CN215866203U - 一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，包括加载装置和轮压加载接触面面积扫描装置，还包括设置在加载装置上的异型加载码；在轮压加载接触面面积扫描装置上设置有平行导轨，高度调节杆，调节旋钮，微型激光测距仪；所述加载接触面面积扫描装置可精确测出橡胶轮与车辙板间的接触面积；所述加载装置可通过增减异性加载码的方式精确控制加载重量；这种沥青混合料车辙试验仪通过精确测量施加荷载面积与精确控制加载重量的方式精确控制所施加的压强，解决了车辙试验中由于施加载荷大小不精确因素所导致的实验数据误差，大大提高了沥青混合料车辙试验的准确性。

Description

一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪

技术领域

本实用新型涉及沥青混合料试验技术领域，特别提供一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪。

背景技术

众多研究表明，动稳定度能较好地反映沥青路面在高温季节抵抗形成车辙的能力。沥青混合料的车辙试验是试件在规定温度及荷载条件下，测定试验轮往返行走所形成的车辙变形速率，以每产生1mm变形的行走次数即动稳定度表示。

我国的车辙试验，根据（T0719-2011）沥青混合料试验规程是在温度60°C、荷载,0.7MPa、速率42次/min标准条件下试验的，除了沥青混合料自身的因素外，温度、荷载、速度对高温性能的影响是主要因素。

车辙试验方法和设备对试验结果也有很大的影响。国际上车辙试验机的类型很多，如美国车辙试验方法就有两个，分别为汉堡车辙仪和APA路面分析仪，两者各有差异；欧洲车辙试验方法更多，统一的欧盟标准就有特大型（轮胎宽度为11cm）、大型（轮胎宽度为8cm,相当于法国LPC设备）和小型车辙仪（轮胎宽度为5cm,相当于英国车辙仪），其中小型车辙仪又有A型和B型，而且欧盟各国还有自己的方法，很难统一。

值得注意的是，欧洲标准前言部分指出不要采用钢轮车辙仪，这相当于排除了汉堡车辙仪，因为汉堡车辙仪采用钢轮而不是无花纹的橡胶轮胎。钢轮试验时会导致集料颗粒破碎，影响测试结果。车辙仪均采用无花纹实心橡胶轮胎，相比较而言试验条件更加接近实际荷载状况，但这同时也造成了一个新的问题，即橡胶轮胎与车辙板之间的接触面积会随试件的差异性而发生改变。

为了消减这一差异性所带来的影响，规范JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中沥青混合料车辙试验T0719-2011的做法是在实验的准备工作中进行试验轮接地压强测定：测定在60°C时进行，在试验台上放置一块50mm厚的钢板，其上铺一张毫米方格纸,上铺一张新的复写纸，以规定的700N荷载后试验轮静压复写纸，即可在方格纸上得出轮压面积，并由此求得接地压强。当压强不符合0.7MPa±0.05MPa时，对荷载进行适当调整。

显然利用复写纸和米格纸的方法费时费力，并且不能保证对于对每次实验时接触面积的准确测量，这将直接导致施加的荷载存在偏差，从而影响沥青混合料高温稳定性的测定。针对这些问题，有必要开发一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，解决了现有车辙仪应力加载不可调整的缺陷。

本实用新型至少通过如下技术方案之一实现。

一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，包括加载机构和轮压加载接触面面积扫描装置；

所述加载接触面面积扫描装置包括设于试验台下的测距仪、设于测距仪上的平行导轨和微型激光测距头；所述微型激光测距头分别通过高度调节杆与平行导轨连接；所述试验台上放置有车辙板；

所述加载机构包括加载装置、橡胶轮和设置在橡胶轮上的固定架；所述加载装置通过竖向连接杆在固定架上，所述橡胶轮位于车辙板表面；所述加载机构通过升降系统调节压在车辙板之上的重量。

优选的，所述加载装置包括底座和叠加于底座上的异形加载码；所述异形加载码通过加载码固定杆固定在底座上。

优选的，所述底座通过竖向连接杆固定在固定架上，竖向连接杆设有套筒。

优选的，所述微型激光测距头、测距仪均与距离信号采集器连接；所述平行导轨沿橡胶轮加载方向设于测距仪之上，平行导轨与高度调节杆滑动连接。

优选的，所述套筒与升降系统固定在承载台上，所述承载台设置在水平导轨上。

优选的，所述升降系统为机械式螺旋千斤顶。

优选的，所述承载台中有金属圆孔，承载台通过曲柄连杆在水平导轨上滑动。

优选的，所述车辙板上设有限位装置。

优选的，所述承载台安装有位移计，所述位移计与移信号采集器连接。

优选的，所述异形加载码带有折角，并设有两个固定孔，异形加载码通过所述固定孔固定在加载码固定杆上。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型可以通过精确测定橡胶轮加载面积和精确施加荷载的方式来精确调整确定每次试验的轮压大小，从而使实验结果更加精确，解决了沥青混合料车辙实验因为施加载荷的误差因素所导致的测定结果不够准确的问题。

