專利名稱：瀝青混合料剪切參數(shù)測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測試剪切強度的儀器，尤其是涉及一種瀝青混合料剪切參數(shù)
測定儀。
背景技術(shù)：
使用瀝青混合料的道路結(jié)構(gòu)和橋面鋪裝層結(jié)構(gòu)經(jīng)常由于瀝青混合料的高溫抗剪 性能不足而產(chǎn)生車轍、擁包、隆起等破壞，由此不得不對上述道路進行大修或者翻修，從而 產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟損失。我國的公路行業(yè)規(guī)范在進行瀝青混合料級配設(shè)計時，并沒有明確 對瀝青混合料的抗剪指標作規(guī)定，使得在確定瀝青混合料級配時沒有充分考慮瀝青混合料 的抗剪性能，這對將來道路和橋面鋪裝層的破壞埋下了隱患?，F(xiàn)有的對瀝青混合料抗剪性 能測試的儀器由于各種原因并沒有很好地推廣使用，并且上述儀器中有些操作復(fù)雜，造價 昂貴，對實驗人員技術(shù)要求較高及試驗時間過長；有些測試結(jié)果與道路的實際路用性能不 符，難以反映被測試材料的實際性能。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種瀝青 混合料剪切參數(shù)測定儀，其設(shè)計合理、使用操作簡便、智能化程度高且性能可靠、功能全、測 試結(jié)果準確，能有效克服現(xiàn)有儀器技術(shù)復(fù)雜，實驗時間較長，測試結(jié)果不能與道路的實際路 用性能不符的缺陷和不足。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種瀝青混合料剪切參數(shù)
測定儀，其特征在于包括機架、安裝在機架上的驅(qū)動電機、固定試樣的剪切模具、由驅(qū)動電
機通過傳動機構(gòu)帶動對試樣進行剪切試樣的剪切工具、位于試樣上方且剪切過程中由上至
下對試樣施加一大小可控的正壓力的施力機構(gòu)、對剪切工具作用在試樣上的剪切力進行實
時檢測的力傳感器、對力傳感器所檢測信號進行采集并處理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和與所述數(shù)據(jù)
采集系統(tǒng)相接的上位機，力傳感器接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述驅(qū)動電機、剪切模具、傳動機構(gòu)和
施力機構(gòu)均安裝在機架上，且剪切工具安裝在所述傳動機構(gòu)的動力輸出端上；剪切模具包
括水平剪切模具和垂直剪切模具，剪切工具對應(yīng)包括水平剪切工具和垂直剪切工具；當機
架上所安裝的剪切模具為水平剪切模具時，所述傳動機構(gòu)的動力輸出端上所安裝的剪切工
具對應(yīng)為水平剪切工具，且所述水平剪切模具和水平剪切工具組成一個對試樣進行水平剪
切的水平剪切機構(gòu)；當機架上所安裝的剪切模具為垂直剪切模具時，所述傳動機構(gòu)的動力
輸出端上所安裝的剪切工具對應(yīng)為垂直剪切工具，且所述垂直剪切模具和垂直剪切工具組
成一個對試樣進行垂直剪切的垂直剪切機構(gòu)；所述上位機為一經(jīng)內(nèi)部處理運算能相應(yīng)得出
不同正壓力作用下被測試試樣對應(yīng)的剪切強度數(shù)據(jù)且能根據(jù)所述水平剪切機構(gòu)和垂直剪
切機構(gòu)所測試得到的剪切強度數(shù)據(jù)相應(yīng)推算得出試樣的剪切參數(shù)的計算機。 所述剪切模具還包括斜向25°方向剪切模具，剪切工具對應(yīng)還包括斜向25°方
向剪切工具，所述斜向25°方向剪切模具和斜向25。方向剪切工具組成一個對試樣進行斜向25°方向剪切的斜向25。方向剪切機構(gòu)。 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與上位機間通過USB接口進行連接通信。 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括與力傳感器相接的A/D轉(zhuǎn)換器和與A/D轉(zhuǎn)換器相接且將串
口輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB輸出數(shù)據(jù)的橋接器，所述橋接器與通過USB接口與上位機相接。 所述A/D轉(zhuǎn)換器為ADUC824單片機，所述橋接器為CP2101芯片橋接器。 所述施力機構(gòu)為一位于試樣上方的加力杠桿，所述加力杠桿一端通過銷軸固定在
機架上且其另一端懸掛有用于放置砝碼的砝碼吊具，所述加力杠桿上套裝有一剪切過程中
隨試樣的剪切移動而滾動的滾輪，所述滾輪的安裝位置與試樣的安裝位置相對應(yīng)且試樣上
部設(shè)置有施加正壓力用的平板。 所述傳動機構(gòu)包括與驅(qū)動電機的動力輸出軸相接的蝸輪蝸桿減速器和與蝸輪蝸 桿減速器相接的螺旋千斤頂，剪切工具安裝在螺旋千斤頂?shù)膭恿敵龆松?，蝸輪蝸桿減速 器和螺旋千斤頂均安裝在機架上。 所述驅(qū)動電機倒立放置且安裝在機架下部，剪切模具安裝在機架的上方左部，蝸 輪蝸桿減速器安裝在機架中部偏右側(cè)；所述蝸輪蝸桿減速器的輸出軸通過軸套與螺旋式千 斤頂?shù)妮斎胧直S相接，且螺旋式千斤頂呈水平放置；力傳感器位于螺旋式千斤頂左側(cè)且 其安裝在螺旋式千斤頂?shù)纳堤淄岔敹?，剪切工具安裝在力傳感器上且位于力傳感器的左 側(cè)；所述螺旋式千斤頂、力傳感器、剪切工具和剪切模具從右至左排列在一水平線上。 所述加力杠桿的左端部通過銷軸固定在機架上，滾輪在加力杠桿上的安裝位置為 中間支點位置且所述中間支點位置分別與加力杠桿左右端部間的距離之比為1:7。 還包括與驅(qū)動電機相接且對驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速進行變頻調(diào)整的變頻調(diào)速驅(qū) 動器，所述驅(qū)動電機為功率為0. 75KW的三相異步電動機。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點 1、利用加力杠桿對瀝青混合料進行剪切實驗時施加正壓力，以模擬車輛對實際路 面作用時的正壓力，使試驗數(shù)據(jù)進一步接近實際情況。 2、利用不同的試樣安裝模具實現(xiàn)了瀝青混合料水平剪切、垂直剪切和斜向25°方 向剪切試驗方式。同時，在不同正壓力條件下，通過水平剪切和垂直剪切獲得的抗剪強度實 驗數(shù)據(jù)，并運用摩爾_庫倫定律歸納整理就可得到瀝青混合料剪切參數(shù)即粘聚力和內(nèi)磨阻 角。 3、利用水平剪切模具上的試樣高度調(diào)節(jié)裝置，可以實現(xiàn)瀝青混合料之間粘結(jié)層的 抗剪強度測定實驗，獲得粘結(jié)層的抗剪強度數(shù)據(jù)。 4、利用斜向25°方向剪切模具獲得的瀝青混合料剪切強度數(shù)據(jù)，可以為研究長大 縱坡路面在車輛作用下瀝青混合料的性能要求提供參考。 5、本實用新型主要由機械機構(gòu)以及與該機械機構(gòu)配套使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和基 于VB6. 0的上位機的應(yīng)用程序軟件組成，其機械結(jié)構(gòu)簡單合理且各部分連接緊湊，主要存 在以下優(yōu)點①結(jié)構(gòu)簡單、巧妙、合理，主要采用傳遞力矩大的蝸輪蝸桿減速器和將旋轉(zhuǎn)運 動轉(zhuǎn)化為直線運動的螺旋式千斤頂，蝸輪蝸桿減速器的降速比大，達到60 : l，螺旋式千斤 頂?shù)奶淄岔斆嬉苿铀俣嚷?。②利用VFD型變頻調(diào)速驅(qū)動器實現(xiàn)了交流異步電動機的調(diào)速， 以滿足不同剪切速率的變化。③試樣安裝模具的更換簡單、方便。6、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具體采用ADUC824單片機和CP2101芯片橋接器，ADUC824單片機
