CN201876409U - 道路材料冲刷试验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种道路材料冲刷试验仪，由加热器、主水箱、回水箱、齿轮箱、回水罩、主电机、水泵、滑块连杆、喷嘴回转支架、滑块、回转轴、导轨、感应开关、防护罩、喷嘴、试件、试件夹具和电气控制柜组成，在主水箱内安装有加热器，上方设置有齿轮箱，主电机通过曲柄连杆机构带动滑块在导轨上左右运动，在滑块上面固定有角度可以旋转的喷嘴，喷嘴对面的试件夹具内固定测试材料。首先启动水泵电机从喷嘴喷出压力可以调节的高压水，当主电机连续运转时滑块在导轨上左右运动，带动从喷嘴喷出的高压水在试件表面反复冲刷，真实的模拟道路路基在实际环境中所受的有压水的冲刷状况。

Description

道路材料冲刷试验仪

技术领域

本实用新型属于机械制造技术领域，具体涉及一种道路材料冲刷试验仪。

本实用新型采用曲柄滑块机构带动滑块上安装的喷嘴往复运动，使喷嘴喷出的高压水在试块表面反复冲刷，在室内真实的模拟道路材料冲刷实际工况。

背景技术

随着国家经济的发展，道路交通量不断增大，特别是货物运输中的车辆超载超限现象严重，道路基层易冲刷破坏。在现有的道路施工技术和结构设计方法条件下，沥青路面面层收缩开裂、水泥混凝土路面接缝失效、反射裂缝等原因使路表水进入路面结构中，水分积聚在面层底面和基层顶面，使基层材料浸泡在水中软化失效，并产生了自由水。在行车荷载作用下自由水会产生很高的水压力，冲刷基层顶面，使部分基层材料脱离整体，在水压力的作用下从面层的裂缝中抽出，形成“唧泥”现象。这种现象主要发生在重载和多雨地区。基层受到冲刷后会在面层下面产生脱空区，加速路面结构的破坏。

目前，国内外主要采用旋转刷和振动台进行冲刷实验。旋转刷试验是依靠旋转着的钢丝刷对试件的表面进行磨刷作用，并通过不同试件在钢丝刷的磨刷作用下的磨刷量的多少来衡量它们抗冲刷能力的强弱。钢丝刷的压力由钢丝刷的垂直重量来控制，整个试验过程未能考虑钢丝刷和试件的接触压力和转速对材料冲刷量的影响，且整个磨刷试验过程中无水，不能模拟材料的水携砂过程，与路面实际状况不符。

振动台法模拟水波对基层试件表面的冲击作用。将试件放入固定在振动台上的钢桶之中，然后开启振动台，从外表来看振动台的运动是有规律的，但置于钢桶中的试件运动却很难保持一定的规律且振动过程容易对试件造成损伤。即使在实验开始的时候我们能够使试件的运动状态有规律，但是在试验的过程中由于水流的冲刷作用，试件的质量会不断的减少，质量上的变化又会使试件在钢桶中的运动处于无规律状态。在完成试验所规定的冲刷时间后，不能明确的给出试件到底被冲刷作用了多少次，同时也难以确定试件在整个试验过程中每次受到了的冲击力有多大。

由于缺乏合适的实验仪器，使得道路材料抗冲刷性能的试验研究难以深入下去。为了研究水压力的大小，作用次数，温度等因素对材料冲刷效果的影响，并得出耐充刷的道路材料，有必要设计一种能在室内模拟道路实际使用状况的仪器，通过实验研究提出基层材料组成设计中应采取的措施。目前，国内外均无此类设备。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种道路材料冲刷试验仪，使其不仅能模拟现场多种道路冲刷工况，而且可以模拟夏季高温条件下新型沥青材料的抗冲刷能力。该仪器具有操作简单方便、水温可控，观察准确等特点，为道路材料试验提供科学依据。

本实用新型提出的道路材料冲刷试验仪，由加热器1、主水箱2、回水箱3、齿轮箱4、回水罩5、主电机6、水泵7、滑块连杆8、喷嘴回转支架9、滑块10、回转轴11、导轨12、感应开关13、防护罩14、喷嘴15、试件16、试件夹具17和电气控制柜20组成，其中：主水箱2内安装有加热器1，主水箱2上方设置有齿轮箱4和回水箱3，主电机6通过齿轮箱4内的曲柄连杆机构连接滑块连杆8的一端，滑块连杆8另一端连接位于滑块10中间的回转轴11，滑块10位于导轨12上，且滑块10能在导轨12上左右平移；滑块10的左右两个极限位安装有感应开关13，位于滑块左侧的感应开关13对应于电气控制柜20的操作面板上的正向计数器，位于滑块右侧的感应开关13对应于电气控制柜20的操作面板上的负向计数器；滑块10上固定喷嘴回转支架9，喷嘴回转支架9上设有喷嘴15，喷嘴15对面为试件夹具17，试件夹具17内固定有试件16；主水箱2通过水泵7和管道连接喷嘴15，水泵7连接水泵电机，主电机6连接变频器，电机控制柜20连接电源。

