专利名称：带传力座导向器的路基刚度测试仪的制作方法
技术领域：
1本实用新型涉及道路测量中的路基刚度检测仪器，尤其涉及带传力座导向器的路基 刚度测试仪。
背景技术：
在路基刚度测试中，路基刚度测试仪主要依赖力传感器和位移传感器来检测路基受 到的冲击力和路基反弹位移的变化情况。路基刚度测试仪的工作原理如图1所示当重 锤7落下冲击传力座4的缓冲头16时，冲击力通过传力座4作用在力传感器5上，力传 感器5检测出冲击力的大小，并通过支承座2将冲击力传递给测量底座1，测量底座1 将冲击力作用在地面上，使地面受力而沉降；冲击力消除后，地面回弹，其值即为路基 的反弹位移量，该反弹位移由位移传感器3测得。重锤7挂的位置越高，产生的冲击力 越大，测得的位移量也就越大。从理论上讲，当重锤7挂的高度一定时，在一块压实度 相同的地基上每次测得的数据应是一致的；但大量的试验证明，国内外常用的同一台仪 器在同一块地上所测数据相差较大，有时超过误差范围，而且无规律。其主要原因是传 力座4被冲击时产生了倾斜，而造成传力座4倾斜的主要原因有三点， 一是重锤7通 常被挂钩15单边吊挂，释放时导向杆6又会与重锤7的内导向孔产生摩擦，综合结果是 重锤7落下时其底平面不会与传力座4的多个缓冲头16同时接触，从而导致传力座4受 力倾斜。二是为了便于力传感器5检测，力传感器5顶部与传力座4内腔顶面接触部 分设置为球面，自由放置在力传感器5球面顶部的传力座4会自然倾斜。三是人为因 素，仪器操作者在脱勾释放重锤7时，无意地将导向杆6推斜而造成传力座4倾斜。由 于以上原因，在冲击作用下传力座4与支承座2间形成倾斜接触，传力座4的下裙部与 支承座2的上外表面将有可能产生如图2所示的运动干涉。这种干涉形式的干涉力有如
下数学关系式^^-^fe-^t + ^V。 ^t为重锤7落下时的冲击力；^t为地面受到的作用
力；^检为力传感器5检测到的作用力；l为传力座4与支承座2间形成倾斜接触的干涉
力。干涉力^F越大，力传感器5检测到的力值^t就会相应减小得越多。
干涉力^干的大小主要与以下三个因素有关1、挤压传力座4倾斜时，传力座4 的下裙部与支承座2的外表面形成横向挤压，挤压力越大，使得纵向的干涉力也越大。2、 滑移传力座4的下裙部与支承座2的上外表在冲击力作用下形成倾斜、相对滑移或有 相对滑移趋势，从而产生摩擦阻力，该摩擦阻力是纵向干涉力^+的重要组成部分。3、楔
削传力座4与支承座2倾斜挤压接触时，最先接触的是传力座4下裙部的下底面内棱 边，由于棱边的接触面积小，则挤压强度大(挤压强度等于挤压力除以面积，当挤压力 一定时，面积越小，则强度越大)。其形式有如车刀切削金属一样切入支承座2的上外 表面金属体内，现有设备中在该位置处形成有明显的小凹槽，"楔削"也是纵向的干涉
力^V的重要组成部分。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能减小干涉力、提 高测量准确度、有利于准确反映路面刚度的真实情况的带传力座导向器的路基刚度测试 仪。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案。
一种带传力座导向器的路基刚度测试仪，包括支承座、位移传感器、传力座和力传 感器，所述传力座套接于支承座上，所述力传感器设于传力座内，所述位移传感器设于 支承座内，支承座底部设有测量底座，传力座上方设有导向杆和套于导向杆上的重锤， 在支承座与传力座相接处设有使传力座保持轴向运动的传力座导向器。
所述传力座导向器沿支承座径向均匀布置有3 6个。
所述支承座的上部设有导向器安装座，所述导向器安装座上设有相互垂直的横向槽、 竖向槽以及一对位于竖向槽两侧的弹簧安装孔，所述传力座导向器由导向轮、钢轴以及 布置于导向轮两侧的两个盖板、托销和弹簧构成，所述钢轴置于横向槽内，所述弹簧置 于弹簧安装孔内，所述托销一端与弹簧相接，另一端与钢轴相接，所述导向轮套设于钢 轴上，并置于竖向槽内，导向轮与传力座内壁接触，所述两块盖板分别盖设于横向槽的 两端。
所述导向器安装座与支承座制成为一体，或通过相应的紧固件固定于支承座上。 所述传力座导向器由导向轮、转轴和扭簧构成，导向轮装设于转轴上，扭簧一端与