5屬于高性能、高集成度的單片系統(tǒng)，內(nèi)部有兩個獨立的高分辨力E -A式ADC，可實現(xiàn)高精度 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。ADUC824的主ADC為24位，輔ADC為16位。它具有高的抗干擾性能、全智能 化、可編程化，實現(xiàn)了一片多用，同時具有完善的串行通信接口、低電壓、低功耗，工作溫度 范圍寬的特點。CP2101芯片橋接器是一種高度集成的USB轉(zhuǎn)UART橋接器，提供一個使用 最小化的元件和PCB空間實現(xiàn)RS232轉(zhuǎn)USB的簡便的解決方案該芯片包含一個USB 2. 0全 速功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器和帶有全部的調(diào)制解調(diào)器控制信號的異步串行數(shù)據(jù)總線 (UART)。 7、基于VB6. 0的上位機的應(yīng)用程序軟件是一種可視化程序設(shè)計。它具有可視化窗 口的開發(fā)環(huán)境，不僅易學(xué)，而且不需要編寫代碼去確定各元素的位置和外觀，只需要把預(yù)先 建立的對象拖放到屏幕上一點即可?？傊?，本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對瀝青混合料在不同正壓 力條件下水平剪切和垂直剪切獲得的抗剪強度實驗數(shù)據(jù)運用摩爾_庫倫定律歸納整理就 可得到瀝青混合料剪切參數(shù)即粘聚力和內(nèi)磨阻角；另外，不僅能夠完成采集數(shù)據(jù)而且還具 備實時顯示的功能，可以看到剪切力隨位移的變化曲線。 綜上所述，本實用新型設(shè)計合理、使用操作簡便、智能化程度高且性能可靠，能對 瀝青混合料在不同正壓力條件下進行三個方向抗剪強度和橋面鋪裝層層間抗剪強度進行 測定，還可以依據(jù)摩爾-庫侖定律，通過測試不同正壓力下的剪切強度計算出剪切參數(shù)即 粘聚力和內(nèi)磨阻角，因而能有效克服現(xiàn)有儀器技術(shù)復(fù)雜，實驗時間較長，測試結(jié)果不能與道 路的實際路用性能不符的不足， 下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

圖1為本實用新型的裝配示意圖。圖2為本實用新型數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)的電路框圖。圖3為本實用新型ADUC824單片機的電路原理圖。圖4為本實用新型CP2101芯片橋接器的電路原理圖。附圖標記說明l-驅(qū)動電機；2_蝸輪蝸桿減速器；3-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3-1-ADUC824單片機；3-2-CP2101芯片橋接器；4-皮帶；5_變頻調(diào)速驅(qū)動器；6-砝碼吊具；7-加力杠桿；8_螺旋式千斤頂；9_力傳感器；io-試樣；11-剪切工具；12-滾輪；13-剪切模具；14-機架；15-上位機；16-USB接口 ;17-支撐柱;18-繩索。
具體實施方式如圖1、圖2所示，本實用新型包括機架14、安裝在機架14上的驅(qū)動電機1、固定試 樣10的剪切模具13、由驅(qū)動電機1通過傳動機構(gòu)帶動對試樣10進行剪切試樣的剪切工具 11、位于試樣10上方且剪切過程中由上至下對試樣10施加一大小可控的正壓力的施力機 構(gòu)、對剪切工具11作用在試樣10上的剪切力進行實時檢測的力傳感器9、對力傳感器9所檢測信號進行采集并處理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3和與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3相接的上位機15，力 傳感器9接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3。