本实用新型中，所述电气控制柜20设有控制面板，控制面板上面设有温控表、显示喷嘴内水压的数字压力表，水泵启动/停止开关，水压调整旋钮，喷嘴往返运动启动/停止开关及往返运动次数调整旋钮，其中：温控表通过管线连接加热器1，数字压力表通过管线连接喷嘴15，用于对喷嘴15的水压进行调节，水泵启动/停止开关通过管线连接水泵电机，喷嘴往返运动启动/停止开关通过管线连接主电机6，往返运动次数调整旋钮通过管线连接变频器。

本实用新型中，在试件16的正前方与喷嘴15的后面设有内防护罩18。内防护罩18采用铁板制成，防止溅水。当仪器冲刷时可将其翻下，停止后可将其翻上。在试件16的正前方、左前方及右前方设有外防护罩19，外防护罩19采用3块有机玻璃制成，位于左前方那块玻璃可拆卸。内防护罩18位于外防护罩19里面。

本实用新型中，试件16的正下方设有回水罩5，当冲刷试件16的水流下来后由回水罩5进入回水箱3。

本实用新型的工作过程如下：首先合上总电源，按下水泵7启动按钮，水泵7从主水箱2内抽出大量的清水，经连接管路从喷嘴15喷出，由于喷嘴15直径很小，从而产生很大的喷出压力。通过操作面板的旋钮调节变频器，使水泵7电机的转速发生变化，这样额定时间内的出水量连续可调，喷嘴15喷出的水压会回随之改变，通过这种方式就可以控制喷嘴15喷出的水压，可根据测试要求在0—2MPa范围内进行合理设定；按下喷嘴15启动按钮，主电机6开始转动，通过齿轮箱4内曲柄连杆机构带动滑块10来回平移运动，从而带动喷嘴15往复运动，通过调节操作面板上喷嘴往返次数旋钮控制主电机变频器，可以改变主电机的转速，滑块每分钟往返的频次就会发生变化，可根据测试要求在1-30次/每分钟范围内进行合理设定；这样喷嘴15喷出的高压水在试件16表面反复冲刷，真实的模拟道路路基在不同温度下实际环境中所受的雨水等的冲刷状况，本仪器运行到设定冲刷次数后会自动停止运行。

本实用新型所设计的道路冲刷试验仪的安装简便，采用螺栓将水箱的四角固定于地基上，具有以下优点：

1.   该设备利用计数器可在室内试验研究不同冲刷次数对同一种道路路基材料的影响，同时也可以设定相同冲刷次数，比较不同材料在同样冲刷次数下的抗冲刷能力，到达该设定值后本仪器会自动停止工作保证对试件样块冲刷次数的同一性。

2.    通过旋转操作面板的压力调整旋钮，可以合理的控制喷嘴出水口压力，比较同一种材料在不同压力下的抗冲刷能力；同时也可以对比在相同压力下不同材质的样块抗冲刷能力。管道内的压力通过数字传感器以数字形式直观的显示在操作面板上，方便操作者调整及记录。

3.    通过旋转操作面板的喷嘴往返速度旋钮，可以合理的控制喷嘴每分钟往返速度；以数字形式直观的显示在操作面板上，方便操作者合理的控制喷嘴对试件的每分钟冲刷次数，用合理的时间完成实验。

4.    本仪器试件夹具为方形，通过更换调整垫块，可以完成国际通用的不同尺寸样块如直径为150mm，100mm及方形150mm，100mm不同尺寸样块的装卡。

5.    为了防止高压水雾的出现本仪器内部安装内防护罩一个，可以有效的阻挡喷嘴喷出的高压水，外防护罩为透明的有机玻璃板，可方便地观察冲刷情况，同时再次阻挡从内防护罩外溅的水雾，防水效果明显。

6.    本实验仪具有加热功能，可以模拟夏季高温下不同沥青材质的路基材料抗冲刷能力，本仪器对水温的控制可达±1°，填补了国内该项领域研究的空白。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型的左视图。

