專利名稱：一種制作瀝青路面材料試件的旋轉壓實機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種把熱拌浙青混合料(HMA)壓制成分析用的標準試件樣品的 旋轉壓實機。
背景技術：
公路界已普遍認為公路浙青路面采用傳統馬歇爾浙青混合料設計方法存在許多 缺陷。存在這些缺陷的原因主要是馬歇爾浙青混合料路面設計方法在制作浙青混合料樣品 分析試件的時候，是采用重錘重復夯實、軸向壓實路面材料樣品的方法，這種方法只考慮了 軸向壓實，這與浙青路面施工做攤鋪碾壓時實際受力情況不一致，所以馬歇爾浙青混合料 設計方法控制不了浙青路面出現早期破壞的現象。美國在二十世紀九十年代已采用Superpave技術進行浙青混合料路面設計，在 2000年，Superpave路面設計技術已全面取代馬歇爾方法，形成規范，成為美國國家標準設 計方法。Superpave技術是美國公路戰略研究計劃(SHRP計劃)浙青研究項目的重要研究 成果，由于考慮了各種浙青的性能、實際使用和環境條件等情況，較馬歇爾浙青混合料設計 方法和規范而言，更符合道路工程的實際情況，有更好的適用價值。根據Superpave技術的 規范和方法修筑的浙青路面，在造價基本不變的情況下，其路用性能，特別是高溫穩定性可 得到很大改善，路面耐久性、密水性、表面特性和平整度都能得到滿意的結果。目前在英國、 法國、歐洲和其它許多國家都在應用和推廣Superpave技術。用Superpave技術代替馬歇爾浙青混合料設計方法是公路交通建設發展的必然 趨勢，我國已在許多地區應用Superpave技術在高速公路上修筑了大量的試驗路段及實體 工程，并已形成快速發展的局面。在應用Superpave技術進行浙青混合料路面設計中，制備 浙青混合料分析樣件所使用的壓實設備與馬歇爾法是完全不同的，這種壓實設備對浙青混 合料樣品在產生軸向壓實的同時還在樣品的圓周方向產生旋轉剪切壓實，形成一種揉捏作 用，這種作用更接近實際路面的受力情況，也是Superpave技術的一項核心技術。這種壓實 設備被稱作旋轉壓實機。從前述內容可以看出，旋轉壓實機是一種高技術的關鍵性試驗檢測設備，用于制 備熱拌浙青混合料的分析試件，是Superpave技術的重要組成部分。沒有旋轉壓實機就談 不到Superpave技術的推廣應用，目前的旋轉壓實機動力部分采用的是直流的步進電機， 控制部分采用單片機作為控制系統的核心部件，其實現揉捏作用是通過在壓實機構頭部連 接一個滑動盤的結構，總體而言其結構比較復雜，造價十分昂貴，并且在使用過程中存在失 步現象，影響最終測試效果。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供另一種能實現現有技術的基本功能而結構 更簡單、核心部件采用常用普通部件而總體成本較低的制作浙青路面材料試件的旋轉壓實 機。
3[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種浙青混合料旋轉壓實機， 包括控制裝置、傳感系統、電動機、減速機、軸向壓實機構、偏轉機構，模具，其特征在于電 動機連接減速機、減速機連接軸向壓實機構和偏轉機構，控制裝置連接電動機和傳感系統， 傳感系統連接軸向壓實機構和偏轉機構，所述的電動機是普通的異步電動機；所述的偏轉 機構可以實現模具軸線與軸向壓實機構軸線之間夾角大小的調節。采用上述技術方案，由于可以實現壓實角的大小的調節，滿足了試驗需要在旋轉 壓實試驗之前和結束時，為了方便對模具及模具頂進行定位夾緊及整平試件兩端和脫模， 偏轉系統應處于零位狀態。