CN111257016A - 一种加速磨光机整机准确性测试方法 - Google Patents

Abstract

一种加速磨光机整机准确性测试方法属于加速磨光机整机准确性测试领域。堵砂、断砂现象一般在设备运转过程发生，具有很强的隐蔽性，很难被发现，甚至有些堵砂、断砂现象通过肉眼的方式根本无法识别，怎么从源头上杜绝此类现象的发生是每一个涉及此领域工程技术人员必须面对的问题。本发明对现有方法进行了改进，对水和粗细砂作用于试件的前后顺序、作用方式、作用位置进行了细化，以解决或部分解决目前在试件磨光过程中存在的粗细砂堵砂、断砂现象。另外，对粗、细砂输送装置进行了改进。本发明解决了以上问题。

Description

一种加速磨光机整机准确性测试方法

技术领域

本发明属于加速磨光机整机准确性测试领域。

背景技术

加速磨光机：加速磨光机是在室内通过水和金刚砂对用集料颗粒做成的试件进行磨光，模拟汽车轮胎对路面磨光作用的试验设备。其工作原理是按 JTG E42-2005规定的方法，将制作的试件安装在磨光机的道路轮上，正向压上橡胶轮，通过加水和粗、细两种金刚砂，以一定的负载和时间旋转磨光试件，模拟在沥青路面中使用的粗集料在车轮运行时的磨光作用。

加速磨光机基本结构如图1，共分为九个部分：调荷总成、调整臂(配重)、道路轮、橡胶轮、细砂储砂斗、粗砂储砂斗、供水装置、机体、试件。

加速磨光机是一种用于室内模拟路面集料磨光性能的重要设备，在国内集料性能研究过程中得到广泛应用，设备市场服役量达到几千台之多，是集料抗滑性能研究的重要设备，受到行业管理部门和工程技术人员的广泛关注。公路抗滑性能直接关系到车辆出行的安全，集料是路面主要的组成材料，材料的选择及结构特点是影响路面抗滑性能最重要的因素之一，因此用于公路施工过程集料抗滑性能的研究是工程技术人员及科研人员长期关注的重点内容，并公开发布了多项规范、标准、方法，用于指导施工及检测。

加速磨光机作为集料抗滑性能研究最主要的设备，完全符合JTG E42-2005 公路工程集料试验规程T0321-2005粗集料磨光值试验参数，将车轮、道路、车速、车载、环境等相关参数集成于一体，其输出数据代表集料在特定条件下的抗滑性能，用于指导施工，因此加速磨光机关键参数是否符合T0321-2005 粗集料磨光值试验方法，对关键参数的计量检定尤为重要。按照JJG(交通) 054-2009加速磨光机计量检定规程的要求，对道路轮、橡胶轮、喂砂和供水装置、橡胶轮对道路轮的正向压力、整体准确性进行检定、规范，保证试验装置的统一性，确保加速磨光机输出量值的可信度，为集料抗滑性能的评定做技术支撑。

我国高速公路大多数为沥青路面，在沥青路面中集料的比例在95％左右，集料的性能对沥青路面有重要的影响。沥青路面表层的集料在车辆轮胎的反复磨损下，表面的纹理及粗糙度会逐渐降低，表层集料会渐渐变得光滑，导致路面的防滑性能大大降低。因此，对粗集料的抗磨光、磨损性能进行准确评价，从而选择耐磨损性能较好的集料用于铺设沥青路面的表面层，可确保沥青路面良好的防滑性能。

加速磨光机是用于石料磨光值评价的专用设备，该设备各部件的符合性，运行状态的科学性、稳定性是设备能否用于评价石料的关键。在常规条件下，对于设备各功能部件在静态条件下的符合性较好操作，也极易判断。但石料的磨光实际是在动态条件下产生的，因此各部件在运动条件下与静态条件下性能的变化，部件相互之间的配合关系是否满足工艺要求，对于设备来说更为重要。

整机准确性是加速磨光机动态评价唯一的指标，是评价加速磨光机优劣的关键。在大量工程实践过程中，我们发现加速磨光机石料磨光过程中存在以下几方面的问题：

1、同一批石料经检定合格的不同加速磨光机评价后的结果不完全相同，甚至出现截然相反的结果；

2、对于检定结果明显不合格的加速磨光机对标准试件(采用绿帘石化安山岩制作的试件)进行磨光后，磨光值在标准范围内；

3、在经检定合格的加速磨光机设备上安装14块同一批次的标准石料，经检定合格的加速磨光机磨光后，石料磨光值多数不在标准范围内(如46～ 52PSV)。

针对加速磨光机出现的以上问题，长期以来一直受到道路管理部门的高度重视。多年以来交通行业内科研人员和工程技术人员试图从多方面进行研究，找出引起此类问题的根源，提出解决此类问题的方法，使石料磨光值的评价在可控范围内。