所述驅(qū)動電機1、剪切模具13、傳動機構(gòu)和施力機構(gòu)均安裝在 機架14上，且剪切工具11安裝在所述傳動機構(gòu)的動力輸出端上。本實施例中，所述數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)3與上位機15間通過USB接口 16進行連接通信。所述剪切模具13內(nèi)部對應(yīng)設(shè)置 有對試樣10進行固定的固定機構(gòu)。 所述剪切模具13包括水平剪切模具和垂直剪切模具，剪切工具11對應(yīng)包括水平 剪切工具和垂直剪切工具。當機架14上所安裝的剪切模具13為水平剪切模具時，所述傳 動機構(gòu)的動力輸出端上所安裝的剪切工具11對應(yīng)為水平剪切工具，且所述水平剪切模具 和水平剪切工具組成一個對試樣10進行水平剪切的水平剪切機構(gòu)。當機架14上所安裝的 剪切模具13為垂直剪切模具時，所述傳動機構(gòu)的動力輸出端上所安裝的剪切工具11對應(yīng) 為垂直剪切工具，且所述垂直剪切模具和垂直剪切工具組成一個對試樣10進行垂直剪切 的垂直剪切機構(gòu)。本實施例中，所述剪切模具13還包括斜向25。方向剪切模具，剪切工具 11對應(yīng)還包括斜向25°方向剪切工具，所述斜向25°方向剪切模具和斜向25。方向剪切 工具組成一個對試樣IO進行斜向25°方向剪切的斜向25。方向剪切機構(gòu)。綜上，安裝試 樣10的剪切模具13包括三種形式即水平剪切模具、垂直剪切模具和斜向25°方向剪切模 具；相應(yīng)地所述剪切工具11包括三種形式即半圓形狀水平剪切工具、直線形垂直剪切工具 和半圓形的斜向25°方向剪切工具，上述三種形式的剪切模具13和三種形式的剪切工具 11對應(yīng)配套且更換交替使用，所述機架14上對應(yīng)安裝有供剪切模具13和剪切工具11安裝 的安裝位置且二者對應(yīng)均通過螺栓安裝在機架14上，拆裝非常方便。另外，所述水平剪切 模具上設(shè)置有對所固定試樣10的固定高度進行調(diào)整的試樣高度調(diào)節(jié)裝置。 所述施力機構(gòu)為一位于試樣10上方的加力杠桿7，所述加力杠桿7 —端通過銷軸 固定在機架14上且其另一端懸掛有用于放置砝碼的砝碼吊具6，所述加力杠桿7上套裝有 一剪切過程中隨試樣10的剪切移動而滾動的滾輪12，所述滾輪12的安裝位置與試樣10的 安裝位置相對應(yīng)且試樣10上部設(shè)置有施加正壓力用的平板。本實施例中，所述加力杠桿7 的左端部通過銷軸固定在機架14上，滾輪12在加力杠桿7上的安裝位置為中間支點位置 且所述中間支點位置分別與加力杠桿7左右端部間的距離之比為1 : 7。實際使用過程中， 也可根據(jù)具體需要，如試樣10的實際安裝位置、機架14的結(jié)構(gòu)等對所述中間支點位置進行 相應(yīng)調(diào)整。綜上，對試樣10施加正壓力的加力杠桿7 —端與機架14通過銷軸連接且可轉(zhuǎn) 動，所述中間支點位置上安裝有可隨下方試樣10的剪切移動而滾動的滾輪12，這樣可保證 加力杠桿7的作用力始終作用在試樣10的中心點上，另一端有放置砝碼的砝碼吊具6，通過 對放置在砝碼吊具6上砝碼的重量進行選擇可實現(xiàn)對試樣10施加不同的正壓力。 所述傳動機構(gòu)包括與驅(qū)動電機1的動力輸出軸相接的蝸輪蝸桿減速器2和與蝸輪 蝸桿減速器2相接的螺旋千斤頂8，剪切工具11安裝在螺旋千斤頂8的動力輸出端上，蝸輪 蝸桿減速器2和螺旋千斤頂8均安裝在機架2上。所述驅(qū)動電機1與蝸輪蝸桿減速器2間 通過皮帶4進行連接。 本實施例中，所述驅(qū)動電機1倒立放置且安裝在機架14下部，剪切模具13安裝在 機架14的上方左部，蝸輪蝸桿減速器2安裝在機架14中部偏右側(cè)。