专利名称：一种室内车辙仪的制作方法
技术领域：
本发明属于轮辙试验技术领域，尤其是涉及一种室内车辙仪。
背景技术：
车辙是浙青混凝土路面特有的一种破坏形式，它是在行车荷载重复作用以及气候(高温)等因素综合作用下产生的一种永久性变形，表现为沿行车轮迹产生纵向的带状凹槽，严重时车辙的两侧会有突起形变，使得路面的使用性能更加恶化。轮辙试验是一种模拟实际车轮荷载在路面上行走而形成车辙的工程试验方法，从广义上来说，室内小型轮辙往复试验、旋转轮辙试验、大型环道试验和直道试验，都可认为是轮辙试验范畴。轮辙试验是一种评价浙青混合料在规定温度下抵抗塑性流动变形能力的有效方法。轮辙试验的动稳定度与浙青路面的车辙深度有较好的相关性，恰当地控制浙青混合料的动稳定度，能铺筑具有一定抗永久变形的浙青面层。我国将车辙试验动稳定度作为浙青混合料高温技术性能指标，《公路浙青路面施工规范》(JTG F40— 2004)规定了公路浙青混合料动稳定度的技术要求。室内车辙试验已经成为评价混合料抗车辙性能最常用的试验，其优点在于:施加的荷载模式反映了路面上的实际受力状况，并且仪器相对便宜，易于操作。室内车辙试验所需的装置为车辙仪，其加载轮以一定的荷载、速度在一定温度条件下反复碾压试样，使试样在车轮的重复荷载作用下，产生压密、剪切、推移和流动，从而产生车辙，通过连续监测碾压过程中车辙的发展，获得45min和60min的变形，按规定公式计算动稳定度DS，用以评价浙青混合料的抗车辙能力。测试试样可以是实验室轮碾压实机制作的板块试件，也可以是路面钻芯获取的直径为200_的圆柱体试样。目前国产车辙仪的加载轮大多都采用橡胶制成的实心轮胎，直径200mm，轮宽50mm，橡胶层厚15mm且往返行驶速度为42次/min，具体有曲柄连杆驱动试验轮和链驱动试验轮2种方式。就目前车辙仪的现状而言，无论使用圆柱体试件，还是长方体试件，尽管两者的车辙深度有差异，但测试结果都能较好地区分混合料的抗车辙性能。在对不同混合料的性能进行比较时，需要使用统一的试件类型。车辙仪之间也存在结构部件的差别，比如，加载轮主要有4种类型:钢轮、钢轮施压于充气胶管、充气轮胎和钢轮外裹胶轮。各类车辙仪的荷载水平因为加载轮大小和接地面积不同而相差很大，从几百牛到几千牛甚至几十千牛不等。但各类车辙仪的荷载都遵循一个基本原则:尽量模拟实际汽车荷载的作用，故各类车辙仪的加载轮与试件的接触压强都控制在0.6Mpa 0.9Mpa，这个压强代表了实际路面上单轴双轮卡车的一个轮胎的接地压强，它们皆能区分浙青混合料抗车辙性能的优劣，而且大都和现场车辙性能的相关关系较好。尽管如此，目前的车辙仪仍有不足之处，试验轮仍存在诸多方面需要改进，比如车轮行驶速度的可调性、荷载和轮压大小的可调性、气候环境的模拟(目前能实现简单的干湿状况模拟)等。而且，国内外公认的车辙主要是剪切变形而不是压密变形，我国目前所使用的车辙仪，从受力模式上讲，试件在测试过程中承受的主要是压应力，对应的变形主要是压密变形，这是由于试验轮由曲柄连杆带动，仅能模拟车辆的非驱动轮，而车辆实际行驶过程中，驱动轮对路面的剪切作用更大。对于前置后驱的汽车来说，发动机发出的转矩依次经过离合器、变速箱、万向节、传动轴、主减速器、差速器和半轴后传给后车轮，因而后车轮称为驱动轮。驱动轮得到转矩后，便给地面一个向后的作用力，并因此使地面对驱动轮产生一个向前的反作用力，这个反作用力就是汽车的驱动力。汽车的前车轮与传动系一般没有动力上的直接联系，因此称为从动轮。也就是说，实际的行进中是后车轮“推动”前车轮，并带动车辆前进。如此一来，前后轮对路面施加的荷载有很大的差异。汽车在路面上有停驻、行驶、刹车、转向等状态，随着汽车在路面上运动状态的变化，车轮荷载的作用方向和作用力大小也将有所改变。