УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА НА СДВИГОУСТОЙЧИВОСТЬ Российский патент 1997 года по МПК G01N3/24 

Изобретение относится к испытаниям дорожностроительных материалов, а именно к устройствам для испытания асфальтобетона на сдвигоустойчивость применительно к работе пары колесо автомобиля-дорожное покрытие из асфальтобетона. Устройство предназначено для использования в заводских и исследовательских лабораториях.

Сдвигоустойчивость асфальтобетона это механический параметр, характеризующий определенное напряженно-деформированное состояние материала - асфальтобетона при многоцикловом взаимодействии его с перемещающимися относительно него жесткими элементами. Специальных устройств для испытания сдвигоустойчивости асфальтобетона нет.

Известна машина СМЦ-2 для испытания материалов на контактную усталость, которая может быть использована для испытания асфальтобетона на сдвигоустойчивость, состоящая из испытательной установки и пульта управления /1/.

Испытательная установка машины содержит установленные параллельно друг другу валы для закрепления образцов в виде дисков, узел прижима образцов пружинного типа, электродвигатель с клиноременной передачей со сменными шкивами и пять зубчатых колес. Первый нижний образец приводится во вращение от электродвигателя с клиноременной передачей посредством зубчатых колес Z₀ Z₁, а второй верхний образец посредством колес Z₀ Z₂ и сменной пары Z₃ Z₄, при помощи которой изменяется число оборотов верхнего образца и устанавливается заданный коэффициент проскальзывания. Верхний образец поджимается к нижнему путем поворота уравновешенной каретки вокруг оси Z₂ Z₃ при помощи пружинного механизма. Машина предназначена для испытания пар трения: диск-диск, диск-колодка и вал-втулка. Она снабжена различными приспособлениями для установки и съема образцов и съемными камерами для испытаний в разных средах. В процессе испытания регистрируют момент трения и частоту вращения образцов. Эта машина имеет высокую стоимость и большие габариты и не учитывает специфических усилий, которые испытывает асфальтобетон в реальных условиях.

Известно также устройство для испытания материалов на контактную усталость /2/, которое также может быть использовано для испытания асфальтобетона, содержащее ведущий и ведомый валы, установленные на них образец и контактный ролик, соответственно станину и привод вращения образца, состоящий из электродвигателя и червячного редуктора. Валы установлены таким образом, что их оси скрещиваются. Ведущий вал смонтирован на опорах в станине, а ведомый вал на опорах рамы, качающейся в опорах станины. Вверху рамы, параллельно ведомому валу, установлен входовой винт, при вращении которого ролик, установленный на ведомом валу, перемещается, изменяя свое положение относительно центра образца. Ведомый вал с помощью муфты соединяется с магнитным порошковым тормозом, прикрепленным к раме. Для прижима ролика к образцу на раме закреплена плоская пружина, а в основание станины ввернут подъемный винт.

Однако это устройство предназначено для испытания специальных образцов только в виде узких дисков диаметром 150 мм и высотой 10 мм, вложенных в держатели, устанавливаемые неподвижно на ведущем валу. Оно не может быть использовано для испытания стандартных цилиндрических образцов, применяемых при испытании на сжатие и с помощью которых можно проводить испытания асфальтобетонов на сдвигоустойчивость. В нем не предусмотрена возможность обеспечения воздействия на испытуемый образец боковой поверхности жесткого ролика со сторого постоянным усилием прижима.

Целью настоящего изобретения является обеспечение возможности применения для испытания на сдвигоустойчивость асфальтобетона. Кроме того, описываемое устройство обеспечивает приближение условий испытаний к условиям эксплуатации материала дорожных покрытий.

Для достижения этой цели в известном устройстве, содержащем станину с опорами, установленную в опорах станины качающуюся раму и предназначенный для размещения образца ведущий вал с приводом его вращения, связанный с рамой ведомый вал с нагружающим роликом, узел нагружения в виде прикрепленного к раме и соединенного с ведомым валом тормоза, узел прижима ролика к образцу и измерительную аппаратуру, валы установлены таким образом, что оси их параллельны, нагружающий ролик выполнен из материала, жесткость которого по крайней мере на порядок выше жесткости испытуемого асфальтобетона, а узел прижима ролика к образцу выполнен в виде установленного на раме двуплечего рычага с грузом.