所述蝸輪蝸桿減速器2 的輸出軸通過軸套與螺旋式千斤頂8的輸入手柄軸相接，且螺旋式千斤頂8呈水平放置。由 于蝸輪蝸桿減速器2的輸出軸與螺旋式千斤頂8的輸入手柄軸相接，從而能達到帶動螺旋式千斤頂8內(nèi)部的小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪繼而再帶動大齒輪驅(qū)使舉重螺桿旋轉(zhuǎn)，從而使升降 套筒起升或下降，所述螺旋式千斤頂8具體水平放置于機架上部中心，因而螺旋式千斤頂8 的升降套筒為左右移動。另外，所述螺旋千斤頂8為不帶往復(fù)扳動手柄、撥爪和棘輪機構(gòu)的 螺旋千斤頂。 另外，本實用新型還包括與驅(qū)動電機1相接且對驅(qū)動電機1的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速進行變 頻調(diào)整的變頻調(diào)速驅(qū)動器5，所述驅(qū)動電機1為功率為0. 75KW的三相異步電動機。本實施 例中，所述變頻調(diào)速驅(qū)動器5為VFD型變頻調(diào)速驅(qū)動器5且其安裝在機架14的最右端上部。 所述力傳感器9為YZC-219型圓形傳感器，其量程100000N，輸出靈敏度 4. 0±0. 004，溫度靈敏度漂移0. 002，溫度零點漂移0. 005，重復(fù)性0. 02，遲滯0. 02，材料為 合金鋼。所述力傳感器9位于螺旋式千斤頂8左側(cè)且其安裝在螺旋式千斤頂8的升降套筒 頂端，剪切工具11安裝在力傳感器9上且位于力傳感器9的左側(cè)。所述螺旋式千斤頂8、力 傳感器9、剪切工具11和剪切模具12從右至左排列在一水平線上。所述力傳感器9的兩端 分別與螺旋式千斤頂8的升降套筒頂端和剪切工具11相接。 所述上位機15為一經(jīng)內(nèi)部處理運算能相應(yīng)得出不同正壓力作用下被測試試樣10 對應(yīng)的剪切強度數(shù)據(jù)且能根據(jù)所述水平剪切機構(gòu)和垂直剪切機構(gòu)所測試得到的剪切強度 數(shù)據(jù)相應(yīng)推算得出試樣10的剪切參數(shù)即粘聚力和內(nèi)磨阻角的計算機，普通計算機即可實 現(xiàn)。 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括與力傳感器9相接的A/D轉(zhuǎn)換器和與A/D轉(zhuǎn)換器相接且將 串口輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB輸出數(shù)據(jù)的橋接器，所述橋接器與通過USB接口 16與上位機15 相接。本實施例中，所述A/D轉(zhuǎn)換器為ADUC824單片機3-1，所述橋接器為CP2101芯片橋接 器3_2。 結(jié)合圖3、圖4，所述CP2101芯片橋接器3-2的VBUS和REGIN管腳均與USB接口 16的電源輸出端V-USB管腳相接，即通過USB接口 16從上位機15上獲得+5V電壓，同時 CP2101芯片橋接器3-2將所獲得的+5V電壓經(jīng)內(nèi)部處理轉(zhuǎn)換為+3V電壓(即VCC電源輸 出端)后從其VDD管腳輸出；同時CP2101芯片橋接器3-2的REGIN和VBUS管腳分別經(jīng)電 容Cl和C2后接地。所述CP2101芯片橋接器3-2的RST管腳經(jīng)電阻Rl后接所述VCC電 源輸出端，且其SUSPEND管腳經(jīng)電阻R7和反向二極管D1后接所述VCC電源輸出端。所述 CP2101芯片橋接器3-2的數(shù)據(jù)輸入輸出端即D+和D-管腳與USB接口 16的數(shù)據(jù)輸入輸出 接口相接，且通過D+、 D-兩個管腳由USB接口將信號傳輸給上位機15。 所述ADUC824單片機3_1的供電由CP2101芯片橋接器3_2的VDD管腳提供， ADUC824單片機3-1的模擬電源端AVDD經(jīng)電感Ll后與CP2101芯片橋接器3_2的VDD管腳 相接，且ADUC824單片機3-1的數(shù)字電源端DVDD直接與CP2101芯片橋接器3_2的VDD管 腳相接。