当汽车停驻在路面上时，一般只考虑轮重对路面的作用力，且在车辙仪设计过程中，只考虑汽车后轴的轮重。当汽车行驶时，后车轮对路面除有垂直力以外，还有车轮转动时对路面产生的水平切向力，水平切向力是由于轮胎与路面间的摩阻造成的。在山区高速公路的上坡路段上，特别是行驶重载和超载车辆的情况下，往往车速缓慢，此时车轮作用在路面上的水平力也是较大的。另外，车轮在制动过程中也会产生水平力。因此，在停车场、车站、交叉路口、爬坡车道、收费站以及其他交通拥挤、车辆行驶缓慢的地方，路面受到车辆水平荷载作用较大，路面较容易产生车辙、坑槽等破坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种室内车辙仪，其结构设计合理、安装紧凑且操控简易、使用效果好，能模拟车辆驱动轮的真实行走状态，能有效解决现有车辙仪采用曲柄连杆驱动试验轮行走时存在的只能模拟车辆从动轮行走状态的实际问题。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种室内车辙仪，其特征在于:包括水平试验台、布设在水平试验台上且呈水平向布设的滚动支承装置、供车辙试验用试件安装且能带动试件在所述滚动支承装置上进行前后移动的水平滑移件、支撑高度可调的试验轮支架、底部支撑于试件上的试验轮和带动试验轮进行连续转动的驱动电机，所述水平滑移件水平放置于所述滚动支承装置上；所述试验轮支架上设置有左右两个供试验轮的轮轴安装的车轮架，且所述轮轴的左右两端分别通过轴承安装在两个所述车轮架上；所述驱动电机的动力输出轴与所述轮轴之间通过传动机构进行传动连接；所述试验轮支架上设置有由上至下对试验轮施加竖向载荷的加载装置。上述一种室内车辙仪，其特征是:所述滚动支承装置包括水平向安装在水平试验台上的滚动体。上述一种室内车辙仪，其特征是:所述加载装置为液压加载装置。上述一种室内车辙仪，其特征是:所述液压加载装置包括液压缸和通过液压管路与液压缸相接的液压油箱，所述液压管路上安装有液压泵和液压控制阀，所述液压缸布设在所述试验轮支架上方。上述一种室内车辙仪，其特征是:还包括控制系统，所述控制系统包括主控器以及分别与主控器相接的参数输入单元和显示单元，所述液压泵、液压控制阀和驱动电机均由主控器进行控制且三者均与主控器相接。上述一种室内车辙仪，其特征是:所述试验轮支架包括左右两根立柱和安装在两根所述立柱之间的水平支架，所述水平支架的左右两端分别通过支撑高度调整件安装在两根所述立柱上。上述一种室内车辙仪，其特征是:所述试验轮支架还包括两个布设在同一水平面上的水平插头，且两个所述水平插头分别安装在水平支架的左右两侧；所述支撑高度调整件包括两个分别对两个所述水平插头进行限位的限位螺母，两个所述限位螺母分别套装在两根所述立柱上，两根所述立柱的中上部均设置有供限位螺母上下移动的螺杆节段，且所述螺杆节段的中部开有一个供水平插头进行上下移动的竖向通孔；所述水平支架上设置有用于传递竖向载荷的传力座。上述一种室内车辙仪，其特征是:还包括恒温箱，所述试验轮支架、试验轮、水平试验台、试件、驱动电机、车轮架、所述滚动支承装置、所述水平滑移件和所述加载装置均布设在恒温箱内。上述一种室内车辙仪，其特征是:所述滚动体包括由前至后安装在水平试验台上的多个所述圆柱滚轴，多个所述圆柱滚轴布设于同一水平面上；多个所述圆柱滚轴的结构和尺寸均相同，多个所述圆柱滚轴呈平行布设，且多个所述圆柱滚轴呈均匀布设，多个所述圆柱滚轴均与所述轮轴呈平行布设。上述一种室内车辙仪，其特征是:所述水平滑移件为底部平滑的滑板，且所述滑板的上部开有供试件安装的凹槽；所述试件为立方体试件，且所述凹槽为方形槽，所述凹槽的深度大于试件的厚度。