專利名稱：一種路面材料表面磨耗測(cè)試裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種路面材料表面磨耗測(cè)試裝置及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，浙青面養(yǎng)護(hù)技術(shù)種類應(yīng)用較多，如超薄磨耗層技術(shù)、碎石封層技術(shù)、微表處技術(shù)等，這些技術(shù)都是在路面表面出現(xiàn)一定的破損程度基礎(chǔ)上，進(jìn)行重新罩面或者封層，起到恢復(fù)路面表面功能的目的。影響技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵因素是罩面材料與原路面的粘結(jié)效果，承受車輛荷載及雨水、風(fēng)、陽光、溫度等環(huán)境因素的作用，能否保持與原路面協(xié)同變形且不剝離脫落等病害?，F(xiàn)有的評(píng)價(jià)罩面、封層材料的表面磨耗的室內(nèi)試驗(yàn)方法主要采用的是稀漿混合料濕輪磨耗試驗(yàn)，該試驗(yàn)方法主要用于檢驗(yàn)成型后的稀漿混合料的配伍性和抗水損害能力。試驗(yàn)中將磨耗頭轉(zhuǎn)動(dòng)300s±2s停止，由公式WTAT= (ma-mb)/A確定混合料的磨耗值。世界各國都是參照了國際稀漿封層協(xié)會(huì)ISSA TlOO中的試驗(yàn)方法，進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整和應(yīng)用，我國規(guī)范對(duì)應(yīng)方法在《公路工程浙青及浙青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011中T0752-2011。另外華南理工大學(xué)的王瑞宜、雷朝旭的發(fā)明專利中，也介紹了一種主驅(qū)動(dòng)輪式路面材料加速加載測(cè)試方法及裝置，可對(duì)相應(yīng)路面材料進(jìn)行表面磨耗的測(cè)試。長(zhǎng)安大學(xué)的韓森、高巍和霍明等公開了一種路面加速磨耗試驗(yàn)裝置。應(yīng)用于模擬水泥混凝土路面、浙青路面及其他路面表面磨耗衰減的試驗(yàn)，可用于評(píng)價(jià)在膠輪作用下路面表面構(gòu)造的耐久性及表面材料的耐磨性。其裝置特征在于，左機(jī)架上設(shè)置有放置路面試樣的平臺(tái)，平臺(tái)四周固定有至少四根立柱，立柱頂端之間通過橫梁固定，左右側(cè)有兩個(gè)橫梁之間固定有上導(dǎo)軌；所述右機(jī)架內(nèi)設(shè)置有電機(jī)，電機(jī)的輸出軸固定連接曲柄，右機(jī)架上設(shè)置有前后兩個(gè)導(dǎo)槽，兩個(gè)導(dǎo)槽之間設(shè)置有活動(dòng)架，活動(dòng)架的一端通過連桿活動(dòng)連接曲柄，活動(dòng)架的另一端設(shè)置有液壓缸，液壓缸的缸體下端設(shè)置有磨耗路面試樣的橡膠摩擦輪，液壓缸的活塞上端設(shè)置有上導(dǎo)向輪，上導(dǎo)向輪與所述上導(dǎo)軌相互配合。長(zhǎng)安大學(xué)的沙愛民、李天祥和胡力群等公開了一種路面材料加速磨耗儀的實(shí)用新型專利，包括機(jī)架和設(shè)置在機(jī)架上并與控制機(jī)構(gòu)相連接的電機(jī)，電機(jī)通過調(diào)速裝置連接豎直設(shè)置的中軸。本發(fā)明橡膠輪的轉(zhuǎn)速、荷載均為可調(diào)，便于模擬不同道路交通條件；本發(fā)明不僅適用于實(shí)驗(yàn)室，而且能夠在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際路面上使用。南非的MLS3小型加速加載試驗(yàn)機(jī)，也可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的磨耗，該裝置采用充氣胎，接地壓力、試驗(yàn)溫度條件可控。以上的相應(yīng)磨耗設(shè)備均在一定程度上可模擬路面表面磨耗，但在加載速度上受到很大的限制，不能充分模擬車輛高速行駛狀態(tài)下，材料的磨耗損失情況。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種路面材料表面磨耗測(cè)試裝置及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種路面材料表面磨耗測(cè)試裝置，包括控制箱，控制箱包括箱體、箱門和控制面板，箱門安裝于箱體一側(cè)，控制面板位于箱體上方；
該裝置還包括磨耗測(cè)試裝置、接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置、速度數(shù)據(jù)采集裝置和控制裝
置；
所述磨耗測(cè)試裝置位于控制箱一側(cè)；
所述磨耗測(cè)試裝置包括反力架、加載裝置、傳動(dòng)軸、同步皮帶輪、電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)和氣壓缸；