转轴相连，另一端固定于支承座上，支承座上端设有导向轮窗口，导向轮置于导向轮窗
口内，并与传力座的内壁接触。
所述传力座导向器由导向轮、转轴和扭簧构成，导向轮装设于转轴上，扭簧一端与
转轴相连，另一端固定于传力座上，传力座下端设有导向轮窗口，导向轮置于导向轮窗
口内，并与支承座的外壁接触。
与现有技术相比，本实用新型的优点就在于支承座的上部与传力座相接处设有使 传力座保持轴向运动的传力座导向器。传力座导向器能使传力座与支承座之间始终保持 一定的均匀间距，在具有一定张力的导向轮作用下，传力座可自动回正并保持系统的轴 向运动，从而将传力座的自然倾斜或人为倾斜自动消除。即使在重缍倾斜冲击传力座时， 由于传力座与支承座之间隔装有导向轮，该导向轮只对传力座的径向运动约束，对轴向 运动无约束，从而使^f"0，即^^-^^:^^;导向轮使传力座与支承座之间的滑动摩擦
转化为滚动摩擦，可以极大地减小现有设备的干涉力^V，使力传感器检测到的力更接近 或等于地面受到的冲击力。本实用新型的路基刚度测试仪可以提高冲击力测量值的准确 度，有利于准确反映路面刚度的真实情况。
图1是现有路基刚度测试仪的结构示意图2是现有路基刚度测试仪的传力座倾斜时产生运动干涉的示意图3是本实用新型实施例1的结构示意图4是本实用新型支承座的主视结构示意图5是本实用新型支承座的俯视结构示意图6是图4中A向局部放大示意图7是图6中B — B剖面视图8是图7中C向局部放大示意图9是本实用新型实施例2的结构示意图10是本实用新型实施例3的结构示意图。
图中各标号表示
1、测量底座2、支承座
3、位移传感器4、传力座
5、力传感器6、导向杆
7、重锤8、传力座导向器
9、导向轮10、导向器安装座
11、盖板12、钢轴
13、托销14、弹簧
15、挂钩16、缓冲头
17、扭簧18、导向轮窗口
19、转轴 101、横向槽
102、竖向槽 103、弹簧安装孔
131、 V型槽
具体实施方式
实施例1:如图3至图8所示，是本实用新型的一种带传力座导向器的路基刚度测试 仪。包括测量底座l、支承座2、位移传感器3、传力座4、力传感器5、导向杆6和重锤 7，支承座2装设于测量底座1上，位移传感器3设于支承座2内，其下端与测量底座l 相接，上端与支承座2相接，传力座4套接于支承座2上，力传感器5设于传力座4内， 其下端与支承座2顶部相接，上端与传力座4相接，导向杆6支撑于传力座4上表面的 中心位置，重锤7套设于导向杆6上，并由设于导向杆6上部的挂钩15吊挂，当挂钩15 松开时，重锤7沿导向杆6落下，与传力座4上所设缓冲头16相碰。支承座2的上部与 传力座4相接处设有使传力座4保持轴向运动的传力座导向器8，传力座导向器8沿支承 座2径向均匀布置有3 6个，本实施例中为3个。支承座2的上部设有导向器安装座10， 导向器安装座10上设有相互垂直的横向槽101、竖向槽102以及一对位于竖向槽102两 侧的弹簧安装孔103。传力座导向器8由导向轮9、钢轴12以及布置于导向轮9两侧的 两个盖板ll、托销13和弹簧14构成。钢轴12置于横向槽101内；弹簧14置于弹簧安 装孔103内；托销13—端与弹簧14相接，另一端与钢轴12相接，托销13与钢轴12相 接的一端设有V型槽131，钢轴12卡设于该V型槽131内，托销13与钢轴12相接的一 端还可以设置成平头、半圆槽等可托撑钢轴12的形式；导向轮9套设于钢轴12上，并 置于竖向槽102内。总装配后，导向轮9与传力座4内壁接触。本实施例中导向轮9为 滚动轴承；两块盖板11分别将钢轴12压盖于横向槽101的两端，并由螺栓固定。横向 槽101的深度保证钢轴12被压到槽底时，导向轮9外径还高出支承座2外表面，使得传
力座4倾斜到极限位置时也不会与支承座2外表面接触，从而消除或减小干涉力7+。竖 向槽102的深度以保证导向轮9被压入到极限位置时，导向轮9的外径到槽底还有足够 的空间，防止导向轮9卡死。导向器安装座10与支承座2连为一体，或通过紧固件固定 于支承座2上，本实施例中导向器安装座10与支承座2铸为一体。
工作原理本实施例在支承座2上部均布三个传力座导向器8，各传力座导向器8 设有一个导向轮9，弹簧14通过托销13和钢轴12将弹力传递到导向轮9上，使导向轮 9具有沿径向朝外的张力，当传力座4套装在支承座2的外表面时，导向轮9使传力座4 与支承座2之间保持一定的均匀间距，在三个导向轮9的张力作用下，传力座4可以自
