专利名称：可保护位移感应装置的模拟汽车轮胎作用的传力装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种加载试验装置，尤其涉及一种模拟分析轮胎荷载作用的传力
装置。
背景技术：
由于浙青路面结构与浙青材料(浙青混合料)的强度与高温稳定性不足而引起的疲劳开裂与车辙，是浙青路面较为普遍、�：洗蟮钠苹迪窒�。目前我国对浙青混合料的高温稳定性评价主要采用板式试件车辙试验与圆柱形试件蠕变试验，而车辙试验由于加载方式、试件中应力分布状况及变形数据采集方面的不足，一般只能作为浙青混合料高温稳定性评价的工程经验模拟试验，不能获得浙青混合料的力学参数，也不能对浙青路面结构的高温稳定性进行评价，更不能用于理论研究及车辙预估。而蠕变试验的试件内每一点的受力状态完全一致，这与路面中浙青混合料的受力情况随深度和水平位置的变化而变化情况不同，因此蠕变试验只适合研究在特定力学状态(荷载和围压)下的材料性能。对于浙青混合料的疲劳特性一般采用梁式试件弯曲试验、圆柱形试件劈裂试验；对于浙青路面结构的疲劳性能，一般采用梁式组合试件的弯曲试验或大型足尺试验模拟研究。以上提到的现有的试验方法，或与实际受力状况不一致，或者试验成本过高，或者试验过程复杂，或者测试结果的准确性难以保证。有鉴于此，有必要研发一种加载可靠、精度高、成本低、能反映路面实际受力状况的试验设备或装置，以便于对浙青混合料或浙青路面结构进行高温稳定性和疲劳性能进行评价。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有模拟轮胎荷载作用的传力装置存在的种种不足，提供一种结构简单、工作性能稳定、准确度高、使用操作方便的可保护位移感应装置的模拟汽车轮胎作用的传力装置。为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为一种可保护位移感应装置的模拟汽车轮胎作用的传力装置，所述传力装置包括一环境箱，环境箱内置放有试模，试模上方对应设置有一试验加载装置；所述试验加载装置包括(与加载试验机相连接的)加载杆、与加载杆端部相接的压头和安装于压头上的位移感应装置。本实用新型的上述模拟汽车轮胎作用的传力装置中，可以充分利用可循环加载的多功能材料试验系统(MTS)、电液伺服加载试验系统(UTM)等技术成熟、普及面广的加载试验机，该试验机可直接与上述加载杆相连，而在加载杆下方则设有可模拟汽车轮胎的作用于试件表面的压头，以使得压头能够获得加载试验机的动力；另外，由于加载试验机自身安装的位移传感器只能反映其加载头相对于试验机的位移行程，而不能提供被测试件表面实际的变形数据，因此本实用新型创造性地在压头上配置了位移感应装置，以测试压头相对于试模的位移。整个传力装置能置于试验机环境箱中，由试验机提供路面环境的模拟条件。作为对上述模拟汽车轮胎作用的传力装置的改进，所述加载杆的端部与所述压头的顶部保持一种可相互脱离的接触方式(即活动连接)，所述加载杆端部的形状与所述压头顶部的形状相互配合或相互嵌套以使得加载杆端部能有效定位在所述压头上。作为更进一步的改进，所述加载杆的端部和所述压头的顶部均设成球冠状或类球冠状的凹槽，所述加载杆的端部通过置放于前述两凹槽间的球形圆珠与所述压头的顶部相衔接。由于与加载试验机相连接的加载杆在试验结束时或试验中止时一般会自动提升，若压头与加载杆端部的加载头进行固定连接，则后续提升过程将会对压头上配置的位移感应装置产生破坏。而上述优选的技术方案则改变了压头与加载杆端部的连接方式，保证加载杆提升时能与压头分离(或者虽未分离但不会连带压头向上提升)，以有效保护压头上配置的位移感应装置。 上述的模拟汽车轮胎作用的传力装置中，所述位移感应装置优选包括一对位移传感器和磁力架，所述位移传感器的一端安装于所述压头背面的水平孔槽内(可根据试验实际操作情况上下调节和移动位移传感器的安装位置)，所述位移传感器的另一端通过所述磁力架连接在所述环境箱的升降杆上。