所述加載裝置、傳動(dòng)軸、同步皮帶輪、電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、氣壓缸均設(shè)置在反力架的框架內(nèi)；
所述加載裝置位于反力架的框架底部，包括加載輪、加載底板和加載輪軸承；加載底板安裝于反力架的框架底部，且加載底板中心處垂直安裝有傳動(dòng)軸；加載底板上方設(shè)置有加載輪軸承和加載輪；加載輪軸承套在傳動(dòng)軸外，且加載輪軸承兩端分別連接有一個(gè)加載輪；
所述同步皮帶輪位于加載輪軸承上方且套在傳動(dòng)軸外，同步皮帶輪外套有同步皮帶； 所述電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接同步皮帶輪；
所述空氣壓縮機(jī)安裝在傳動(dòng)軸的一側(cè)，電動(dòng)機(jī)安裝在傳動(dòng)軸的另一側(cè)，氣壓缸安裝于傳動(dòng)軸上；` 所述接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置包括壓力感應(yīng)器和面積傳感器，且壓力感應(yīng)器的輸出端和面積傳感器輸出端均連接至控制裝置；壓力感應(yīng)器安裝在氣壓缸與同步皮帶輪之間；面積傳感器通過數(shù)據(jù)線與控制裝置相連；
所述速度數(shù)據(jù)采集裝置包括反光貼和計(jì)數(shù)儀；
所述反光貼貼于同步皮帶輪的表面，計(jì)數(shù)儀安裝在同步皮帶輪側(cè)方的反力架框架上；所述控制裝置位于控制箱內(nèi)，控制裝置分別與磨耗測(cè)試裝置、接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置、速度數(shù)據(jù)采集裝置連接。所述計(jì)數(shù)儀用于實(shí)時(shí)采集反光貼隨同步皮帶輪運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)所產(chǎn)生的脈沖。所述反光貼的數(shù)量與計(jì)數(shù)儀采集的脈沖個(gè)數(shù)相同。所述控制面板設(shè)置有數(shù)據(jù)顯示板、變頻調(diào)節(jié)面板、壓力調(diào)節(jié)鈕、氣壓表和控制開關(guān);
數(shù)據(jù)顯示板用于顯示接地壓力、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、加載模擬畫面、當(dāng)前電動(dòng)機(jī)頻率；
變頻調(diào)節(jié)面板用于根據(jù)當(dāng)前電動(dòng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)加載輪的行駛速度；
壓力調(diào)節(jié)鈕用于調(diào)節(jié)氣壓缸的氣壓；
氣壓表用于顯不氣壓缸的氣壓；
控制開關(guān)用于啟動(dòng)設(shè)備、停止設(shè)備和參數(shù)設(shè)置。所述控制裝置包括控制器、數(shù)據(jù)處理器、可調(diào)分壓器、分壓器、接觸器輔助接電模塊、熱繼電器、時(shí)間繼電器、低壓斷路器和空氣開關(guān)；
控制器的輸入端分別連接面積傳感器輸出端、計(jì)數(shù)儀的輸出端、壓力感應(yīng)器的輸出端和電動(dòng)機(jī)，控制器的輸出端連接數(shù)據(jù)處理器的輸入端；可調(diào)分壓器進(jìn)氣口連接空氣壓縮機(jī)，可調(diào)分壓器出氣口通過分壓器與氣壓缸相連；熱繼電器通過接觸器輔助接電模塊與電動(dòng)機(jī)的電路相連，時(shí)間繼電器安放于控制箱內(nèi)且與控制開關(guān)相連；低壓斷路器分別與接觸器輔助接電模塊、電動(dòng)機(jī)相連；空氣開關(guān)與控制裝置的電源相連。
所述加載底板用于承載固定置于試樣模具中的路面材料試樣，試樣模具為N等分的圓環(huán)形。所述加載輪為充氣膠胎或?qū)嵭哪z胎。所述加載裝置外側(cè)安裝有金屬防護(hù)罩，用于防止加載輪運(yùn)動(dòng)時(shí)飛濺的路面材料試樣。所述壓力感應(yīng)器用于測(cè)量氣壓缸產(chǎn)生的壓力，并將壓力數(shù)據(jù)傳送至控制裝置，所述面積傳感器用于在測(cè)試開始前獲取加載輪與加載底板接觸的面積。采用所述的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置的測(cè)試方法，包括如下步驟:
步驟1:開啟路面材料表面磨耗測(cè)試裝置電源，打開控制面板上的控制開關(guān)，保證電動(dòng)機(jī)和空氣壓縮機(jī)正常運(yùn)行，且數(shù)據(jù)顯示板顯示正常；
步驟2:將待測(cè)試路面材料試樣加工成型至圓環(huán)形，并稱取試樣質(zhì)量；
步驟3:將待測(cè)試路面材料試樣放入試樣模具中，一同放置于加載底板上；
