CN110849728A - 一种自控调节压实速度的智能压实装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自控调节压实速度的智能压实装置及其使用方法，首先按照一定比例将模型装置对照实际智能压实状态下的土体空间进行尺寸缩小，然后在模型装置两侧固定滑轮引出钢绳，并连接至振动压路机，钢绳另一端连接至由计算机控制转速的马达上，通过计算机设定马达转速从而控制钢绳牵引力，进而可稳定控制振动压路机的前进速度。本发明的有益效果在于：能够准确的控制并记录下振动压路机的前进速度，对从室内试验角度分析智能压实的机理提供了重要的试验基础。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及一种自控调节压实速度的智能压实装置及其使用方法。
背景技术
随着我国道路行业的飞速发展，预计2020年，我国公路通车总里程预计将超过300万公里，稳居世界第一。而在道路施工方面，路基路面的压实，既是最基础的，也是最重要的，因为对道路进行压实，能够有效的提高路基路面的强度、刚度、稳定性，从而提高道路的寿命。伴随着道路行业的快速发展，与此同时，汽车数量的增长速度更是惊人，重载交通的大量出现，对道路的压实更是面临着严峻的挑战，智能压实技术由此应运而生。智能压实技术就是在振动压路机上装备所需的各种传感器，如加速度传感器，温度传感器，GPS定位系统等。但目前装有加速度传感器的振动压路机在使用过程中，许多专家学者都发现，它的精确性不高，其中一个很重要的原因就是人为控制压实装置的施工参数，导致误差增大，尤其是在前进速度方面，人为的控制极易差生很大的误差，从而导致试验结果的不准确。因此，本专利提供了一种自控调节压实速度的智能压实装置及方法，能够更好的提高室内压实试验的准确性，从而促进振动压实技术在理论层面研究的推进。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种自控调节压实速度的智能压实装置及其使用方法，有效弥补目前智能压实装置无法自动控制前进速度的不足。
为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：
一种自控调节压实速度的智能压实装置，其特征在于：包括模型装置、检测装置和压实装置，所述模型装置为长方体无顶盖模型装置，所述检测装置包括速度传感器、加速度传感器、土压力盒、位移计和位移传感器，所述压实装置为微型振动压实装置或夯机，压实装置相连有钢绳和滑轮组，钢绳的另一端相连有马达。其中，通过计算机来控制马达的输出从而控制振动压实装置的前进速度，通过速度传感器来监测输入前进速度与实际前进是否相匹配，然后通过加速度传感器采集其加速度信号，以及其他选择的监测设备所采集的数据，并通过计算机对数据进行采集与保存。此外，模型装置的所有连接皆为刚性连接；加速度传感器具备wifi或蓝牙传输功能；速度传感器能够实时采集压实装置速度信息；压实装置可通过钢绳的牵引，在模型装置内装填土料的上表面自由的移动，从而可以模拟实际施工过程中振动压路机的作业轨迹。
进一步的，所述的一种自控调节压实速度的智能压实装置的使用方法，具体步骤为：
步骤1：按照比例将制作好的缩尺模型装置进行组装，固定滑轮组并将钢绳的一端引出，另一端连接至配有计算机控制的马达上；
步骤2：填土至一定高度铺设排水板，以及在四周内壁粘贴一定厚度的橡胶垫层；
步骤3：对模型装置进行分层土体填充，并根据需求选择性埋设土压力盒、压力计及位移传感器；
步骤4：将土体填筑至一定高度后，将压实装置放置在土体表面层，并通过钢绳连接，可使钢绳牵引其前进；
步骤5：开启速度、加速度传感器，开启振动设备，然后开启由计算机控制的马达，按照设定速度牵引压实装置前进作业；
步骤6：对计算机的所采集的速度、加速度数据进行记录并提取。
进一步的，所述步骤1的模型装置为玻璃钢材质。
进一步的，所述步骤1的钢绳为至少能承受1000kN拉力的钢绳。
进一步的，所述步骤4的压实装置参数为：线荷载10~200kN/m，激振力幅值10~200kN，同时保证激振频率为20~40Hz。
进一步的，所述步骤5的速度传感器、加速度传感器的分度值最小为0.01km/s、0.01 km/s2。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提出了一种自控调节压实速度的智能压实装置及方法，可精确控制振动压实装置前进速度；
2、本装备拆卸、装配简单，可即组即用且造价低；
3、本装备配有隔振层能够显著减小由振动波传递到模型装置边界反射回来造成的试验误差；
4、本装备配有排水板，能够快速排出由于土体振动挤密产生的水流，有效的防止模型装置腐蚀生锈，从而提高了模型装置的使用寿命；
5、采用计算机马达输出功率从而控制压实装置的前进速度，避免了因为人工操作产生的试验误差使得结果更为精确。
附图说明
图1为本发明一种自控调节压实速度的智能压实装置的主视图。
图2为本发明一种自控调节压实速度的智能压实装置的俯视图。
