專利名稱：瀝青旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)試驗(yàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于浙青力學(xué)性能測試領(lǐng)域，特別是涉及對浙青蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)性能的試驗(yàn)測定。
背景技術(shù)：
浙青材料的粘彈性力學(xué)特性與其路用性能密切相關(guān)，其中，在剪切荷載作用下浙青材料的剪切螺變性能可用于評價(jià)浙青路面的抗車轍能力(抗永久變形能力)，針對浙青材料的剪切蠕變及重復(fù)剪切蠕變回復(fù)性能試驗(yàn)成為研究浙青材料粘彈性力學(xué)行為的重要方法之一?，F(xiàn)有蠕變試驗(yàn)機(jī)主要面向金屬或特殊非金屬材料，其加載方式為軸向拉伸或壓縮，同時(shí)，一般螺變試驗(yàn)機(jī)均缺少溫控措施，不能直接用于浙青材料的剪切螺變性能試驗(yàn)。動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)是對浙青材料施加旋轉(zhuǎn)剪切作用測試其粘彈性力學(xué)性能的專用設(shè)備。該儀器在給定的溫度和加載頻率下測定浙青材料在線粘彈性范圍內(nèi)的復(fù)數(shù)剪切模量(G*)和相位角(δ )，用于評價(jià)浙青材料的高溫抗永久變形能力及中溫抗疲勞破壞性能。動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)不能直接用于浙青旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)試驗(yàn)，必須對DSR進(jìn)行改裝才完成浙青材料的剪切蠕變及蠕變回復(fù)試驗(yàn)。由于DSR為高端進(jìn)口設(shè)備，改裝難度較高；另外DSR的扭矩量程一般較小(不超過150N*mm)，其適用范圍受到較大限制。針對現(xiàn)有技術(shù)中缺少浙青旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)性能測試的專用試驗(yàn)設(shè)備，本發(fā)明提供一種在自動(dòng)完成重復(fù)旋轉(zhuǎn)剪切加載、持荷、卸載及自動(dòng)控溫條件下具有良好經(jīng)濟(jì)性、適用性的浙青旋轉(zhuǎn)剪切重復(fù)蠕變回復(fù)試驗(yàn)裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容
浙青旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)試驗(yàn)裝置由試驗(yàn)平臺、試驗(yàn)試件、溫控系統(tǒng)、力口載系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過溫控系統(tǒng)對試驗(yàn)試件的養(yǎng)護(hù)溫度、蠕變試驗(yàn)溫度進(jìn)行自動(dòng)控制；同時(shí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)還對加載系統(tǒng)進(jìn)行控制，完成對浙青試件旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)平臺由基礎(chǔ)鋼板、軸承座、固定軸、旋轉(zhuǎn)軸、試驗(yàn)試件、扭矩傳感器及編碼器、拉線式位移傳感器及編碼器和平衡塊組成；三個(gè)軸承座并列固定在試驗(yàn)平臺的基礎(chǔ)鋼板上，其中一個(gè)軸承座用于支撐固定軸，兩個(gè)軸承座用于支撐旋轉(zhuǎn)軸；固定軸與旋轉(zhuǎn)軸位于同一水平直線上，旋轉(zhuǎn)軸可沿軸線方向活動(dòng)，便于將試驗(yàn)試件用夾具固定在旋轉(zhuǎn)軸和固定軸之間；固定軸的一端通過夾具與試驗(yàn)試件連接，另一端與扭矩傳感器及編碼器為可拆卸固定連接；扭矩傳感器及編碼器固定在試驗(yàn)平臺上；試驗(yàn)試件由夾具、試模和浙青試件組成，用兩個(gè)柱形鋼制試模將浙青試件粘結(jié)在中間，再用兩個(gè)夾具將粘結(jié)浙青試件的試模夾在中間；相互連接的夾具、試模和浙青試件共同構(gòu)成試驗(yàn)試件；試驗(yàn)試件一端與固定軸為可拆卸固定連接，另一端與旋轉(zhuǎn)軸為可拆卸固定連接；夾具采用市場上通用的緊固件；門式支架橫跨旋轉(zhuǎn)軸垂直地固定在試驗(yàn)平臺上，使旋轉(zhuǎn)軸穿過門式支架；拉線式位移傳感器及編碼器固定在門式支架的上梁，位置處于使拉線式位移傳感器及編碼器拉線與旋轉(zhuǎn)軸截面邊緣相切；位移測量拉線一端與拉線式位移傳感器及編碼器拉線為可拆卸固定連接，另一端均勻、單層纏繞在旋轉(zhuǎn)軸上；平衡塊位于試驗(yàn)平臺下方；平衡塊拉線的一端與平衡塊為可拆卸固定連接，另一端從試驗(yàn)平臺的開孔中穿過試驗(yàn)平臺，再均勻、單層纏繞在旋轉(zhuǎn)軸上；位移測量拉線對旋轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的力矩與平衡塊拉線作用于旋轉(zhuǎn)軸的力矩相平衡。