图中标号：1为加热器，2为主水箱，3为回水箱，4为齿轮箱，5为回水罩，6为主电机，7为水泵，8为滑块连杆，9为喷嘴回转支架，10为滑块，11为回转轴，12为导轨，13为感应开关，14为防护罩，15为喷嘴，16为试件，17为试件夹具，18为内防护罩，19为外防护罩，20为电气控制柜。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。

实施例1：参见图1和图2，先将外防护罩19、内防护罩18打开，将喷嘴15沿导轨12横向移向左边一端，松开试件夹具17后将试件16放入冲刷夹具中，然后旋转锁紧手柄将试件16夹紧，再把喷嘴15沿导轨12移到试件16正前方，前后平移整个夹具装置调整喷嘴15与试件16间的距离，根据实验要求调整喷嘴15与试件16之间的夹角，准备结束后放下内防护罩18及外防护罩19；然后在电气控制柜20的控制面板上设置所做实验需要的温度等实验参数。

首先合上电气控制柜20上的总电源，按下水泵7启动按钮，水泵7将主水箱2中的水抽上来送入水管，水管中的水在喷嘴15处形成高压水后喷出。通过操作面板的旋钮调节变频器，可以控制水泵7电机的转速，在额定时间内的出水量连续可调，喷嘴15喷出的水压会回随之改变，这样就可以控制喷嘴15喷出的水压，通过压力传感器将管道压力显示在操作面板上，根据实验要求在0-2MPa范围内进行设定；按下喷嘴15启动按钮，主电机6开始转动，通过齿轮箱4内曲柄连杆机构带动滑块10来回平移运动，从而带动喷嘴15往复运动，通过调节操作面板上喷嘴往返次数旋钮控制主电机变频器，可以改变主电机的转速，滑块每分钟运行的频次就会发生变化，可根据测试要求在1-30次/每分钟范围内进行合理设定；这样喷嘴15喷出的高压水在试件16表面反复冲刷，真实的模拟道路路基在不同温度下实际环境中所受的雨水等的冲刷状况，本仪器运行到设定冲刷次数后会自动停止运行。

Claims (4)

1.一种道路材料冲刷试验仪，由加热器(1)、主水箱(2)、回水箱(3)、齿轮箱(4)、回水罩(5)、主电机(6)、水泵(7)、滑块连杆(8)、喷嘴回转支架(9)、滑块(10)、回转轴(11)、导轨(12)、感应开关(13)、防护罩(14)、喷嘴(15)、试件(16)、试件夹具(17)和电气控制柜(20)组成，其特征在于主水箱(2)内安装有加热器(1)，主水箱(2)上方设置有齿轮箱(4)和回水箱(3)，主电机(6)通过齿轮箱(4)内的曲柄连杆机构连接滑块连杆(8)的一端，滑块连杆(8)另一端连接位于滑块(10)中间的回转轴(11)，滑块(10)位于导轨(12)上，且滑块(10)能在导轨(12)上左右平移；滑块(10)的左右两个极限位安装有感应开关(13)，位于滑块左侧的感应开关(13)对应于电气控制柜(20)的操作面板上的正向计数器，位于滑块右侧的感应开关(13)对应于电气控制柜(20)的操作面板上的负向计数器；滑块(10)上固定喷嘴回转支架(9)，喷嘴回转支架(9)上设有喷嘴(15)，喷嘴(15)对面为试件夹具(17)，试件夹具(17)内固定有试件(16)；主水箱(2)通过水泵(7)和管道连接喷嘴(15)，水泵(7)连接水泵电机，主电机(6)连接变频器，电机控制柜(20)连接电源。

2.根据权利要求1所述的道路材料冲刷试验仪，其特征在于所述电气控制柜(20)设有控制面板，控制面板上面设有温控表、显示喷嘴内水压的数字压力表，水泵启动/停止开关，水压调整旋钮，喷嘴往返运动启动/停止开关及往返运动次数调整旋钮，其中：温控表通过管线连接加热器(1)，数字压力表通过管线连接喷嘴(15)，用于对喷嘴(15)的水压进行调节，水泵启动/停止开关通过管线连接水泵电机，喷嘴往返运动启动/停止开关通过管线连接主电机(6)，往返运动次数调整旋钮通过管线连接变频器。

3.根据权利要求1所述的道路材料冲刷试验仪，其特征在于在试件(16)的正前方与喷嘴(15)的后面设有内防护罩(18)，在试件(16)的正前方、左前方及右前方设有外防护罩(19)，内防护罩(18)位于外防护罩(19)里面。

4.根据权利要求1所述的道路材料冲刷试验仪，其特征在于试件(16)的正下方设有回水罩(5)。

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