附图说明

图1是本实用新型车辙试验仪的结构正面图；

图2是本实用新型车辙试验仪的结构侧面图；

图3是本实用新型车辙试验仪的结构俯视图；

图4是轮压加载接触面面积计算原理示意图；

图5是异形加载码形状示意图；

其中，1-测距仪，2-平行导轨，3-高度调节杆， 4-调节旋钮，5-微型激光测距头，6-车辙板，7-限位装置，8-试验台，9-加载装置，9-1加载码，9-2加载码固定杆，10-竖向连接杆，11-承载台，11-1-套筒，12-升降系统，12-1-升降扳手，12-2-升降杆，13-固定架， 14-橡胶轮，15-曲柄连杆，16-水平导轨，17-位移计，18-位移信号采集器，19-距离信号采集器，20-计算机。

具体实施方式

本实用新型提供一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，下面结合附图，对本实用新型进一步详细说明。

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

如图1、图2、图3所示，一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，包括加载机构和轮压加载接触面面积扫描装置；

所述加载接触面面积扫描装置包括设于试验台承载台8承载台下的测距仪承载台1承载台、设于测距仪承载台1承载台上的平行导轨承载台2承载台和微型激光测距头承载台5承载台；所述微型激光测距头承载台5承载台分别通过高度调节杆承载台3承载台与平行导轨承载台2承载台连接；所述试验台承载台8承载台上放置有车辙板承载台6承载台；

所述加载机构包括加载装置承载台9承载台、橡胶轮承载台14承载台和设置在橡胶轮承载台14承载台上的固定架承载台13承载台；所述加载装置承载台9承载台通过竖向连接杆承载台10承载台在固定架承载台13承载台上，竖向连接杆承载台10承载台设有套筒承载台11-1承载台。所述橡胶轮承载台14承载台位于车辙板承载台6承载台表面；所述加载机构通过升降系统承载台12承载台调节压在车辙板承载台6承载台之上的重量。

所述加载装置承载台9承载台包括底座和叠加于底座上的异形加载码承载台9-1承载台；所述异形加载码承载台9-1承载台通过加载码固定杆承载台9-2承载台固定在底座上。

所述橡胶轮14通过轮轴设置于固定架13上；

所述固定架13上端与四根竖向连接杆10下端焊接，四根竖向连接杆10上端与加载装置9焊接；所述加载装置9、四根竖向连接杆10、固定架13与橡胶轮14所组成整体可通过竖向连接杆10沿套筒11-1竖向自由滑动；所述套筒11-1与竖向连接杆10之间涂有黄油，以保证套筒11-1不会给竖向连接杆10提供竖向力；

所述套筒11-1与升降系统12焊接在承载台11上，承载台11与水平导轨16滑动连接，可沿水平导轨16滑动。升降系统12为机械式螺旋千斤顶，当手动顺时针旋转升降板手12-1时，升降杆12-2被带动向上推升；当逆时针旋转升降板手12-1时，升降杆12-2被带动降下；当通过升降扳手12-1将升降系统12中升降杆12-2降至脱离加载机构时，加载装置9包括其上部加荷、竖向连接杆10、固定架13与橡胶轮14所组成整体的重量将全部直接施加于车辙板6之上；

所述异形加载码9-1通过加载码固定杆9-2固定在底座上；

如图5所示的异性加载码9-1形状，所述异形加载码9-1带有折角，并设有两个固定孔，所示加载码固定杆9-2穿过所述固定孔将所述异形加载码9-1固定于底座之上。异性加载码9-1叠层放置，上层异性加载码的下部折角将与下层加载码的上部棱角相啮合，并且所有添置的异性加载码9-1均将穿过加载码固定杆9-2被固定。

作为优选的实施例，所述底座上部形状为等腰三角形，三角形顶角角度与异形加载码9-1折角角度相等，两者完全啮合，以保证所添置的异形加载码9-1不会在橡胶轮往复运动过程中松动产生磕损。

作为优选的实施例，所述车辙板6上设有限位装置7所述限位装置7即为3个手拧旋钮，在将车辙板6放置于试验台8上之后将3个旋钮拧紧，以将车辙板6紧紧顶在试验台8竖起的挡板上，起到固定作用避免车辙板6在实验过程中晃动。

