專利名稱：可保護位移感應(yīng)裝置的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種加載試驗裝置，尤其涉及一種模擬分析輪胎荷載作用的傳力
裝置。
背景技術(shù)：
由于浙青路面結(jié)構(gòu)與浙青材料(浙青混合料)的強度與高溫穩(wěn)定性不足而引起的疲勞開裂與車轍，是浙青路面較為普遍、危害較大的破壞現(xiàn)象。目前我國對浙青混合料的高溫穩(wěn)定性評價主要采用板式試件車轍試驗與圓柱形試件蠕變試驗，而車轍試驗由于加載方式、試件中應(yīng)力分布狀況及變形數(shù)據(jù)采集方面的不足，一般只能作為浙青混合料高溫穩(wěn)定性評價的工程經(jīng)驗?zāi)M試驗，不能獲得浙青混合料的力學(xué)參數(shù)，也不能對浙青路面結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性進行評價，更不能用于理論研究及車轍預(yù)估。而蠕變試驗的試件內(nèi)每一點的受力狀態(tài)完全一致，這與路面中浙青混合料的受力情況隨深度和水平位置的變化而變化情況不同，因此蠕變試驗只適合研究在特定力學(xué)狀態(tài)(荷載和圍壓)下的材料性能。對于浙青混合料的疲勞特性一般采用梁式試件彎曲試驗、圓柱形試件劈裂試驗；對于浙青路面結(jié)構(gòu)的疲勞性能，一般采用梁式組合試件的彎曲試驗或大型足尺試驗?zāi)M研究。以上提到的現(xiàn)有的試驗方法，或與實際受力狀況不一致，或者試驗成本過高，或者試驗過程復(fù)雜，或者測試結(jié)果的準(zhǔn)確性難以保證。有鑒于此，有必要研發(fā)一種加載可靠、精度高、成本低、能反映路面實際受力狀況的試驗設(shè)備或裝置，以便于對浙青混合料或浙青路面結(jié)構(gòu)進行高溫穩(wěn)定性和疲勞性能進行評價。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有模擬輪胎荷載作用的傳力裝置存在的種種不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、工作性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確度高、使用操作方便的可保護位移感應(yīng)裝置的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出的技術(shù)方案為一種可保護位移感應(yīng)裝置的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置，所述傳力裝置包括一環(huán)境箱，環(huán)境箱內(nèi)置放有試模，試模上方對應(yīng)設(shè)置有一試驗加載裝置；所述試驗加載裝置包括(與加載試驗機相連接的)加載桿、與加載桿端部相接的壓頭和安裝于壓頭上的位移感應(yīng)裝置。本實用新型的上述模擬汽車輪胎作用的傳力裝置中，可以充分利用可循環(huán)加載的多功能材料試驗系統(tǒng)(MTS)、電液伺服加載試驗系統(tǒng)(UTM)等技術(shù)成熟、普及面廣的加載試驗機，該試驗機可直接與上述加載桿相連，而在加載桿下方則設(shè)有可模擬汽車輪胎的作用于試件表面的壓頭，以使得壓頭能夠獲得加載試驗機的動力；另外，由于加載試驗機自身安裝的位移傳感器只能反映其加載頭相對于試驗機的位移行程，而不能提供被測試件表面實際的變形數(shù)據(jù)，因此本實用新型創(chuàng)造性地在壓頭上配置了位移感應(yīng)裝置，以測試壓頭相對于試模的位移。整個傳力裝置能置于試驗機環(huán)境箱中，由試驗機提供路面環(huán)境的模擬條件。作為對上述模擬汽車輪胎作用的傳力裝置的改進，所述加載桿的端部與所述壓頭的頂部保持一種可相互脫離的接觸方式(即活動連接)，所述加載桿端部的形狀與所述壓頭頂部的形狀相互配合或相互嵌套以使得加載桿端部能有效定位在所述壓頭上。作為更進一步的改進，所述加載桿的端部和所述壓頭的頂部均設(shè)成球冠狀或類球冠狀的凹槽，所述加載桿的端部通過置放于前述兩凹槽間的球形圓珠與所述壓頭的頂部相銜接。由于與加載試驗機相連接的加載桿在試驗結(jié)束時或試驗中止時一般會自動提升，若壓頭與加載桿端部的加載頭進行固定連接，則后續(xù)提升過程將會對壓頭上配置的位移感應(yīng)裝置產(chǎn)生破壞。而上述優(yōu)選的技術(shù)方案則改變了壓頭與加載桿端部的連接方式，保證加載桿提升時能與壓頭分離(或者雖未分離但不會連帶壓頭向上提升)，以有效保護壓頭上配置的位移感應(yīng)裝置。 上述的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置中，所述位移感應(yīng)裝置優(yōu)選包括一對位移傳感器和磁力架，所述位移傳感器的一端安裝于所述壓頭背面的水平孔槽內(nèi)(可根據(jù)試驗實際操作情況上下調(diào)節(jié)和移動位移傳感器的安裝位置)，所述位移傳感器的另一端通過所述磁力架連接在所述環(huán)境箱的升降桿上。