在進行旋轉壓實試驗時偏轉系統應處于偏轉狀態，此時封閉在 模具中的樣品材料受到來自軸向壓實及脫模系統的軸向壓實力，同時本身又在作繞壓縮軸 軸線的圓周偏轉運動，即這種壓實設備對材料樣品在產生軸向壓實的同時還在樣品的圓周 方向產生旋轉剪切壓實，形成一種揉捏作用，這是符合Superpave技術規范要求的旋轉壓 實機的一項核心技術，本實用新型結構簡單、功能齊全，同樣能夠達到設計要求，而由于采 用普通部件的原因，成本大大降低，其經濟效益十分顯著，由于基礎建設的大力推進，其市 場需求巨大，具有非常廣闊的市場前景。進一步，對所述的偏轉機構進行限定。其特征在于所述的偏轉機構的由基架、叉 形軸、叉形連桿、滑塊旋轉總成和齒輪傳動裝置輸出軸套，模具的下端能以叉形軸的軸心線 和叉形軸軸叉叉孔的軸心線的交點為鉸點，繞壓縮軸軸線作圓周偏轉運動。進一步，對所述的圓周偏轉運動進行限定，其特征在于所述的實現圓周偏轉運動 的裝置連接關系是驅動電機和齒輪傳動裝置安裝在基架上，傳動裝置輸入端與驅動電機 聯接，輸出端通過輸出軸套與滑塊通過端面螺紋聯接。再進一步，對滑塊總成進行限定。其特征在于所述的滑塊旋轉總成，它由與叉形 連桿桿端鉸接聯接的銷軸、聯接銷軸的滑塊、滑塊在其滑槽中滑動的旋轉盤、零位檔塊、可 調檔塊組成，當滑塊與零位檔塊接觸時，偏轉系統處于零位狀態；當滑塊與可調檔塊接觸 時，偏轉系統處于偏轉狀態；改變可調檔塊在滑槽中的位置可改變偏轉機構的壓實角。再進一步，對脫模機構進行限定，其特征在于還設有脫模機構，所述的脫模機構 包含一個具有縱向中心軸線和圓柱形通孔的模具；定位夾緊在基架頂部的模具頂伸入模具 內孔的上部，模具底盤置于模具內孔的下部，被壓實材料被模具頂9和模具底盤封閉在模 具內孔中；壓頭位于模具內孔下部。再進一步，對壓頭的驅動方式進行限定，，其特征在于所述的壓頭18也可用液壓 或氣動的方式驅動。再進一步，對軸向壓實機構進行限定，其特征在于所述的軸向壓實機構的連接關 系是驅動電機連接齒輪傳動裝置、齒輪傳動裝置連接皮帶傳動裝置，皮帶傳動裝置連接滾 珠絲杠，滾珠絲杠連接壓縮軸、壓縮軸端部設有壓頭，壓頭推動模具底盤把軸向壓實力施加 到被壓實的材料上。更進一步，對傳感系統進行限定，其特征在于所述的軸向壓實裝置包含一個測量 壓實力的壓力傳感器，控制系統利用壓力傳感器的測量信號控制驅動電機的轉動，使壓實 力保持穩定。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的說明。
圖1是本實用新型的結構示意圖中的主視圖；圖2是本實用新型的結構示意圖中的側視圖；圖3是圖1中的A-A剖視放大圖；圖4是圖1中B-B剖視放大圖。圖中1_模具2-模具底盤3-擺框3-1-擺臂3-2-擺框底板3_3_擺框下伸 件4-模具定位夾具5-基架6-叉形軸6-1叉形軸軸心線7-軸叉8-基架軸孔9-模 具頂10-模具頂定位夾具11-軸叉叉孔軸心線ο-軸叉叉孔軸心線與叉形軸軸心線交 點12-1-叉形連桿叉端12-2-叉形連桿桿端13-滑塊旋轉總成13-1-銷軸13_2_滑塊 13-3-旋轉盤13-4-零位檔塊13-5-可調檔塊14-齒輪傳動裝置14_1_齒輪傳動裝置輸 出軸套15-傳動裝置驅動電機16-制動器17-壓縮軸18-壓頭19-滾珠絲杠20-滾珠 絲杠螺母21-滾動軸承22-反力盤23-壓力傳感器24-下導向安裝板25-齒輪傳動裝置 安裝板26-滾動軸承27-皮帶傳動裝置28-齒輪傳動裝置29-驅動電機30-滑板總成 31-導向柱32-上導向柱安裝板33-導向套34-聯接螺桿35-螺帽