加載系統(tǒng)由臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)、卸載拉線、定滑輪、定滑輪支架、加載破碼加載拉線、臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)夾具板和螺栓組成；用臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)夾具板和螺栓將試驗(yàn)平臺固定在臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)上，位置處于使固定于臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊上的卸載拉線垂直于旋轉(zhuǎn)軸水平地拉到試驗(yàn)平臺的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸支撐座之間的旋轉(zhuǎn)軸的上方位置；定滑輪通過定滑輪支架固定于試驗(yàn)平臺上，位置接近旋轉(zhuǎn)軸，并能使卸載拉線水平跨過旋轉(zhuǎn)軸，并由水平方向轉(zhuǎn)為垂直方向；卸載拉線一端與臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的滑塊為可拆卸固定連接，另一端通過定滑輪由水平方向轉(zhuǎn)為垂直方向，并與加載砝碼連接；加載拉線的一端與加載砝碼為可拆卸固定連接，另一端穿過試驗(yàn)平臺的預(yù)留孔均勻、纏繞在旋轉(zhuǎn)軸上；力口載拉線與水平面垂直，與旋轉(zhuǎn)軸截面邊緣保持相切，且拉線的端頭固定在旋轉(zhuǎn)軸上。卸載拉線、加載拉線、位移測量拉線及平衡塊拉線均采用低松弛、高強(qiáng)度的柔軟細(xì)絲線制成，以減小拉線變形引起的測量誤差、拉線厚度引起的旋轉(zhuǎn)半徑測量誤差和旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算誤差。溫控系統(tǒng)由高低溫試驗(yàn)箱、浙青試件養(yǎng)護(hù)架、溫控箱、溫度傳感器、溫度編碼器和微型氣泵組成，其中浙青試件養(yǎng)護(hù)架固定在高低溫試驗(yàn)箱中，溫控箱固定在試驗(yàn)平臺上。溫控箱為雙層透明的六面體空箱，上面板為可打開的活動(dòng)板，其余各面板均固定。下面板放置在試驗(yàn)平臺上，前、后面板有預(yù)留孔使固定軸及旋轉(zhuǎn)軸分別穿過，左、右側(cè)面板上預(yù)留孔使溫度傳感器線纜、溫控箱進(jìn)氣管及出氣管分別穿過。前、后面板轉(zhuǎn)軸通過的預(yù)留孔上安裝大小適合的軸承，軸承套與面板相接處密封處理，其余預(yù)留孔設(shè)置硅膠孔塞。試驗(yàn)試件及溫度傳感器的端頭完全位于溫控箱中。試驗(yàn)試件安裝時(shí)，打開溫控箱上面板，安裝完畢后關(guān)閉溫控箱上面板。溫控箱進(jìn)氣管、溫控箱出氣管的一端通過預(yù)留孔穿過溫控箱側(cè)面板進(jìn)入溫控箱，另一端與高低溫試驗(yàn)箱相連接。溫控箱進(jìn)氣管、溫控箱出氣管在靠近試驗(yàn)平臺的一端設(shè)置微型氣泵，溫控箱進(jìn)氣管通過微型氣泵將空氣從高低溫試驗(yàn)箱泵入溫控箱，溫控箱出氣管通過微型氣泵將溫控箱中的空氣泵回高低溫試驗(yàn)箱，通過設(shè)置不同數(shù)量、不同位置的進(jìn)氣管和出氣管，使溫控箱中形成循環(huán)流動(dòng)的空氣流。溫度編碼器、微型氣泵固定在試驗(yàn)平臺上。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)接收扭矩傳感器及編碼器、拉線式位移傳感器及編碼器、溫度傳感器和溫度編碼器的實(shí)測數(shù)據(jù)信息，通過臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)控制面板的通訊端口控制臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的滾珠絲杠按一定速度正向、反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊按一定速度水平直線運(yùn)動(dòng)；臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊帶動(dòng)固定于臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊上的卸載拉線移動(dòng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)同時(shí)通過高低溫試驗(yàn)箱通訊端口、溫度傳感器實(shí)測數(shù)據(jù)信息，對溫控系統(tǒng)進(jìn)行控制，完成浙青試件養(yǎng)護(hù)溫度、蠕變試驗(yàn)溫度的自動(dòng)控制。本發(fā)明適用于測定普通浙青、SBS改性浙青、橡膠浙青及其他聚合物改性浙青等浙青膠結(jié)料在旋轉(zhuǎn)剪切作用下的重復(fù)蠕變回復(fù)性能測試。


