CN2526824Y - 道路材料振动成型压实机 - Google Patents

Abstract

一种道路材料振动成型压实机，至少包括机架、输出动力的电机、分动力的分动箱、两个偏心激振器、两根带动偏心激振器同步旋转的可伸缩传动轴；该可伸缩传动轴连接分动箱和偏心激振器，每个偏心激振器中有一根偏心轴，每根偏心轴上装有固定偏心块和活动偏心块，偏心激振器的正下方设有一由偏心激振器垂直离心力控制产生定向振动的压头，该压头正下方设有一试模，偏心块和压头之间设有下质量块，偏心块的正上方与下质量块对应设置有一上质量块，该偏心激振器、压头、试模、上下质量块均安装于机架的适当位置处。该振动成型压路机不仅能模拟现场多种实际压实状况，进而为施工现场提供更合适的压实参数，而且具有操作简单方便，控制灵活的特点。

Description

道路材料振动成型压实机

技术领域

本实用新型涉及一种压实机，尤指一种采用双自由度振动系统，可在室内试验室模拟现场压路机实际工作状况的道路材料振动成型压实机。

发明背景

随着交通运输事业的发展，交通量的日益增大和重载交通的日益增多，在公路建筑过程中质量控制变得越来越重要。任何道路建筑材料都要通过室内试验确定其物理力学性能，并要求其符合现有的道路设计与施工规范要求，而压实效果是影响这些性能参数的一个重要因素。

为了对施工质量和压实效果有定量化的评价指标，在室内试验中主要通过重型或轻型击实和静力压实来模拟压路机的压实状况，并通过室内试验结果提供的击实标准以及静力压实试验结果作为现场质量控制和施工指导的指标。随着振动压实技术的发展和振动压路机的大量使用，上述标准和试验结果与现场振动压实的效果相差甚远，尤其是对于含有粗粒料的道路材料，击实和静力压实成型会导致粒料级配改变。

目前已有的室内振动成型方法是振动台成型法，该振动台的原理是下振上压式振动压实，即从下至上的振动，虽然很容易在室内实现，但压实作用力方向与现场的正好相反，压实机理也有所不同，因此基本不能模拟振动压路机的实际工况。还有一种表面振动压实仪，它通过一个振动电机对材料进行直接加载，作用一个静压力和激振力，可以比较粗糙的模拟振动压路机的压实，但它不能模拟振动压路机上下车共同作用的双自由度“压路机-被压材料”的振动体系，而且振动电机只有一个频率和振幅，无法体现现场压实的多种压实参数联合作用的压实工况。另外，由于该仪器极其简单，在土工试验中使用也只是通过振动压实减少粗粒土的破碎，而无法提供任何控制和调节功能，不能实现在室内对振动压实工况的模拟。在现有技术中，还提出一套可以改变工作频率和激振力的压实设备，该设备可单独研究频率和振幅对压实效果的影响，为土石混合料压实提供可参考的压实频率和振幅。但该套设备没有模拟压路机上下车的双自由度作用系统，而且没有充分考虑静压力和激振力共同作用时的交互影响。因此，该设备对振动压路机的机械参数和“振动压路机-被压材料”的动态响应系统模拟得不够充分。

现在的公路施工中一般都使用振动压路机进行振动压实，而在室内用重型击实法确定材料的标准干密度，用静力压实成型试件，这些都与现场压实状况不符。而且，由于振动压实和静力压实的机理不同，振动成型由于变材料颗粒间的静摩擦为动摩擦，材料易于移动密实，且不易使粗颗粒压碎而改变设计级配，形成的气孔较小且分布均匀，对强度影响极小或没影响；而静力压实由于大的摩阻力，颗粒不易移动，易造成粗颗粒压碎而改变级配，形成的气孔分布不均匀且大小不一，进而导致强度减小。因此，击实和静力压实形成材料的内部结构与现场振动压路机成型的材料结构不同，物理力学性能参数会与有别于现场情况，这也是与试验研究根本目的相违背的。

综上所述，虽然现有技术中从静压到动压设备都有，但均与实际应用中的振动压路机对混合料的作用方式相差太大，即现有的室内成型压实设备均不能很好地模拟施工中振动压路机对混合料的作用。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种道路材料振动成型压实机，使其不仅能模拟现场多种实际压实状况，进而为施工现场提供更合适的压实参数，而且操作简单方便，控制灵活。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

一种道路材料振动成型压实机，至少包括机架、输出动力的电机、分动力的分动箱、两个偏心激振器、两根带动偏心激振器同步旋转的可伸缩传动轴；该可伸缩传动轴连接分动箱和偏心激振器，每个偏心激振器中有一根偏心轴，每根偏心轴上装有固定偏心块和活动偏心块，偏心激振器的正下方设有一由偏心激振器垂直离心力控制产生定向振动的压头，该压头正下方设有一试模，偏心块和压头之间设有下质量块，偏心块的正上方与下质量块对应设置有一上质量块，该偏心激振器、压头、试模、上下质量块均安装于机架的适当位置处。