本发明与现有技术相比具有以下优点:1、结构简单且加工制作及安装布设方便，投入成本较低。2、整个试验过程在恒温箱内进行，并且恒温箱内温度调控简易，因而能简便实现不同环境温度下的车辙试验。3、结构紧凑、占用空间小，因而大幅度缩小了保温箱的内部空间，不仅节约了保温材料，还缩短了室内温度上升到规定试验温度所需的加热时间；另一方面，保温室空间减小，热气流散失也会缓慢，试验温度能保持地更稳定。4、竖向载荷大小可调且调整方便，因而能简便实现不同环境温度下的车辙试验。5、使用操作简便、使用效果好且实用价值高，本发明由于滑板与滚动体之间的摩擦力很小，试验轮未加载在试件上时，滑板可在滚轴试验台上轻松滑动；而试验轮加载在试件上时，通过皮带传动机构带动试验轮转动，试验轮与试件产生摩擦，而试件与滑板作为整体且二者在足够大的摩擦力作用下进行同步移动，且前进一定位移之后，驱动电机反转，并通过皮带传动机构带动试验轮反方向转动，此时试件与钢模作为整体且二者同步向相反方向移动，如此做水平往复移动，直到最终试验结束。实际使用时，本发明所采用的滑板之所以能够来回移动，是因为外界对滑板总有一个水平力来克服试验轮与试件之间的摩擦力，这个水平力就是试验轮转动是向试件提供的作用力。这样一来，就模拟了车辆驱动轮的行走状态，更符合实际车辆行驶时驱动轮的自身转动与地面之间所产生大小随时而变的摩擦力的模拟需求。因而，能有效解决现有车辙仪采用曲柄连杆驱动试验轮行走时存在的只能模拟车辆从动轮行走状态的实际问题。综上，本发明能够模拟车辆驱动轮的真实行走状态，更符合实际车辆行驶时驱动轮的自身转动与地面产生大小随时而变的摩擦力，因此更适合于停车场、车站、交叉路口、爬坡车道、收费站以及其他交通拥挤、车辆行驶缓慢的地方浙青路面材料抗车辙能力评价。综上所述，本发明结构设计合理、安装紧凑且操控简易、使用效果好，能模拟车辆驱动轮的真实行走状态，能有效解决现有车辙仪采用曲柄连杆驱动试验轮行走时存在的只能模拟车辆从动轮行走状态的实际问题。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的使用状态参考图。图2为图1的左视图。图3为本发明的电路原理框图。附图标记说明:1一试验轮支架；1-1 一立柱；1-2—水平支架；1-4 一限位螺母；1_5—7欠平插头；1-6—竖向通孔；2一试验轮；3—7_Κ平试验台；4一试件；5—驱动电机；6—车轮架；7—圆柱滚轴；8一皮带传动机构；9一滑板；10-1—液压缸；10-2一液压泵；10-3—液压控制阀；11-1一主控器；11-2—参数输入单元；11-3—显示单元；12—传力座；13—恒温箱；14一温度检测单元。
具体实施例方式如图1、图2及图3所示，本发明包括水平试验台3、布设在水平试验台3上且呈水平向布设的滚动支承装置、供车辙试验用试件4安装且能带动试件4在所述滚动支承装置上进行前后移动的水平滑移件、支撑高度可调的试验轮支架1、底部支撑于试件4上的试验轮2和带动试验轮2进行连续转动的驱动电机5，所述水平滑移件水平放置于所述滚动支承装置上。所述试验轮支架I上设置有左右两个供试验轮2的轮轴安装的车轮架6，且所述轮轴的左右两端分别通过轴承安装在两个所述车轮架6上。所述驱动电机5的动力输出轴与所述轮轴之间通过传动机构进行传动连接。所述试验轮支架I上设置有由上至下对试验轮2施加竖向载荷的加载装置。本实施例中，所述滚动支承装置包括水平向安装在水平试验台3上的滚动体。本实施例中，所述滚动体包括由前至后安装在水平试验台3上的多个所述圆柱滚轴7，多个所述圆柱滚轴7布设于同一水平面上；多个所述圆柱滚轴7的结构和尺寸均相同，多个所述圆柱滚轴7呈平行布设，且多个所述圆柱滚轴7呈均匀布设，多个所述圆柱滚轴7均与所述轮轴呈平行布设。