国家道路与桥梁工程检测设备计量站是中国交通运输行业道路与桥梁工程领域的最高计量检定机构，2010年挂牌成立后一直致力于工程检测设备量值研究工作。近年来计量站立足于量值溯源角度对加速磨光机量值成形机理开展了多方位研究，发现堵砂、断砂现象是引起加速磨光机整机准确性评价出现偏差很重要原因。堵砂、断砂现象一般在设备运转过程发生，具有很强的隐蔽性，很难被发现，甚至有些堵砂、断砂现象通过肉眼的方式根本无法识别，怎么从源头上杜绝此类现象的发生是每一个涉及此领域工程技术人员必须面对的问题。

试件的磨光成形机理是橡胶轮与试件高速运转过程中，向橡胶轮与试件之间均匀地加入一定量的磨料(粗砂、细砂)和一定量的水对试件进行作用的过程。

JTG E42-2005公路工程集料试验规程T0321-2005粗集料磨光值试验方法，磨光值操作过程如下：

1、把粗砂橡胶轮安装在调整臂上，盖上道路轮罩，下面置一积砂盘，给贮水支架上的贮水罐加满水，调节流量阀，使水流暂时中断。

2、准备好30号金刚砂粗砂，装入专用贮砂斗，将贮砂斗安装在橡胶轮侧上方的位置上并接上微型电机电源。转动荷载调整手轮，使凸轮转动放下橡胶轮，将橡胶轮的轮幅完全压着道路轮上的集料试件表面。

3、调节溜砂量：用专用接料斗在出料口接住溜出的金刚砂，同时开始计时，1min后移出料斗，用天平称出溜砂量，使流量为27g/min±7g/min，如不满足要求，应用调速按钮或调节贮料斗控制闸板的方法调整。

4、在控制面板上设定转数为57600转，按下电源开关启动磨光机开始运转，同时按动粗砂调速按钮，打开贮砂斗控制闸板，使金刚砂溜砂量控制为 27g/min±7g/min。此时立即调节流量计，使水的流量达60mL/min。

5、在试验进行1h和2h时磨光机自动停机(注意不要按下面板上复零按钮和电源开关)，用毛刷和小铲清除箱体上和沉在机器底部积砂盘中的金刚砂，检查并拧紧道路轮上有可能松动的螺母，再起动磨光机，至转数显示屏上显示57600转时磨光机自动停止，所需的磨光时间约为3h。

6、卸下粗砂橡胶轮，更换为细砂橡胶轮，按步骤1的方法安装。

7、准备好280号金刚砂细砂，按步骤2的方法装入专用贮砂斗。

8、重复步骤3，调节细砂溜砂量使流量为3g/min±1g/min。

9、按步骤4，设定转数为57600转，开始磨光操作，控制金刚砂溜砂量 3g/min±1g/min，水的流量最达60mL/min。

10、将试件磨2h后停机作适当清洁，按步骤5，检查并拧紧道路轮螺母，然后再起动磨光机至57600转时自动停机。

发明内容

本发明对T0321-2005粗集料磨光值试验方法进行了改进，对水和粗细砂作用于试件的前后顺序、作用方式、作用位置进行了细化，以解决或部分解决目前在试件磨光过程中存在的粗细砂堵砂、断砂现象。另外，对粗、细砂输送装置进行了改进。

本专利加速磨光机试件加水、加砂、磨光工艺流程,加水工位与喷水区、粗集料工位与粗集料区、细集料工位与细集料区分布情况如图2所示。

1、把粗砂橡胶轮安装在调整臂上，盖上道路轮罩，下面置一积砂盘，给贮水支架上的贮水罐加满水，调节流量阀，使水流暂时中断。

2、准备好30号金刚砂粗砂，装入专用贮砂斗，将贮砂斗安装在橡胶轮侧上方的位置上并接上微型电机电源。转动荷载调整手轮，使凸轮转动放下橡胶轮，将橡胶轮的轮幅完全压着道路轮上的集料试件表面。