步驟4:利用壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)氣壓缸中的氣壓，將一個(gè)加載輪下降至路面材料試樣正上方并接觸試樣，另一個(gè)加載輪下方放置與路面材料試樣相同厚度的鋼板；
步驟5:調(diào)節(jié)氣壓缸中的氣壓至數(shù)據(jù)顯示板顯示的接地壓力達(dá)到測(cè)試需求值，停止加壓，并記錄當(dāng)前接地壓力值；
步驟6:檢查安裝在加載裝置外的金屬防護(hù)罩是否安全可靠；
步驟7:通過變頻調(diào)節(jié)面板調(diào)節(jié)加載輪的行駛速度；
步驟8:啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)在設(shè)定頻率下，正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同步皮帶帶動(dòng)同步皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同步皮帶輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸進(jìn)行豎向圓周運(yùn)轉(zhuǎn)，傳動(dòng)軸帶動(dòng)加載輪軸承在水平方向上圓周運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)加載輪以傳動(dòng)軸為中心進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)；
步驟9:測(cè)試過程中，數(shù)據(jù)顯示板實(shí)時(shí)顯示接地壓力、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、加載模擬畫面和當(dāng)前電動(dòng)機(jī)頻率；
步驟10:測(cè)試結(jié)束，關(guān)閉路面材料表面磨耗測(cè)試裝置電源，取出路面材料試樣，稱取試樣質(zhì)量，根據(jù)測(cè)試前后的試樣質(zhì)量計(jì)算測(cè)試過程中的質(zhì)量損失率，以評(píng)價(jià)該路面材料在一定速度和一定接地壓力條件下的表面磨耗情況。有益效果:
能夠在室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)模擬，且行駛速度和輪胎接地壓力均可控制，以實(shí)現(xiàn)路面表面罩面、封層材料在室內(nèi)試驗(yàn)研究階段，也可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)狀況的模擬，為實(shí)際應(yīng)用提供參考依據(jù)，具體優(yōu)點(diǎn)如下:
1、采用雙輪環(huán)道加載模式，具有自動(dòng)化程度高、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)；
2、采用氣壓缸對(duì)路面材料試樣施加豎向荷載，穩(wěn)壓效果較好，并可以通過調(diào)節(jié)氣壓缸中的氣壓，來調(diào)節(jié)加載輪的接地壓力；
3、采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)同步皮帶輪，同步皮帶輪聯(lián)動(dòng)傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)加載輪軸承和加載輪，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)加載輪在環(huán)道平面上，圍繞傳動(dòng)軸中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并加載；
4、在同步皮帶輪上設(shè)置反光貼，由計(jì)數(shù)器時(shí)時(shí)記錄同步皮帶輪的旋轉(zhuǎn)周期頻率，并將此頻率轉(zhuǎn)化成加載輪的線速度，實(shí)時(shí)顯示到控制面板上，便于觀測(cè)；
5、加載輪采用充氣膠胎，與實(shí)際路面車輛輪胎類似，能夠真實(shí)模擬輪胎對(duì)路面的作用
力；6、既可在室內(nèi)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，也可以運(yùn)到實(shí)際路面上，將加載輪直接作用于路面上，進(jìn)行磨耗檢測(cè)試驗(yàn)；
