一种模拟真实环境的路面磨耗仪的制作方法

1.本实用新型涉及道路磨耗设备技术领域，具体涉及一种模拟真实环境的路面磨耗仪。


背景技术：

2.道路抗滑性能是影响道路交通安全出行的重要因素，路面作为与环境、机动车辆、行人直接接触的带状构造表面，其表面受到诸多因素影响。在“热、水、荷”三因素的影响下，道路防滑性能会发生不同程度上的衰变。为了抑制和预防这种衰变，进行路面磨耗试验、施加相应养护措施等成为时下研究热点。主要研究点大致分为两类：第一类通过考虑级配、石料强度和石料表面微纹理及成型路表纹理对抗滑性能的影响；第二类主要研究施加不同路表处置养护措施对抗滑性能衰变的抑制作用。两类研究均需要对路面进行一定程度上的磨耗，对此，采用实地机动车轮进行磨耗，虽然结合实际，但耗时长，且经济性较差，不可取。而采用室内试验，用特定的磨耗设备对成型的路面试件进行处理，耗时短、操作安全可控且经济性较好。因此，开发出能够较好模拟真实路况和环境条件的室内加速磨耗，同时兼并摩擦测量的设备很有应用价值。
3.目前国内外磨耗设备的研制仍存在以下不足：1、设备生产成本较高，且试件用量过大；2、磨耗过程的考虑因素不全，“热、水、荷”与磨耗的耦合难以实现；3、试件大小不统一、磨耗加载区域不统一，未与规范相结合；4、无法立即测量磨损后试件的抗滑性能。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种模拟真实环境的路面磨耗仪，能够在室内快速模拟沥青混凝土路面抗滑衰变过程，模拟出更真实的试验环境，同时规范了试件载荷的加载区域，能测量不同磨损状态下的摩擦性能，用于评价道路在“热、水、荷”三种因素影响下的表面纹理变化及抗滑衰变规律，从而为道路抗滑安全性能预防与养护提供技术参考。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种模拟真实环境的路面磨耗仪，其包括壳体和连接在壳体底部的底座，以及设置在壳体内的：相对于壳体可转动的转动主轴、连接并带动转动主轴的伺服液压泵、梯形旋转台、磨耗块和磨耗转轴主体，梯形旋转台包括呈辐射状连接在中部的多个台体，多个台体连接处的顶部与转动主轴的底端连接，台体的高度从连接处至向外辐射的端部逐渐降低，且在台体侧视面呈梯形，磨耗块设在多个台体连接处的底部，磨耗转轴主体设在台体的底部，能够对不同尺寸大小的试件进行磨耗测试，规范了试件载荷的加载区域，加载载荷的模拟更贴近真实情况。
7.在本实用新型较佳的实施例中，上述磨耗转轴主体呈长筒状且沿台体的辐射状方向分布，磨耗转轴主体的长筒状面设有用于磨耗试件的花纹，磨耗转轴主体的两端通过设置转轴连接在台体底部，磨耗转轴主体相对于台体可转动，可通过磨耗转轴主体对试件的表面进行滚动方式的加载载荷，控制长筒状磨耗转轴主体制动，能够测量出抗滑性能。
8.在本实用新型较佳的实施例中，上述磨耗块呈条状且固定在多个台体连接处的底部，磨耗块的底部设有用于磨耗试件的花纹，可通过磨耗块解决一般的磨耗实验无法接触中心区域的问题。
9.在本实用新型较佳的实施例中，上述路面磨耗仪还包括磨具轴承和连接在磨具轴承顶部的伸缩杆单元，伸缩杆单元连接在多个台体连接处的底部，磨具轴承和磨耗转轴主体通过伸缩杆单元相对于台体可上下伸缩，将磨具轴承和台体两个连接部件进行缓冲，同时减少由于试件表面不平整带来的受力不均匀问题。
10.在本实用新型较佳的实施例中，上述路面磨耗仪还包括用于固定试件的台座，底座的顶部具有传感埋设区域且内置压力传感器，台座设置在底座的顶部，台座的顶部具有安装成型试件的凹槽，便于受力传感将数据传递至相关接收设备，也便于安装试件进行实验。
11.在本实用新型较佳的实施例中，上述底座分为用于承受载荷的中部区域和用于蓄水的外侧环形区域，传感埋设区域位于底座的中部区域，外侧环形区域呈便于蓄水的凹状，能够模拟出更为真实的试验环境，同时增加了试验空间内的湿度。
12.在本实用新型较佳的实施例中，上述路面磨耗仪还包括安装在壳体的伺服电机和传送单元，传送单元的两端分别连接转动主轴和伺服电机的输出轴，能够对试验时转动主轴的转动进行定量的控制，调节其转动速率，以便模拟出不同转动参数下的试验结果，传送单元与转动主轴的连接处还设置有力矩传感器，用以测量转动主轴所受力矩大小。