具體實施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4所示，給出了模具及封閉在模具中的材料樣品的偏轉機構 的結構關系。模具1是圓筒形通孔結構，下部有一內突的臺階，置于孔中的模具底盤2掛在 內孔下部的臺階上。內裝模具底盤的模具置于擺框底板3-2的上平面上，通過安裝在擺框 底板上的定位夾具4對模具進行定位與夾緊。擺框上有兩個擺臂3-1，分別與安裝在基架5 上的叉形軸6的兩個軸叉7通過鉸軸進行鉸接聯接。叉形軸通過滾動軸承裝在基架5的軸 孔8中，可繞軸線轉動。模具頂9通過基架5頂部的孔插入模具1內，由裝于基架頂部的定位夾具10對模 具頂9進行定位與夾緊。模具頂的上部位于基架頂部，模具頂的下端面位于模具1的內孔 中，且與叉形軸的軸心線在同一高度位置。叉形軸6的軸心線6-1與軸叉叉孔的軸心線11 的交點ο與模具頂下端面的圓心是一致的。擺框底板3-2上的下伸件3-3與叉形連桿的叉端12_1鉸接聯接，叉形連桿的桿端
12-2與滑塊旋轉總成13的銷軸13-1鉸接聯接，銷軸聯接在滑塊13-2上，滑塊可在旋轉盤
13-3的滑槽中滑動，滑塊在滑槽中的位置由零位檔塊13-4和可調檔塊13-5定位。滑塊的 下端面有平面螺紋結構，齒輪傳動裝置14的輸出軸套14-1的上端面也有平面螺紋結構，因 此齒輪傳動裝置輸出端通過輸出軸套14-1與滑塊13-2之間形成端面螺紋聯接傳動。輸入 端與驅動電機15聯接。齒輪傳動裝置14通過螺栓聯接在基架5上。偏轉機構有兩種工作狀態零位狀態和偏轉狀態。當偏轉系統的驅動電機15通過 控制系統的作用向一個方向旋轉，通過齒輪傳動裝置14使輸出軸套14-1旋轉時，同時使制 動器16對旋轉盤13-3產生制動作用，此時輸出軸套通過平面螺紋的傳動作用，使滑塊13-2 在旋轉盤的滑槽中向著零位檔塊的方向滑動，當滑塊與零位檔塊接觸時放松制動器16，此 時滑塊上的銷軸的軸心線與旋轉盤的旋轉中心線重合，旋轉盤的轉動不會通過叉形連桿機 構帶動擺框3及模具1作圓周偏轉運動，偏轉系統處于零位狀態，這時旋轉壓實機的壓縮軸
517的軸線與模具的縱向中心軸線是一致的，即壓縮軸的軸線與模具的縱向中心軸線之間的 夾角為零，沒有產生角度偏移，也就是此時壓實角為零。旋轉壓實機在開始進行旋轉壓實試 驗之前，為了方便對裝有材料樣品的模具及模具頂進行定位與夾緊，需要旋轉壓實機處于 零位狀態；在旋轉壓實試驗結束時，為了整平材料試件的兩端和使材料試件脫模，也需要旋 轉壓實機處于零位狀態。當偏轉機構的驅動電機15通過控制系統的作用向另一個方向旋轉，通過齒輪傳 動裝置14使輸出軸套14-1旋轉時，同時使制動器16對旋轉盤13-3產生制動作用，此時輸 出軸套14-1通過平面螺紋的傳動作用，使滑塊13-2在旋轉盤的滑槽中向著可調檔塊13-5 的方向滑動，當滑塊與可調檔塊接觸時放松制動器16，旋轉盤開始旋轉，此時偏轉系統處于 偏轉狀態。這時滑塊上的銷軸13-1的軸心線與旋轉盤的旋轉中心線不重合，而是有一個偏 心距，隨著旋轉盤的旋轉，滑塊銷軸通過叉形連桿帶動擺框3作繞壓縮軸17軸線的圓周擺 動，由于模具定位夾緊在擺框上，材料樣品封閉在模具內孔中，所以模具及封閉在模具內孔 中的材料樣品也隨之作繞壓縮軸軸線的圓周擺動。這時，模具底部的中心偏離壓縮軸的中 心一個距離，并作繞壓縮軸中心的圓周運動，而模具上部在模具頂的下端面處的中心實際 上是靜止不動的。