实际使用时，也可以采用其它类型的滚动支承装置。本实施例中，所述加载装置为液压加载装置。实际使用过程中，所述加载装置也可以采用其它类型的加载装置。本实施例中，所述液压加载装置包括液压缸10-1和通过液压管路与液压缸10-1相接的液压油箱，所述液压管路上安装有液压泵10-2和液压控制阀10-3，所述液压缸10-1布设在所述试验轮支架I上方。同时，本发明还包括控制系统，所述控制系统包括主控器11-1以及分别与主控器11-1相接的参数输入单元11-2和显示单元11-3，所述液压泵10-2、液压控制阀10_3和驱动电机5均由主控器11-1进行控制且三者均与主控器11-1相接。本实施例中，所述试验轮支架I包括左右两根立柱1-1和安装在两根所述立柱1-1之间的水平支架1-2，所述水平支架1-2的左右两端分别通过支撑高度调整件安装在两根所述立柱1-1上。本实施例中，所述试验轮支架I还包括两个布设在同一水平面上的水平插头1-5，且两个所述水平插头1-5分别安装在水平支架1-2的左右两侧；所述支撑高度调整件包括两个分别对两个所述水平插头1-5进行限位的限位螺母1-4，两个所述限位螺母1-4分别套装在两根所述立柱1-1上，两根所述立柱1-1的中上部均设置有供限位螺母1-4上下移动的螺杆节段，且所述螺杆节段的中部开有一个供水平插头1-5进行上下移动的竖向通孔1-6。实际安装时，所述驱动电机5安装在水平支架1-2上，两个所述车轮架6均水平支架1-2的底部，且两个所述车轮架6呈左右对称布设。本实施例中，所述水平支架1-2上设置有用于传递竖向载荷的传力座12。并且，所述传力座12底部开有供驱动电机5安装的安装口。本实施例中，所述传动机构为皮带传动机构8。实际使用时，所述传动机构也可以采用其它类型的传动机构，如链轮链条传动机构。本实施例中，所述水平滑移件为底部平滑的滑板9，且所述滑板9的上部开有供试件4安装的凹槽。实际安装时，所述滑板9为钢板。本实施例中，所述试件4为立方体试件，且所述凹槽为方形槽，所述凹槽的深度大于试件4的厚度。本实施例中，本发明还包括恒温箱13，所述试验轮支架1、试验轮2、水平试验台3、试件4、驱动电机5、车轮架6、所述滚动支承装置、所述水平滑移件和所述加载装置均布设在恒温箱13内。所述恒温箱13内还设置有对其内部温度进行实时检测的温度检测单元14，且所述温度检测单元14与主控器11-1相接。本实施例中，所述液压缸10-1呈竖直向布设且其缸体固定在恒温箱13的内侧底部。实际使用时，所述液压缸10-1通过传力座12和水平支架1-2对试验轮2的轮轴施加竖向载荷。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种室内车辙仪，其特征在于:包括水平试验台(3)、布设在水平试验台(3)上且呈水平向布设的滚动支承装置、供车辙试验用试件(4)安装且能带动试件(4)在所述滚动支承装置上进行前后移动的水平滑移件、支撑高度可调的试验轮支架(I)、底部支撑于试件(4)上的试验轮(2)和带动试验轮(2)进行连续转动的驱动电机(5)，所述水平滑移件水平放置于所述滚动支承装置上；所述试验轮支架(I)上设置有左右两个供试验轮(2)的轮轴安装的车轮架(6)，且所述轮轴的左右两端分别通过轴承安装在两个所述车轮架(6)上；所述驱动电机(5)的动力输出轴与所述轮轴之间通过传动机构进行传动连接；所述试验轮支架(I)上设置有由上至下对试验轮(2 )施加竖向载荷的加载装置。
2.按照权利要求1所述的一种室内车辙仪，其特征在于:所述滚动支承装置包括水平向安装在水平试验台(3)上的滚动体。