7、最多可同時(shí)對(duì)6個(gè)試件進(jìn)行平行試驗(yàn)，消除了試驗(yàn)不均一性帶來的誤差，為了方便試驗(yàn)操作，加載裝置外側(cè)安裝有金屬防護(hù)罩，可以自由打開，放置和取出試驗(yàn)試樣。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的控制面板示意圖； 圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置俯視 圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的速度數(shù)據(jù)采集裝置示意 圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的磨耗測(cè)試裝置側(cè)視 圖6是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置工作原理示意 圖7是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置示意 圖8是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的速度數(shù)據(jù)采集裝置示意 圖9是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的控制箱內(nèi)部器件連接示意 圖10是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的試樣模具示意 其中，1-控制箱，2-壓力調(diào)節(jié)鈕，3-控制面板，4-氣壓缸，5-電動(dòng)機(jī)，6-空氣壓縮機(jī)，7-計(jì)數(shù)儀，8-同步皮帶輪，9-加載輪，10-傳動(dòng)軸，11-箱門，12-加載底板，13-反力架，14-數(shù)據(jù)顯示板，15-變頻調(diào)節(jié)面板，16-箱體，17-氣壓表，18-控制開關(guān)，19-加載輪軸承，20-反光貼，21-空氣壓縮機(jī)底座，22-壓力感應(yīng)器，23-可調(diào)分壓器，24-分壓器，25-氣筒，26-面積傳感器，27-控制器，28-數(shù)據(jù)處理器，29-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，30-接觸器輔助接點(diǎn)模塊，31-熱繼電器，32-時(shí)間繼電器，33-低壓斷路器，34-空氣開關(guān)，35-金屬防護(hù)罩。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)說明。如圖1所示，本實(shí)施方式的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置，包括控制箱I，控制箱I包括箱體16、箱門11和控制面板3,箱門11安裝于箱體16 —側(cè),控制面板3位于箱體16上方，該裝置還包括磨耗測(cè)試裝置、接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置、速度數(shù)據(jù)采集裝置和控制裝置；
控制裝置位于控制箱I內(nèi)，控制裝置分別連接磨耗測(cè)試裝置、接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置、速度數(shù)據(jù)采集裝置；
磨耗測(cè)試裝置位于控制箱I一側(cè)；
磨耗測(cè)試裝置包括反力架13、加載裝置、傳動(dòng)軸10、同步皮帶輪8、電動(dòng)機(jī)5、空氣壓縮機(jī)6和氣壓缸4 ；
反力架13是提供加載的反力裝置；
空氣壓縮機(jī)6和氣壓缸4是動(dòng)力來源裝置；
加載裝置、傳動(dòng)軸10、同步皮帶輪8、電動(dòng)機(jī)5、空氣壓縮機(jī)6、氣壓缸4均設(shè)置在反力架13的框架內(nèi)；
加載裝置位于反力架13的框架底部，包括加載輪9、加載底板12和加載輪軸承19 ;力口載底板12安裝于反力架13的框架底部，且加載底板12中心處垂直安裝有傳動(dòng)軸10 ;加載底板12上方設(shè)置有加載輪軸承19和加載輪9 ;加載輪軸承19套在傳動(dòng)軸10外，且加載輪軸承19兩端分別連接有一個(gè)加載輪9，如圖3所示；
同步皮帶輪8位于加載輪軸承19上方且套在傳動(dòng)軸10外，同步皮帶輪8外套有同步皮帶；
電動(dòng)機(jī)5的輸出軸連接同步皮帶輪8 ;電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-4 ；
空氣壓縮機(jī)6安裝在傳動(dòng)軸10的一側(cè)，電動(dòng)機(jī)5安裝在傳動(dòng)軸10的另一側(cè)，氣壓缸4安裝于傳動(dòng)軸10上，空氣壓縮機(jī)6的氣筒25連接氣壓缸4 ；
接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置包括壓力感應(yīng)器22和面積傳感器26，且壓力感應(yīng)器22的輸出端和面積傳感器26輸出端均連接至控制裝置；壓力感應(yīng)器22安裝在氣壓缸4與同步皮帶輪8之間；面積傳感器26通過數(shù)據(jù)線與控制裝置相連；
面積傳感器26采用印刷電路板(PCB)，印刷電路板中有多個(gè)觸點(diǎn)，每一個(gè)觸點(diǎn)為一個(gè)電阻，該印刷電路板表面為導(dǎo)電橡膠，當(dāng)加載輪9接觸面積傳感器表面時(shí)，與印刷線路板的觸點(diǎn)接觸，每接觸一個(gè)觸點(diǎn)即連通一個(gè)電阻。如圖4所示，速度數(shù)據(jù)采集裝置包括反光貼20和計(jì)數(shù)儀7 ；
