一種應用于測試機場瀝青道面抗高溫變形性能測試的試驗系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種試驗系統(tǒng)及方法，具體涉及一種應用于測試機場瀝青道面抗高溫變形性能測試的試驗系統(tǒng)及方法，屬于路橋建設(shè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]機場道面輪轍的發(fā)生直接影響到機場的安全運營，2011年，首都國際機場多次出現(xiàn)了因機場道面高溫變形較大而導致飛機受困跑道的安全事故，不僅給機場安全運營帶來重大隱患，也造成了不良的社會影響。輪轍的出現(xiàn)大大增加了飛機輪胎、渦輪發(fā)動機和機身破壞的可能性，也增大了飛機滑跑時偏離軌道的概率。研究表明，雨天輪轍內(nèi)積水可導致道面抗滑能力不足，飛機行駛時會產(chǎn)生滑水現(xiàn)象，引發(fā)飛機偏離跑道事故。美國聯(lián)邦航空管理局的研究也表明，輪轍破壞是道面抗滑能力失效的一個重要原因。
[0003]20世紀40年代，軍用飛機作為飛機的主要機型，最大起飛重量約為28噸，主起落架為單軸單輪構(gòu)型，所以最初的機場跑道道面僅需考慮單輪載荷的重復作用，但是，隨著航空業(yè)的發(fā)展，飛機載荷不斷增大，以B747-100為代表的雙軸雙輪載荷稱為當時飛機載荷的主要形式，近年來，各大飛機制造廠商均致力于大型民用客機的研制技術(shù)，A380、B787等新一代大飛機NGLA(New Generat1n Large Aircraft)不斷問世，為了承受飛機的巨大重量，NGLA起落架構(gòu)型與以往的機型相比有較大差別。例如A380-800飛機，最大起飛重量562噸，主起落架由兩側(cè)起落架和中起落架組成，其中側(cè)起落架各6各輪子，中起落架各4各輪子，主起落架的輪子數(shù)目達20個，平均輪壓高達1.5MPa。由此可見，隨著航空運輸業(yè)的不斷發(fā)展，起落架的構(gòu)型日趨復雜，覆蓋范圍廣、軸載重、軸壓高。飛機載荷的不斷變化對機場材料和結(jié)構(gòu)提出了更高、更苛刻的要求。
[0004]但是，當前，世界各國的研究人員采用了使用改性瀝青、添加抗車轍劑、優(yōu)化級配設(shè)計等一系列方法以防止機場瀝青道面高溫永久變形的發(fā)生，但仍未得到有效解決。究其原因在于當前機場瀝青道面所采用混合料抗高溫永久變形性能的評價仍普遍采用道路工程車轍試驗方法。機場瀝青道面的抗高溫永久變形性能試驗采用公路設(shè)計的標準軸載，接地壓力為0.7Mpa，而目前機場道面設(shè)計采用的設(shè)計飛機法，是以經(jīng)行道面的最大飛機作為設(shè)計荷載，而飛機機型的發(fā)展可以說明，以0.7Mpa為標準的機場瀝青道面抗高溫永久變形的評價方法難以體現(xiàn)飛機重載特點，且沒有考慮飛機多輪組疊加效應對機場瀝青道面的高溫穩(wěn)定性能的影響，也無法考慮飛機行駛速度、轉(zhuǎn)彎等對瀝青道面發(fā)生高溫永久變形特性的影響?？紤]飛機重載、多輪荷載及飛機行駛條件的瀝青道面抗高溫永久變形評價方法的缺失，造成機了場瀝青道面抗高溫永久變形性能試驗評價方法無法反應出飛機荷載一道面共同作用的真實情況，嚴重阻礙機場瀝青道面技術(shù)的進一步發(fā)展。因此亟需開發(fā)一種考慮飛機的多輪重載及飛機運行特點的瀝青道面抗高溫永久變形的試驗方法，以安全、準確評價機場瀝青道面的抗高溫永久變形性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的機場瀝青道面抗高溫永久變形評價方法依賴于公路工程瀝青混合料抗車轍性能評價方法，致使機場瀝青道面材料試驗在荷載偏低、單輪荷載及荷載作用形式不符合實際情況的條件下進行的問題，進而提出一種應用于測試機場瀝青道面抗高溫變形性能測試的試驗系統(tǒng)及方法。