3、调节溜砂量：用专用接料斗在出料口接住溜出的金刚砂，同时开始计时，1min后移出料斗，用天平称出溜砂量，使流量为27g/min±7g/min，如不满足要求，应用调速按钮或调节贮料斗控制闸板的方法调整。

4、在控制面板上设定转数为57600转，按下电源开关启动磨光机开始逆时针方向运转，同时按动粗砂调速按钮，打开贮砂斗控制闸板，使金刚砂溜砂量控制为27g/min±7g/min。此时立即调节流量计，使水的流量达60mL/min。

4.5、试件首先经过加水工位喷水区域，表面会均匀分布一层水膜，接着进入粗集料工位粗集料区域，粗集料均匀喷散在试件水膜上并吸附在试件表面，最后进入橡胶轮与道路轮接合处，细集料在橡胶轮的作用下开始磨光试件。

5、在试验进行1h和2h时磨光机自动停机(注意不要按下面板上复零按钮和电源开关)，用毛刷和小铲清除箱体上和沉在机器底部积砂盘中的金刚砂，检查并拧紧道路轮上有可能松动的螺母，再起动磨光机，至转数显示屏上显示57600转时磨光机自动停止，所需的磨光时间约为3h。

6、卸下粗砂橡胶轮，更换为细砂橡胶轮，按步骤1的方法安装。

7、准备好280号金刚砂细砂，按步骤2的方法装入专用贮砂斗。

8、重复步骤3，调节细砂溜砂量使流量为3g/min±1g/min。

9、按步骤4，设定转数为57600转，开始磨光操作，控制金刚砂溜砂量 3g/min±1g/min，水的流量最达60mL/min。

试件首先经过加水工位喷水区域，表面会均匀分布一层水膜，接着进入细集料工位粗集料区域，细集料均匀喷散在试件水膜上并吸附在试件表面，最后进入橡胶轮与道路轮接合处，细集料在橡胶轮的作用下开始磨光试件。

10、将试件磨2h后停机作清洁，按步骤5，检查并拧紧道路轮螺母，然后再起动磨光机至57600转时自动停机。

附图说明

图1加速磨光机基本结构示意图

图2是本发明示意图

图3试件磨光输水、输砂图

图4试件喷水过程

图5喷水口采用鸭嘴形状

图6输砂装置示意图

图7出砂口结构示意图

其中：1——道路轮；2——配重；3——调整总成；4——杠杆；5——橡胶轮；6——细砂储料斗；7——供水装置；8——粗砂储料斗；9——机体；10——试件；11——挡板；12——流量阀；13——细砂料区；14——粗砂料区；15——出水口；16——喷水区；17——水路；18——水膜(厚度h1)；19 ——传送带；20——振激器；21——拌料器；22——振激器、搅拌器调节器

具体实施方式

试件喷水过程如图3所示，加载试件的道路轮以v₁＝320r/min的速度逆时针方向运转，喷水系统以v₂＝60ml/min＝1ml/min的速度向试件表面均匀喷水。以道路轮运行1圈为单位进行计算，模型如图4所示。

S――道路轮(试件)所运行1圈的行程；水

L――试件宽度(喷水宽度)，规范规定(45±1)mm。

1)道路轮：行走1圈所走过的距离S＝π×D≈1275.5mm,其中D为道路轮装满试件后(以石料试件圆弧为基准)的直径，取值406mm，运行时间

2)喷水系统流速v_水＝60ml/min＝1ml/s＝1000mm³/s；

3)道路轮每运行1圈所需水的体积

4)水膜厚度

5)洒水宽度：直径406道路轮上分布14块试件，每块试件的弧长

左右，为保证水量均匀性，喷头长度设计为45mm，宽度设计为0.2mm。

为保证道路轮上试件每磨光1次所需要的水量(V)，水膜厚度h₁且均匀喷洒到试件表面，喷水系统采用精密流量阀控制，确保每一时刻水流量均匀；喷水口采用鸭嘴形状，如下图5所示，喷水口内部尺寸长度45mm，宽度0.2mm，内部做不亲水处理。

输砂方法设计流程

输砂装置与喷水系统类似，为保证输砂过程中流砂量的均匀性，杜绝砂砾结堆、断砂现象的发生。

输砂送料带表面要有一定的粗糙度，如光洁度不小于1.6μm，储料斗内壁光洁度不大于0.4μm，储料斗内安装有拌料器，外部加装振激器，防止砂砾断流，储料斗下方出砂口设计成扁平状，下砂管道略带一定的角度使砂料从出料口均匀流出。为保证出料口出料速度与送料带速度相匹配，储料斗拌料器旋转速度和振激器振荡频率可外部无极速。