反光貼20貼于同步皮帶輪8的表面,計(jì)數(shù)儀7安裝在同步皮帶輪8側(cè)方的反力架13框架上。計(jì)數(shù)儀7型號(hào)為GBS18-2MDE3，用于實(shí)時(shí)傳輸反光貼20隨同步皮帶輪8運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)所產(chǎn)生的脈沖。如圖8所示，反光貼20的數(shù)量與計(jì)數(shù)儀7采集的脈沖個(gè)數(shù)相同。本實(shí)施方式中，反光貼共有4枚,相鄰兩枚成90°粘貼于同步皮帶輪8表面,隨同步皮帶輪8 一起轉(zhuǎn)動(dòng),計(jì)數(shù)儀7采集脈沖，數(shù)據(jù)處理器28根據(jù)采集到的脈沖計(jì)算當(dāng)前加載輪9的輪胎轉(zhuǎn)速；將該輪胎轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)輸入異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控29控制電動(dòng)機(jī)5的頻率；反光貼20的數(shù)量，用戶可以自行調(diào)整，只需調(diào)整數(shù)據(jù)顯示板14顯示的脈沖個(gè)數(shù)與反光貼20的數(shù)量一致即可。如圖2所示，控制面板3設(shè)置有數(shù)據(jù)顯示板14、變頻調(diào)節(jié)面板15、壓力調(diào)節(jié)鈕2、氣壓表17和控制開關(guān)18 ；
數(shù)據(jù)顯示板14用于顯示接地壓力、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、加載模擬畫面、當(dāng)前電動(dòng)機(jī)頻率；數(shù)據(jù)顯示板選用臺(tái)達(dá)D0P-B05510D觸摸顯示屏；
變頻調(diào)節(jié)面板15用于根據(jù)當(dāng)前電動(dòng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)加載輪的行駛速度；
壓力調(diào)節(jié)鈕2用于調(diào)節(jié)氣壓缸4的氣壓；通過壓力調(diào)節(jié)鈕2，控制輸出到氣壓缸4的壓力大小，獲得所需加載輪的接地壓力，空氣壓縮機(jī)6也可用于為加載輪9加壓。氣壓表17用于顯示可調(diào)分壓器23出氣口處的氣壓(即氣壓缸4的氣壓)；當(dāng)分壓器24與氣壓缸4相連的出氣口為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，氣壓表17可以較為準(zhǔn)確的控制充氣加載輪9內(nèi)的氣壓，不使用時(shí)分壓器24與氣筒25相連的出氣口閥門為關(guān)閉狀態(tài)；
控制開關(guān)18用于啟動(dòng)設(shè)備、停止設(shè)備和參數(shù)設(shè)置?？刂蒲b置安裝在控制箱I內(nèi)，如圖7所示，包括控制器27、數(shù)據(jù)處理器28、可調(diào)分壓器23、分壓器24、接觸器輔助接電模塊30、熱繼電器31、時(shí)間繼電器32、低壓斷路器33和空氣開關(guān)34 ;控制器27的輸入端分別連接面積傳感器26輸出端、計(jì)數(shù)儀7的輸出端、壓力感應(yīng)器22的輸出端和電動(dòng)機(jī)5，控制器27的輸出端連接數(shù)據(jù)處理器28的輸入端，數(shù)據(jù)處理器28的輸出端連接數(shù)據(jù)顯示板14。
本實(shí)施方式的控制器27采用臺(tái)達(dá)的型號(hào)為DVP-04PT-S的可編程序控制器，數(shù)據(jù)處理器28選用臺(tái)達(dá)的PLC-DVP10SX11R，根據(jù)電阻值得到加載輪9接觸的觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)，進(jìn)而得到加載輪橫向和縱向的接觸長(zhǎng)度，根據(jù)面積和載荷得到當(dāng)前加載輪接地壓力。如圖6所示，可調(diào)分壓器23通過壓力調(diào)節(jié)鈕2調(diào)節(jié)氣壓缸4的氣壓，可調(diào)分壓器23進(jìn)氣口連接空氣壓縮機(jī)6，可調(diào)分壓器23出氣口通過分壓器24與氣壓缸4相連(分壓器24另一出氣口與氣筒25相連，氣筒25用于給加載輪9充氣，非充氣狀態(tài)下，該出氣口為關(guān)閉狀態(tài)，充氣狀態(tài)下，分壓器24與氣壓缸4相連的出氣口為關(guān)閉狀態(tài))。熱繼電器31通過接觸器輔助接電模塊30與電動(dòng)機(jī)5的電路相連，頻繁接通電動(dòng)機(jī)5的大電流電路裝置，當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)可以快速切斷交流回路，當(dāng)電流產(chǎn)生熱量過大時(shí)，控制接觸器輔助接電模塊30失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。