13.在本实用新型较佳的实施例中，上述路面磨耗仪还包括设置在壳体内的：喷水器、热辐射灯和排风器，喷水器安装在梯形旋转台的上方，喷水器设置有多个喷孔且喷孔的分布面积大于1/2的实验空间面积，热辐射灯安装在喷水器外围且灯面朝向磨耗块和磨耗转轴主体，排风器设置有至少两个且布置在便于空气对流的对侧位置，排风器处还设置有温度传感器，这样便于对温度、水和湿度进行调节和控制，将多种因素考虑进去，完善试验过程的环境参数，进行道路在“热、水、荷”三种因素影响下的表面纹理变化及抗滑衰变规律的试验。
14.在本实用新型较佳的实施例中，上述路面磨耗仪还包括注水接口和水箱主体，注水接口设置在壳体，注水接口的一端对外连通且另一端连通水箱主体，壳体内设置有隔板，水箱主体设置隔板顶部，喷水器位于隔板底部，水箱主体的底部与喷水器连通，能够及时对喷水器的水源进行补充。
15.在本实用新型较佳的实施例中，上述路面磨耗仪还包括排水管道和螺栓，排水管道的一端连接在底座的外侧环形区域底部，另一端对外排放蓄水，能够及时将底座内的蓄水排出，螺栓将底座和壳体底部连接固定，磨耗仪的连接结构稳固。
16.本实用新型具有以下有益效果：
17.1、洒水量大小可控，能充分模拟不同降雨量条件下的磨耗状况；2、磨耗速率可控、自由度大，电机功率可变和旋转圈数可控能有效模拟多种磨耗情况，如低速长时、低速短时、高速长时及高速短时；3、热辐射灯直射，相比于单纯施有紫外灯增加气温的设备而言，直射路表能更加体现真实路况，同时可通过控制开关选择辐射方位及辐射强度；4、磨耗转轴主体可控可拆卸，设有的4个磨耗转轴主体均可拆卸更换光面长筒或不同花纹类型长筒，且4个磨耗转轴主体的长筒可通过控制选择滚动或制动两种情况；5、磨耗转轴主体的长筒
与试件弹性接触，轮轴与梯形体通过弹簧内嵌伸缩杆连接，有效减少由于试件表面不平整带来的受力不均匀问题，与真实机动车轮轴类似。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。
19.图1为本实用新型模拟真实环境的路面磨耗仪的剖面示意图；
20.图2为本实用新型的梯形旋转台的立体示意图；
21.图3为本实用新型的梯形旋转台的底部示意图；
22.图标：1、注水接口；2、水箱主体；3、壳体；4、喷水器；5、热辐射灯；6、梯形旋转台；6
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1、台体；7、伸缩杆单元；8、磨耗块；9、螺栓；10、底座；11、传感埋设区域；12、伺服液压泵；13、伺服电机；14、传送单元；15、转动主轴；16、磨具轴承；17、排风器；18、磨耗转轴主体；19、试件；20、台座；21、排水管道。
具体实施方式
23.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和表示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
24.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.实施例
26.请参照图1，一种模拟真实环境的路面磨耗仪，其包括注水接口1、水箱主体2、壳体3、喷水器4、热辐射灯5、梯形旋转台6、台体6
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1、伸缩杆单元7、磨耗块8、螺栓9、底座10、伺服液压泵12、伺服电机13、传送单元14、转动主轴15、磨具轴承16、排风器17、磨耗转轴主体18、试件19、台座20和排水管道21，壳体3的整体结构为立方体箱型，壳体3内设置有隔板并将空间区分为上下两部分，壳体3的底部与底座10连接并在下部分形成试验空间，水箱主体2、伺服液压泵12、伺服电机13和传送单元14设置在隔板的上部分，而喷水器4、热辐射灯5、梯形旋转台6、磨耗块8、磨耗转轴主体18和台座20位于试验空间内，排风器17设置在壳体3的侧壁，试验通过喷水器4提供洒水，通过热辐射灯5提供照射和热量，通过排风器17降低试验空间内的湿度并增加空气对流，通过伺服液压泵12提供可控的加载力，通过伺服电机13调节转动，通过磨耗块8和磨耗转轴主体18对试件19进行磨耗试验。
27.本实施例的伺服液压泵12通过螺钉固定安装在壳体3内的顶壁，其位于隔板的上部分，而隔板的中部设置有供通过转动主轴15的通孔，通过伺服液压泵12带动转动主轴15和梯形旋转台6上下移动，用于抬升或下降磨耗块8和磨耗转轴主体18，伺服电机13通过其电机座固定在壳体3内部且位于隔板的上部分，伺服电机13的输出轴连接传送单元14，传送