图3为本发明一种自控调节压实速度的智能压实装置的左视图。
附图标记列表：
1-压实装置，2-压实轨迹，3-钢绳，4-滑轮组，5-橡胶垫层，6-排水板，7-排水孔，8-加速度传感器，9-速度传感器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图所示，一种自控调节压实速度的智能压实装置，包括模型装置、检测装置和压实装置2，模型装置为长方体无顶盖模型装置，检测装置包括速度传感器9、加速度传感器8、土压力盒、位移计和位移传感器，压实装置2为微型振动压实装置或夯机，压实装置2相连有钢绳3和滑轮组4，钢绳3的另一端相连有马达。其中，通过计算机来控制马达的输出从而控制振动压实装置2的前进速度，通过速度传感器9来监测输入前进速度与实际前进是否相匹配，然后通过加速度传感器8采集其加速度信号，以及其他选择的监测设备所采集的数据，并通过计算机对数据进行采集与保存。此外，模型装置的所有连接皆为刚性连接；加速度传感器8具备wifi或蓝牙传输功能；速度传感器9能够实时采集压实装置速度信息；压实装置2可通过钢绳3的牵引，在模型装置内装填土料的上表面自由的移动，从而可以模拟实际施工过程中振动压路机的作业轨迹。
本发明的使用方法如下：
步骤1：按照比例将制作好的缩尺模型装置进行组装，固定滑轮组4并将钢绳3的一端引出，另一端连接至配有计算机控制的马达上；
步骤2：填土至一定高度铺设排水板6，以及在四周内壁粘贴一定厚度的橡胶垫层5；
步骤3：对模型装置进行分层土体填充，并根据需求选择性埋设土压力盒、压力计及位移传感器；
步骤4：将土体填筑至一定高度后，将压实装置1放置在土体表面层，并通过钢绳3连接，可使钢绳3牵引其前进；
步骤5：开启速度传感器9、加速度传感器8，开启振动设备，然后开启由计算机控制的马达，按照设定速度牵引压实装置前进作业；
步骤6：对计算机的所采集的速度、加速度数据进行记录并提取。
实施例：
自控调节压实速度的智能压实的试验：
步骤1：组装长宽高分别为5m、2m、1.5m的模型装置，并在四周粘贴厚度为5mm厚的橡胶垫层5；
步骤2：将土料分层填筑并压实至10cm高度处，铺设排水板6；
步骤3：将土料继续分层填充至1m高度处；
步骤4：选取线荷载为50kN/m，激振力幅值80kN，激振频率为35Hz的压实装置，将压实装置放置于土料表面层，用钢绳3连接，通过滑轮组4，另一端连接至有计算机控制的马达上；
步骤5：开启速度传感器9、加速度传感器8；
步骤6：开启马达，使压实装置1以3km/h的速度前进，当压实装置1行驶到模型装置另一端边缘时，关闭压实装置1，关闭速度传感器9、加速度传感器8；
步骤7：保存计算机上采集的速度、加速度数据。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种自控调节压实速度的智能压实装置，其特征在于：包括模型装置、检测装置和压实装置，所述模型装置为长方体无顶盖模型装置，所述检测装置包括速度传感器、加速度传感器、土压力盒、位移计和位移传感器，所述压实装置为微型振动压实装置或夯机，压实装置相连有钢绳和滑轮组，钢绳的另一端相连有马达。
2.根据权利要求1所述的一种自控调节压实速度的智能压实装置的使用方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤1：按照比例将制作好的缩尺模型装置进行组装，固定滑轮组并将钢绳的一端引出，另一端连接至配有计算机控制的马达上；
步骤2：填土至一定高度铺设排水板，以及在四周内壁粘贴一定厚度的橡胶垫层；
步骤3：对模型装置进行分层土体填充，并根据需求选择性埋设土压力盒、压力计及位移传感器；
步骤4：将土体填筑至一定高度后，将压实装置放置在土体表面层，并通过钢绳连接，可使钢绳牵引其前进；
步骤5：开启速度、加速度传感器，开启振动设备，然后开启由计算机控制的马达，按照设定速度牵引压实装置前进作业；
步骤6：对计算机的所采集的速度、加速度数据进行记录并提取。
3.根据权利要求2所述的一种自控调节压实速度的智能压实装置的使用方法，其特征在于：所述步骤1的模型装置为玻璃钢材质。
4.根据权利要求2所述的一种自控调节压实速度的智能压实装置的使用方法，其特征在于：所述步骤1的钢绳为至少能承受1000kN拉力的钢绳。
5.根据权利要求2所述的一种自控调节压实速度的智能压实装置的使用方法，其特征在于：所述步骤4的压实装置参数为：线荷载10~200kN/m，激振力幅值10~200kN，同时保证激振频率为20~40Hz。
6.根据权利要求1所述的一种自控调节压实速度的智能压实装置的使用方法，其特征在于：所述步骤5的速度传感器、加速度传感器的分度值最小为0.01km/s、0.01 km/s2。
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2019
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