時(shí)間繼電器32共有3個(gè)，并排安放于控制箱I內(nèi)(具體位置如圖9所示)，3個(gè)時(shí)間繼電器32均與控制開關(guān)18相連，當(dāng)時(shí)間繼電器32線圈通電和斷電時(shí)延時(shí)一段時(shí)間觸點(diǎn)輸出，以保證用電器安全。低壓斷路器33是同時(shí)具有手動(dòng)開關(guān)和自動(dòng)保護(hù)功能的電器，低壓斷路器33與接觸器輔助接電模30塊相連以對(duì)經(jīng)過的電路進(jìn)行分配，低壓斷路器33還與電動(dòng)機(jī)5相連，不頻繁的啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)5，對(duì)電動(dòng)機(jī)5電路實(shí)行保護(hù)，低壓斷路器33還連接熱繼電器31。空氣開關(guān)34與控制裝置的電源相連，用以手動(dòng)和自動(dòng)對(duì)控制箱I內(nèi)電路實(shí)行保護(hù)。加載底板12用于承載固定置于試樣模具中的路面材料試樣。加載輪9為充氣膠胎或?qū)嵭哪z胎。加載裝置外側(cè)安裝有金屬防護(hù)罩35，用于防止加載輪9運(yùn)動(dòng)時(shí)飛濺的路面材料試樣。試樣模具為N (N=6)等分的圓環(huán)形，本實(shí)施方式采用的試樣模具為6等分的圓環(huán)形，如圖10所示，該模具采用鋼材制成，表面涂有保護(hù)器，模具外徑為630mm，內(nèi)徑為330mm，角度為60°，共有六塊。每次試驗(yàn)可同時(shí)加載6個(gè)試樣，將路面材料試樣加工成圓環(huán)形，均分成6個(gè)等分，6個(gè)試樣正好拼成一個(gè)圓環(huán)形。制作用于測(cè)試的試樣尺寸最好與模具尺寸相同，這樣在進(jìn)行測(cè)試的過程中，模具邊框可以提供一定約束力放置試件滑移。采用所述的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置的測(cè)試方法，包括如下步驟:
步驟1:開啟路面材料表面磨耗測(cè)試裝置電源，打開控制面板上的控制開關(guān)，保證電動(dòng)機(jī)和空氣壓縮機(jī)正常運(yùn)行，且數(shù)據(jù)顯示板顯示正常；
步驟2:將待測(cè)試路面材料試樣加工成型至圓環(huán)形，并稱取試樣質(zhì)量；
步驟3:將待測(cè)試路面材料試樣放入試樣模具中，一同放置于加載底板上；
步驟4:利用壓力調(diào)節(jié)鈕(可調(diào)分壓器)調(diào)節(jié)氣壓缸中的氣壓，將一個(gè)加載輪下降至路面材料試樣正上方并接觸試樣，另一個(gè)加載輪下方放置與路面材料試樣相同厚度的鋼板；步驟5:調(diào)節(jié)氣壓缸中的氣壓至數(shù)據(jù)顯示板顯示的接地壓力達(dá)到測(cè)試需求值，停止加壓，并記錄當(dāng)前接地壓力值；
步驟6:檢查安裝在加載裝置外的金屬防護(hù)罩是否安全可靠；
步驟7:通過變頻調(diào)節(jié)面板調(diào)節(jié)加載輪的行駛速度；
步驟8:啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)在設(shè)定頻率下，正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同步皮帶帶動(dòng)同步皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同步皮帶輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸進(jìn)行豎向圓周運(yùn)轉(zhuǎn)，傳動(dòng)軸帶動(dòng)加載輪軸承在水平方向上圓周運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)加載輪以傳動(dòng)軸為中心進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)；
步驟9:測(cè)試過程中，數(shù)據(jù)顯示板實(shí)時(shí)顯示接地壓力、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、加載模擬畫面和當(dāng)前電動(dòng)機(jī)頻率；
步驟10:測(cè)試結(jié)束，關(guān)閉路面材料表面磨耗測(cè)試裝置電源，取出路面材料試樣，稱取試樣質(zhì)量，根據(jù)測(cè)試前后的試樣質(zhì)量計(jì)算測(cè)試過程中的質(zhì)量損失率，以評(píng)價(jià)該路面材料在一定速度和一定接地壓力條件下的表面磨耗情況。
權(quán)利要求