上述的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置中，所述壓頭的加載面優(yōu)選為圓形，所述加載面上覆設(shè)有一橡膠墊，所述橡膠墊的硬度優(yōu)選在60°C時維持在78±2度。在該優(yōu)選的技術(shù)方案中，以具有圓形加載面的壓頭取代了車轍試驗中的試驗輪，這不僅增大了試件的承載面積，而且荷載面積尺寸在浙青混合料公稱粒徑的3倍以上，保證了模擬試驗的相似性；同時使得浙青路面結(jié)構(gòu)(或材料)內(nèi)的剪應(yīng)力作用深度加大，更接近實際浙青路的面受力狀況。此外，在該優(yōu)選的技術(shù)方案中，壓頭與浙青混合料或浙青路面結(jié)構(gòu)間通過橡膠墊接觸，避免了剛性接觸，減小了接觸邊緣處的應(yīng)力集中效應(yīng)，較好地模擬了輪胎與路面的接觸狀況。上述的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置，所述試模優(yōu)選為高度可調(diào)的多層組合式試模，所述試模的平面尺寸優(yōu)選為30cmX 30cm SOcmXSOcm (根據(jù)環(huán)境箱實際大小情況可選)。該優(yōu)選的技術(shù)方案中，試模厚度可調(diào)，且平面尺寸(與壓頭尺寸比例可在3倍以上)大到足以避免邊界效應(yīng)，這不僅方便試件的成型與壓實，而且能夠有效模擬浙青混合料、實際路面結(jié)構(gòu)及其受力狀態(tài)，在試驗中為浙青混合料提供圍壓，以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的傳力裝置可放置于通用試驗機的環(huán)境箱內(nèi)，可以進行不同溫度下的循環(huán)單軸動載試驗，壓頭通過加載桿與試驗機相連，可以進行不同荷載、不同加卸載時間的循環(huán)單軸動載試驗。本實用新型的傳力裝置不僅結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，而且變形數(shù)據(jù)采集精確，測量結(jié)果準(zhǔn)備可靠。

圖I為本實用新型實施例中傳力裝置的主視圖。圖2為本實用新型實施例中傳力裝置的俯視圖。圖例說明I、環(huán)境箱承臺；2、球形鋼珠；3、壓頭；4、水平孔槽；5、橡膠墊；6、試模；7、環(huán)境箱；8、位移傳感器；9、磁力架；10、加載桿；11、加載頭；12、升降桿。
具體實施方式
以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本實用新型作進一步描述。[0016]實施例一種如圖I、圖2所示的本實用新型的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置，該傳力裝置包括一環(huán)境箱7，環(huán)境箱7內(nèi)置放有一可變厚度的組合式試模6，試模6上方對應(yīng)設(shè)置有一試驗加載裝置。該試驗加載裝置包括與試驗機相連的加載桿10、壓頭3和安裝于壓頭3上的位移感應(yīng)裝置。加載桿10的端部設(shè)有一加載頭11，加載頭11與加載桿10的本體部分螺紋連接。本實施例中，加載桿10端部的加載頭11和壓頭3的頂部均設(shè)成球冠狀的凹槽，力口載頭11通過置放于前述兩凹槽間的球形鋼珠2與壓頭3的頂部相銜接。本實施例中的壓頭3呈一圓臺狀，其底面為一圓形的加載面，加載面上覆設(shè)有一橡膠墊5，橡膠墊5的硬度在60°C時維持在78度(JIS)。壓頭3通過橡膠墊5作用于待測的板式試件表面中心，板式試件由試模6固定，試模6放置在環(huán)境箱7中的環(huán)境箱承臺I上。通過有限元計算多種典型路面結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力分布狀況，本實施例中確定壓頭3底面的直徑D為IOcm時板式試件內(nèi)的應(yīng)力分布與實際路面結(jié)構(gòu)相似，相應(yīng)的橡膠墊5的直徑也設(shè)為10cm、厚W為I. 5cm。本實施例的位移感應(yīng)裝置包括一對位移傳感器8和磁力架9 (分別位于加載桿10的兩側(cè))，位移傳感器8的一端(即測試端)安裝于壓頭3背面開設(shè)的水平孔槽4內(nèi)(并可根據(jù)試驗實際操作情況上下調(diào)節(jié)和移動位移傳感器的安裝位置)，位移傳感器8的另一端通過磁力架9連接在環(huán)境箱7的升降桿12上。