23滑动,指示标23最终滑动位置即为最大振幅。
本发明具有以下效果:1)本发明的试验条件可控,可避免室外测量时其他车辆、人为等外界环境因素发出的噪声影响测量结果,选择安静密闭的实验室,以提高测量噪声的准确性;2)本发明通过室内小量混合料的拌合和铺装就能进行噪声的测试,节约资源;3)本发明较好的模拟了汽车在微表处路面的行驶情况,通过对不同类型微表处路面之间降噪效果的对比,以评价它们各自的噪声影响,对低噪声微表处混合料的研发具有重大意义;4)本发明在直接测量噪声大小的基础上增加测试振动幅度指标,可以很好的从微表处路面噪声较大的根源处侧面反应不同类型微表处路面的噪声大小。