作为优选的实施例，加载接触面面积扫描装置包括测距仪1、两个平行导轨2、两个高度调节杆3、两个微型激光测距头5；所述两个平行导轨2布置在试验台8外侧并且高度低于试验台8；所述两个高度调节杆3高度始终保持一致；每个平行导轨2上标有刻度，每个高度调节杆3通过调节旋钮4调节高度。两个平行导轨2沿橡胶轮14加载方向设于测距仪1之上，两个平行导轨2与两个高度调节杆3滑动连接；

每个高度调节杆3上端与一个微型激光测距头5固定连接；每个高度调节杆3与微型激光测距头5整体可沿一个平行导轨滑动；

所述测距仪1设于试验台8下，所述微型激光测距头5、测距仪1均与距离信号采集器19连接，将传至计算机20；所述测距仪1可实时测量滑动连接于平行导轨2上的高度调节杆3所在位置的刻度，并通过距离信号采集器19传输至计算机，

所述微型激光测距头5测得的距离结果W_L、W_R也可通过距离信号采集器19传至计算机20，W_L、W_R分别表示左右两个微型激光测距头5所测得的距离；

所述两根水平导轨16为两根光滑圆柱形金属梁水平放置，水平导轨16两端焊接于竖向受压杆件支撑于地面；所述承载台11下部有四处金属圆孔用于套在水平导轨16上，并通过圆孔与水平导轨16的滑动连接，使得承载台11可沿着水平导轨16方向滑动；所述曲柄连杆15一端固定于承载台11之上并可带动承载台11整体沿水平导轨16滑动。

所述升降系统12即机械式螺旋千斤顶，当手动顺时针旋转升降板手12-1时，升降杆12-2被带动向上推升，当逆时针旋转升降板手12-1时，升降杆12-2被带动降下；当通过升降扳手12-1将升降系统12中升降杆12-2降至脱离加载机构时，加载装置9包括其上部加荷、竖向连接杆10、固定架13与橡胶轮14所组成整体的重量将全部直接施加于于车辙板6之上。

所述承载台11安装有位移计17，用于采集橡胶轮14、固定架13、四根竖向连接杆10、加载装置9所组成整体沿套筒11-1竖向滑动时的竖向位移；位移计17通过数据线与位移信号采集器18连接，位移信号采集器18通过数据线与计算机相连。

本实用新型的具体的试验方法如下：

选择高度合适的车辙板6，将试件连同试模一起，置于已达到试验温度60°C±1°C的恒温室中保温不少于5h且不得超过12h。在试件的橡胶轮不行走的部位上，粘贴一个热电偶温度计(也可在试件制作时预先将电偶导线埋入试件一角)，控制试件温度稳定在60°C±0.5°C；

将车辙板6连同试模移置于车辙仪试验台8上，固定好限位装置7，橡胶轮14位于车辙板6的中央部位，其行走方向须与车辙板6碾压方向或行车方向一致；

打开位移信号采集器18与距离信号采集器19，检查计算机20能否正常接收微型激光测距头5与测距仪1的数据信息；

上下粗调高度调节杆3并通过计算机20控制令微型激光测距头5与高度调节杆3整体沿平行导轨2滑动，检查微型激光测距头5与测距仪1读数是否出处于正常范围内；

通过调节旋钮4调整高度调节杆3并观察微型激光测距头5读数，当微型激光测距头5测点高度低于车辙板6上边沿时，计算机20显示读数W_L与W_R均远小于W，即读数为左右测距头5到车辙板6左右边沿的距离，其中W_L与W_R分别表示左右两个激光测距头5测得的读数，W表示两个激光测距头5之间的距离，当微型激光测距头5测点高度高于车辙板6上边沿时显示读数则为W_L=W_R=W，通过调节旋钮4将W_L与W_R显示读数调整至开始不停跳动的位置后，再将调节旋钮4往上旋1/4圈（将高度调节杆3的高度约升高2.5mm）以保证测得数据不会因车辙板6平整度问题造成高出试模而导致误差。

所述滑动电机与高度调节杆3固定连接，所述滑动电机与平行导轨2滑动连接，滑动电机可通过计算机调节，从而驱动高度调节杆3、调节旋钮4与激光测距头5整体沿平行导轨2上滑动滑动电机的滑动速度通过计算机20可以调整；微型激光测距头5采样频率为10次/秒，采样频率也可通过计算机20进行相应快慢调整。