Расположение образца и ролика на параллельных валах позволяет применять стандартные цилиндрические образцы, исключая необходимость использования специального оборудования для прессования образцов в требуемом режиме. Благодаря воздействию оборудования для прессования образцов в требуемом режиме. Благодаря воздействию ролика на боковую цилиндрическую часть образца достигается уменьшение диаметра образца и соответственно усилия прессования. Выбор материала ролика и иное выполнение узла прижима позволяет обеспечить условия испытания, близкие к реальным условиям, т.е. моделировать усилия, которые испытывает асфальтобетон, когда по нему катится колесо. При этом определение сдвигоустойчивости обеспечивается только достаточно жестким телом. Экспериментально установлено, что жесткость ролика должна быть на порядок выше жесткости образца. Только использование двуплечего рычага с грузом обеспечивает именно такой прижим ролика к образцу, который имитирует прижим катящего колеса к дорожному покрытию асфальтобетону при определении сдвигоустойчивости последнего.

На фиг.1 дана кинематическая схема устройства для испытания асфальтобетона на сдвигоустойчивость; на фиг.2 схема прижатия ролика к образцу.

Устройство для испытания асфальтобетона на сдвигоустойчивость содержит предназначенный для размещения стандартного асфальтобетонного образца 1 диаметром 50 мм ведущий вал 2, ролик 3, жесткость которого на порядок выше жесткости испытуемого асфальтобетона, установленный на ведомом валу 4, станину 5 и привод вращения образца, состоящий из электродвигателя 6, ременной передачи 7 и червячного редуктора 8. Образец 1 смонтирован и в двух держателях 9 и 10. Держатель 9 неподвижно закреплен на ведущем валу 2, держатель 10 установлен на опорах 11 ходового винта 12, размещенного в станине 5. На ходовом винте 12 закреплена рукоятка 13 с фиксатором 14 положения ходового винта 12 относительно станины 5.

Ведущий вал 2 смонтирован на опорах 15 в станине 5. Ведомый вал 4 установлен на опорах 16 в раме 17, качающейся на опорах 18, смонтированных в станине 5.

Ведомый вал 4 с помощью муфты 19 соединяется с магнитным порошковым тормозом 20, прикрепленным к раме 17. Для прижима ролика 3 к образцу 1 на раме 17 установлен двуплечий рычаг 21 с грузом 22.

Устройство работает следующим образом.

Образец 1 получает вращение от электродвигателя 6 с клиноременной передачей 7 посредством червячного редуктора 8, а ролик 3 под действием сил трения от сил прижатия ролика к образцу 1, создаваемых грузом 22 через рычаг 21. Изменением тормозного момента путем регулирования тока в обмотке возбуждения тормоза 20 обеспечивается качение ролика 3 по образцу 1 с различными коэффициентами проскальзывания и усилиями прижима.

Для съема и установки образца 1 отжимают фиксатор 14 рукоятки 13 и вращением ходового винта 12 перемещают в осевом направлении держатель 10, изменяя расстояние между держателями 9 и 10.

Таким образом, на предлагаемом устройстве можно испытывать стандартные образцы при их быстрой замене.

Установка образца и ролика на параллельных валах дает возможность применять для испытания на сдвигоустойчивость стандартные цилиндрические образцы асфальтобетона, используемые для испытания на сжатие, и с помощью простых средств определять достаточно сложную характеристику дорожных покрытий.

Сущность изобретения: валы ведомый 4 и ведущий 2 установлены параллельно друг другу и предназначены для размещения образца 1 и нагружающего ролика 3 соответственно. Узел прижима ролика 3 к образцу 1 выполнен в виде установленного на раме 17 двуплечего рычага с грузом. 2 ил.

Устройство для испытания асфальтобетона на сдвигоустойчивость, содержащее станину с опорами, раму, установленную в последних с возможностью качания, ведущий вал с приводом его вращения, ведомый вал с нагружающим роликом, связанный с рамой, узел нагружения ролика в виде тормоза, закрепленного на раме и соединенного с ведомым валом, узел прижима ролика к образцу и измерительную аппаратуру, отличающееся тем, что валы установлены параллельно друг другу, узел прижима ролика к образцу выполнен из материала, жесткость которого по крайней мере на порядок выше жесткости испытуемого асфальтобетона.