圖1是本發(fā)明的平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的立面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:I計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，2扭矩傳感器及編碼器，3固定軸，4溫度傳感器，5溫度編碼器，6浙青試件，7門式支架，8板式支架，9試驗(yàn)平臺，10加載砝碼，11定滑輪，12旋轉(zhuǎn)軸，13高低溫試驗(yàn)箱，14浙青試樣養(yǎng)護(hù)架，15溫控箱進(jìn)氣管，16溫控箱出氣管，17軸承座，18夾具，19微型氣泵，20試模，21溫控箱，22拉線式位移傳感器及編碼器，23平衡塊，24卸載拉線,25臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)，26臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊，27臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑桿，28臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滾珠絲杠，29臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)控制面板，30拉線式位移傳感器拉線，31位移測量拉線，32平衡塊拉線，33加載拉線，34臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)夾具板，35螺栓。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
及試驗(yàn)方法做詳細(xì)說明。浙青旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)試驗(yàn)裝置由試驗(yàn)平臺9、試驗(yàn)試件、溫控系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過溫控系統(tǒng)對試驗(yàn)試件的養(yǎng)護(hù)溫度、蠕變試驗(yàn)溫度進(jìn)行自動(dòng)控制；同時(shí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)還對加載系統(tǒng)進(jìn)行控制，完成對浙青試件旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)平臺9由基礎(chǔ)鋼板、軸承座17、固定軸3、旋轉(zhuǎn)軸12、試驗(yàn)試件、扭矩傳感器及編碼器2、拉線式位移傳感器及編碼器22和平衡塊23組成；三個(gè)軸承座17并列固定在試驗(yàn)平臺9上，其中一個(gè)軸承座用于支撐固定軸3，兩個(gè)軸承座用于支撐旋轉(zhuǎn)軸12 ;固定軸3與旋轉(zhuǎn)軸12位于同一水平直線上，旋轉(zhuǎn)軸12可沿軸線方向活動(dòng)，便于將試驗(yàn)試件用夾具18固定在旋轉(zhuǎn)軸12和固定軸3之間；固定軸3的一端通過夾具18與試驗(yàn)試件連接，另一端與扭矩傳感器及編碼器(2)為可拆卸固定連接；扭矩傳感器及編碼器2固定在試驗(yàn)平臺9上；試驗(yàn)試件由夾具18、試模20和浙青試件6組成，用兩個(gè)柱形鋼制試模20將浙青試件6粘結(jié)在中間，再用兩個(gè)夾具18將粘結(jié)浙青試件6的試|旲20夾在中間；相互連接的夾具18、試模20和浙青試件6共同構(gòu)成試驗(yàn)試件；試驗(yàn)試件一端與固定軸為可拆卸固定連接，另一端與旋轉(zhuǎn)軸為可拆卸固定連接；夾具18采用市場上通用的緊固件；門式支架7橫跨旋轉(zhuǎn)軸12垂直地固定在試驗(yàn)平臺9上，使旋轉(zhuǎn)軸穿過門式支架7 ;拉線式位移傳感器及編碼器22固定在門式支架7的上梁，位置處于使拉線式位移傳感器及編碼器拉線30與旋轉(zhuǎn)軸截面邊緣相切的位置；位移測量拉線31 —端與拉線式位移傳感器及編碼器拉線30為可拆卸固定連接，另一端均勻、單層纏繞在旋轉(zhuǎn)軸12上；平衡塊23位于試驗(yàn)平臺9下方；平衡塊拉線32的一端與平衡塊23為可拆卸固定連接，另一端從試驗(yàn)平臺9的開孔中穿過試驗(yàn)平臺9，再均勻、單層纏繞在旋轉(zhuǎn)軸12上；位移測量拉線31對旋轉(zhuǎn)軸12所產(chǎn)生的力矩與平衡塊拉線32作用于旋轉(zhuǎn)軸12的力矩相平衡。