所述可伸缩传动轴为万向节传动轴，或为软轴。

所述的上、下质量块中均可分别放置一个以上用于改变质量的配重块。该上、下质量块之间依靠用于减振的减振块连接。所述固定偏心块和活动偏心块的半径夹角可调整为0°、或45°、或90°、或135°。

所述上质量块的正上方进一步设有用于提起上、下质量块和激振器以及压头的手动葫芦，该手动葫芦固定于机架上并与上质量块相连。

机架的两侧进一步设有用于导向和抵消侧向力的导向柱，上质量块通过滑动套套于导向柱上。所述的机架的适当位置处设有一控制压头停止位置的行程开关。所述的压头的侧面适当位置设置有一指示压头位移的指针。

所述电机的下方进一步设有一控制柜，该控制柜中至少包括有调节电机转速的变频器、控制压头在设定时间自动停止振动的时间继电器。

因此，本实用新型所提供的道路材料振动成型压实机，具有以下的优点和效果：

1)由于本实用新型可在室内试验研究各种静压力、频率、振幅对压实效果的影响，因此，可简单方便的确定道路建筑材料达到最佳压实水平的静压力、振幅和频率。

2)采用本实用新型成型试件，并与静压力成型试件的材料的力学性能参数比较，可提出振动压实和静力压实两种成型条件下性能参数的对应换算关系，并根据现行规范方法与现场实况的差别，进一步找出最合理的成型试件方法。

3)根据本实用新型室内研究的静压力、频率、振幅对压实效果的影响，可寻找针对不同被压材料达到最佳压实效果的最合适的压路机参数；或者根据现场压路机情况调节室内振动压实的机械的参数绘出最大干密度-最佳含水量曲线，进而找到对应于相应压实机械的最佳含水量和最大干密度；或根据调节各压实参数的变化过程，寻找压实过程中最合适的压实工序组合，从而起到指导现场施工过程、控制道路施工质量、评定工程标准、验收工程、检查与评定质量事故的作用。

4)本实用新型可通过大量试验得出一种能反应现有大多数压实机械压实功的压实参数，进而以该压实方法作为新的标准干密度的测定方法，以该压实功作为新标准的压实功，可完全取代重型击实试验方法，并以此法成型试件作为室内试验的试件成型方法。

5)可根据本实用新型对路面材料在现有压实条件下的物理力学性能和性能参数的研究结果，进而提出改善路面材料物理性能的方法。

6)由于本实用新型可以模拟现有各种振动压路机的工况，因此可根据测试影响压实效果的压路机的机械参数，找到对应于不同被压材料的压路机的最佳机械参数，从而提高压实效果。

7)本实用新型主要采用分为上、下质量块两部分的双自由度振动系统，中间用减振块联接，完全模拟压路机上车架和振动轮之间的相互作用，可对混合料进行上振、上压成型，操作简单、易于实现。

8)本实用新型中的上、下质量块的质量可调节，以满足改变静压力的要求；通过固定偏心块和活动偏心块之间半径夹角的调节以及与下质量块的质量调节相配合，可实现振幅的有级调节，通过变频器调节电机的转速可实现振动频率的无级调节；另外，利用时间断电器和行程开关可对激振器进行激振时间及压实位移的控制，使整个压实机系统能够灵活控制。

附图说明

图1为本实用新型振动成型压实机结构总图；

图2为本实用新型压实机构示意图；

图3为本实用新型中激振器的调幅原理示意图；

图4为本实用新型采用单自由度振动系统时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。

参见图1所示，动力由电机1输出，经分动箱2分动后，由两根可伸缩传动轴3带动两个偏心激振器4同步旋转，该可伸缩传动轴可采用万向节传动轴或软轴。每个激振器4上设有一偏心轴5，每根偏心轴5上有两个偏心块，即固定偏心块和活动偏心块，用于调整激振力，该两个偏心块的相对位置固定后，则作为一个整体偏心块6和7，它们互相反向转动，以抵消侧向离心力，垂直方向的离心力带动压头8产生定向振动，使试模9中的混合料振实。电机1下方设有控制柜10，通过控制柜10中的变频器可调节电机的转速，从而使激振器4的振动频率可在10～60HZ内无级变化，通过增减配重块11和12可改变上、下质量块13和14的质量，从而达到改变压头8的静压头以及改变上、下振动质量之比的要求。上、下质量块13、14之间通过减振块15联接，以达到减振目的。由于本实施例具有上、下两个质量块，因此构成一个双自由度振动系统。

混合料振实后，可通过固定于机架上的手动葫芦16把上、下质量块13、14和激振器4以及压头8提起，以便更换压头8和试模9及混合料。压头8有多种尺寸规格的，可满足不同试模的需要。机架两侧垂直放置的导向柱17在提升压头8时起导向作用；由于激振器通过一滑动套套于导向柱上，并在导向柱上上下滑动，当激振器4有侧向力时，导向柱17起抵消侧向力的作用。安装于压头上的指针18在混合料振实过程中可指示压头8的位移。同时参见图2所示，在压实过程中，当压头下移触及装于机架上的行程开关21时，该行程开关21可使压头8在到达设定的位置时自动停下来，该行程开关21的位置是由用户预先设定的。控制柜10中的时间继电器可使压头8在设定的时刻自动停止振动。

