弧模沥青材料路面试件成型机
阅读说明：本技术 弧模沥青材料路面试件成型机 (Arc mould bituminous material road surface test piece make-up machine ) 是由 韩森 彭标 高巍 罗友栋 尹媛媛 郁录平 于 2021-07-21 设计创作，主要内容包括：一种弧模沥青材料路面试件成型机,机架内部长度方向上设置有弧形模板仓单元、压实装置、低速制动电机,低速制动电机的输出轴通过减速链轮链条机构与压实装置相连接,压实装置通过2组对称设置的张紧链轮链条机构与机架的底座相连接,机架的前后两组竖梁之间设置有连接杆,连接杆上设置有2组张紧固定架,张紧固定架上设置有与张紧链轮链条机构相连接的第一张紧链轮,机架顶部设置有横向滑轨、纵向滑轨,纵向滑轨上设置有吊葫小车、手拉吊葫,低速制动电机与PLC控制器电连接；本发明压实后的试件有效减少环壁上的接缝数量,大大降低接缝对于实验数据采集的影响,得到更加稳定的实验数据,同时在单块板上得以测量更多的数据点,更有利于做出分析。(An arc mould bituminous material pavement test piece forming machine is characterized in that an arc template bin unit, a compacting device and a low-speed brake motor are arranged in a rack in the length direction, an output shaft of the low-speed brake motor is connected with the compacting device through a speed reduction chain wheel and chain mechanism, the compacting device is connected with a base of the rack through 2 groups of symmetrically arranged tensioning chain wheel and chain mechanisms, a connecting rod is arranged between a front group of vertical beams and a rear group of vertical beams of the rack, 2 groups of tensioning fixing frames are arranged on the connecting rod, a first tensioning chain wheel connected with the tensioning chain wheel and chain mechanism is arranged on the tensioning fixing frames, a transverse sliding rail and a longitudinal sliding rail are arranged at the top of the rack, a hoist trolley and a hand hoist are arranged on the longitudinal sliding rail, and the low-speed brake motor is electrically connected with a PLC (programmable logic controller); the compacted test piece effectively reduces the number of seams on the ring wall, greatly reduces the influence of the seams on experimental data acquisition, obtains more stable experimental data, and is more beneficial to analysis by measuring more data points on a single plate.)