加載系統(tǒng)由臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)25、卸載拉線24、定滑輪11、定滑輪支架8、加載砝碼10加載拉線33、臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)夾具板34和螺栓35組成；用臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)夾具板34和螺栓35將試驗(yàn)平臺9固定在臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)25上,位置處于使固定于臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊26上的卸載拉線24垂直于旋轉(zhuǎn)軸12水平地拉到試驗(yàn)平臺的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸支撐座17之間的旋轉(zhuǎn)軸12的上方位置；定滑輪11通過定滑輪支架8固定于試驗(yàn)平臺9上，位置接近旋轉(zhuǎn)軸12，并能使卸載拉線24水平跨過旋轉(zhuǎn)軸，并由水平方向轉(zhuǎn)為垂直方向；卸載拉線24—端與臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的滑塊26為可拆卸固定連接，另一端通過定滑輪11由水平方向轉(zhuǎn)為垂直方向，并與加載破碼10連接；加載拉線33的一端與加載石去碼10為可拆卸固定連接，另一端穿過試驗(yàn)平臺9的預(yù)留孔均勻、固定纏繞在旋轉(zhuǎn)軸12上；平衡塊拉線32及加載拉線33均與水平面垂直，與旋轉(zhuǎn)軸12截面邊緣保持相切，且拉線的端頭均固定在旋轉(zhuǎn)軸12上。卸載拉線24、加載拉線33、位移測量拉線31及平衡塊拉線32均采用低松弛、高強(qiáng)度的柔軟細(xì)絲線制成，以減小拉線變形引起的測量誤差、拉線厚度引起的旋轉(zhuǎn)半徑測量誤差和旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算誤差。溫控系統(tǒng)由高低溫試驗(yàn)箱13、浙青試件養(yǎng)護(hù)架14、溫控箱21、溫度傳感器4、溫度編碼器5和微型氣泵19組成，其中浙青試件養(yǎng)護(hù)架14固定在高低溫試驗(yàn)箱13中，溫控箱21固定在試驗(yàn)平臺9上。溫控箱21為雙層透明的六面體空箱，上面板為可打開的活動(dòng)板，其余各面板均固定。下面板放置在試驗(yàn)平臺9上，前、后面板有預(yù)留孔使固定軸3及旋轉(zhuǎn)軸12分別穿過，左、右側(cè)面板上預(yù)留孔使溫度傳感器4線纜、溫控箱進(jìn)氣管15及出氣管分別穿過。前、后面板轉(zhuǎn)軸通過的預(yù)留孔上安裝大小適合的軸承，軸承套與面板相接處密封處理，其余預(yù)留孔設(shè)置硅膠孔塞。浙青試件6、試模20、夾具18及溫度傳感器4的端頭完全位于溫控箱21中。浙青試件6、試模20及夾具18安裝時(shí)，需要打開溫控箱21上面板，安裝完畢后關(guān)閉溫控箱21上面板。溫控箱進(jìn)氣管15和溫控箱出氣管16的一端通過預(yù)留孔穿過溫控箱21側(cè)面板進(jìn)入溫控箱21，另一端與高低溫試驗(yàn)箱13相連接。溫控箱進(jìn)氣管15、溫控箱出氣管16在靠近試驗(yàn)平臺9的一端設(shè)置微型氣泵19，溫控箱進(jìn)氣管15通過微型氣泵19將空氣從高低溫試驗(yàn)箱13泵入溫控箱21，溫控箱出氣管16通過微型氣泵19將溫控箱21中的空氣泵回高低溫試驗(yàn)箱13，通過設(shè)置不同數(shù)量、不同位置的進(jìn)氣管和出氣管，使溫控箱21中形成循環(huán)流動(dòng)的空氣流。溫度編碼器5、微型氣泵19固定在試驗(yàn)平臺9上。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)I通過臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)控制面板29的通訊端口、扭矩及位移傳感器的實(shí)測數(shù)據(jù)信息，對加載系統(tǒng)進(jìn)行控制，完成浙青試件6旋轉(zhuǎn)剪切加載、卸載過程，并自動(dòng)控制加載速度、卸載速度、加載時(shí)間、卸載時(shí)間、持荷停留時(shí)間以及重復(fù)加載和卸載次數(shù)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)I同時(shí)通過高低溫試驗(yàn)箱13通訊端口、溫度傳感器4實(shí)測數(shù)據(jù)信息，對溫控系統(tǒng)進(jìn)行控制，完成浙青試件6養(yǎng)護(hù)溫度、蠕變試驗(yàn)溫度的自動(dòng)控制。