上述的模拟汽车轮胎作用的传力装置中，所述压头的加载面优选为圆形，所述加载面上覆设有一橡胶垫，所述橡胶垫的硬度优选在60°C时维持在78±2度。在该优选的技术方案中，以具有圆形加载面的压头取代了车辙试验中的试验轮，这不仅增大了试件的承载面积，而且荷载面积尺寸在浙青混合料公称粒径的3倍以上，保证了模拟试验的相似性；同时使得浙青路面结构(或材料)内的剪应力作用深度加大，更接近实际浙青路的面受力状况。此外，在该优选的技术方案中，压头与浙青混合料或浙青路面结构间通过橡胶垫接触，避免了刚性接触，减小了接触边缘处的应力集中效应，较好地模拟了轮胎与路面的接触状况。上述的模拟汽车轮胎作用的传力装置，所述试模优选为高度可调的多层组合式试模，所述试模的平面尺寸优选为30cmX 30cm SOcmXSOcm (根据环境箱实际大小情况可选)。该优选的技术方案中，试模厚度可调，且平面尺寸(与压头尺寸比例可在3倍以上)大到足以避免边界效应，这不仅方便试件的成型与压实，而且能够有效模拟浙青混合料、实际路面结构及其受力状态，在试验中为浙青混合料提供围压，以保证测试结果的准确性。综上所述，与现有技术相比，本实用新型的传力装置可放置于通用试验机的环境箱内，可以进行不同温度下的循环单轴动载试验，压头通过加载杆与试验机相连，可以进行不同荷载、不同加卸载时间的循环单轴动载试验。本实用新型的传力装置不仅结构简单、使用方便，而且变形数据采集精确，测量结果准备可靠。
图I为本实用新型实施例中传力装置的主视图。图2为本实用新型实施例中传力装置的俯视图。图例说明I、环境箱承台；2、球形钢珠；3、压头；4、水平孔槽；5、橡胶垫；6、试模；7、环境箱；8、位移传感器；9、磁力架；10、加载杆；11、加载头；12、升降杆。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。[0016]实施例一种如图I、图2所示的本实用新型的模拟汽车轮胎作用的传力装置，该传力装置包括一环境箱7，环境箱7内置放有一可变厚度的组合式试模6，试模6上方对应设置有一试验加载装置。该试验加载装置包括与试验机相连的加载杆10、压头3和安装于压头3上的位移感应装置。加载杆10的端部设有一加载头11，加载头11与加载杆10的本体部分螺纹连接。本实施例中，加载杆10端部的加载头11和压头3的顶部均设成球冠状的凹槽，力口载头11通过置放于前述两凹槽间的球形钢珠2与压头3的顶部相衔接。本实施例中的压头3呈一圆台状，其底面为一圆形的加载面，加载面上覆设有一橡胶垫5，橡胶垫5的硬度在60°C时维持在78度(JIS)。压头3通过橡胶垫5作用于待测的板式试件表面中心，板式试件由试模6固定，试模6放置在环境箱7中的环境箱承台I上。通过有限元计算多种典型路面结构内应力分布状况，本实施例中确定压头3底面的直径D为IOcm时板式试件内的应力分布与实际路面结构相似，相应的橡胶垫5的直径也设为10cm、厚W为I. 5cm。本实施例的位移感应装置包括一对位移传感器8和磁力架9 (分别位于加载杆10的两侧)，位移传感器8的一端(即测试端)安装于压头3背面开设的水平孔槽4内(并可根据试验实际操作情况上下调节和移动位移传感器的安装位置)，位移传感器8的另一端通过磁力架9连接在环境箱7的升降杆12上。本实施例的传力装置的工作原理为先将待测的板式试件置于可调厚度的组合式试模6中，然后安装好加载杆10的加载头11，将球形钢珠2置于压头3顶部的球冠形凹槽中，开启加载试验机，使加载杆10端部的加载头11与球形钢珠2接触，由加载试验机提供所需要模式的加载力，加载力传导到压头3的加载面上，并通过橡胶垫5作用于待测的板式试件的中心；通过试验机控制加载力的大�。曜贾嵩囟杂Φ难骨课�0. 