1.一種路面材料表面磨耗測(cè)試裝置，包括控制箱，控制箱包括箱體、箱門和控制面板，箱門安裝于箱體一側(cè)，控制面板位于箱體上方，其特征在于:該裝置還包括磨耗測(cè)試裝置、接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置、速度數(shù)據(jù)采集裝置和控制裝置； 所述磨耗測(cè)試裝置位于控制箱一側(cè)； 所述磨耗測(cè)試裝置包括反力架、加載裝置、傳動(dòng)軸、同步皮帶輪、電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)和氣壓缸；所述加載裝置、傳動(dòng)軸、同步皮帶輪、電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、氣壓缸均設(shè)置在反力架的框架內(nèi)； 所述加載裝置位于反力架的框架底部，包括加載輪、加載底板和加載輪軸承；加載底板安裝于反力架的框架底部，且加載底板中心處垂直安裝有傳動(dòng)軸；加載底板上方設(shè)置有加載輪軸承和加載輪；加載輪軸承套在傳動(dòng)軸外，且加載輪軸承兩端分別連接有一個(gè)加載輪； 所述同步皮帶輪位于加載輪軸承上方且套在傳動(dòng)軸外，同步皮帶輪外套有同步皮帶； 所述電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接同步皮帶輪； 所述空氣壓縮機(jī)安裝在傳動(dòng)軸的一側(cè)，電動(dòng)機(jī)安裝在傳動(dòng)軸的另一側(cè)，氣壓缸安裝于傳動(dòng)軸上，空氣壓縮機(jī)的氣筒連接氣壓缸； 所述接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置包括壓力感應(yīng)器和面積傳感器，且壓力感應(yīng)器的輸出端和面積傳感器輸出端均連接至控制裝置；壓力感應(yīng)器安裝在氣壓缸與同步皮帶輪之間；面積傳感器通過數(shù)據(jù)線與控制裝置相連； 所述速度數(shù)據(jù)采集裝置包括反光貼和計(jì)數(shù)儀； 所述反光貼貼于同步皮帶輪的表面，計(jì)數(shù)儀安裝在同步皮帶輪側(cè)方的反力架框架上；所述控制裝置位于控制箱內(nèi)，控制裝置分別與磨耗測(cè)試裝置、接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置、速度數(shù)據(jù)采集裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置，其特征在于:所述計(jì)數(shù)儀用于實(shí)時(shí)采集反光貼隨同步皮帶輪運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)所產(chǎn)生的脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置，其特征在于:所述反光貼的數(shù)量與計(jì)數(shù)儀采集的脈沖個(gè)數(shù)相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置，其特征在于:所述控制面板設(shè)置有數(shù)據(jù)顯示板、變頻調(diào)節(jié)面板、壓力調(diào)節(jié)鈕、氣壓表和控制開關(guān)； 數(shù)據(jù)顯示板用于顯示接地壓力、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、加載模擬畫面、當(dāng)前電動(dòng)機(jī)頻率； 變頻調(diào)節(jié)面板用于根據(jù)當(dāng)前電動(dòng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)加載輪的行駛速度； 壓力調(diào)節(jié)鈕用于調(diào)節(jié)氣壓缸的氣壓； 氣壓表用于顯不氣壓缸的氣壓； 控制開關(guān)用于啟動(dòng)設(shè)備、停止設(shè)備和參數(shù)設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置，其特征在于:所述控制裝置包括控制器、數(shù)據(jù)處理器、可調(diào)分壓器、分壓器、接觸器輔助接電模塊、熱繼電器、時(shí)間繼電器、低壓斷路器和空氣開關(guān)； 控制器的輸入端分別連接面積傳感器輸出端、計(jì)數(shù)儀的輸出端、壓力感應(yīng)器的輸出端和電動(dòng)機(jī)，控制器的輸出端連接數(shù)據(jù)處理器的輸入端；可調(diào)分壓器進(jìn)氣口連接空氣壓縮機(jī)，可調(diào)分壓器出氣口通過分壓器與氣壓缸相連；熱繼電器通過接觸器輔助接電模塊與電動(dòng)機(jī)的電路相連，時(shí)間繼電器安放于控制箱內(nèi)且與控制開關(guān)相連；低壓斷路器分別與接觸器輔助接電模塊、電動(dòng)機(jī)相連；空氣開關(guān)與控制裝置的電源相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置，其特征在于:所述加載底板用于承載固定置于試樣模具中的路面材料試樣，試樣模具為N等分的圓環(huán)形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置，其特征在于:所述加載輪為充氣膠胎或?qū)嵭哪z胎。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置，其特征在于:所述加載裝置外側(cè)安裝有金屬防護(hù)罩，用于防止加載輪運(yùn)動(dòng)時(shí)飛濺的路面材料試樣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置，其特征在于:所述壓力感應(yīng)器用于測(cè)量氣壓缸產(chǎn)生的壓力，并將壓力數(shù)據(jù)傳送至控制裝置，所述面積傳感器用于在測(cè)試開始前獲取加載輪與加載底板接觸的面積。