技术领域
本发明属于公路路面试件压制设备或装置技术领域，具体涉及到一种弧模沥青材料路面试件成型机。
背景技术
压实是沥青路面生产建设中的关键环节，良好的路面质量最终要通过碾压来体现。压实不当会对路面的性能和车辆造成一系列的负面影响。室内HTP2高速轮胎路面试验平台环壁沥青路面压实成型工艺的不完善会出现成型后的路表纹理构造和路面压实度不满足相关规范要求等问题。当路面压实工艺不合理时，在轮胎高速运转下路面的不平整度使得试验平台的机械运转性能受到极大的挑战，轮胎与路面的摩擦力增大导致轮胎的磨损速率将加快；轮胎将很可能在路面高程突变处呈现不接触的状态，与实际车辆在路面行驶状态不符，进而使得所测试的噪声和抗滑数据结果离散性变大，最终不利于做出有效的科学判断和提炼出室外道路交通安全的路面改善措施。
现有室内成型标准沥青路面试件板的设备一般采用车辙成型机，其成型板尺寸为300mm×300mm×50mm。对于成型更大规格的非标准平面试件板，车辙成型仪并不能满足要求，大多数研究采用小型手扶振动压路机，这种成型工艺较室内车辙成型机虽然更接近实体工程碾压工艺，但对于实验室弧形沥青混合料试样的成型效果有待进一步研究。
目前专门针对室内圆弧形沥青混合料试件的压实成型工艺的相关文献较少，华南理工大学雷超旭等研发的路面表面功能加速加载系统成型弧长为361mm弧形试样时，通过改进沥青混合料试件轮碾压头侧面形状由弧形压头变为长方形压头，侧面尺寸为长550mm×宽75mm。这种改进方法适用于小尺寸弧形试件，而对于弧长超过1000mm的大型试件并不适用。美国普渡大学的轮胎路面试验设备(Tire-Pavement Test Apparatus，TPTA)成型弧长为1870mm路面时，将一个直径为280mm的内部浇筑水泥混凝土钢管圆柱体与叉车相连，利用叉车前后推进和圆柱体的重量组合模拟静碾压路机碾压成型弧形沥青混合料试样，测试结果表明，该成型技术无法有效压实试样，导致其空隙率与预期相差较大。
尽管现有的路面压实成型工艺高效快捷，然而要满足长安大学HTP2试验平台在轮胎运转速度超过80km/h情形下对路面抗滑降噪试验的研究，对压实成型后路面的各项指标提出了更高要求，继而对压实工艺需要进一步完善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足,提供一种碾压速度均匀、碾压密实，有足够平整度和试件长度的弧模沥青材料路面试件成型机。
解决上述技术问题采用的技术方案是：一种弧模沥青材料路面试件成型机,机架内部长度方向上设置有弧形模板仓单元，弧形模板仓单元上设置有压实装置，压实装置的顶部设置有低速制动电机，低速制动电机的输出轴通过减速链轮链条机构与压实装置相连接，压实装置通过2组对称设置的张紧链轮链条机构与机架的底座相连接，机架的前后两组竖梁之间设置有连接杆，连接杆上设置有2组张紧固定架，张紧固定架上设置有第一张紧链轮，第一张紧链轮与张紧链轮链条机构相连接，机架顶部沿长度方向上设置有2组横向滑轨，横向滑轨之间设置有纵向滑轨，纵向滑轨上设置有吊葫小车，吊葫小车下部设置有手拉吊葫，低速制动电机与PLC控制器电连接。
本发明的压实装置为：2组竖向设置的T型架的顶部设置有顶板、底部设置有底板，顶板上设置有低速制动电机，T型架上部通过与减速链轮链条机构相连接的转动轴设置有压实辊，横梁板设置于2组T型架之间，横梁板两端均设置有竖梁板，竖梁板外侧均设置有2组压实导向销，压实导向销设置于加工在T型架上的通槽内并可沿通槽上下移动，竖梁板上部设置有2组第一导向辊，横梁板下部设置有2组第二导向辊，第一导向辊和第二导向辊上下卡于弧形模板仓单元外沿，顶升气缸的缸筒设置于横梁板下部、活塞杆设置于底板上部，顶升气缸与PLC控制器电连接。
本发明的压实辊的端部设置有轴承式法兰，轴承式法兰的直径根据弧形模板仓单元内试模的厚度确定。
本发明的张紧链轮链条机构为：张紧链依次穿过第一张紧链轮、第二张紧链轮、减速链轮、第二张紧链轮、第一张紧链轮，张紧链的两端均与张紧叉连接，张紧叉与上拉杆相连接，上拉杆与导向杆相连接，导向杆与机架相连接。
本发明的导向杆的末端设置有配重块。