单元14的两端分别连接转动主轴15和伺服电机13的输出轴，通过传送单元14带动转动主轴15进行转动，本实施例的传送单元14为链条，而伺服电机13的输出轴端部和隔板处的转动主轴15分别设置有咬合齿，通过链条将转动主轴15和伺服电机13连接，这样能够对试验时转动主轴15的转动进行定量的控制，调节其转动速率，以便模拟出不同转动参数下的试验结果，在转动主轴15咬合齿处的转动主轴15位置还设置有力矩传感器，用以测量转动主轴15所受力矩大小；注水接口1呈管状并焊接固定在壳体3的顶部，注水接口1的顶端对外连通且底端连接并连通水箱主体2，水箱主体2呈箱体状且内部具有容纳水的空间，水箱主体2通过其外部的安装孔连接螺栓9而固定在隔板顶部，在水箱主体2的隔板处开设有连通喷水器4的通孔，以便于水流进入喷水器4内，喷水器4通过螺钉固定安装在隔板底部，喷水器4的中部设置有供通过转动主轴15的通孔，水箱主体2的底部与喷水器4连通，这样能够及时对喷水器4的水源进行补充，喷水器4位于梯形旋转台6的上方，喷水器4设置有多个喷孔且喷孔的分布面积大于1/2的实验空间面积，本实施例中喷水器4的面积为试验空间面积的3/4，喷水器4采用淋雨花洒，其以便于控制喷水量；热辐射灯5安装在喷水器4外围且灯面朝向磨耗块8和磨耗转轴主体18，热辐射灯5设置有4个，其分别通过螺钉固定在壳体3内隔板底部的四个棱角区域，通过这种四角排布使得试验主体表面大量暴露，方便进行淋雨测试和热辐射测试；排风器17设置有至少两个且布置在便于空气对流的对侧位置，壳体3的相对侧壁设置有通风口，排风器17通过螺钉固定在通风口处，排风器17处的壳体3侧壁还通过螺钉固定有温度传感器，这样便于对温度、水和湿度进行调节和控制，将多种因素考虑进去，完善试验过程的环境参数。
28.底座10分为用于承受载荷的中部区域和用于蓄水的外侧环形区域，底座10中部区域的顶部具有传感埋设区域11且内置压力传感器，用于对试件19承受的载荷进行传感，便于受力传感将数据传递至相关接收设备；壳体3的底部边缘处设置有4个固定孔，底座10由于其外侧环形区域的设置，使得底座10在边缘处形成凹槽状，在该边缘处同样设置有4个固定孔，壳体3的底部正好卡入底座10的凹槽内侧，通过螺栓9将壳体3固定在底座10边缘，这样磨耗仪的连接结构稳固，而外侧环形区域呈便于蓄水的凹状，在该外侧环形区域的底座10内部还设置有排水管道21，其嵌入设置在底座10，排水管道21的一端连接在底座10的外侧环形区域底部，另一端对外排放蓄水，这样能够及时将底座10内的蓄水排出，水排出后，又可重复利用，底座10能够增加了试验空间内的湿度；而底座10的中部区域顶部设有用于固定试件19的台座20，台座20的顶部具有安装成型试件19的凹槽，并在试验时嵌入试件19，试件19为直径150mm、厚度120mm的经旋转压实后的成型试件。
29.请参照图2和图3，磨耗块8和磨耗转轴主体18用于对试件19进行磨耗试验，其均位于试件19的上方，而磨耗块8和磨耗转轴主体18分别连接在梯形旋转台6的底部，梯形旋转台6包括呈辐射状连接在中部的4个台体6
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1，4个台体6
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1的较高的边缘连接在辐射状的中部，且台体6
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1连接处的顶部凹设有连接孔，并与转动主轴15的底端过盈连接，台体6
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1的高度从连接处至向外辐射的端部逐渐降低，且在台体6
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1侧视面呈梯形，而相邻的台体6
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1相互垂直，这样就形成了辐射的结构，而台体6
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1的长度大于1/2的台座20宽度，这样完全覆盖了试件19的磨耗区域；磨耗块8设在4个台体6