浙青旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)試驗(yàn)方法:步驟1:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)I根據(jù)溫度傳感器4自動(dòng)監(jiān)測溫控箱21的溫度，當(dāng)滿足目標(biāo)試驗(yàn)溫度一定時(shí)間后將自動(dòng)提示試驗(yàn)開始；步驟2:當(dāng)臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊26向左側(cè)移動(dòng)時(shí)，卸載拉線24逐漸放松，加載砝碼10的重力逐漸通過加載拉線33沿旋轉(zhuǎn)軸12截面邊緣的切線方向施加到旋轉(zhuǎn)軸12上，旋轉(zhuǎn)軸12獲得相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力矩，由于軸承座17的約束作用，旋轉(zhuǎn)軸12只能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角位移并作用于浙青試件6，使浙青試件6產(chǎn)生剪切應(yīng)力，完成一次加載；步驟2:在加載完成后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將控制滾珠絲杠28繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間，使臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊26繼續(xù)向左移動(dòng)一定距離，以保證卸載拉線24在浙青試件6蠕變期間始終保持放松狀態(tài)，否則，浙青試件6的蠕變變形將使加載拉線33逐漸放松、卸載拉線24逐漸再拉緊，卸載拉線24重新再承擔(dān)部分荷載而使加載拉線33承擔(dān)的拉力減少，從而減少了施加到旋轉(zhuǎn)軸12上的力矩；步驟3:加載完成后，浙青試件6受到恒定的力矩作用而產(chǎn)生恒定的剪應(yīng)力，但其旋轉(zhuǎn)剪切變形仍在繼續(xù)增加，加載砝碼10及加載拉線33逐漸向下移動(dòng)，蠕變過程開始；步驟:4:當(dāng)臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊26向右側(cè)移動(dòng)時(shí)，卸載拉線24逐漸拉緊，力口載砝碼10的重力逐漸由卸載拉線24承擔(dān)，同時(shí)加載拉線33逐漸放松，直至降低為零，完成一次卸載；在卸載完成后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將控制臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滾珠絲杠28繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)短暫時(shí)間，使臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊26繼續(xù)向右移動(dòng)一定距離，以消除卸載拉線24可能存在的少量松弛；步驟5:加載系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)I設(shè)定的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)參數(shù)控制臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的滑塊26向左側(cè)移動(dòng)、停止及向右側(cè)移動(dòng)，通過加載砝碼10、加載拉線33、卸載拉線24及旋轉(zhuǎn)軸12實(shí)現(xiàn)對浙青試件6進(jìn)行旋轉(zhuǎn)剪切加載、持荷及卸載過程，并自動(dòng)按預(yù)設(shè)次數(shù)重復(fù)進(jìn)行，完成重復(fù)蠕變及回復(fù)試驗(yàn)過程；步驟:6:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)I根據(jù)采集的扭矩、位移和浙青試件6基本尺寸參數(shù)自動(dòng)計(jì)算浙青旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