本實施例的傳力裝置的工作原理為先將待測的板式試件置于可調(diào)厚度的組合式試模6中，然后安裝好加載桿10的加載頭11，將球形鋼珠2置于壓頭3頂部的球冠形凹槽中，開啟加載試驗機，使加載桿10端部的加載頭11與球形鋼珠2接觸，由加載試驗機提供所需要模式的加載力，加載力傳導(dǎo)到壓頭3的加載面上，并通過橡膠墊5作用于待測的板式試件的中心；通過試驗機控制加載力的大小，標(biāo)準(zhǔn)軸載對應(yīng)的壓強為0. 7MPa，則根據(jù)壓頭尺寸計算出施加的加載力大小為5. 5kN，為模擬路面實際情況，一般采用有間歇期的半正弦波荷載，加載時間為0. ls，卸載時間為1.8s ;最后由安裝在壓頭3的水平孔槽4上的位移傳感器8 (還可結(jié)合安裝在加載桿上位移傳感器的記錄)測定試件每次加載后的變形值；整個裝置的試驗過程在試驗機的環(huán)境箱7內(nèi)進行，在試驗所對應(yīng)的溫度下保溫7h以上，高溫穩(wěn)定性評價試驗時正常試驗溫度為60°C。根據(jù)實際浙青路面層的厚度，本實施例采用相同高度的組合式試模6成型試件，如圖I所示，當(dāng)實際路面結(jié)構(gòu)的厚度為12cm時，則采用3cm+4cm+5cm高(參見圖I中的a+b+c)的組合式試模,分層壓實成型試件,成型后的試件尺寸為30cmX30cmX12cm (即試模厚度為12cm);若用于浙青混合料材料高溫穩(wěn)定性評價則可采用5cm高的試模成型試件即可。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，但并不因上述實施例的描述而限定本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種可保護位移感應(yīng)裝置的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置，其特征在于所述傳力裝置包括一環(huán)境箱(7),環(huán)境箱(7)內(nèi)置放有試模(6),試模(6)上方對應(yīng)設(shè)置有一試驗加載裝置；所述試驗加載裝置包括加載桿(10)、與加載桿(10)端部相接的壓頭(3)和安裝于壓頭(3)上的位移感應(yīng)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置，其特征在于所述加載桿的端部與所述壓頭的頂部保持一種可相互脫離的接觸方式，所述加載桿端部的形狀與所述壓頭頂部的形狀相互配合或相互嵌套以使得加載桿端部能有效定位在所述壓頭上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置，其特征在于所述加載桿 (10)的端部和所述壓頭(3)的頂部均設(shè)成球冠狀或類球冠狀的凹槽，所述加載桿(10)的端部通過置放于前述兩凹槽間的球形圓珠與所述壓頭(3)的頂部相銜接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置，其特征在于所述位移感應(yīng)裝置包括一對位移傳感器(8 )和磁力架(9 )，所述位移傳感器(8 )的一端安裝于所述壓頭(3)背面的水平孔槽(4)內(nèi)，所述位移傳感器(8)的另一端通過所述磁力架(9)連接在所述環(huán)境箱(7)的升降桿(12)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置，其特征在于所述壓頭(3)的加載面為圓形，所述加載面上覆設(shè)有一橡膠墊(5)，所述橡膠墊(5)的硬度在60°C 時維持在78±2度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置，其特征在于所述壓頭(3)的加載面為圓形，所述加載面上覆設(shè)有一橡膠墊(5 )，所述橡膠墊(5 )的硬度在60 V時維持在 78±2 度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置，其特征在于所述試模(6)為高度可調(diào)的多層組合式試模，所述試模(6)的平面尺寸.30cmX30cm 80cmX80cm。
專利摘要本實用新型公開了一種可保護位移感應(yīng)裝置的模擬汽車輪胎作用的傳力裝置，該傳力裝置包括一環(huán)境箱(7)，環(huán)境箱(7)內(nèi)置放有試模(6)，試模(6)上方對應(yīng)設(shè)置有一試驗加載裝置；試驗加載裝置包括加載桿(10)、與加載桿(10)端部相接的壓頭(3)和安裝于壓頭(3)上的位移感應(yīng)裝置。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、工作性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確度高、使用操作方便等優(yōu)點。
文檔編號G01N3/02GK202372400SQ20112052882
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者周志剛, 曾勇, 楊銀培, 袁秀湘 申請人:長沙理工大學(xué)