路面加載試驗(yàn)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及交通運(yùn)輸行業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)缆方ㄔO(shè)、路面材料及路面結(jié)構(gòu)研究等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]人民交通出版社股份有限公司出版的由田澤峰等著作的《MLS足尺瀝青路面加速加載試驗(yàn)》中對(duì)路面加速加載試驗(yàn)做了較全面的介紹,這部著作中闡述了路面加速加載試驗(yàn)(Accelerated Pavement Testing,APT)的3個(gè)發(fā)展階段--試驗(yàn)路階段、車道試驗(yàn)階段、現(xiàn)代APT階段,根據(jù)Larson等提出的標(biāo)準(zhǔn)將APT分為三類一一可控車道試驗(yàn)、固定線型APT、其他類,本實(shí)用新型屬于其歸屬的固定線型APT類型中的固定在一個(gè)位置加載的直線式車道試驗(yàn),這部著作中介紹了各種直線式APT,加載速率最大可及6000次/小時(shí),最大載荷輪載可達(dá)200kN,對(duì)比本實(shí)用新型的特征,將直線式APT分為恒定載荷和慣性質(zhì)量載荷,恒定載荷即無(wú)論路面平整度如何,載荷都是恒定的,這種載荷對(duì)于平整度很好的路面其載荷與實(shí)際路況區(qū)別不大,但當(dāng)路面出現(xiàn)損傷后或研究的路面為凹面或凸面或凹凸不平時(shí),恒定載荷就不能準(zhǔn)確的再現(xiàn)實(shí)際路況的載荷,慣性質(zhì)量載荷在平整路面與恒定載荷一樣,但在路面不平整的情況下,慣性質(zhì)量載荷可以很好的再現(xiàn)實(shí)際路況的載荷,即在下坡面由于慣性的原因載荷較小而在上坡面或在谷底則會(huì)有較大的慣性負(fù)荷,目前的直線式APT如澳大利亞ALF形式的屬于慣性質(zhì)量載荷,其運(yùn)行軌跡為往復(fù)移動(dòng),效率較低,而南非MLS公司的APT其運(yùn)行軌跡為環(huán)形,運(yùn)行效率較高,但載荷為恒定載荷,其加載方式如同搟面杖搟面,搟面施加的力通過(guò)搟面杖作用到面團(tuán)上,本實(shí)用新型引入南非MLS公司APT的加載方式,南非MLS公司APT的加載軌道(相當(dāng)于搟面的手)的高度是固定不動(dòng)的,在加載單元上有一個(gè)彈性環(huán)節(jié),彈性環(huán)節(jié)使加載單元在軌道與路面之間產(chǎn)生一個(gè)支撐力,這個(gè)力即為加載力,MLS的彈性環(huán)節(jié)由蓄能器和油缸構(gòu)成,根據(jù)氣態(tài)方程蓄能器中氣囊的壓力與體積和溫度有關(guān),在溫度恒定、路面平整且與軌道平行的情況下,氣囊容積不變,壓力不變,由于APT試驗(yàn)時(shí)間通常經(jīng)歷白晝的高溫和黑夜的低溫,在溫差較大的情況下,以及當(dāng)路面出現(xiàn)了缺損的情況下,其壓力均會(huì)發(fā)生變化,也即加載作用力會(huì)發(fā)生變化,其變化與汽車在路面上的實(shí)際載荷狀況相比完全不同,對(duì)比變化程度仍可以說(shuō)是恒定的;本實(shí)用新型是針對(duì)目前運(yùn)行效率最高的南非MLS公司APT的再創(chuàng)造,除了將其恒定載荷擴(kuò)展成慣性質(zhì)量載荷外,MLS_APT采用的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的執(zhí)行部件為直線電機(jī),直線電機(jī)的突出特點(diǎn)是高響應(yīng)性,因此常用作控制電機(jī),在APT中這個(gè)用途主要是恒速拖動(dòng),沒(méi)有快速啟停和改變方向的需求,而直線電機(jī)由于應(yīng)用還不夠普及,特別是在拖動(