及蠕變回復(fù)過程中隨時(shí)間變化的剪應(yīng)力、剪應(yīng)變，同時(shí)完成屏幕圖形繪制；步驟7:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)I根據(jù)完成的循環(huán)次數(shù)，以及實(shí)時(shí)采集的位移傳感器信息計(jì)算得到最大角位移、最大剪應(yīng)變等，自動(dòng)判斷是否達(dá)到試驗(yàn)結(jié)束條件；步驟8:當(dāng)滿足試驗(yàn)結(jié)束條件或強(qiáng)行停止時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)保存試驗(yàn)過程中采集的檢測數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)初步整理分析，并提示試驗(yàn)結(jié)束。
權(quán)利要求
1.浙青旋轉(zhuǎn)剪切螺變及重復(fù)螺變回復(fù)試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)試件、由試驗(yàn)平臺(9)、溫控系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成； 試驗(yàn)試件由夾具(18)、試模(20)和浙青試件(6)組成，用兩個(gè)柱形鋼制試模(20)將浙青試件(6)粘結(jié)在中間，再用兩個(gè)夾具(18)將粘結(jié)浙青試件(6)的試模(20)夾在中間；相互連接的夾具(18)、試模(20)和浙青試件(6)共同構(gòu)成試驗(yàn)試件；試驗(yàn)試件一端與固定軸為可拆卸固定連接，另一端與旋轉(zhuǎn)軸為可拆卸固定連接；夾具(18)采用市場上通用的緊固件； 試驗(yàn)平臺(9 )由基礎(chǔ)鋼板、軸承座(17 )、固定軸(3 )、旋轉(zhuǎn)軸(12 )、試驗(yàn)試件、扭矩傳感器及編碼器(2 )、拉線式位移傳感器及編碼器(22 )和平衡塊(23 )組成；三個(gè)軸承座(17 )并列固定在試驗(yàn)平臺(9)的基礎(chǔ)鋼板上，其中一個(gè)軸承座用于支撐固定軸(3)，兩個(gè)軸承座用于支撐旋轉(zhuǎn)軸(12);固定軸(3)的一端通過夾具(18)與試驗(yàn)試件連接，另一端與扭矩傳感器及編碼器(2)為可拆卸固定連接；扭矩傳感器及編碼器(2)固定在試驗(yàn)平臺(9)上；固定軸(3)與旋轉(zhuǎn)軸(12)位于同一水平直線上，旋轉(zhuǎn)軸(12)可沿軸線方向活動(dòng)，便于將試驗(yàn)試件用夾具(18)固定在旋轉(zhuǎn)軸(12)和固定軸(3)之間； 門式支架(7 )橫跨旋轉(zhuǎn)軸(12)垂直地固定在試驗(yàn)平臺(9 )上，使旋轉(zhuǎn)軸穿過門式支架(7);拉線式位移傳感器及編碼器(22)固定在門式支架(7)的上梁，位置處于使拉線式位移傳感器及編碼器拉線(30)與旋轉(zhuǎn)軸截面邊緣相切的位置；位移測量拉線(31) —端與拉線式位移傳感器及編碼器拉線(30)為可拆卸固定連接，另一端均勻、單層纏繞在旋轉(zhuǎn)軸(12)上； 平衡塊(23)位于試驗(yàn)平臺(9)下方；平衡塊拉線(32)的一端與平衡塊(23)為可拆卸固定連接，另一端從試驗(yàn)平臺(9)的開孔中穿過試驗(yàn)平臺(9)，再均勻、單層纏繞在旋轉(zhuǎn)軸(12)上；位移測量拉線(31)對旋轉(zhuǎn)軸(12)所產(chǎn)生的力矩與平衡塊拉線(32)作用于旋轉(zhuǎn)軸(12)的力矩相平衡； 平衡塊拉線(32 )及加載拉線(33 `)均與水平面垂直，與旋轉(zhuǎn)軸(12 )截面邊緣保持相切，且拉線的端頭均固定在旋轉(zhuǎn)軸(12)上； 溫控箱(21)將包括夾具在內(nèi)的試驗(yàn)試件囊括在其中，并安置在試驗(yàn)平臺(9)上；溫控箱進(jìn)氣管(15)和溫控箱出氣管(16)分別連接到高低溫試驗(yàn)箱(13)中；在溫控箱進(jìn)氣管(15)和溫控箱出氣管(16)上安裝有微型氣泵(18)，高低溫試驗(yàn)箱(13)控制溫控箱(21)的溫度；溫度傳感器(4)和溫度編碼器(5)放置于溫控箱(21)中，并通過導(dǎo)線穿出控溫箱(21)連接到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(I);其特征在于: 加載系統(tǒng)由臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)(25)、卸載拉線(24)、定滑輪(11)、定滑輪支架(8)、加載砝碼(10)、加載拉線(33)、臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)夾具板(34)和螺栓(35)組成；定滑輪(11)通過定滑輪支架(8 )固定于試驗(yàn)平臺(9 )上，位置接近旋轉(zhuǎn)軸(12 ) —側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸(12 )的斜上方；用臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)夾具板(34)和螺栓(35)將試驗(yàn)平臺(9)固定在臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)(25)上，位置處于使固定于臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊(6)上的卸載拉線(24)垂直于旋轉(zhuǎn)軸(12 )并沿水平方向跨過旋轉(zhuǎn)軸(12 )至定滑輪(11)處，卸載拉線(24)經(jīng)過定滑輪(11)由水平方向轉(zhuǎn)為垂直方向；卸載拉線(24)—端與臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的滑塊(26)為可拆卸固定連接，另一端通過定滑輪(11)由水平方向轉(zhuǎn)為垂直方向，并與加載砝碼(10)為可拆卸固定連接；加載拉線(33)的一端與加載破碼(10)為可拆卸固定連接,另一端穿過試驗(yàn)平臺(9)的預(yù)留孔均勻、固定纏繞在旋轉(zhuǎn)軸(12)上；加載拉線(33)與水平面垂直，與旋轉(zhuǎn)軸(12)截面邊緣保持相切，且拉線的端頭固定在旋轉(zhuǎn)軸(12)上； 卸載拉線(24)、加載拉線(33)、位移測量拉線(31)及平衡塊拉線(32)均采用低松弛、高強(qiáng)度的柔軟細(xì)絲線制成； 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(I)通過臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)控制面板(29)的通訊端口控制臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的滾珠絲杠(28)按一定速度正向、反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊(26)按一定速度水平直線運(yùn)動(dòng)；臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊(26)帶動(dòng)固定于臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊(26)上的卸載拉線(24)移動(dòng)。
2.浙青旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)試驗(yàn)方法: 步驟1:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(I)根據(jù)溫度傳感器(4)自動(dòng)監(jiān)測溫控箱(21)的溫度，當(dāng)滿足目標(biāo)試驗(yàn)溫度一定時(shí)間后將自動(dòng)提示試驗(yàn)開始； 步驟2:當(dāng)臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊(26)向左側(cè)移動(dòng)時(shí)，卸載拉線(24)逐漸放松，加載砝碼(10)的重力逐漸通過加載拉線(33)沿旋轉(zhuǎn)軸(12)截面邊緣的切線方向施加到旋轉(zhuǎn)軸(12)上，旋轉(zhuǎn)軸(12)獲得相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力矩，由于軸承座(17)的約束作用，旋轉(zhuǎn)軸(12)只能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角位移并作用于浙青試件(6)，使浙青試件(6)產(chǎn)生剪切應(yīng)力，完成一次加載；步驟2:在加載完成后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將控制滾珠絲杠(28)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間，使臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊(26)繼續(xù)向左移動(dòng)一定距離，以保證卸載拉線(24)在浙青試件(6)蠕變期間始終保持放松狀態(tài)，否則，浙青試件(6)的蠕變變形將使加載拉線(33)逐漸放松、卸載拉線(24)逐漸再拉緊 ，卸載拉線(24)重新再承擔(dān)部分荷載而使加載拉線(33)承擔(dān)的拉力減少，從而減少了施加到旋轉(zhuǎn)軸(12)上的力矩； 