动回正，使传力座4上平面与力传感器5的检测头轴线保持垂直，从而保证了当重锤7 落下时产生的冲击力全部由力传感器5检测出来。当重锤7倾斜冲击传力座4时，由于 传力座4与支承座2之间隔装有导向轮9，导向轮9对传力座4的径向运动约束，对轴向
运动无约束，从而使^+"0，即^*=^地=^检。导向轮9使支承座2和传力座4之间的滑
动摩擦转化为滚动摩擦，并消除了挤压和楔削力，极大地减小了现有设备的干涉力，干， 使力传感器5检测到的力更接近或等于地面受到的冲击力，有利于准确反映路面刚度的 真实情况。
实施例2:如图9所示，本实用新型的一种带传力座导向器的路基刚度测试仪，包括 测量底座l、支承座2、位移传感器3、传力座4、力传感器5、导向杆6和重锤7，支承 座2装设于测量底座1上，位移传感器3设于支承座2内，其下端与测量底座1相接， 上端与支承座2相接，传力座4套接于支承座2上，力传感器5设于传力座4内，其下 端与支承座2顶部相接，上端与传力座4相接，导向杆6支撑于传力座4上表面的中心 位置，重锤7套设于导向杆6上，并由设于导向杆6上部的挂钩15吊挂，当挂钩15松 开时，重锤7沿导向杆6落下，与传力座4上所设缓冲头16相碰。支承座2的上部与传 力座4相接处设有使传力座4保持轴向运动的传力座导向器8，传力座导向器8沿支承座 2径向均匀布置有3 6个，本实施例中为3个。传力座导向器8由导向轮9、转轴19和 扭簧17构成，导向轮9装设于转轴19上，扭簧17—端与转轴19相连，另一端固定于 支承座2上，支承座2上端设有导向轮窗口 18，导向轮9置于导向轮窗口 18内，在扭簧 17的作用下，导向轮9具有一定的张力，可使导向轮9紧贴传力座4的内壁。在导向轮 窗口 18旁设有导向轮9径向移动限位器，当传力座4极限倾斜时，能保证传力座4与支 承座2间不接触。
工作原理本实施例在支承座2上部均布三个传力座导向器8,各传力座导向器8 设有一个导向轮9，扭簧17通过转轴19将弹力传递到导向轮9上，使导向轮9具有沿径 向朝外的张力，当传力座4套装在支承座2的外表面时，导向轮9使传力座4与支承座2 之间保持一定的均匀间距，在三个导向轮9的张力作用下，传力座4可以自动回正，使 传力座4上平面与力传感器5的检测头轴线保持垂直，从而保证了当重锤7落下时产生 的冲击力全部由力传感器5检测出来。当重锤7倾斜冲击传力座4时，由于传力座4与 支承座2之间隔装有导向轮9，导向轮9对传力座4的径向运动约束，对轴向运动无约束， 从而使^+"0，即^^二^^-^^。导向轮9使滑动摩擦转化为滚动摩擦，并消除了挤压和 楔削力，可以极大地减小了现有设备的干涉力^V，使力传感器5检测到的力更接近或等
于地面受到的冲击力，有利于准确反映路面刚度的真实情况。
实施例3:如图10所示，本实用新型的一种带传力座导向器的路基刚度测试仪，包 括测量底座l、支承座2、位移传感器3、传力座4、力传感器5、导向杆6和重锤7，支 承座2装设于测量底座1上，位移传感器3设于支承座2内，其下端与测量底座1相接， 上端与支承座2相接，传力座4套接于支承座2上，力传感器5设于传力座4内，其下 端与支承座2顶部相接，上端与传力座4相接，导向杆6支撑于传力座4上表面的中心 位置，重锤7套设于导向杆6上，并由设于导向杆6上部的挂钩15吊挂，当挂钩15松 开时，重锤7沿导向杆6落下，与传力座4上所设缓冲头16相碰。传力座4的下部与支 承座2相接处设有使传力座4保持轴向运动的传力座导向器8，传力座导向器8沿传力座 4下端径向均匀布置有3 6个，本实施例中为3个。传力座导向器8由导向轮9、转轴 19和扭簧17构成，导向轮9装设于转轴19上，扭簧17—端与转轴19相连，另一端固 定于传力座4上，传力座4下端设有导向轮窗口 18，导向轮9置于导向轮窗口 18内，在 扭簧17的作用下，导向轮9具有一定的张力，可使导向轮9紧贴支承座2的外壁。在导 向轮窗口 18旁设有导向轮9径向移动限位器，当传力座4极限倾斜时，能保证传力座4 与支承座2间不接触。