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1连接处的底部，具体地，伸缩杆单元7连接在4个台体6
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1连接处的底部和各台体6
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1的端部底面，磨具轴承16和磨耗转轴主体18通过伸缩杆单元7相对于台体6
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1可上下伸缩，本实施例的伸缩单元为内嵌有弹簧的镶嵌杆，其顶
部与台体6
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1底部焊接固定，位于台体6
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1连接处的伸缩单元底端与磨具轴承16焊接固定，而位于台体6
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1端部的底部的伸缩单元，其底端与的磨耗转轴主体18设置的转轴的端部连接，并利用压铆件固定，这样将磨具轴承16、磨耗转轴主体18分别和台体6
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1的连接进行缓冲，同时减少由于试件19表面不平整带来的受力不均匀问题；磨耗转轴主体18呈长筒状且沿台体6
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1的辐射状方向分布，磨耗转轴主体18的长筒状面设有用于磨耗试件19的花纹，磨耗转轴主体18的两端凸起设置有便于转动自身的转轴，而其一端的转轴连接在磨具轴承16的外壁并焊接固定，其另一端的转轴连接在伸缩单元的底端，这样就将磨耗转轴主体18连接在台体6
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1底部，磨耗转轴主体18相对于台体6
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1可转动，可通过磨耗转轴主体18对试件19的表面进行滚动方式的加载载荷，控制长筒状磨耗转轴主体18制动，能够测量出抗滑性，磨耗块8呈条状且焊接固定在磨具轴承16的底部，磨耗块8的底部设有用于磨耗试件19的花纹，可通过磨耗块8解决一般的磨耗实验无法接触中心区域的问题。
30.具体实施过程为：先提前通过伺服液压泵12和伺服电机13对磨耗转轴主体18设定好磨耗模式，再将试件19放置于台座20，通过螺栓9将壳体3与底座10固定，再将各传感器外接电脑控制，再通过伺服液压泵12放置磨耗块8和磨耗转轴主体18，通过压力传感器得到的受荷大小，并手动控制伺服液压泵12伸长范围，再相应选择是否考虑环境因素，考虑光照时开启热辐射灯5，考虑降雨时通过注水接口1注入适当水，控制喷水器4开关来模拟降雨量，然后将排水管道21接至外部，再在排风器17处设定好温度，最后在传送单元14处设定好旋转次数后开启伺服电机13并选定功率大小进行磨耗试验，当达到设定旋转次数后电机自动停止，接收各传感器测量信息以完成整体试验。
31.综上所述，通过伺服液压泵对转动主轴的抬升和下降进行可控输出，通过伺服电机对转动主轴的转动进行可控输出，通过梯形旋转台对试件进行载荷的施加，通过伸缩单元减少受力不均，通过磨耗块和磨耗转轴主体进行磨耗试验，通过喷水器、热辐射灯和排风器模拟出更真实的试验环境条件；该仪器能够对不同尺寸大小的试件进行磨耗测试，规范了试件载荷的加载区域，能够在室内快速模拟沥青混凝土路面抗滑衰变过程，模拟出更真实的试验环境，同时规范了试件载荷的加载区域，能测量不同磨损状态下的摩擦性能。
32.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不意味着这些实施例说明并描述了本实用新型的所有可能形式。本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。