這一點實際上就是模具的縱向中心軸線與壓縮軸的中心線的交點。這時 壓縮軸的中心線與模具的縱向中心軸線形成一個角度偏移，這個角度稱為壓實角，模具及 封閉在模具內孔中的材料樣品作繞壓縮軸軸線的圓周偏轉運動。調整可調檔快在滑槽中的 位置就可以調整壓實角的大小。圖1到圖4還給出了關于材料樣品的軸向壓實及脫模系統，該系統由模具頂9、模 具1、模具底盤2、壓頭18、壓縮軸17、滾珠絲杠19及螺母20、滾動軸承21、反力盤22、壓力 傳感器23、下導向柱安裝扳24、齒輪傳動裝置安裝扳25、滾動軸承26、皮帶傳動裝置27、齒 輪傳動裝置28、驅動電機29、滑板總成30、導向柱31、上導向柱安裝扳32、導向套33及基架 5等部件組成。材料樣品被模具頂9、模具底盤2封閉在模具1的內孔中。上、下導向柱安裝 扳通過螺栓聯接在基架上。導向套33裝入上導向柱安裝扳32的內孔中，并用螺栓與上導向 柱安裝扳32聯接。壓縮軸17上端與壓頭18聯接，下端用聯接螺栓與滾珠絲杠螺母和滑板總 成30聯接，可在導向套33的內孔中滑動。壓力傳感器23通過螺栓與下導向柱安裝扳24聯 接。聯接螺桿34穿過反力盤22、下導向柱安裝扳24、齒輪傳動裝置安裝扳25的過孔，利用螺 帽35把齒輪傳動裝置安裝扳25吊掛在反力盤22上。利用聯接螺栓把齒輪傳動裝置28安裝 在齒輪傳動裝置安裝扳25上。齒輪傳動裝置28和滾珠絲杠之間是皮帶傳動裝置27。驅動電機29的轉動通過齒輪傳動裝置28和皮帶傳動裝置27的傳動使滾珠絲杠 19旋轉，滾珠絲杠上的螺母20推動滑板總成30和壓縮軸17產生軸向移動，壓縮軸推動壓 頭18，壓頭推動模具底盤2對封閉在模具底盤2和模具頂9之間的材料樣品進行軸向壓實。 軸向壓實力的大小利用壓力傳感器23進行測量，控制電路利用壓力傳感器23的測量信號 去控制驅動電機29的旋轉，使在壓實過程中對材料樣品保持一個穩定的軸向壓實力。導向 柱31和導向套33對壓縮軸17的軸向運動產生導向作用，壓縮軸17的軸向運動也可用液壓或氣動方式驅動。如圖所示壓頭18內部有一個球鉸彈簧結構，以便使壓頭的上端面適應模具的圓周偏擺運動。旋轉壓實機的軸向壓實系統在對材料樣品產生軸向壓實的同時，旋轉壓實機的偏 轉系統處于偏轉狀態，產生圓周偏轉運動，這種軸向壓實運動與圓周偏轉運動相結合，真實的模擬了車輛輪胎和其它壓實設備對路面材料的滾動作用，有效地模擬了路面材料的實際 受力情況，試驗數據真實、可靠，為路面學科的研究、設計及工程施工提供了可靠的實驗依 據。當旋轉壓實試驗達到規定的轉數或規定的材料樣品高度時，通過微機自動控制系 統使偏轉系統由偏轉狀態轉變到零位狀態，旋轉壓實機對材料樣品試件進行端面整平。然 后軸向壓實及脫模系統的驅動電機停機，放松模具頂的定位夾具，取走模具頂，啟動軸向壓 實及脫模系統的驅動電機，使壓縮軸繼續軸向移動，把材料樣品試件推出基架5的頂面，驅 動電機停機，材料樣品試件脫模，從壓實機上取走材料樣品試件，使軸向壓實及脫模系統的 驅動電機反轉，軸向壓實及脫模系統的壓頭18回到初始位置，驅動電機29停機，試驗結束。以上實施例僅僅說明本實用新型的具體應用，不能理解為對本實用新型保護范圍 的限定，只要是采用本實用新型的技術方案，或者僅僅是通過本領域的普通技術人員都能 作出的常規改動或者變形，都落入本實用新型的保護范圍之中。