工作原理本实施例在传力座4下端均布三个传力座导向器8，各传力座导向器8 设有一个导向轮9，扭簧17通过转轴19将弹力传递到导向轮9上，使导向轮9具有沿径 向朝内的张力，当传力座4套装在支承座2的外表面时，导向轮9使传力座4与支承座2 之间保持一定的均匀间距，在三个导向轮9的张力作用下，传力座4可以自动回正，使 传力座4上平面与力传感器5的检测头轴线保持垂直，从而保证了当重锤7落下时产生 的冲击力全部由力传感器5检测出来。当重锤7倾斜冲击传力座4时，由于传力座4与 支承座2之间隔装有导向轮9，导向轮9对传力座4的径向运动约束，对轴向运动无约束，
从而使7+"0，即^=^=^。导向轮9使滑动摩擦转化为滚动摩擦，并消除了挤压和
楔削力，可以极大地减小了现有设备的干涉力^V，使力传感器5检测到的力更接近或等 于地面受到的冲击力，有利于准确反映路面刚度的真实情况。
权利要求1、一种带传力座导向器的路基刚度测试仪，包括支承座(2)、位移传感器(3)、传力座(4)和力传感器(5)，所述传力座(4)套接于支承座(2)上，所述力传感器(5)设于传力座(4)内，所述位移传感器(3)设于支承座(2)内，支承座(2)底部设有测量底座(1)，传力座(4)上方设有导向杆(6)和套于导向杆(6)上的重锤(7)，其特征在于在支承座(2)与传力座(4)相接处设有使传力座(4)保持轴向运动的传力座导向器(8)。
2、 根据权利要求l所述带传力座导向器的路基刚度测试仪，其特征在于所述传力座 导向器(8)沿支承座(2)径向均匀布置有3 6个。
3、 根据权利要求1或2所述带传力座导向器的路基刚度测试仪，其特征在于所述支 承座(2)的上部设有导向器安装座(10)，所述导向器安装座(10)上设有相互垂直的 横向槽(101)、竖向槽(102)以及一对位于竖向槽(102)两侧的弹簧安装孔(103)， 所述传力座导向器(8)由导向轮(9)、钢轴(12)以及布置于导向轮(9)两侧的两个 盖板(11)、托销(13)和弹簧(14)构成，所述钢轴(12)置于横向槽(101)内，所 述弹簧(14)置于弹簧安装孔(103)内，所述托销(13) —端与弹簧(14)相接，另一 端与钢轴(12)相接，所述导向轮(9)套设于钢轴(12)上，并置于竖向槽(102)内， 导向轮(9)与传力座(4)内壁接触，所述两块盖板(11)分别将钢轴(12)两端压盖 于横向槽(101)内。
4、 根据权利要求3所述带传力座导向器的路基刚度测试仪，其特征在于所述导向器 安装座(10)与支承座(2)制成为一体，或通过紧固件固定于支承座(2)上。
5、 根据权利要求1或2所述带传力座导向器的路基刚度测试仪，其特征在于所述传 力座导向器(8)由导向轮(9)、转轴(19)和扭簧(17)构成，导向轮(9)装设于转 轴(19)上，扭簧(17) —端与转轴(19)相连，另一端固定于支承座(2)上，支承座(2)上端设有导向轮窗口 (18)，导向轮(9)置于导向轮窗口 (18)内，并与传力座(4) 的内壁接触。
6、 根据权利要求1或2所述带传力座导向器的路基刚度测试仪，其特征在于所述传 力座导向器(8)由导向轮(9)、转轴(19)和扭簧(17)构成，导向轮(9)装设于转 轴(19)上，扭簧(17) —端与转轴(19)相连，另一端固定于传力座(4)上，传力座(4)下端设有导向轮窗口 (18)，导向轮(9)置于导向轮窗口 (18)内，并与支承座(2) 的外壁接触。
专利摘要本实用新型公开了一种带传力座导向器的路基刚度测试仪，它包括支承座、位移传感器、传力座和力传感器，所述传力座套接于支承座上，所述力传感器设于传力座内，所述位移传感器设于支承座内，支承座底部设有测量底座，传力座上方设有导向杆和套于导向杆上的重锤，在支承座与传力座相接处设有使传力座保持轴向运动的传力座导向器。本实用新型的带传力座导向器的路基刚度测试仪能减小重锤打击时产生的干涉力，有利于提高路基刚度测试仪的测量准确度，准确测量路面刚度的真实情况。
文档编号G01N3/00GK201072392SQ20072006437
公开日2008年6月11日 申请日期2007年9月6日 优先权日2007年9月6日
发明者周育才, 圆 曾, 曾志伟, 曾昭茂, 李小勇, 李岳林, 查旭东, 罗云飞, 肖秋明, 莫江春, 翔 袁 申请人:长沙理工大学;长沙市天心区奇鹰试验仪器厂