dòng)方面的應(yīng)用更是可憐,要選用這類電機(jī)需要定制,其可靠性、經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)成熟、大量生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)或液壓馬達(dá)相比不言而喻,由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的原因,磁感應(yīng)磁路氣隙較大,效率較低,發(fā)熱較大,直線電機(jī)的感應(yīng)板也稱動(dòng)子與線圈間一旦掉進(jìn)異物將會(huì)毀損直線電機(jī),而設(shè)備中大量的螺栓在設(shè)備運(yùn)行時(shí)因振動(dòng)都有可能松脫,為避免損毀電機(jī),必須經(jīng)常檢查,工作量很大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]如同南非MLS公司APT的加載方式,軌道壓在加載車輪單元的導(dǎo)向輪上,再由加載車輪單元的加載輪壓在路面上,加載車輪單元包括在路面上用于對(duì)路面實(shí)施加載的加載輪、承受軌道壓力的導(dǎo)向輪、固定導(dǎo)向輪和加載輪的車架等,不同之處是將給加載車輪單元施加作用力的軌道脫離機(jī)架體,使其僅在重力方向上浮動(dòng),再以加載砝碼壓在軌道上,加載砝碼的重量可以調(diào)整,從而可以按需調(diào)整加載力,軌道由機(jī)架體約束,使其僅在鉛垂方向上可以移動(dòng),如同汽車輪胎通過(guò)車架承載貨物一樣,加載車輪單元通過(guò)軌道承載加載砝碼,加載砝碼可以是離散的物質(zhì)如砂子可以是液體如水可以是固體砝碼,在加載輪遇下坡時(shí),由于慣性的緣故,加載砝碼的重力不能全部通過(guò)加載車輪單元的加載輪施加到路面上,而在由下坡轉(zhuǎn)到上坡時(shí),則加載砝碼的慣性負(fù)荷(重力+慣性力)將施加到加載輪上,這樣既保持了 MLS_APT加載頻率高的特點(diǎn),又能真實(shí)地再現(xiàn)實(shí)際道路汽車運(yùn)行時(shí)的路面載荷路況。
[0004]驅(qū)動(dòng)加載車輪單元運(yùn)行的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)或液壓馬達(dá)(以下統(tǒng)稱旋轉(zhuǎn)電機(jī)或液壓馬達(dá)為馬達(dá))、帶輪等,動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元帶動(dòng)傳動(dòng)帶,傳動(dòng)帶牽拉加載車輪單元,動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的馬達(dá)通過(guò)減速機(jī)拖動(dòng)主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn),主動(dòng)輪和被動(dòng)輪(包括轉(zhuǎn)向帶輪和張緊帶輪)使傳動(dòng)帶圍繞成一個(gè)環(huán)帶,帶輪(主動(dòng)輪及被動(dòng)輪的總稱)軸線與軌道中線所在面垂直(即圖1所示位置,亦即傳動(dòng)帶中線所在面與軌道中線所在面平行)或非垂直相交,垂直時(shí)環(huán)帶圍繞腰形(形似腰子)的軌道一圈,圍繞在外圍,非垂直相交或平行時(shí),環(huán)帶在加載輪運(yùn)行方向的兩側(cè),無(wú)論垂直、非垂直相交或平行,其直線段與軌道直線段平行,加載車輪單元的車架上有鎖扣機(jī)構(gòu),鎖扣機(jī)構(gòu)在車架上面向傳動(dòng)帶的一側(cè),在直道的兩端有閉鎖器和開鎖器且都與導(dǎo)軌固定在同一架體上,從彎道進(jìn)入直道的一端有閉鎖器,鎖扣機(jī)構(gòu)在直線段將車架與傳動(dòng)帶鎖扣在一起隨同傳動(dòng)帶移動(dòng),在直道的另一端有開鎖器,車架在進(jìn)入彎道前其鎖扣被開鎖器打開,車架在進(jìn)入環(huán)形道之前與傳動(dòng)帶脫離,各行其道,開、閉鎖器都與導(dǎo)軌固定在同一架體上,在加載車輪單元上的鎖扣機(jī)構(gòu)相繼交替的與傳動(dòng)帶鎖緊相連從而獲得連續(xù)不斷的驅(qū)動(dòng)力,采用馬達(dá)與直線電機(jī)比較具有技術(shù)成熟、馬達(dá)為通用部件可方便采購(gòu)、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、效率高、可靠性高等。
【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、加載車輪單元及軌道等主要部件相對(duì)關(guān)系示意圖
[0006]圖2軌道約束示意圖
[0007]圖3加載車輪單元組成示意圖
[0008]圖4載荷施加示意圖
[0009]圖5載荷施加示意圖(橫截面視圖)
[0010]圖6鋼絲繩鎖扣結(jié)構(gòu)打開狀態(tài)示意圖[0011 ]圖7鋼絲繩鎖扣結(jié)構(gòu)鎖緊狀態(tài)示意圖
[0012]圖8采用鋼帶作為傳動(dòng)帶時(shí)的鎖扣結(jié)構(gòu)形式(鋼帶橫截面觀察)
[0013]圖9采用鋼帶作為傳動(dòng)帶時(shí)的鎖扣結(jié)構(gòu)形式(局部俯視圖)
[0014]圖10包含多組加載車輪單元的APT系統(tǒng)
[0015]圖中代號(hào)說(shuō)明:
[0016]1.軌道;2.加載車輪單元;3.傳動(dòng)帶;4.主動(dòng)輪;5.被動(dòng)輪;6.車架;7.加載輪;8.鎖扣機(jī)構(gòu);9.導(dǎo)向輪;10.連桿;11.導(dǎo)向支撐;12.加載梁;13.機(jī)架體;14.加載砝碼;15.鎖扣;16.鋼帶開鎖器;17.鋼帶鎖芯;18.鋼帶閉鎖器;19.鋼帶鎖扣開關(guān);20.鋼帶鎖扣止動(dòng)壓板;
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0018]圖1以單線表示了軌道(I)、加載車輪單元(2)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元及其相互間的關(guān)系,軌道的導(dǎo)向軌跡為兩端半圓中間直線,軌道壓在加載車輪單元上,加載車輪單元支撐在路面上,動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元包括馬達(dá)、減速機(jī)、主動(dòng)輪(4)、被動(dòng)輪(5)以及傳動(dòng)帶(3)等,傳動(dòng)帶為封閉環(huán)狀,由主動(dòng)輪、被動(dòng)輪張緊支撐的傳動(dòng)帶圍成的圈在腰形軌道外圍,傳動(dòng)帶與軌道在直線段是平行的,圖1顯示的結(jié)構(gòu)示意中,軌道是不穩(wěn)定的,圖1所示的帶輪軸線與導(dǎo)向輪軌跡面(亦即軌道的軌面法平面)垂直,或者說(shuō)鋼帶中線所在面與軌道中線所在面平行。
[0019]圖2表示了軌道⑴與機(jī)架體(13)之間的約束關(guān)系,在圖1中軌道由加載車輪單元支撐但不穩(wěn)定,為了保證軌道穩(wěn)定地壓在加載車輪單元(2)上,軌道在鉛垂方向上的位移自由度不能約束,其余5個(gè)自由度均應(yīng)該是被約束的,為此,需要一個(gè)座立在路面上支撐軌道的機(jī)架體,在軌道與機(jī)架體之間設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向支撐(11),導(dǎo)向支撐可以是直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu),或者是由相互垂直的兩組平行擺桿,圖2所示采用的是平行擺桿將兩者間約束在一起,即平行擺桿的一端與機(jī)架體(13)鉸接,另一端與軌道(I)或安裝軌道(