通过升降扳手12-1将升降系统12中升降杆12-2降至脱离加载机构，令加载机构的重量将全部直接施加于于车辙板6之上。

如图4所示，当微型激光测距头5与其下部高度调节杆3和高度调节旋钮4三者整体沿平行导轨2滑动至某一位置，计算机20屏幕上W_L与W_R读数不等于W时开始自动计数，橡胶轮14与车辙板6接触面中，沿垂直于橡胶轮运动方向的宽度数据记为（W-W_L-W_R）i，同时测距仪1将记录微型激光测距头5在测点i与测点i+1之间的长度H_i，以此类推直至W_L与W_R的读数重新等于W时，计算机20计数结束；计算机20将测得数据按公式S=∑S_i=∑（W-W_L-W_R）_i*H_i计算得加载接触面积。

将未添置异性加载码9-1前的橡胶轮所施加重量G₁除以所述测得的第一次加载接触面积S₁（角标1对应G₁角标表示第1扫描）即可得到施加的第一次准确压强p1，将p₁与0.7MPa比较（通常p₁将小于0.7MPa）并根据公式G_添=（0.7MPa-p₁）*S₁计算估得需添置异形加载码9-1的重量。

添置异形加载码9-1后再次进行第二次加载接触面积S₂，再次计算得第二次施加的压强p₂=G₂/S₂，并按所述方法再次进行调整至所需压强精度。

所述轮压加载接触面面积扫描装置通过测距仪1与微型激光测距头5精确测得橡胶轮14与车辙板6接触面上，左右两个微型激光测距头5所测得的距离WL与WR，即左右两微型激光测距头5与橡胶轮之间的距离，并通过两微型激光测距头之间的距离W减去WL和WR，即可得到每一个测点i位置上橡胶轮与车辙板的接触长度（W-W_Li-W_Ri），再通过测距仪可测得两个测点之间的间隔距离Hi，用两者乘积所得的矩形面积（W-W_Li-W_Ri）×Hi=Si近似替代实际的类梯形面积，并对Si进行求和即可得到橡胶轮与车辙板之间的近似加载接触面面积ΣSi，随着激光测距头扫描频率的增加，即两测点之间的间隔距离Hi的减小，ΣSi与实际面积之间误差可小于1%，并忽略不计。

本实用新型未尽事宜为公知技术。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，其特征在于：包括加载机构和轮压加载接触面面积扫描装置；

所述加载接触面面积扫描装置包括设于试验台（8）下的测距仪（1）、设于测距仪（1）上的平行导轨（2）和微型激光测距头（5）；所述微型激光测距头（5）分别通过高度调节杆（3）与平行导轨（2）连接；所述试验台（8）上放置有车辙板（6）；

所述加载机构包括加载装置（9）、橡胶轮（14）和设置在橡胶轮（14）上的固定架（13）；所述加载装置（9）通过竖向连接杆（10）在固定架（13）上，所述橡胶轮（14）位于车辙板（6）表面；所述加载机构通过升降系统（12）调节压在车辙板（6）之上的重量。

2.根据权利要求1所述的一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，其特征在于：所述加载装置（9）包括底座和叠加于底座上的异形加载码（9-1）；所述异形加载码（9-1）通过加载码固定杆（9-2）固定在底座上。

3.根据权利要求2所述的一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，其特征在于：所述底座通过竖向连接杆（10）固定在固定架（13）上，竖向连接杆（10）设有套筒（11-1）。

4.根据权利要求3所述的一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，其特征在于：所述微型激光测距头（5）、测距仪（1）均与距离信号采集器（19）连接；所述平行导轨（2）沿橡胶轮（14）加载方向设于测距仪（1）之上，平行导轨（2）与高度调节杆（3）滑动连接。

5.根据权利要求4所述的一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，其特征在于：所述套筒（11-1）与升降系统（12）固定在承载台（11）上，所述承载台（11）设置在水平导轨（16）上。

6.根据权利要求5所述的一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，其特征在于：所述升降系统（12）为机械式螺旋千斤顶。

7.根据权利要求6所述的一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，其特征在于：所述承载台（11）中有金属圆孔，承载台（11）通过曲柄连杆（15）在水平导轨（16）上滑动。

8.根据权利要求7所述的一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，其特征在于：所述车辙板（6）上设有限位装置（7）。

9.根据权利要求7所述的一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，其特征在于：所述承载台（11）安装有位移计（17），所述位移计（17）与移信号采集器（18）连接。

10.根据权利要求2所述的一种可精确施加压强的沥青混合料车辙试验仪，其特征在于：所述异形加载码（9-1）带有折角，并设有两个固定孔，异形加载码（9-1）通过所述固定孔固定在加载码固定杆（9-2）上。

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