图3为激振器的调幅原理示意图，如图3所示，每根激振轴都有一个固定偏心块31和一个活动偏心块32，当两个偏心块重合时，激振力最大，若同时调整下质量块质量，可使压头振幅最大，若活动偏心块转过一个花键齿的位置，一般转角为45度，则激振力下降，因而压头振幅下降。在本实施例中，活动偏心块最多可转过3个花键齿的位置，进而可实现压头的四级振幅变化，如果采用单激振器振动，则还可实现压头的另外四级振幅变化，因此，本实施例最多可实现压头振幅的八级变化。实际上，对于不同的应用情况，用户可以按照各自的需求灵活设置不同的转角度数，以及可调整位置，从而实现更多级数的变化，使振幅调节更为精确。

图4为本实用新型的另一实施例示意图，如图4所示，为了模拟无人驾驶压实机对混合料的作用，也可采用单自由度振动系统。该系统主要由激振器41、配重块42、压头43、下质量44以及减振块45组成，减振块45上方的上质量块质量很小，可视为无上质量块，因此该部分是一个单自由度振动系统。除了无上质量块以外，其他部分的结构与原理均和上一实施例完全一样。

由上述结构可以看出，本实用新型具有以下的特点：

1)由于结合考虑了振动压路机的工作频率范围和道路铺筑材料的自振频率的范围，因此，采用变频器调节偏心电机的旋转角速度以获得较大的压实频率变化范围。

2)根据现有压路机的振幅范围和材料的压实深度要求，通过改变激振器偏心轴的偏心距来实现振动压实装置的调幅功能，具体可利用花键齿调节活动偏心块和固定偏心块的相对角度来实现振动压头的八种振动振幅。

3)根据压路机的结构和受力状况，以及“压路机-被压材料”的动态响应过程，设计对压路机上车系统的模拟。

4)由于压路机的吨位和所提供的静线压力的大小差异很大，以及室内试验的限制，本实用新型采用动力外置，利用万向节传动轴或软轴传递动力，即电机置于旁边的平台上，电机的动力经分动箱分动后传递给两根偏心轴，以减轻振动压头的重量，使静压力的变化范围更大，同时也可适应不同表面积的试模的需要。

5)在体积成型试件时，采用位移传感器控制体积成型，在密度成型时提供了标尺显示压实的过程。

6)可采用定向振动的方式以减小设备的侧向振动及试模侧向摩擦力的影响。

本实用新型可适用于涉及道路材料压实状况研究或压路设备生产的各个领域，为其提供影响压实效果的压路机的最佳机械参数，反映现有压路机实际的道路压实状况，以提高压实效果。

Claims (10)

1、一种道路材料振动成型压实机，其特征在于：至少包括机架、输出动力的电机、分动力的分动箱、两个偏心激振器、两根带动偏心激振器同步旋转的可伸缩传动轴；该可伸缩传动轴连接分动箱和偏心激振器，每个偏心激振器中有一根偏心轴，每根偏心轴上装有固定偏心块和活动偏心块，偏心激振器的正下方设有一由偏心激振器垂直离心力控制产生定向振动的压头，该压头正下方设有一试模，偏心块和压头之间设有下质量块，偏心块的正上方与下质量块对应设置有一上质量块，该偏心激振器、压头、试模、上下质量块均安装于机架的适当位置处。

2、根据权利要求1所述的道路材料振动成型压实机，其特征在于：所述的可伸缩传动轴为万向节传动轴，或为软轴。

3、根据权利要求1所述的道路材料振动成型压实机，其特征在于：所述的上、下质量块中均可分别放置一个以上用于改变质量的配重块。

4、根据权利要求1所述的道路材料振动成型压实机，其特征在于：所述的上、下质量块之间通过用于减振的减振块连接。

5、根据权利要求1所述的道路材料振动成型压实机，其特征在于：所述固定偏心块和活动偏心块的半径夹角可调整为0°、或45°、或90°、或135°。

6、根据权利要求1所述的道路材料振动成型压实机，其特征在于：所述上质量块的正上方进一步设有用于提起上、下质量块和激振器以及压头的手动葫芦，该手动葫芦固定于机架上并与上质量块相连。

7、根据权利要求1所述的道路材料振动成型压实机，其特征在于：机架的两侧进一步设有用于导向和抵消侧向力的导向柱，上质量块通过滑动套套于导向柱上。

8、根据权利要求1所述的道路材料振动成型压实机，其特征在于：所述的机架的适当位置处设有一控制压头停止位置的行程开关。

9、根据权利要求1所述的道路材料振动成型压实机，其特征在于：所述的压头的侧面适当位置设置有一指示压头位移的指针。

10、根据权利要求1所述的道路材料振动成型压实机，其特征在于：所述电机的下方进一步设有一控制柜，该控制柜中至少包括有调节电机转速的变频器、控制压头在设定时间自动停止振动的时间继电器。

Images