所述ADUC824單片機3-1的模擬電源端AVDD分別經(jīng)極性電容Cl和電容C9后接 地且其數(shù)字電源端DVDD經(jīng)電容C5后接地，ADUC824單片機3-1的REFIN-和REFIN+管腳 間接有電容CIO。所述ADUC824單片機3-1的異步串行數(shù)據(jù)接收端RXD即P3. 0/RXD管腳和 異步串行接口發(fā)送端TXD即P3. 1/TXD管腳，分別對應(yīng)與CP2101芯片橋接器3_2的TXD端 和RXD端相連。實際進行數(shù)據(jù)傳輸時，當ADUC824單片機3_1將力傳感器9所檢測的模擬 信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后，通過其異步串行接口發(fā)送端TXD將信號發(fā)送至CP2101芯片橋接器 3-2的RXD端；之后，CP2101芯片橋接器3-2其通過D+和D-兩個管腳由USB接口 16將信號傳輸給上位機15。 本實用新型的工作過程是首先將瀝青混合料制備成馬歇爾試樣IO，再選擇剪切 模具13三種形式中的任意一種剪切模具13，并通過螺栓將所選擇的剪切模具13安裝在機 架14上，再將制備好的馬歇爾試樣IO放入剪切模具13中，并通過設(shè)置在剪切模具13內(nèi)部 的固定機構(gòu)對試樣IO進行固定，之后再在試樣IO頂部放置與試樣10同尺寸的Q235鋼制 成的平板(厚5毫米)；然后，放下加力杠桿7使?jié)L輪12即支點滾輪作用在試樣10上部所 述平板的中心，同時在砝碼吊具6上放置砝碼，砝碼的重量是由作用在試樣10的壓應(yīng)力大 小通過杠桿定理計算獲得的。接著，對整個系統(tǒng)進行上電，由所述VFD型變頻調(diào)速驅(qū)動器對 驅(qū)動電機l的轉(zhuǎn)速進行選擇；之后，啟動驅(qū)動電機l，由驅(qū)動電機1通過皮帶4帶動蝸輪蝸桿 減速器2旋轉(zhuǎn)，再由蝸輪蝸桿減速器2帶動水平放置的螺旋式千斤頂8內(nèi)部的小齒輪旋轉(zhuǎn)， 小齒輪帶動大齒輪使舉重螺桿旋轉(zhuǎn)，從而使得升降套筒獲得水平方向的移動；相應(yīng)地，所述 升降套筒的水平方向移動則推動力傳感器9和剪切工具11水平移動，剪切過程中力傳感器 9實時對剪切工具11作用在試樣10上的剪切力進行檢測，當剪切工具11與試樣10相接 觸時，力傳感器9將其檢測數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3，并由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3再上傳至上位 機15且通過上位機15將檢測數(shù)據(jù)進行分析處理后進行實時顯示，具體顯示剪切力隨剪切
時間變化的曲線，其中，被檢測試樣10剪切強度的通過公式& 進行計算，式中t —
爿
剪切強度；Pmax——最大剪切力；A——被檢測試樣10的截面積。當試樣10被剪斷后，首先 停止驅(qū)動電機l，再進行上位機15的數(shù)據(jù)保存和處理工作。隨后啟動驅(qū)動電機1進行反轉(zhuǎn)， 使剪切工具11后退到起始位置，再將加力杠桿7抬起，且將試樣10從剪切模具13中取出， 之后再為下次試驗做好準備。試驗過程中，上位機15的作用是將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3輸入的 剪切過程中所采集的數(shù)據(jù)進行解封裝、實時波形顯示并對整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3的開始和停 止進行控制，同時還設(shè)置一些相應(yīng)的控制參數(shù)以及最終的數(shù)據(jù)分析處理工作。