出砂口结构如图7所示，出砂口为扁平形状，长度为45mm，宽度为3mm，输砂竖向通道倾斜约3度左右，内部光滑无死角，防止砂料能量损失，影响试件表面输砂效果。

本发明特点：

1、试件的磨制采用先加水后加料最后磨制的工艺过程；

2、加水口采用鸭嘴式结构，对试件表面进行均匀喷水；

3、注料口采用鸭嘴式、直喷结构，确保磨料连续均匀喷撒到试件表面；

4、设计有磨料走料板。

Claims (6)

1.一种加速磨光机整机准确性的测试方法，加速磨光机包括：调荷总成、调整臂、道路轮、橡胶轮、细砂储砂斗、粗砂储砂斗、供水装置、机体、试件；

其特征在于：

1)、把粗砂橡胶轮安装在调整臂上，盖上道路轮罩，下面置一积砂盘，给贮水支架上的贮水罐加满水，调节流量阀，使水流暂时中断；

2)、准备好30号金刚砂粗砂，装入贮砂斗，将贮砂斗安装在粗砂橡胶轮侧上方的位置上并接上微型电机电源；转动荷载调整手轮，使凸轮转动放下橡胶轮，将橡胶轮的轮幅完全压着道路轮上的集料试件表面；

3)、调节溜砂量：在出料口接住溜出的金刚砂，同时开始计时，1min后移出料斗，用天平称出溜砂量，使流量为27g/min±7g/min，如不满足流量要求，应用调速按钮或调节贮料斗控制闸板的方法调整；

4)、在控制面板上设定转数为57600转，按下电源开关启动磨光机开始逆时针方向运转，同时按动粗砂调速按钮，打开贮砂斗控制闸板，使金刚砂溜砂量控制为27g/min±7g/min；此时立即调节流量计，使水的流量达60mL/min；

试件首先经过加水工位喷水区域，表面会均匀分布一层水膜，接着进入粗集料工位粗集料区域，粗集料均匀喷散在试件水膜上并吸附在试件表面，最后进入橡胶轮与道路轮接合处，细集料在橡胶轮的作用下开始磨光试件；

5)、在试验进行1h和2h时磨光机自动停机用毛刷和小铲清除箱体上和沉在机器底部积砂盘中的金刚砂，检查并拧紧道路轮上有可能松动的螺母，再起动磨光机，至转数显示屏上显示57600转时磨光机自动停止；

6)、卸下粗砂橡胶轮，更换为细砂橡胶轮，安装；

7)、准备好280号金刚砂细砂，装入专用贮砂斗；

8)、调节细砂溜砂量使流量为3g/min±1g/min；

9)、设定转数为57600转，开始磨光操作，控制金刚砂溜砂量3g/min±1g/min，水的流量达60mL/min；

试件首先经过加水工位喷水区域，表面会均匀分布一层水膜，接着进入细集料工位粗集料区域，细集料均匀喷散在试件水膜上并吸附在试件表面，最后进入橡胶轮与道路轮接合处，细集料在橡胶轮的作用下开始磨光试件；

10)、将试件磨2h后停机作清洁，检查并拧紧道路轮螺母，然后再起动磨光机至57600转时自动停机。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

道路轮以v₁＝320r/min的速度逆时针方向运转，喷水系统以v₂＝60ml/min＝1ml/min的速度向试件表面均匀喷水。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：水

S――道路轮运行1圈的行程；

L――试件宽度也是喷水宽度，规范规定为45±1mm；

1)道路轮：行走1圈所走过的距离S＝π×D≈1275.5mm，其中D为道路轮装满试件后的直径，取值406mm,运行时间

2)喷水系统流速v_水＝60ml/min＝1ml/s＝1000mm³/s；

3)道路轮每运行1圈所需水的体积

4)水膜厚度

5)洒水宽度：道路轮上分布14块试件，每块试件的弧长

喷头长度设计为45mm，宽度设计为0.2mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

喷水口内部尺寸长度45mm，宽度0.2mm，内部做不亲水处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

输砂送料带表面光洁度不小于1.6μm，储料斗内壁光洁度不大于0.4μm，储料斗内安装有拌料器，外部加装振激器。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：出砂口长度为45mm，宽度为3mm，输砂竖向通道倾斜3度。

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