步驟3:加載完成后，浙青試件(6)受到恒定的力矩作用而產(chǎn)生恒定的剪應(yīng)力，但其旋轉(zhuǎn)剪切變形仍在繼續(xù)增加，加載砝碼(10)及加載拉線(33)逐漸向下移動(dòng)，蠕變過程開始；步驟:4:當(dāng)臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊(26)向右側(cè)移動(dòng)時(shí)，卸載拉線(24)逐漸拉緊，力口載砝碼(10)的重力逐漸由卸載拉線(24)承擔(dān)，同時(shí)加載拉線(33)逐漸放松，直至降低為零，完成一次卸載；在卸載完成后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將控制臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滾珠絲杠(28)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)短暫時(shí)間，使臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)滑塊(26)繼續(xù)向右移動(dòng)一定距離，以消除卸載拉線(24)可能存在的少量松弛； 步驟5:加載系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(I)設(shè)定的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)參數(shù)控制臥式電動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的滑塊(26)向左側(cè)移動(dòng)、停止及向右側(cè)移動(dòng)，通過加載砝碼(10)、加載拉線(33)、卸載拉線(24)及旋轉(zhuǎn)軸(12)實(shí)現(xiàn)對浙青試件(6)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)剪切加載、持荷及卸載過程，并自動(dòng)按預(yù)設(shè)次數(shù)重復(fù)進(jìn)行，完成重復(fù)蠕變及回復(fù)試驗(yàn)過程； 步驟:6:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(I)根據(jù)采集的扭矩、位移和浙青試件(6)基本尺寸參數(shù)自動(dòng)計(jì)算浙青旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及蠕變回復(fù)過程中隨時(shí)間變化的剪應(yīng)力、剪應(yīng)變，同時(shí)完成屏幕圖形繪制； 步驟7:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(I)根據(jù)完成的循環(huán)次數(shù)，以及實(shí)時(shí)采集的位移傳感器信息計(jì)算得到最大角位移、最大剪應(yīng)變等，自動(dòng)判斷是否達(dá)到試驗(yàn)結(jié)束條件； 步驟8:當(dāng)滿足試驗(yàn)結(jié)束條件或強(qiáng)行停止時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)保存試驗(yàn)過程中采集的檢測數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)初步整理分析，并提示試驗(yàn)結(jié)束。
全文摘要
瀝青旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)試驗(yàn)裝置及方法，屬于瀝青力學(xué)性能測試領(lǐng)域。該裝置由試驗(yàn)平臺、試驗(yàn)試件、溫控系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過溫控系統(tǒng)對試驗(yàn)試件的養(yǎng)護(hù)溫度、蠕變試驗(yàn)溫度進(jìn)行自動(dòng)控制；同時(shí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)還控制加載系統(tǒng)，完成對瀝青試件的旋轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)試驗(yàn)。本發(fā)明適用于測定普通瀝青、SBS改性瀝青、橡膠瀝青及其他聚合物改性瀝青等瀝青膠結(jié)料在旋轉(zhuǎn)剪切作用及控溫環(huán)境下的蠕變及重復(fù)蠕變回復(fù)性能。
文檔編號G01N3/32GK103207120SQ20131007876
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者李玉華, 李陸平 申請人:大連理工大學(xué)