3.按照权利要求1或2所述的一种室内车辙仪，其特征在于:所述加载装置为液压加载装置。
4.按照权利要求3所述的一种室内车辙仪，其特征在于:所述液压加载装置包括液压缸(10-1)和通过液压管路与液压缸(10-1)相接的液压油箱，所述液压管路上安装有液压泵(10-2)和液压控制阀(10-3)，所述液压缸(10-1)布设在所述试验轮支架(I)上方。
5.按照权利要求4所述的一种室内车辙仪，其特征在于:还包括控制系统，所述控制系统包括主控器(ll-ι)以及分别与主控器(11-1)相接的参数输入单元(11-2)和显示单元(11-3)，所述液压泵(10-2)、液压控制阀(10-3)和驱动电机(5)均由主控器(11_1)进行控制且三者均与主控器(11-1)相接。
6.按照权利要求1或2所述的一种室内车辙仪，其特征在于:所述试验轮支架(I)包括左右两根立柱(1-1)和安装在两根所述立柱(1-1)之间的水平支架(1-2 )，所述水平支架(1-2)的左右两端分别通过支撑高度调整件安装在两根所述立柱(1-1)上。
7.按照权利要求6所述的一种室内车辙仪，其特征在于:所述试验轮支架(I)还包括两个布设在同一水平面上的水平插头(1-5)，且两个所述水平插头(1-5)分别安装在水平支架(1-2)的左右两侧；所述支撑高度调整件包括两个分别对两个所述水平插头(1-5)进行限位的限位螺母(1-4)，两个所述限位螺母(1-4)分别套装在两根所述立柱(1-3)上，两根所述立柱(1-3)的中上部均设置有供限位螺母(1-4)上下移动的螺杆节段，且所述螺杆节段的中部开有一个供水平插头(1-5)进行上下移动的竖向通孔(1-6);所述水平支架(1-2)上设置有用于传递竖向载荷的传力座(12)。
8.按照权利要求1或2所述的一种室内车辙仪，其特征在于:还包括恒温箱(13)，所述试验轮支架(I)、试验轮(2 )、水平试验台(3 )、试件(4)、驱动电机(5 )、车轮架(6 )、所述滚动支承装置、所述水平滑移件和所述加载装置均布设在恒温箱(13)内。
9.按照权利要求2所述的一种室内车辙仪，其特征在于:所述滚动体包括由前至后安装在水平试验台(3)上的多个所述圆柱滚轴(7)，多个所述圆柱滚轴(7)布设于同一水平面上；多个所述圆柱滚轴(7)的结构和尺寸均相同，多个所述圆柱滚轴(7)呈平行布设，且多个所述圆柱滚轴(7)呈均匀布设，多个所述圆柱滚轴(7)均与所述轮轴呈平行布设。
10.按照权利要求1或2所述的一种室内车辙仪，其特征在于:所述水平滑移件为底部平滑的滑板(9)，且所述滑板(9)的上部开有供试件(4)安装的凹槽；所述试件(4)为立方体试件，且所述凹槽为方形槽，所述凹槽的深度大于试件(4)的厚度。
全文摘要
本发明公开了一种室内车辙仪，包括水平试验台、布设在水平试验台上的滚动支承装置、供试件安装且能带动试件在滚动支承装置上进行前后移动的水平滑移件、支撑高度可调的试验轮支架、底部支撑于试件上的试验轮和带动试验轮转动的驱动电机，水平滑移件水平放置于滚动支承装置上；试验轮支架上设置有供试验轮轮轴安装的车轮架；驱动电机的动力输出轴与轮轴之间通过传动机构进行传动连接；试验轮支架上设置有由上至下对试验轮施加竖向载荷的加载装置。本发明结构设计合理、安装紧凑且操控简易、使用效果好，能模拟车辆驱动轮的真实行走状态，能有效解决现有车辙仪采用曲柄连杆驱动试验轮行走时存在的只能模拟车辆从动轮行走状态的实际问题。
文档编号G01N33/42GK103197049SQ201310091109
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者胡力群, 张艳, 李欢, 王军 申请人:长安大学