7MPa，则根据压头尺寸计算出施加的加载力大小为5. 5kN，为模拟路面实际情况，一般采用有间歇期的半正弦波荷载，加载时间为0. ls，卸载时间为1.8s ;最后由安装在压头3的水平孔槽4上的位移传感器8 (还可结合安装在加载杆上位移传感器的记录)测定试件每次加载后的变形值；整个装置的试验过程在试验机的环境箱7内进行，在试验所对应的温度下保温7h以上，高温稳定性评价试验时正常试验温度为60°C。根据实际浙青路面层的厚度，本实施例采用相同高度的组合式试模6成型试件，如图I所示，当实际路面结构的厚度为12cm时，则采用3cm+4cm+5cm高(参见图I中的a+b+c)的组合式试模,分层压实成型试件,成型后的试件尺寸为30cmX30cmX12cm (即试�：穸任�12cm);若用于浙青混合料材料高温稳定性评价则可采用5cm高的试模成型试件即可。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，但并不因上述实施例的描述而限定本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种可保护位移感应装置的模拟汽车轮胎作用的传力装置，其特征在于所述传力装置包括一环境箱(7),环境箱(7)内置放有试模(6),试模(6)上方对应设置有一试验加载装置；所述试验加载装置包括加载杆(10)、与加载杆(10)端部相接的压头(3)和安装于压头(3)上的位移感应装置。
2.根据权利要求I所述的模拟汽车轮胎作用的传力装置，其特征在于所述加载杆的端部与所述压头的顶部保持一种可相互脱离的接触方式，所述加载杆端部的形状与所述压头顶部的形状相互配合或相互嵌套以使得加载杆端部能有效定位在所述压头上。
3.根据权利要求2所述的模拟汽车轮胎作用的传力装置，其特征在于所述加载杆 (10)的端部和所述压头(3)的顶部均设成球冠状或类球冠状的凹槽，所述加载杆(10)的端部通过置放于前述两凹槽间的球形圆珠与所述压头(3)的顶部相衔接。
4.根据权利要求1、2或3所述的模拟汽车轮胎作用的传力装置，其特征在于所述位移感应装置包括一对位移传感器(8 )和磁力架(9 )，所述位移传感器(8 )的一端安装于所述压头(3)背面的水平孔槽(4)内，所述位移传感器(8)的另一端通过所述磁力架(9)连接在所述环境箱(7)的升降杆(12)上。
5.根据权利要求1、2或3所述的模拟汽车轮胎作用的传力装置，其特征在于所述压头(3)的加载面为圆形，所述加载面上覆设有一橡胶垫(5)，所述橡胶垫(5)的硬度在60°C 时维持在78±2度。
6.根据权利要求4所述的模拟汽车轮胎作用的传力装置，其特征在于所述压头(3)的加载面为圆形，所述加载面上覆设有一橡胶垫(5 )，所述橡胶垫(5 )的硬度在60 V时维持在 78±2 度。
7.根据权利要求6所述的模拟汽车轮胎作用的传力装置，其特征在于所述试模(6)为高度可调的多层组合式试模，所述试模(6)的平面尺寸.30cmX30cm 80cmX80cm。
专利摘要本实用新型公开了一种可保护位移感应装置的模拟汽车轮胎作用的传力装置，该传力装置包括一环境箱(7)，环境箱(7)内置放有试模(6)，试模(6)上方对应设置有一试验加载装置；试验加载装置包括加载杆(10)、与加载杆(10)端部相接的压头(3)和安装于压头(3)上的位移感应装置。本实用新型具有结构简单、工作性能稳定、准确度高、使用操作方便等优点。
文档编号G01N3/02GK202372400SQ20112052882
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者周志刚, 曾勇, 杨银培, 袁秀湘 申请人:长沙理工大学
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