權利要求一種制作瀝青路面材料試件的轉壓實機，包括控制裝置、傳感系統、電動機、減速機、軸向壓實機構、偏轉機構，模具，其特征在于電動機連接減速機、減速機連接軸向壓實機構和偏轉機構，控制裝置連接電動機和傳感系統，傳感系統連接軸向壓實機構和偏轉機構，所述的電動機是普通的異步電動機；所述的偏轉機構可以實現模具軸線與軸向壓實機構軸線之間夾角大小的調節。
2.如權利要求1所述的制作浙青路面材料試件的轉壓實機，其特征在于所述的偏轉 機構包括基架(5)、叉形軸(6)、叉形連桿(12)、滑塊旋轉總成(13)和齒輪傳動裝置輸出軸 套(14-1)，模具(1)的下端能以叉形軸(6)的軸心線和叉形軸軸叉叉孔的軸心線(11)的交 點為鉸點，繞壓縮軸(17)軸線作圓周偏轉運動。
3.如權利要求2所述的制作浙青路面材料試件的轉壓實機，其特征在于連接關系是 驅動電機(15)和齒輪傳動裝置(14)安裝在基架(5)上，傳動裝置(14)輸入端與驅動電機 (15)聯接，輸出端通過輸出軸套(14-1)與滑塊(13-2)通過端面螺紋聯接。
4.如權利要求3所述的制作浙青路面材料試件的轉壓實機，其特征在于所述的滑 塊旋轉總成(13)，它由與叉形連桿桿端(12-2)鉸接聯接的銷軸(13-1)、聯接銷軸的滑塊 (13-2)、滑塊在其滑槽中滑動的旋轉盤(13-3)、零位檔塊(13-4)、可調檔塊(13_5)組成，當 滑塊與零位檔塊接觸時，偏轉系統處于零位狀態；當滑塊與可調檔塊(13-5)接觸時，偏轉 系統處于偏轉狀態；改變可調檔塊在滑槽中的位置可改變偏轉機構的壓實角。
5.如權利要求1所述的制作浙青路面材料試件的轉壓實機，其特征在于還設有脫模 機構，所述的脫模機構包含一個具有縱向中心軸線和圓柱形通孔的模具(1)；定位夾緊在 基架(5)頂部的模具頂(9)伸入模具內孔的上部，模具底盤(2)置于模具內孔的下部，被壓 實材料被模具頂(9)和模具底盤(2)封閉在模具內孔中；壓頭(18)位于模具內孔下部。
6.如權利要求5所述的制作浙青路面材料試件的轉壓實機，其特征在于所述的壓頭 (18)用液壓或氣動的方式驅動
7.如權利要求1所述的制作浙青路面材料試件的轉壓實機，其特征在于所述的軸向 壓實機構的連接關系是驅動電機(29)連接齒輪傳動裝置(28)、齒輪傳動裝置(28)連接 皮帶傳動裝置(27)，皮帶傳動裝置(27)連接滾珠絲杠(19)，滾珠絲杠(19)連接壓縮軸 (17)、壓縮軸(17)端部設有壓頭(18)，壓頭(18)推動模具底盤2把軸向壓實力施加到被 壓實的材料上。
8.如權利要求1所述的制作浙青路面材料試件的轉壓實機，其特征在于所述的擺框 底板(3-2)與叉形連桿的叉端(12-1)鉸接聯接，叉形連桿的桿端(12-2)與滑塊旋轉總成 (13)的銷軸(13-1)鉸接聯接。
專利摘要本實用新型涉及一種瀝青混合料旋轉壓實機，包括控制裝置、傳感系統、電動機、減速機、軸向壓實機構、偏轉機構，模具，其特征在于電動機連接減速機、減速機連接軸向壓實機構和偏轉機構，控制裝置連接電動機和傳感系統，傳感系統連接軸向壓實機構和偏轉機構，所述的電動機是普通的交流異步電動機；所述的偏轉機構可以實現模具軸線與軸向壓實機構軸線之間夾角大小的調節。本實用新型結構簡單、功能齊全，同樣能夠達到設計要求，而由于采用普通部件的原因，成本大大降低，其經濟效益十分顯著，由于基礎建設的大力推進，其市場需求巨大，具有非常廣闊的市場前景。
文檔編號G01N1/28GK201754131SQ20102028323
公開日2011年3月2日 申請日期2010年8月5日 優先權日2010年8月5日
發明者周有恒, 周進川, 孔令云, 張立強, 李吉雄, 柴賀軍, 陳啟華 申請人:招商局重慶交通科研設計院有限公司