[0006]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明所述系統(tǒng)包括電機、電機支撐座、主軸、多個導柱、上固定板、下固定板、膠輪支撐盤、料盤、托板、液壓缸、壓力傳感器、膠輪、多個支撐輪、上軸承座、下軸承座、膠輪盤連接套和底板，上固定板、下固定板、托板、底板由上至下依次平行設(shè)置，多個導柱均布設(shè)置，且每個導柱均由上至下依次穿過上固定板、下固定板、托板、底板，膠輪支撐盤、料盤由上至下依次設(shè)置在下固定板與托板之間，且料盤的下表面與托板的上表面連接，多個膠輪均布安裝在膠輪支撐盤上，且運行時每個膠輪的下輪緣均與料盤的上表面接觸，膠輪支撐盤邊緣的上表面與下固定板的下表面之間設(shè)有多個支撐輪，上固定板上表面的中部嵌裝有上軸承座，下固定板上表面的中部嵌裝有下軸承座，電機通過電機支撐座安裝在上軸承座上，主軸的下端插裝在膠輪支撐盤上表面中部的膠輪盤連接套內(nèi)，主軸的上端由下至上依次穿過下軸承座、上軸承座與電機的轉(zhuǎn)動軸連接，液壓缸安裝在底板的上表面上，液壓缸的液壓桿的上端通過壓力傳感器與托板的下表面連接。
[0007]本發(fā)明所述方法的具體步驟如下:
[0008]步驟一、摘除料盤中心的對稱螺栓以及三個固定螺栓，擰緊料盤下方八個頂起螺栓，在頂起螺栓上方分別有滾珠，當料盤被頂起后，滾珠可以在原位滾動；
[0009]步驟二、將料盤支撐架推到料盤處，調(diào)整調(diào)節(jié)支腿，使得料盤底面與與料盤支撐架板同高，關(guān)閉膠輪并推動料盤，使其在滾動軸承上運動，在料盤中涂抹機油并鋪設(shè)一層廢報紙，在側(cè)壁上標記壓實控制厚度H ;
[0010]步驟三、將預先拌制好的混合料裝入料盤，預整平及壓實后將料盤推回儀器，安裝對心螺栓和固定螺栓后，設(shè)置變頻器及液壓栗站的控制參數(shù)，對瀝青混合料進行碾壓，在混合料厚度達到H標記位置后停止碾壓；
[0011]第四步、拆卸兩排交錯壓實輪，將壓實成型的試件放置多48h ;
[0012]第五步、開啟恒溫室控溫裝置，在恒溫室到達試驗溫度時，保溫6h以上；
[0013]第六步、控制液壓栗站，緩慢托起托板和料盤，同時采用壓力傳感器測試托板和料盤的重量，記為G。；
[0014]第七步、在液壓栗站上設(shè)置施加壓力，若液壓栗站控制壓力為G1，那么此時膠輪施加的壓力為G1-Gid,采用米格紙和復寫紙標定輪胎的接地面積S，直到接地壓力P = (G1-G0) /S達到試驗要求為止，對液壓栗站設(shè)置此時的G1;
[0015]第八步、對變頻器進行加載頻率F設(shè)置，開啟液壓栗站，使輪胎達到規(guī)定的接地壓力P ;調(diào)整F，使得計數(shù)器顯示值達到規(guī)定的轉(zhuǎn)速要求，對變頻器設(shè)置此時的F ;
[0016]第九步、開啟液壓栗站、變頻器及冷卻水栗進行試驗，采用數(shù)據(jù)采集卡和Labview編制的采集軟件實時收集壓力G和LVDT傳感器的位移Z，同時收集計數(shù)器測得的轉(zhuǎn)數(shù)N，測試時間T可自由控制；