本发明的弧形模板仓单元的长度方向两端对称设置有接近开关和限位开关，行程开关和位移传感器与PLC控制器电连接。
本发明的弧形模板仓单元的单个弧形模板仓的圆心角为30°。
本发明的连接杆可在机架竖梁上上下移动。
本发明相比于现有技术具有以下优点：
(1)本发明的弧形沥青路面的压实成型装备系统可以适配于超过1000mm的大型试件，在采用弧模沥青材料路面试件成型机进行作业时，可根据试验要求，设定压实辊速度，压实辊可通过张紧链进行往复运动，压实辊有稳定的滑移率，通过PLC控制器可使压实辊达到指定位置，安装试模，装填试验材料，可根据试验压实要求设定压实辊的压力，压实辊有稳定的压力，可以获得所需孔隙率、平整度好的弧形试件。
(2)本发明的弧形沥青路面的压实成型装备可以有效对试样进行压实，压实辊的工作状态为压实状态做往复压实运动，速度、压力无级可调，压实后的弧形尺寸准确，得到符合要求、接近预期的空隙率。
(3)对于双层沥青混合料的抗滑降噪性能试验，试模内部底层碾压尺寸需要成型机作业面宽度小于400mm的压实轮碾压，而超过试模厚度的上层混合料需要宽度大于400mm的压实轮碾压，以使得最终压实成型后的路面与弧形试模平齐同时双层路面的压实度满足要求，本发明的弧形沥青路面的压实成型装备具有可变化压实轮尺寸，可以满足所述试验要求。
(4)本发明压实辊的端部设置有轴承式法兰，轴承式法兰的直径根据弧形模板仓单元内试模的厚度确定，即弧形路面上面层的厚度的精确计量是由与压实辊同轴的不同直径大小的轴承式法兰控制，致使最终成型的弧形路面和试模侧边等弧度，从而有效保证12块试模的路表面的平整度达到试验要求，避免接缝错台或者路面凹陷对路面噪声测试的影响。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是图1的三维图。
图3是图1的俯视图。
图4是图1的左视图。
图5是图1中压实装置7的结构示意图。
图6是图4中压实辊7-1的结构示意图。
图7是图1中张紧链轮链条机构8的结构示意图。
图中：1、机架；2、张紧固定架；3、吊葫小车；4、手拉吊葫；5、低速制动电机；6、减速链轮链条机构；7、压实装置；8、张紧链轮链条机构；9、弧形模板仓单元；10、第一张紧链轮；11、连接杆；12、横向滑轨；13、纵向滑轨；14、限位开关；15、接近开关；7-1、压实辊；7-2、顶板；7-3、T型架；7-4、第一导向辊；7-5、第二导向辊；7-6、底板；7-7、顶升气缸；7-8、横梁板；7-9、竖梁板；7-10、压实导向销；8-1、配重块；8-2、导向杆；8-3、上拉杆；8-4、张紧叉；8-5、张紧链；8-6、第二张紧链轮；7-1-1、轴承式法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1～7中，本发明涉及的一种弧模沥青材料路面试件成型机,在机架1内部长度方向上通过螺纹紧固连接件固定连接安装有弧形模板仓单元9，弧形模板仓单元9由多个弧形模板仓组成，可一次压制多个试模，本实施例中单个弧形模板仓的圆心角为30°。弧形模板仓单元9上安装有压实装置7，低速制动电机5的输出轴通过减速链轮链条机构6与压实装置7相连接，减速链轮链条机构6包括主动链轮、减速链轮、减速链条，压实装置7由压实辊7-1、顶板7-2、T型架7-3、第一导向辊7-4、第二导向辊7-5、底板7-6、顶升气缸7-7、横梁板7-8、竖梁板7-9、压实导向销7-10连接构成，2组竖向设置的T型架7-3的顶部通过螺纹紧固连接件固定连接安装有顶板7-2、底部通过螺纹紧固连接件固定连接安装有底板7-6，顶板7-2上安装有低速制动电机5，T低速制动电机5与PLC控制器电连接。型架7-3上部外侧安装有减速链轮，减速链轮通过减速链条与主动链轮相连接，主动链轮安装于低速制动电机5的输出轴上。