實際應(yīng)用過 程中，先要對USB設(shè)備即USB接口 16進行初始化，完成上位機15的枚舉過程；之后，數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)3再向上位機15發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)。 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍 屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種瀝青混合料剪切參數(shù)測定儀，其特征在于包括機架(14)、安裝在機架(14)上的驅(qū)動電機(1)、固定試樣(10)的剪切模具(13)、由驅(qū)動電機(1)通過傳動機構(gòu)帶動對試樣(10)進行剪切試樣的剪切工具(11)、位于試樣(10)上方且剪切過程中由上至下對試樣(10)施加一大小可控的正壓力的施力機構(gòu)、對剪切工具(11)作用在試樣(10)上的剪切力進行實時檢測的力傳感器(9)、對力傳感器(9)所檢測信號進行采集并處理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(3)和與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(3)相接的上位機(15)，力傳感器(9)接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(3)；所述驅(qū)動電機(1)、剪切模具(13)、傳動機構(gòu)和施力機構(gòu)均安裝在機架(14)上，且剪切工具(11)安裝在所述傳動機構(gòu)的動力輸出端上；剪切模具(13)包括水平剪切模具和垂直剪切模具，剪切工具(11)對應(yīng)包括水平剪切工具和垂直剪切工具；當機架(14)上所安裝的剪切模具(13)為水平剪切模具時，所述傳動機構(gòu)的動力輸出端上所安裝的剪切工具(11)對應(yīng)為水平剪切工具，且所述水平剪切模具和水平剪切工具組成一個對試樣(10)進行水平剪切的水平剪切機構(gòu)；當機架(14)上所安裝的剪切模具(13)為垂直剪切模具時，所述傳動機構(gòu)的動力輸出端上所安裝的剪切工具(11)對應(yīng)為垂直剪切工具，且所述垂直剪切模具和垂直剪切工具組成一個對試樣(10)進行垂直剪切的垂直剪切機構(gòu)；所述上位機(15)為一經(jīng)內(nèi)部處理運算能相應(yīng)得出不同正壓力作用下被測試試樣(10)對應(yīng)的剪切強度數(shù)據(jù)且能根據(jù)所述水平剪切機構(gòu)和垂直剪切機構(gòu)所測試得到的剪切強度數(shù)據(jù)相應(yīng)推算得出試樣(10)的剪切參數(shù)的計算機。
2. 按照權(quán)利要求1所述的瀝青混合料剪切參數(shù)測定儀，其特征在于所述剪切模具(13) 還包括斜向25°方向剪切模具，剪切工具(11)對應(yīng)還包括斜向25。方向剪切工具，所 述斜向25°方向剪切模具和斜向25。方向剪切工具組成一個對試樣(10)進行斜向25°方 向剪切的斜向25。方向剪切機構(gòu)。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的瀝青混合料剪切參數(shù)測定儀，其特征在于所述數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)(3)與上位機(15)間通過USB接口 (16)進行連接通信。
4. 按照權(quán)利要求1或2所述的瀝青混合料剪切參數(shù)測定儀，其特征在于所述數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)包括與力傳感器(9)相接的A/D轉(zhuǎn)換器和與A/D轉(zhuǎn)換器相接且將串口輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 為USB輸出數(shù)據(jù)的橋接器，所述橋接器與通過USB接口 (16)與上位機(15)相接。