10.采用權(quán)利要求1所述的路面材料表面磨耗測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1:開啟路面材料表面磨耗測(cè)試裝置電源，打開控制面板上的控制開關(guān)，保證電動(dòng)機(jī)和空氣壓縮機(jī)正常運(yùn)行，且數(shù)據(jù)顯示板顯示正常； 步驟2:將待測(cè)試路面材料試樣加工成型至圓環(huán)形，并稱取試樣質(zhì)量； 步驟3:將待測(cè)試路面材料試樣放入試樣模具中，一同放置于加載底板上； 步驟4:利用壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)氣壓缸中的氣壓，將一個(gè)加載輪下降至路面材料試樣正上方并接觸試樣，另一個(gè)加載輪下方放置與路面材料試樣相同厚度的鋼板； 步驟5:調(diào)節(jié)氣壓缸中的氣壓至數(shù)據(jù)顯示板顯示的接地壓力達(dá)到測(cè)試需求值，停止加壓，并記錄當(dāng)前接地壓力值； 步驟6:檢查安裝在加載裝置外的金屬防護(hù)罩是否安全可靠； 步驟7:通過變頻調(diào)節(jié)面板調(diào)節(jié)加載輪的行駛速度； 步驟8:啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)在設(shè)定頻率下，正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同步皮帶帶動(dòng)同步皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同步皮帶輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸進(jìn)行豎向圓周運(yùn)轉(zhuǎn)，傳動(dòng)軸帶動(dòng)加載輪軸承在水平方向上圓周運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)加載輪以傳動(dòng)軸為中心進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)； 步驟9:測(cè)試過程中，數(shù)據(jù)顯示板實(shí)時(shí)顯示接地壓力、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、加載模擬畫面和當(dāng)前電動(dòng)機(jī)頻率； 步驟10:測(cè)試結(jié)束，關(guān)閉路面材料表面磨耗測(cè)試裝置電源，取出路面材料試樣，稱取試樣質(zhì)量， 根據(jù)測(cè)試前后的試樣質(zhì)量計(jì)算測(cè)試過程中的質(zhì)量損失率，以評(píng)價(jià)該路面材料在一定速度和一定接地壓力條件下的表面磨耗情況。
全文摘要
一種路面材料表面磨耗測(cè)試裝置及方法，該裝置包括控制箱，控制箱包括箱體、箱門和控制面板，還包括磨耗測(cè)試裝置、接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置、速度數(shù)據(jù)采集裝置和控制裝置；磨耗測(cè)試裝置包括反力架、加載裝置、傳動(dòng)軸、同步皮帶輪、電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)和氣壓缸；接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置包括壓力感應(yīng)器和面積傳感器；面積傳感器通過數(shù)據(jù)線與控制裝置相連；速度數(shù)據(jù)采集裝置包括反光貼和計(jì)數(shù)儀；控制裝置分別與磨耗測(cè)試裝置、接地壓力數(shù)據(jù)采集裝置、速度數(shù)據(jù)采集裝置連接。采用雙輪環(huán)道加載模式，自動(dòng)化程度高、可操作性強(qiáng)，采用氣壓缸對(duì)路面材料試樣施加豎向荷載，穩(wěn)壓效果較好，既可在室內(nèi)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，也可以運(yùn)到實(shí)際路面上。
文檔編號(hào)G01N5/04GK103207126SQ201310111559
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者朱建平, 劉云全, 馬體忠, 范興華, 孫培 申請(qǐng)人:遼寧省交通科學(xué)研究院