T型架7-3上部通过转动轴安装有压实辊7-1，转动轴与减速链轮相连接，横梁板7-8设置于2组T型架7-3之间，但与T型架7-3没有连接关系，横梁板7-8两端均通过螺纹紧固连接件固定连接安装有竖梁板7-9，竖梁板7-9外侧均通过螺纹紧固连接件固定连接安装有2组压实导向销7-10，压实导向销7-10设置于加工在T型架7-3上的通槽内并可沿通槽上下移动，竖梁板7-9上部通过螺纹紧固连接件固定连接安装有2组第一导向辊7-4，横梁板7-8下部通过螺纹紧固连接件固定连接安装有2组第二导向辊7-5，第一导向辊7-4和第二导向辊7-5上下卡于弧形模板仓单元9外沿，顶升气缸7-7的缸筒通过螺纹紧固连接件固定连接安装于横梁板7-8下部、活塞杆通过螺纹紧固连接件固定连接安装于底板7-6上部，顶升气缸7-7与PLC控制器电连接，顶升气缸7-7的活塞杆伸出时，顶动底板7-6向下运动，压实导向销7-10沿通槽向下移动，第一导向辊7-4和第二导向辊7-5卡于弧形模板仓单元9外沿不动，底板7-6向下运动从而带动T型架7-3向下运动，压实辊7-1落下，对弧形模板仓单元9内的试模进行压实。
进一步地，压实辊7-1的端部设置有轴承式法兰7-1-1，轴承式法兰7-1-1的直径根据弧形模板仓单元9内试模的厚度确定，即弧形路面上面层的厚度的精确计量是由与压实辊7-1同轴的不同直径大小的轴承式法兰7-1-1控制，压实辊7-1的宽度略小于试模内侧净宽，比如计划铺筑2cm厚度的上面层，装配比压实辊7-1直径小4cm的轴承式法兰7-1-1，当压实辊7-1缓慢碾压试模内侧路面，此规格的轴承式法兰7-1-1刚好落在试模侧边上部，说明此次成型的下层路面厚度刚好是7cm(试模填料总高度为9cm)，紧接着换成和压实辊7-1等直径的轴承式法兰7-1-1，致使最终成型的弧形路面和试模侧边等弧度，从而有效保证12块试模的路表面的平整度达到试验要求，避免接缝错台或者路面凹陷对路面噪声测试的影响。
压实装置7通过2组对称设置的张紧链轮链条机构8与机架1的底座相连接，机架1的前后两组竖梁之间通过螺纹紧固连接件固定连接安装有连接杆11，进一步地，连接杆11可在机架1竖梁上上下移动。连接杆11上安装有2组张紧固定架2，张紧固定架2上安装有第一张紧链轮10，第一张紧链轮10与张紧链轮链条机构8相连接，张紧链轮链条机构8由配重块8-1、导向杆8-2、上拉杆8-3、张紧叉8-4、张紧链8-5、第二张紧链轮8-6连接构成，张紧链8-5依次穿过第一张紧链轮10、第二张紧链轮8-6、减速链轮、第二张紧链轮8-6、第一张紧链轮10，张紧链8-5的两端均与张紧叉8-4连接，张紧叉8-4与上拉杆8-3相连接，上拉杆8-3与导向杆8-2相连接，导向杆8-2与机架1相连接，进一步地导向杆8-2的末端安装有配重块8-1，根据试验要求，低速制动电机5工作时，设定压实辊7-1的速度，当压实辊7-1沿着张紧链8-5向下或向上移动时，配重块8-1可使得压实辊7-1不突然滑动，保证压实辊7-1匀速移动。
机架1顶部沿长度方向上通过螺纹紧固连接件固定连接安装有2组横向滑轨12，横向滑轨12之间安装有纵向滑轨13，纵向滑轨13上通过螺纹紧固连接件固定连接安装有吊葫小车3，吊葫小车3下部安装有手拉吊葫4，纵向滑轨13可沿横向滑轨12来回运动，吊葫小车3可沿纵向滑轨13来回运动，从而将试模放置于弧形模板仓单元9内。进一步地，弧形模板仓单元9的长度方向两端对称安装有接近开关15和限位开关14，接近开关15和限位开关14与PLC控制器电连接，接近开关15的作用是给出轮辊7-1往返压实的信号开关，当轮辊7-1下部接近接近开关15的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而反馈给PLC控制器并给压实辊7-1提供返回指令。而限位开关14限制压实辊7-1在试模两端的极限位置，如果压实辊7-1移动到限位开关14，则直接关闭接触器，整个电路电路系统处于断电状态，压实辊7-1静置不动，以防压实辊7-1继续向弧形模板仓单元9两端运行。
本发明的工作过程如下：
(1)电源给电。
(2)根据试验要求，设定压实辊7-1的速度。
(3)控制顶升气缸7-7活塞杆缩回，提起压实辊7-1。
(4)控制低速制动电机5工作，压实辊7-1沿着张紧链8-5移动，使压实辊7-1到达所要位置。
(5)控制顶升气缸7-7活塞杆伸出，放下压实辊7-1。
(6)用手拉吊葫4将试模装入弧形模板仓单元9内。
(7)根据试验压实载荷设定PLC控制器数据，进行加载、设置压紧方式单向(或双向)，设备开始运行。
(8)达到试验要求后，设备停止运行。
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