[0017]第十步、繪制Z-6N曲線，尋找混合料變形穩(wěn)定階段，取時間間隔為xmin的一段，作用次數(shù)為Nx，變形量分別為ZjP Z t+x計算動穩(wěn)定度DS = 6N J (Zt+X-Zt)。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明是基于機場道面幾何尺寸與飛機荷載實測及數(shù)值仿真結(jié)果進行相似性設(shè)計，試驗設(shè)備的設(shè)計使模擬瀝青道面與機場瀝青道面具有相似的受力特性，且發(fā)明考慮到了飛機多輪疊加效應及慢速轉(zhuǎn)彎對瀝青道面抗高溫永久變形性能的影響，更為科學、準確評價機場瀝青道面的抗高溫永久變形特性，發(fā)明可直接應用于我國機場飛行區(qū)瀝青道面結(jié)構(gòu)及材料的抗高溫性能評價，彌補了機場道面結(jié)構(gòu)及材料設(shè)計與性能評價的不足，保障機場瀝青道面高溫下安全服役，可推動我國民航機場基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展。
[0019]本發(fā)明設(shè)計了可拆卸試驗輪組，實現(xiàn)飛機起落架構(gòu)型的模擬，為了模擬飛機起落架構(gòu)型特點，在膠輪支撐盤上裝有12個膠輪，每側(cè)6輪的初始輪徑比和軸徑比可滿足A380飛機起落架構(gòu)型的模擬，中間兩組膠輪的間距可調(diào)節(jié)，可模擬任意雙輪飛機的起落架構(gòu)型參數(shù)。軸數(shù)在I?3范圍可調(diào)整，輪數(shù)在O?6范圍可調(diào)整。
[0020]本發(fā)明設(shè)計了組合式料盤，實現(xiàn)了任意厘米道面結(jié)構(gòu)和材料厚度的模擬，為了滿足不同厚度瀝青混合料的抗輪轍性能測試，料盤設(shè)計成組合料盤，由一個1cm、兩個2cm、一個5cm、一個1cm厚的圈框拼成高度為20cm的料盤，圈框的組合與籠屜相似，可拆卸組合成O?20cm任意整cm厚的料盤，該厚度可實現(xiàn)機場道面結(jié)構(gòu)組合的模擬。
[0021]本發(fā)明設(shè)計了料盤滑動裝置，便于料盤的滑動，為了實現(xiàn)料盤在托板上滑動，二者之間設(shè)有8處滾珠，滾珠下設(shè)有頂絲，需要滑動料盤前可擰緊頂絲，使?jié)L珠凸起。電機、液壓栗站和恒溫室基本參數(shù)為:電機和變頻器組合可實現(xiàn)O?50HZ頻率的旋轉(zhuǎn)加載。液壓栗站和液壓缸可對瀝青混合料施加O?5t荷載。為了在標準試驗溫度下進行試驗，將設(shè)備置入恒溫室，恒溫室的恒溫區(qū)間為-35?70°C，控溫精度為±1°C。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明所述系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是膠輪支撐盤的俯視圖，圖3是托板的俯視圖，圖4是料盤支撐架的主視圖，圖5是本發(fā)明線路連接圖，圖6是疊加受理測試結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是本發(fā)明試驗結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】
[0023]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種應用于測試機場瀝青道面抗高溫變形性能測試的試驗系統(tǒng)包括電機1、電機支撐座2、主軸3、多個導柱4、上固定板5、下固定板7、膠輪支撐盤8、料盤9、托板10、液壓缸11、壓力傳感器12、膠輪15、多個支撐輪17、上軸承座20、下軸承座21、膠輪盤連接套22和底板23，上固定板5、下固定板7、托板10、底板23由上至下依次平行設(shè)置，多個導柱4均布設(shè)置，且每個導柱4均由上至下依次穿過上固定板5、下固定板7、托板10、底板23，膠輪支撐盤8、料盤9由上至下依次設(shè)置