5. 按照權(quán)利要求4所述的瀝青混合料剪切參數(shù)測定儀，其特征在于所述A/D轉(zhuǎn)換器 為ADUC824單片機(3-1)，所述橋接器為CP2101芯片橋接器(3-2)。
6. 按照權(quán)利要求1或2所述的瀝青混合料剪切參數(shù)測定儀，其特征在于所述施力機 構(gòu)為一位于試樣(10)上方的加力杠桿(7)，所述加力杠桿(7) —端通過銷軸固定在機架(14) 上且其另一端懸掛有用于放置砝碼的砝碼吊具(6)，所述加力杠桿(7)上套裝有一剪 切過程中隨試樣(10)的剪切移動而滾動的滾輪(12)，所述滾輪(12)的安裝位置與試樣 (10)的安裝位置相對應(yīng)且試樣(10)上部設(shè)置有施加正壓力用的平板。
7. 按照權(quán)利要求1或2所述的瀝青混合料剪切參數(shù)測定儀，其特征在于所述傳動機 構(gòu)包括與驅(qū)動電機(1)的動力輸出軸相接的蝸輪蝸桿減速器(2)和與蝸輪蝸桿減速器(2) 相接的螺旋千斤頂(8)，剪切工具(11)安裝在螺旋千斤頂(8)的動力輸出端上，蝸輪蝸桿減 速器(2)和螺旋千斤頂(8)均安裝在機架(2)上。
8. 按照權(quán)利要求7所述的瀝青混合料剪切參數(shù)測定儀，其特征在于所述驅(qū)動電機(1) 倒立放置且安裝在機架(14)下部，剪切模具(13)安裝在機架(14)的上方左部，蝸輪蝸桿減速器(2)安裝在機架(14)中部偏右側(cè)；所述蝸輪蝸桿減速器(2)的輸出軸通過軸套與螺 旋式千斤頂(8)的輸入手柄軸相接，且螺旋式千斤頂(8)呈水平放置；力傳感器(9)位于螺 旋式千斤頂(8)左側(cè)且其安裝在螺旋式千斤頂(8)的升降套筒頂端，剪切工具(11)安裝在 力傳感器(9)上且位于力傳感器(9)的左側(cè)；所述螺旋式千斤頂(8)、力傳感器(9)、剪切工 具(11)和剪切模具(12)從右至左排列在一水平線上。
9. 按照權(quán)利要求6所述的瀝青混合料剪切參數(shù)測定儀，其特征在于所述加力杠桿(7) 的左端部通過銷軸固定在機架(14)上，滾輪(12)在加力杠桿(7)上的安裝位置為中間支 點位置且所述中間支點位置分別與加力杠桿(7)左右端部間的距離之比為1 : 7。
10. 按照權(quán)利要求1或2所述的瀝青混合料剪切參數(shù)測定儀，其特征在于還包括與驅(qū) 動電機(1)相接且對驅(qū)動電機(1)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速進行變頻調(diào)整的變頻調(diào)速驅(qū)動器(5)，所述 驅(qū)動電機(1)為功率為0. 75KW的三相異步電動機。
專利摘要本實用新型公開了一種瀝青混合料剪切參數(shù)測定儀，包括機架、驅(qū)動電機、固定試樣的剪切模具、對試樣進行剪切試樣的剪切工具、剪切過程中由上至下對試樣施加一大小可控正壓力的施力機構(gòu)、實時檢測試樣上所受剪切力的力傳感器以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和上位機；剪切模具包括水平和垂直剪切模具，剪切工具對應(yīng)包括水平和垂直剪切工具；上位機為經(jīng)內(nèi)部處理運算能得出不同正壓力下被測試試樣對應(yīng)剪切強度數(shù)據(jù)且能根據(jù)水平剪切和垂直剪切所測試得到的剪切強度數(shù)據(jù)推算得出試樣剪切參數(shù)的計算機。本實用新型設(shè)計合理、智能化程度高且性能可靠、功能全、測試結(jié)果準確，能克服現(xiàn)有儀器技術(shù)復(fù)雜，實驗時間較長，測試結(jié)果與道路實際路用性能不符的缺陷和不足。
文檔編號G01N3/24GK201548464SQ20092003418
公開日2010年8月11日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者叢卓紅, 宋緒丁, 常建勇, 張宜洛, 紀小平, 鄭南翔 申請人:長安大學(xué)